嵌入式系统基础单片机实验指导书.docx
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嵌入式系统基础单片机实验指导书
嵌入式系统基础【单片机】
实验指导书
电子通信工程系·电子工程实验中心
目录
实验一实验板的装配和使用
实验二keil软件的使用
实验三LED灯延时闪烁实验
实验四按键的中断编程实验
实验五定时器编程实验
实验六数码显示应用编程实验
实验七矩阵键盘编程实验
实验八蜂鸣器编程实验
实验九时钟编程实验
实验十时钟芯片DS1302编程实验
实验一实验板的装配和使用
一、实验板电路原理图
二、实验板插装和焊接的注意事项
1、本套件是一块MC-51系列单片机实验板，并且自带一个USB接口的程序烧写器；
2、套件主要包括一袋元器件【共计49个元件】，一块电路板（贴片元器件已经焊接在电路板上了），一根USB连接线和一块单片机芯片（USB连接线和单片机等到焊接完毕检查无误后再发）；
3、电路板上的贴片元件已经焊接完毕，袋中的其它直插元件由学生自己动手焊接；
4、请焊接前逐一了解各个元件的名称、工作原理、在电路板上的插装位置、引脚极性【往电路板上插装时的方向------特别重要】等知识点（具体见“元件清单”），防止出现焊接错误；
5、焊接时请遵循先低后高的原则（可以按照“元件清单”的先后顺序来插装和焊接），元件一般是插一个焊一个，向下插装到位再焊接，每个焊点的焊接时间最好不要超过3-5秒，焊后及时剪去元件引脚；
6、为保证电路板上元件的整齐、美观，建议插装和焊接时注意一定的技巧（例如：
焊发光二极管或按键等元件时，先将元件按正确方向紧贴电路板插装，然后每个元件只焊一个脚，再回顶层扶正歪斜的元件，最后将剩下的引脚全部焊接完毕）；
7、电路板上有一部分元器件（或焊盘）是为今后进行功能扩展预留的，不需要焊接（标有X1~X12的位置都不必焊，需要焊的元件可以参见“电路板照片”）；
8、焊接过程中要养成良好的习惯，例如工具摆放位置要顺手，元件及剪下的引脚不乱丢弃，注意用电安全，工作完毕后及时清理桌面卫生等；
9、焊接完毕通电前，要用万用表的电阻档测量电源接口的阻抗值（一般会大于1kΩ），若太小，则可能是电路板上有短路现象，为了防止烧坏计算机的USB接口，一定要检查并处理后再与计算机的USB口连接；
10、首次连接USB线给电路板通电时，因为单片机中还没有程序，所以电路板上的发光二极管和数码管的显示都是随机的，不代表任何意义，不能由此判别实验板是否存在故障；
11、接下来我们就可以往这个实验板中烧写程序了，具体的使用方法，请参见下文“五、实验板的使用方法”部分。
三、元件清单
名称
数量
说明
袋中元件
12MHz晶体
1+1
没极性（已经焊了一个）
32.768KHz晶体
1
没极性（卧倒插装焊接）
DIP40集成块座
1
注意方向
DS1302
1
注意方向（重点）
LED黄
4
注意方向
LED红
5
注意方向
LED绿
5
注意方向
按键
22
注意方向
4k7电阻排
1
注意方向
USB座
1
六个脚都要焊接
数码管
6
【极性问题是重点】注意方向
蜂鸣器
1
注意方向
板上贴片
74HC164
6
6PF
2
22PF
6
510
17
3V6
2
4148
3
10K
9
10UF
1
8550
1
M8
1
其它
AT89S51
1
USB线
1
PCB
1
其他扩展元件
……
四、实验板照片
五、实验板的使用方法
注意：
【下面的说明乍看起来很长很麻烦，其实前四大步操作只需要在第一次使用时设置一遍。
今后正常使用，只需点击步骤5中的两个按键就OK了！
】
1、焊接工作完成后，将本实验板首次连接计算机时，会出现：
“发现新硬件”并要求安装驱动的提示（这一步只在第一次使用时出现，同新买的U盘第一次连接计算机时要求安装驱动的情况相似）。
2、驱动文件在“USB实验板资源汇总---（学生）”文件夹的“windows端驱动”文件夹中；
3、USB接口烧写器驱动文件的安装方法：
将实验板的连接线插到电脑的USB接口上，电脑就会发现新硬件了，如图所示：
出现安装新硬件向导的时候我们选择“否，暂时不”，因为我们要手动安装驱动；
然后点击下一步，在下个窗口中我们选择“从列表或指定位置安装”；
再点下一步，点浏览；
找到路径（在“USB实验板资源汇总---（学生）”文件夹的“windows端驱动”中）
然后点确定，再点下一步，看到文件复制进度了吧^_^
到这里我们就完成了驱动的安装了；
