1、实验过程一、 单片机最小系统实验1、 最小系统版的组成时钟电路复位电路,电源电路,程序下载电路,串口通信电路,数码管显示电路。USB下载端口模块 电源模块数码管显示模块 单片机最小系统原理模块2、使用Protues绘制单片机最小系统原理图3、单片机实物图4、分析单片机最小系统的工作原理(1)51单片机最小系统复位电路的极性电容C3的大小直接影响单片机的复位时间,一般采用10-30uF,51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。(2)51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz,在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振,51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的
2、处理速度,频率越大处理速度越快。(3)51单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15-33pF,并且电容离晶振越近越好,晶振离单片机越近越好。(4)P0口为开漏输出,作为输出口时需加上拉电阻,阻值一般为10k。A、设置为定时器模式时,加1计数器是对内部机器周期计数(1个机器周期等于12个振荡周期,即计数频率为晶振频率的1/12)。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。B、设置为计数器模式时,外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入,而下一周期又采样到一低电平时,则计数器加1,更新的计数值在下一个机器周期的
3、S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期,因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时,最高计数频率不超过1/2MHz,即计数脉冲的周期要大于2 ms。一、 编译环境的熟悉实验中我们使用keil4环境编译程序。其窗口界面如下:三、程序的串烧1、STC单片机的程序烧写与运行1.1 打开STC-ISP V483软件的 exe 文件,如下图所示:步骤1:选择要下载的单片机型号,如下图所示:步骤2:打开要下载的程序文件,注意这里下载的需要是扩展名为.hex或.bin的文件,这里的图片是默认的测试文件再双击test-hex文件夹得到以下图片:选择two
4、ball-2k.bin,点击打开。步骤3:选择端口首先把实验板通过USB延长线连接到电脑上,然后右击“我的电脑”,选择“管理”,单击设备管理器,点击端口前的加号将其展开,当发现这个时,说明驱动的安装和实验板的下载电路应该是没什么问题的,这里的可以看出端口是COM4。其次是选择好端口,如下图所示:步骤4:下载程序到单片机(注意的是STC的单片机需要重新给系统上电才能下载到单片机) 点击下图所示的Download/下载按钮当出现下图所示的提示时,如果实验板是在通电的情况下,则按一下实验板的开关稍等两秒左右,再按一下开关重新给实验板上电,稍等片刻就下载成功。如果实验板是在不通电的情况下,则按一下实验
5、板的开关重新给实验板上电,稍等片刻就下载成功下载成功的提示如下图:2、系统供电 2.1、系统供电可以采用USB供电方式,USB输出电流最大在500MA左右,能满足一般系统的要求,如果要接大的直流电机或步进电机之类的,需要根据实际情况选择外部电源供电。 2.2、系统供电也可采用外部电源输入6.5V-15V的直流电压,板子上自带LM7805稳压器,适合多种供电场合。3、各个实验需要注意的事项:流水灯实验:在学习板上已经集成8个LED灯,用于做流水灯实验;由原理图可以看出:P1口由于加了流水灯,所以P1口相当于加了上拉电阻,驱动能力更强。同时调试程序时,也可把8个LED当做指示灯用。四、思考题1、在
