单片机原理实验讲解电信CDIO版30课时Word文档格式.docx

1、3熟悉课堂讲授的使用keil软件开发环境的方法。实验预习问题：1Keil编译器适用的单片机类型。（实验课堂提问）二、实验目的掌握在keil编译器下建立自己的工程，并进行调试。三、演示实验1典型51单片机开发系统251单片机应用实例2个：智能温度计、简易电力监视仪演示实验关注点：1掌握51单片机的典型开发流程。2学会使用仿真器、烧写器。3了解单片机开发过程的关键技术点。四、Keil C51简介：Keil C51是Keil software公司开发的用于51系列单片机的C51语言开发软件。Keil C51在兼容ANSI C的基础上，又增加很多与51单片机硬件相关的编译特性，使得开发51系列单片机程

2、序更为方便和快捷，程序代码运行速度快，所需存储器空间小，完全可以和汇编语言相媲美。它支持众多的51单片机架构的芯片，同时集编辑、编译、仿真等功能于一体，具有强大的软件调试功能，是众多的单片机应用开发软件中最优秀的软件之一。经常用到Keil C51和Keil Vision这两个术语。Keil C51一般简写为C51，指的是51单片机编程所用的C语言；而Keil Vision，可简写为Vision，指的是用于51单片机的C51程序编写、调试的集成开发环境（IDE）。五、keil编译器的简单应用1在任意路径下建议项目文件夹，文件夹的名字任意（一般做到见名知意）。2单击图标（此图标为Keil Visi

3、on2），启动Keil，如下图：3选择菜单Project-New Project，新建一个工程，如下图：4输入工程名“流水灯”，然后保存，如下图：5选择器件型号为Atmel的AT89S51，然后确定，如下图：6是否加入启动文件到工程，这时不加入选“否”，这样一个工程就建立完成，如下图：注：此处的启动文件为STARTUP.A51。在KEIL中,汇编是从ORG 000H开始启动，那么它在C51中是如何启动MAIN（）函数的呢?实际上是C51中有一个启动文件STARTUP.A51,它总是和C程序一起编译和链接的。所以做汇编程序可以不加载该启动文件，而C51会自动加载这个文件（虽然我们看不到）。有关于

4、这个文件的详细解释请参考“电信单片机实验/实验参考资料”文件夹的PDF文档STARTUP.A51解读，这里建议同学们作为初学者可以先不做添加。7选择菜单File-New新建一个文件，如下图：8选择菜单，File-Save，保存文件，输入文件件名为“流水灯.asm”，（C程序为.C文件）然后保存，如下图：9点Target 1前面的“+”号，展开Target 1，击Source Group 1，在弹出菜单中选择，Add Files To Group Source Group 1，如下图：10选择All files，找到刚才的“流水灯.asm”，然后点Add，然后就Close，如下图：11可以看到工

5、程里多了一个“流水灯.asm”文件，双击在里面输入下面程序，如下图： ORG 0X0000 LJMP STARTSTART: MOV A,#0XFELOOP: RL A MOV P1,A LCALL DELAY SJMP LOOP ;延时程序DELAY: MOV R5,#200OUT: MOV R6,#250OUT1: MOV R7,#250IN: DJNZ R7,$ DJNZ R6,OUT1 DJNZ R5,OUT RET END 12. 选择Project-Build target，或点击图标进行编译。13. 编译结果，看到错误（语法错误）和警告（情况较多，须具体分析）情况，如下图：14.

6、 如果没有错误，选择生成目标文件（机器码）。15. 选择菜单Debug-Start/Stop Debug Session，进入调试状态（此状态为默认的模拟调试，还可选择仿真器调试，proteus联机调试等），如下图：16. 进入到调试状态后，选择菜单Peripherals-I/O-Ports-Port 1，打开端口1，下图为打开后的画面。17. 选择菜单Debug-Run，运行，就可以看到端口1的变化。如下图：18. 如果端口变化缓慢，可以缩短延时程序，如果变化快，可以加长延时程序。注意：Keil编译器的使用细节可参考电信单片机原理实验实验参考资料keil编译器的使用下的4个文档。六、实验内容