如果进入设备管理器，可以看到如下图所示的USBASP设备（这一步不用操作）；
至此，整个驱动安装完成。
4、程序烧写软件Progisp首次使用前的设置步骤：
双击桌面上的
图标（或在“USB实验板资源汇总---（学生）”文件夹的“程序烧写软件”中也可以找到此图标），打开软件，如下图所示：
此软件在首次安装使用时请注意设置如下几项：
（具体参见上图）
（1）今后我们常用到的所有操作，全在如图的“编程”标签窗口中；
（2）“编程器及接口”框请选择：
“USBASP”；
（3）“选择芯片”框请选择：
“AT89S52”（即使使用AT89S51单片机，也选择“AT89S52”，有些别扭吧？
）；
（4）“编程”框请只选中：
“芯片擦除”、”编程FLASH”和“数据自动重载”三项;
至此，所有的设置工作全部完成，可以开始正常使用了。
5、程序烧写软件的使用方法：
在程序烧写软件Progisp的界面上，点击
按键，在弹出的对话框中选择你要写入单片机中的“xxx.hex”文件；
（例如：
“USB实验板资源汇总---（学生）”\“参考程序”\“贴片实验板程序”
\“流水灯和蜂鸣器ok.hex”）
点击
按键，程序便会自动写入到单片机之中。
（此时，可以在实验板上观察程序执行结果了。
）
如果想往单片机中写入另一个程序，可以再次执行上面的
两步，简单吧！
实验二KEIL软件的使用
一、点击桌面上的图标
，打开伟福软件WAVE6000.
二、建立新程序
1、选择菜单中的【文件\新建文件】，如图1所示。
图1
2、在出现的源程序窗口中输入所需编写的程序，如图2所示。
图2
3、保存程序，选择菜单中的【文件\保存文件】，保存时文件名称必须带上后缀名“.ASM”，如图3所示。
图3
4、建立新项目，选择菜单【文件\新建项目】，如图4所示。
图4
5、在弹出的窗口中，加入模块文件，选择刚才保存的文件LIANXI.ASM，如图5所示,并点击“打开”按钮。
图5
6、在图5中点击“打开”按钮后会自动弹出“加入包含文件”对话框，若没有包含文件，则可按取消键，此处按取消键。
如图6所示。
图6
7、保存项目。
在图6中点击“取消”按钮后会自动弹出“保存项目”对话框，在保存项目对话框中输入项目名称，注意此处无须添加后缀名，软件会自动将后缀名设成“.PRJ”。
按“保存”键将项目存在与你的源程序相同的文件夹下。
如图7所示。
图7
8、仿真器设置。
选择菜单【仿真器\仿真器设置】，在弹出的“仿真器设置”对话框中，按照图8设置，选择“使用伟福软件模拟器”。
图8
9、选择菜单【项目\编译】，进行程序编译，如图9所示，观察左下角的Message窗口，若无错，则进入下一步；若有错，则先修改程序错误，然后再进行程序编译。
图9
10、程序的软件模拟。
编译成功的程序便可以进行软件模拟仿真了，如图10所示。
例如：
执行单步仿真，每执行一次，程序向下运行一行，寄存器中值的变化可以从菜单的【窗口\数据窗口】中观察到，如图11所示。
或从菜单的【窗口\CPU窗口】中观察到，如图12所示。
（注意：
“跟踪”会进入子程序中，而“单步”不会。
）
图10
图11
注意：
DATA——片内RAM区域CODE——ROM区域
XDATA——片外RAM区域PDATA——分页式数据存储器，51中不用
BIT——位寻址区域
图12
11、如果想观察程序执行到某一行时的情况，可以在程序的这一行设置一个断点。
在所需设置断点的指令上右键设置断点，如图13所示。
在一段程序中可以设置多个断点。
此时运行菜单【执行\全速执行】，程序会执行到断点处停止。
图13
实验三LED灯延时闪烁实验
1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；
2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；
3、熟悉延时子程序的结构和编写方法；
4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可以任意设置；；
5、具体可以参见“参考程序”。
实验四按键的中断编程实验
1、本实验板上有一个按键连接在单片机的中断1（INT1）接口上，具体见原理图；
2、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；
3、熟悉中断子程序的编写方法；
4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可选；