6、单片机最小系统的构建中,应注意哪些因素。答:(1)51单片机现在多用AT89S51,不用晶振,晶体加两个电容就可以了。(2)复位电路中的电容是虑波稳定作用,并联在一个电阻上,一端接地,一端通过开关接高电位就可以了。(3)晶振:一般选用 11.0592M ,因为可以准确地得到 9600 波特率和 19200 波特率。二、跑马灯实验及74LS138译码1熟悉51单片机的结构及编程方法1熟悉集成环境软件或熟悉Keil C51集成环境软件的使用方法。(一)跑马灯实验:1、熟悉集成环境软件或熟悉Keil C51集成环境软件的安装和使用方法。2、照接线图编写程序:使用P1口控制G6区的8个指示灯,循环点亮
7、,瞬间只有一个灯亮。3、观察实验结果,验证程序是否正确。(二)74LS138译码器实验:1、设计74LS138接口电路,编写程序:使用单片机的P1.0、P1.1、P1.2控制74HC138的数据输入端,通过译码产生8选1个选通信号,轮流点亮8个LED指示灯。2、运行程序,验证译码的正确性。一、单片机直接实现跑马1、跑马灯仿真图2、 跑马灯对应程序的流程图 N Y3、程序代码ORG 0000H LJMP START ORG 0100H START: MOV SP,#60H MOV A,#0FFH ;给A赋值 CLR C ;C清零START1: RLC A ;A循环左移一位 MOV P1,A ;初
8、始化PA口 ACALL Delay ;调用延时 SJMP START1 ;循环执行START1Delay: MOV R5,#2 ;延时Delay1: MOV R6,#0 Delay2: MOV R7,#0 DJNZ R7,$ DJNZ R6,Delay2 DJNZ R5,Delay1 RET END二、通过74LS138译码器实现跑马灯1、74LS138译码器工作原理(1)、74LS138译码器工作原理74LS138原理图从原理图可看出,74138有三个输入端:A0、A1、A2和八个输出端Q0Q7。当输入端A0、A1、A2的编码为000时,译码器输出为Q0=0,而Q1Q7=1。即Q0对应于A0
9、、A1、A2为000状态,低电平有效。A0、A1、A2的另外7种组合见后面的真值表。图中S1、S2、S3为使能控制端,起到控制译码器是否能进行译码的作用。只有S1为高电平,S2、S3均为低电平时,才能进行译码,否则不论输入输入为何值,每个输出端均为1。(2)、74LS138译码器真值表2、通过74LS138跑马灯仿真图3、对应程序流程图4、程序代码 ORG 0000H AJMP main ORG 0080H AA EQU P1.0 BB EQU P1.1 CC EQU P1.2 ;定义P1.0,P1.1,P1.2 分别为AA,BB,CC 以便在程序中描述MAIN: CLR CC ;CC清零 状
10、态1 A,B,C为000 CLR BB ;BB清零 CLR AA ;AA清零 CALL DELAY ; CC清零 状态2 A,B,C 为001 CLR BB ; SETB AA ;AA赋值1 CALL DELAY ;CC清零 状态3 A,B,C 为010 SETB BB ;BB赋值1 CALL DELAY ;CC清零 状态4 A,B,C为011 BB赋值1 AA赋值1 SETB CC ;CC赋值1 状态5 A,B,C为100 CLR AA ; AA清零CC赋值1 状态6 A,B,C为101CC赋值1 状态7 A,B,C为110CC赋值1 状态8 A,B,C为111 CALL DELAY JMP
11、 MAIN ;DELAY: MOV R5, #2 MOV R6, #0 MOV R7, #0 DJNZ R7, $ DJNZ R6, Delay2 DJNZ R5, Delay1 RET END 三、思考题 1、在单片机系统中,74LS138通常用来产生片选信号,应如何处理?取三根底地址线,接到74LS138译码器的输入端,译码产生,8个使能控制信号。四、实验问题及总结没有74LS138的跑马灯实验是直接在系统板上实现的所以只有烧录程序就行了,有74LS138的跑马灯实验要注意LED灯的接法,LED灯有共阴和共阳两种接法,在这个实验中,我采用了共阳接法,并接电源供电。对于利用74LS138来控