7、1. 熟悉keil编译器的安装，设置。2. 熟悉keil编译器各菜单的功能。3. 在keil编译环境下。调试一个自行编写的程序。（程序可以参考教科书）七、思考题如何建立一个用户自己的汇编程序文件，并进行编译、连接、运行，写出详细步骤。实验二 LED数码管动态扫描实验1. 熟悉LED数码管的内部机构，共阴极与共阳极数码管的区分。2. 熟悉LED数码管动态扫描原理。3. C51程序的基本结构。1LED数码管的内部结构，如何区分共阴极或者共阳极数码管。2共阳极及共阴极数码管动态显示驱动电路。3论述LED大屏幕技术要点。（以上3个问题总结成书面小论文，需打印提交）4. C51程序的基本结构。（由同学课

8、堂讲解，教师总结）二、预备知识 1. Proteus是一款流行的EDA工具（仿真软件），可完成原理图布图、代码调试、单片机与外围电路协同仿真，PCB设计，可实现从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。我们在实验中主要应用proteus的单片机与外围电路协同

9、仿真功能。 2. C51是在标准C的基础上，根据单片机存储器硬件结构及内部资源，扩展了相应的数据类型和变量，而C51在语法规定、程序结构与设计方法上，都与标准C相同。关于C51的基础知识，可参考教材单片机原理及应用（第二版）第14章。三、实验目的1掌握LED数码管动态扫描电路及其编程方法。2熟悉proteus软件的基本操作。3 学习实验参考资料中Keil与proteus完美结合教程中P6-P7页的keil与proteus联机部分知识。（实验室电脑已经完成联机设置）4开始练习C51程序，能够完成简单的C51编程。四、演示实验C51工程实例演示实验 演示实验关注点：C51工程实例的程序结构五、实验

10、内容 1掌握LED数码管动态驱动电路原理。（电路图已给出，如下图所示）该电路采用共阳极数码管，显示方式为动态显示。其显示原理如下所述：51单片机的P0口线作为数码管的字形码输出口，单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5分别作为LED1-LED6六个数码管（从右到左）的字位口输出。当P0口输出某个字形时，LED1字位口的电平为低时，其他数码管字位口电平为高，LED1数码管对应三极管导通，LED1数码管被点亮。延时一定时间后，对LED2-LED6数码管重复以上操作，由于人眼的视觉暂留特性，数码管看起来都被点亮了。 2编写程序，在数码管上显示固定“654321”字形。六、

11、实验步骤1编写程序。建议采用C51语言程序。2调试，验证程序。七、注意事项 Proteus仿真图允许在没有电源、晶振、复位电路、EA悬空的情况下工作，但实际电路不允许。实验三 汇编语言程序设计（一）1. 熟练掌握51单片机汇编语言。2. 熟练掌握采用循环结构编写程序。3. 熟悉软件开发环境的调试手段。1叙述51单片机的程序、数据存储器体系结构。（书面预习，写在实验报告上）1掌握汇编语言设计，重点掌握单片机对外部RAM的操作。2掌握程序调试方法，熟练运用单步、断点等调试手段。3能够编写简单的循环程序。三、实验内容1清零：把外部RAM 2000H20FFH的内容清零。（演示）2拆字：把外部RAM

12、2000H的内容拆开，高位送外部RAM 2001H低位，低位送外部RAM 2002H低位，外部RAM 2001H、外部RAM 2002H高位清零。（当堂完成）3拼字：把外部RAM 2000H、外部RAM 2001H的低位分别送入外部RAM 2002H高低位。（课后完成）4在内部RAM的202FH中查出有几个字节是零，把个数放在内部RAM 30H中。5编写并调试一个排序子程序，其功能为用冒泡法将内部RAM中几个单字节无符号的正整数，按从小到大的次序重新排列。数据排序功能：把RAM空间50H5AH中放入不等的数据，运行本实验程序后检查50H5AH中数据是否按从小到大排列。四、实验步骤1参考如下程序

13、流程图编写程序。清零：拆字：拼字：实验内容4、5的程序流程图请自己画出。2调试，验证程序用连续、单步、断点方式运行程序，并观察实验结果。五、注意事项1建议一个keil工程只编译一个asm汇编程序，并且把一个工程的所有文件保存到一个文件夹下。2外部RAM的验证需要进入调试状态打开memory windows窗口输入X:0000H（代表外部RAM0000H空间）。此单元的内容可以手工改变（将鼠标移到该单元，并右键单击，弹出下拉菜单），如下图所示。3内部RAM的验证需要进入调试状态打开memory windows窗口输入D:00H（代表内部RAM 00H空间）。此单元的内容可以手工改变，如下图所示。