5、具体可以参见“参考程序”。
实验五定时器编程实验
1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；
2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；
3、了解单片机中定时器的结构和工作原理；
4、掌握定时器初值的计算方法；
5、熟悉定时器子程序的编写方法；
6、编写主程序，实现LED灯的定时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可以任意设置；
7、具体可以参见“参考程序”。
实验六数码显示应用编程实验
1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；
2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管，所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮，当74HC164的端口为“1”时数码管对应的段LED灭；
3、了解数码管显示0～9等数字的原理和“字模”的构成方式；
4、掌握单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法；
5、熟悉显示子程序的编写方法；
6、编写主程序，实现通过数码管显示自己学号后六位的方法；
7、编写主程序，实现通过数码管循环显示自己全部学号数字的方法；
8、具体可以参见“参考程序”。
实验七矩阵键盘编程实验
1、本实验板的P1口上连接了16个按键，具体见原理图；
2、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；
3、了解行列翻转法进行矩阵键盘解码的工作原理；
4、掌握行列翻转法矩阵键盘解码的编程方法；
5、编写主程序，实现任意按下某键，其对应的键值能够在数码管上显示出来；
6、具体可以参见“参考程序”。
实验八蜂鸣器编程实验
1、本实验板的P1.1口上连接了1个蜂鸣器，具体见原理图；
2、因为蜂鸣器是通过PNP型三极管8550来驱动的，所以当I/O口P1.1为“0”时蜂鸣器响，当I/O口P1.1为“1”时蜂鸣器不响；
3、熟悉单片机编程控制蜂鸣器发声的工作原理；
4、掌握单片机编程控制蜂鸣器发出不同频率声音的方法；
5、了解一段简短音乐乐谱的构成，及其单片机程序实现的基本方法；
6、编写主程序，通过编程实现单片机驱动蜂鸣器自动演奏一段音乐；
7、具体可以参见“参考程序”。
实验九时钟编程实验
1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；
2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管，所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮，当74HC164的端口为“1”时数码管对应的段LED灭；
3、复习数码管显示0～9等数字的原理和单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法，以及显示子程序的编写方法；
4、复习定时子程序的编写方法；
5、编写主程序，实现单位时间长度的定时，从而定时1秒钟；并且编程实现60进制和24进制计数器，最终实现24时制时钟；
6、在主程序中编写按键程序，实现时钟当前时间的校时调整功能；
7、具体可以参见“参考程序”。
实验十时钟芯片DS1302编程实验
1、DS1302时钟芯片通过P3.5、P3.6、P3.7三个I/O口连接到单片机上，具体见原理图；
2、复习数码管显示0～9等数字的原理和单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法，以及显示子程序的编写方法；
3、通过阅读DS1302时钟芯片的数据手册，了解其结构和工作原理；
4、掌握DS1302时钟芯片初始化的程序编写方法；
5、编写程序，实现DS1302时钟芯片中时钟数据的读出，并且通过数码管显示；
6、实现通过按键向DS1302时钟芯片中写入新的时钟数据的具体编程方法；
7、具体可以参见“参考程序”。
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