12、制LED灯的实验,同时要注意一下74LS138的引脚。三、8255A控制交通灯实验2按照要求画出流程图及程序1、了解8255芯片的工作原理,熟悉其初始化编程方法以及输入、输出程序设计技巧。学会使用8255并行接口芯片实现各种控制功能,如本实验(控制交通灯)等。2、熟悉8255内部结构和与单片机的接口逻辑,熟悉8255芯片的3种工作方式以及控制字格式。3、尝试自行编写程序,填写实验报告。1、设计8255接口电路,编写程序:使用8255的PA0.2、PA5.7控制LED指示灯,实现交通灯功能。2、连接线路验证8255的功能,熟悉它的使用方法。1、8255引脚图2、8255工作原理8255共有三种工
13、作方式:(1)工作方式0:这是 8255A 中各端口的基本输入/输出方式。它只完成简单的并行输入/输出操作,CPU 可从指定端口输入信息,也可向指定端口输出信息,如果三个端口均处于工作方式0,则可由工作方式控制字定义16种工作方式的组合(2)工作方式1:被称作选通输入/输出方式。在这种工作方式下,数据输入/输出操作要在选通信号控制下完成。(3)工作方式2:被称作带选通的双向传送方式。8255A中只允许端口A 处于工作方式2,可用来在两台处理机之间实现双向并行通信。其有关的控制信号由端口 C 提供,并可向 CPU发出中断请求信号。3、主程序流程图4、8255A交通灯仿真图5、8255A交通灯实物
14、图6、8255A交通灯程序代码ORG 0000H LJMP START ORG 0003H ;外部中断0的中断程序入口地址 LJMP KEY1 ;转外部中断0中断服务程序 ORG 0013H ;外部中断1的中断程序入口地址 LJMP KEY2 ;转外部中断1中断服务程序 SETB IT0 ;INTO为边沿触发 SETB IT1 SETB EX0 ;启动T0 SETB EX1 SETB EA ;开总中断 MOV DPTR, #03FFH MOV A, #80H MOVX DPTR, A S1: MOV A,#10111101B MOV DPTR,#00FFH MOVX DPTR,A ;东西红灯亮
15、,南北绿灯亮 CALL DELAY5S ;5秒延时S2: MOV A,#10111011B ;东西红灯亮,南北黄灯亮 MOVX DPTR,A CALL DELAY1S ;延时0.5秒 MOV A,#10111111B ;东西红灯亮,南北黄灯灭,黄灯第一次闪烁 CALL DELAY1S MOV A,#10111011B ; CALL DELAY1S 东西红灯亮,南北黄灯灭,黄灯第二次闪烁 MOVX DPTR,A CALL DELAY1S东西红灯亮,南北黄灯灭,黄灯第次闪烁 S3: MOV A,#11100111B ;东西绿灯亮,南北红灯亮 MOV DPTR,#00FFH CALL DELAY5S
16、 S4: MOV A,#11010111B ;东西黄灯亮,南北红灯亮 MOV A,#11110111B ;东西黄灯灭,南北红灯亮,第一次闪烁 MOV A,#11010111B ;东西黄灯灭,南北红灯亮,第二次闪烁东西黄灯灭,南北红灯亮,第三次闪烁 AJMP S1 ;跳转到状态S1状态,循环DELAY5S:MOV R7,#100 ;延时5秒L0: MOV R6,#100L1: MOV R5,#248L2: DJNZ R5,L2 DJNZ R6,L1 DJNZ R7,L0DELAY1S:MOV R4,#200 ;L3: MOV R3,#248L4: DJNZ R3,L4 DJNZ R4,L3 RE
17、T 实验问题及总结 在做交通灯的实验时我们遇到了很大的问题,不管我们怎么连线就是不能点亮灯或者点亮了等也不能实现要求,就是灯一直亮而不闪。于是我们很困惑,不明白问题出在何处,后来我们用万用表测量了各引脚的通断,发现有2个引脚换连在了一起,虽然连点很小,不注意看几乎不能亮但是最终还是通过万用表发现了问题并解决了。四、8253方波实验了解8253的内部结构、工作原理;了解8253与单片机的接口逻辑;熟悉8253的控制寄存器和初始化编程方法,熟悉8253的6种工作模式。1、设计接口电路,编写程序:使用8253的计数器0和计数器1实现对输入时钟频率的两级分频,得到一个周期为1秒的方波,用此方波控制蜂鸣