14、4程序运行后，观察这些单元的改变情况。实验四 汇编语言程序设计（二）1熟练掌握51单片机汇编语言。2熟练掌握采用循环结构编写程序。3熟悉软件开发环境的调试手段。4熟练掌握51单片机的数据区、程序区的数据查找，搬移操作。外部RAM数据块搬移程序，双字节无符号乘法程序的难点各在什么方面。1进一步掌握单片机对内部RAM和外部RAM的数据操作。2熟悉51指令系统，掌握较为复杂的程序设计方法。键盘、LED显示器专用驱动芯片HD7279演示实验。1. 了解专用芯片（以HD7279为例）的使用和工作原理。2. 初步掌握串行接口芯片与单片机的连接电路及程序。四、实验内容1. 外部RAM数据块搬移程序：将外部R

15、AM中R2、R3为源地址的N个字节数据传送到R4、R5为目的地址的外部RAM区中，字节个数存放在R6、R7中。数据区传送功能：在R2、R3中输入源地址（例如0000H），R4、R5中输入目的地址（例如2000H），R6、R7中输入字节数（例如2000H），运行程序，检查00001FFFH中内容是否和2000H3FFFH中内容完全致。2双字节无符号乘法程序：将R2 R3（R2为高8位）和R6 R7（R6为高8位）中双字节无符号整数相乘，积送R4 R5 R6 R7中。五、实验步骤1自己画出程序流程图。实验五 中断优先级实验1熟悉keil软件开发环境的调试手段。2熟悉protues软件的开发使用。3

16、. 自行设计实验，验证单片机的中断自然优先级与优先级。1. 练习根据实验目的，自行设计实验方法。2. 进一步熟悉keil软件与protues的联机操作。1. 设计实验，验证单片机优先级的几个原则：先高后低、同级不断、高可断低。2. 设计实验建议以外部中断0和外部中断1为验证对象。1. 在protues下画出验证用电路原理图。2. 验证“先高后低”：验证自然优先级的“先高后低”、验证优先级设置情况下的“先高后低”。3验证“同级不断”：建议可将外部中断1的中断服务程序设计成死循环，外部中断0中断条件成立后，观察是否可以打断外部中断程序1的运行。此时，两个外部中断的优先级设置成同一优先级。4. 验证

17、“高可断低”：此时，外部中断1设置成低优先级，外部中断0设置成高优先级。自行设计实验电路及验证方法，建议：1 采用按键模拟中断事件。2 采用keil与proteus联机调试方式。实验六 定时/计数器实验1熟悉51单片机的定时器/计数器的硬件结构。2熟悉51单片机的定时器/计数器工作方式和工作模式的选择。3熟练掌握对51单片机的定时器/计数器的编程。定时/计数器的区别点是什么？1熟悉51单片机定时/计数功能。2. 进一步掌握C51的编程方法。1. SOC单片机演示实验了解片上系统单片机（SOC）与基本51单片机的异同点。2. AVR单片机演示实验了解其他类型（以AVR为例）与基本51单片机的异同

18、点。1将定时/计数器0外部输入的脉冲进行计数。用proteus软件仿真的电路原理图如下所示。 P3.4（T0）引脚有脉冲输入，脉冲频率可调，幅值设为5V，请注意此测量脉冲的上限如何确定？2计数结果送显示器显示。3 在完成实验内容2的基础上，要求采用单片机定时器定时功能，完成240倒计数器设计，计数间隔要求为1S。4在完成实验内容2的基础上，完成简易秒表的设计。要求秒表精度为0.01秒，从0.00秒开始显示。1编写程序，建议采用C51语言编写程序。实验七 串行通信实验一、实验目的1掌握51单片机的串行接口的初始化方法。2. 掌握51单片机与PC机串口采用RS-232通信的方法。二. 预备知识1.

19、51单片机串行口的结构如下图所示。串行口的初始化与串行口控制寄存器SCON、特殊功能寄存器PCON、定时计数器模式控制寄存器TMOD、T1时间常数寄存器TH1、TL1、定时计数器开关TR1及中断使能，优先级等寄存器有关。2. RS-232串行通信电路图如下图所示。串口摄像头实验。了解RS-232串行设备的使用。1采用C51或者汇编语言，对单片机串行口进行初始化，要求串口初始化为方式1、2、3都可，波特率自定。2在初始化的基础上，完成51单片机向PC机发送固定字符，字符自定。3完成51单片机的接收操作，接收到争取字符后，应能在实验板上以显示字符（通过HD7279驱动LED，HD7279程序以.h