18、器,发出报警信号,也可以将输入脚接到逻辑笔上来检验程序是否正确。2、连接线路,验证8253的功能,熟悉它的使用方法。1、8253引脚图2、8253工作原理8253中各通道可有6种可供选择的工作方式, 以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。8253工作方式如下: (1)工作方式0:称为计数结束中断方式,当任一通道被定义为工作方式0时, OUTi输出为低电平;若门控信号GATE为高电平,当CPU利用输出指令向该通道写入计数值WR#有效时,OUTi仍保持低电平,然后计数器开始减“1”计数, 直到计数值为“0”,此刻OUTi将输出由低电平向高电平跳变,可用它向CPU发出中断请求,OUTi端输出的高电
19、平一直维持到下次再写入计数值为止。称作可编程单脉冲发生器,进入这种工作方式, CPU装入计数值n后OUTi输出高电平, 不管此时的GATE输入是高电平还是低电平, 都不开始减“1”计数,必须等到GATE由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后,计数过程才会开始。 (3)工作方式2:称作速率波发生器,进入这种工作方式, OUTi输出高电平,装入计数值n后如果GATE为高电平,则立即开始计数,OUTi保持为高电平不变; 待计数值减到“1”和“0”之间, OUTi将输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲,计数值为“0”时,自动重新装入计数初值n,实现循环计数。(4)工作方式3:称作方波发生器,任一通道工作在
20、方式3, 只在计数值n为偶数,则可输出重复周期为n、占空比为1:1的方波。进入工作方式3,OUTi输出低电平, 装入计数值后,OUTi立即跳变为高电平。(5)工作方式4:称作软件触发方式,进入工作方式4,OUTi输出高电平。装入计数值n后, 如果GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,直到计数值减到“0”为止,OUTi输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲。(6)工作方式5:称为硬件触发方式,进入工作方式5, OUTi输出高电平, 硬件触发信号由GATE端引入。开始时GATE应输入为0, 装入计数初值n后,减“1”计数并不工作,一定要等到硬件触发信号由GATE端引入一个正阶跃信号,减“1”计数才
21、会开始,待计数值计到“0”, OUTi将输出负脉冲,其宽度固定为一个CLKi周期,表示定时时间到或计数次数到。(7)工作方式6:直接读计数器:输出锁存器在非锁存状态会跟随计数器计数的变化而变化,直接读计数器是从锁存器得到计数器的当前值。先锁存再读取:通过方式选择控制字对指定通道(SC1、SC0)的计数值锁入锁存器(RL1RL0=00), 锁存器一旦锁存了当前计数值,就不再随计数器变化直到被读取。读计数器通道(有锁存器)。4、中断程序流程图5、8253方波仿真图6、8253方波实物图7、8253方波程序代码 AJMP START ORG 000BH ;T1中断服务程序入口地址 AJMP T0IN
22、T MOV DPTR, #0FFFFH MOV A,#00100101B ;计数器0,只读写计数器高字节,方式2,BCD码计数;*计数器0对P1.0口送来的脉冲进行100次分频* MOV A,#01H ;写计数器0的高字节 MOV DPTR, #3FFFH MOV A,#01010111B ;计数器1,只读写计数器低字节,方式3,BCD码计数 MOV DPTR, #0FFFFH*计数器1对计数器0送来的脉冲进行10次分频* MOV A, #10H MOV DPTR, #7FFFH MOV SP,#60H ;初始化程序,把堆栈的栈顶部上调,以避开工作寄存器区 MOV TMOD,#00H ;设置T0工作于定时方式1 MOV TH0,#0F0H ;设置加1计数器的计数初值高字节 MOV TL0,#0CH ;设置加1计数器的计数初值低字节 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA AJMP MAINT0INT: CPL P1.
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