20、文件的形式给出）或其他适当形式予以提示。1在自制电路板上安装好仿真器并完成设置。2自制电路板与PC联机采用RS-232电缆，PC机端采用串口调试工具监控单片机发送的信息或给单片机发信息。3编写程序代码，完成实验内容的要求。自制实验板串行口布局。实验八 D/A转换实验 X5045实验（二选一）1熟悉单片机串行扩展技术中几种主要的总线。2熟悉单片机仿真器的应用。3熟悉烧写器的应用。1MAX531 D/A转换器的转换位数、极性、与单片机的数据传输采用并行还是串行方式？2X5045在单片机系统中起到哪些作用，eeprom的作用是什么，x5045与单片机的数据传输采用并行还是串行方式？二、实验目的 1具

21、备自学芯片资料（datasheet）的能力。2. 具备单片机最小系统电路图的分析能力。3能够在硬件电路上调试程序。128*64液晶显示器演示实验。了解较为复杂C51程序的编写及设备驱动程序的编写。 自制实验开发板布局如上图所示。 单片机部分最小系统电路原理图如下。图中P3P6为单排针，将单片机的P0P3口引出。 MAX531部分电路原理图如下。X5045部分电路原理图如下。注意以上电路原理图网络标号的用法。仔细阅读原理图，记录单片机与max531、单片机与X5045的连接关系，完成：1. 选择max531，完成输出三角波的功能。2. 选择X5045，完成对eeprom的功能验证。1选择max5

22、31，编写程序，编译排除语法错误，接仿真器调试，产生三角波，周期，幅值，起始相位可自定。2选择X5045，编写程序，编译排除语法错误，接仿真器调试，完成对X5045的写、读操作，程序可说明eeprom是否正常工作。实验九 A/D转换实验 DS18B20实验（二选一）1. 熟悉51单片机与A/D转换器的接口设计。2. 熟悉ADC0809芯片的时序。3. 熟悉DS18B20芯片的时序。1. ADC0809转换器的转换频率上限是多少？2. 基于51单片机的ADC0809转换电路如何设计？3. DS18B20的优缺点有哪些？1掌握A/D转换芯片ADC0809与单片机的接口方法。 2了解A/D转换芯片A

23、DC0809转换性能及编程方法。3通过实验了解单片机如何进行数据采集。4. 通过实验了解传感器的优缺点。嵌入式系统演示实验嵌入式系统与51单片机系统的异同点。选择A/D转换实验的实验内容：A/D转换器大致分有三类：一是双积分A/D转换器，优点是精度高，抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近式A/D转换器，精度、速度、价格适中；三是并行A/D转换器，速度快，价格也昂贵。实验用ADC0809属第二类，是8位A/D转换器。每采集一次一般需100s。ADC0809部分电路原理如下图。图中74373锁存器锁存地址信号，选择ADC0809通道，7474D触发器对ALE信号2分频，给ADC0809做C

24、LK信号。7402为与非门芯片。仔细阅读原理图，了解A/D转换芯片ADC0809转换性能及编程方法。采用ADC0809，由电位器提供模拟量输入。编写程序，将模拟量转换成数字量，并通过HD7279的LED显示转换结果。（HD7279程序以.h文件的形式给出）选择BS18B20 实验的实验内容：DS18B20是广泛使用的数字温度传感器，测温范围-55+125。采用独特的一线制接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现双向通讯，支持多点组网功能。DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路（常见的三引脚封装）内。仔细阅读DS18

25、B20的芯片资料，设计其与单片机的接口电路图，完成焊接，编写程序，完成温度测量功能，并通过HD7279的LED显示测量结果。（HD7279程序已.h文件的形式给出）选择A/D转换实验的实验步骤：1编写ADC0809程序，编译排除语法错误，接仿真器调试，可采用延时、中断、查询任何一种方法读取AD转换结果，利用变量观察窗口观察转换结果（必须在程序停止运行才可观察）。2将转换结果显示在LED数码管上，利用hd7279.h头文件，直接调用write_hd7279函数就可将转换结果显示在LED上。3在完成以上第二步的基础上，设基准电压为5V，将转换结果量化为电压值显示在实验板LED上，如实际电压为4.32V，显示432即可。选择BS18B20 实验的实验步骤：1. 阅读BS18B20芯片资料，完成电路设计与焊接。2. 编写BS18B20程序，编译排除语法错误，接