单片机接口技术实验指导书6个实验.docx

1、单片机接口技术实验指导书6个实验单片机接口技术实验指导书襄樊学院物理与电子信息技术系 实验要求1.进入实验室前完成的部分1）认真阅读实验指导书，弄懂实验原理和实验内容。2）编写实验所要用到的程序，将其放在U盘上。3）写出预习报告。2. 进入实验室后完成的部分1）建立工程，加入已准备好的程序文件。2）对程序进行调试，修改错误，获得要求的结果。3）保存调试后的程序。3.实验结束后的部分对实验结果进行分析、总结，写出实验报告。实验报告内容及格式1.实验目的2.实验设备3.实验原理及环境4.实验内容只做文字叙述，程序部分放在程序清单中。流程图也可不画。5.程序清单本实验使用的完整程序。如果使用了本实验

2、或前面实验中完全相同的子程序，可不列写，只做注明即可。6.实验步骤7.实验总结主要包括对实验结果、调试过程、错误及产生的原因的分析，以及本次实验的重要收获等。此项为实验成绩评定的重要依据。实验1 Keil C51的使用（汇编语言） 实验目的：初步掌握Keil C51（汇编语言）和ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱的操作和使用，能够输入和运行简单的程序。实验设备：ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。实验原理及环境：在计算机上已安装Keil C51软件。这个软件既可以与硬件（ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱）连接，

3、在硬件（单片机）上运行程序；也可以不与硬件连接，仅在计算机上以虚拟仿真的方法运行程序。如果程序有对硬件的驱动，就需要与硬件连接；如果没有硬件动作，仅有软件操作，就可以使用虚拟仿真。 实验内容：1.掌握软件的开发过程：1）建立一个工程项目选择芯片确定选项。2）加入C 源文件或汇编源文件。3）用项目管理器生成各种应用文件。4）检查并修改源文件中的错误。5）编译连接通过后进行软件模拟仿真。6）编译连接通过后进行硬件仿真。2.按以上步骤实现在P1.0输出一个频率为1Hz的方波。3.在2的基础上，实现同时在P1.0和P1.1上各输出一个频率同为1Hz但电平状态相反的方波。预习要求：1.熟悉使用Keil

4、C51的步骤。2.理解实验内容2中程序的工作原理。3.编写实验内容3所需要的程序。实验步骤：以下假定你在E:TEST 文件夹下学习、运行Keil1.建立一个工程项目选择芯片确定选项如图1-1所示： ProjectNew Project输入工程名test保存工程文件（鼠标点击保存按钮）图1-1 创建工程名弹出下一界面。如图1-2所示：选CPU厂家（Atmel）选CPU型号(89C51),选好后确定图1-2 选厂家,选CPU 型号接着选晶振频率及生成HEX 文件等。如图1-3所示： ProjectOptions for Target Target 1 在Target中更改CPU 晶振频率为12MH

5、z在Output中选择生成HEX 格式其它采用缺省设置选好后确定。图1-3 选晶振频率及生成HEX 文件等窗口2.建立汇编源文件如图1-4所示： FileNew,弹出源文件编辑窗口。输入以下源文件： ORG 0000HAGAIN： CPL P1.0MOV R0，#10 ;延时0.5秒LOOP1： MOV R1，#100LOOP2： MOV R2，#250DJNZ R2，$DJNZ R1，LOOP2DJNZ R0，LOOP1SJMP AGAINEND图1-4 进入编辑源文件窗口源程序编写完后， FileSave As 将文件以test.asm保存在E:test 目录下，获得汇编语言源程序。3.用

6、项目管理器生成(编译)各种应用文件点击Target 1 前之+ 号出现Source Group1点击它并按鼠标右键会生弹出下拉菜单见图1-5 编译文件文件窗口选择Add Files to Group Source Group 1 点击add向项目中添加Test.asm 源文件点击close关闭Add Files to Group Source Group 1窗口在Source Group 1 前会出现一个+号点击之弹出test. asm 文件名点击该文件名主窗口中会出现该程序图1-5 进入编译文件文件窗口编译：ProjectBuild target 就会生成一系列到文件如OBJ 文件LST 文

7、件HEX文件等。4.检查并修改源文件中的错误如果在源文件中存在错误在Output 窗口中会出现错误提示信息，你可以在源程序中进行修改，然后存盘后重新Build 观察错误提示信息。5.编译连接通过后进行软件模拟仿真DebugStart/Stop Debug Session进入软件模拟的仿真窗口，可使用单步、设断点来进行调试和除错。6.编译连接通过后进行硬件仿真实验箱的仿真串口必须与PC 机串口连接，通电，拨位开关K10必须拨在B端，连接P10和L0，连接P11和L1，设置硬件实时仿真调试选项:ProjectOptions for Target TargetlDebug.硬件实时仿真调试选项窗口,

8、见图1-5 选硬件仿真选项,按确定按钮确定。图1-5 硬件实时仿真调试选项窗口进入硬件实时调试窗口后,可打开各种观察窗口,进行单步断点运行到光标连续执行等操作，无误后可连续运行观察LED发光管的显示效果。注意退出时须按单片机的复位按键SS10，在进行硬件连接前最好也先按单片机的复位按键SS10。7.修改以上程序，实现同时在P1.0和P1.1上各输出一个频率为1Hz但电平状态相反的方波。重要提示：1.指令中的“,:;”是西文字符，切不可使用中文符号；数字“0”与字符“o”不可混淆。2.以上菜单操作都可以点击工具栏中的相应图标快速实现。3.退出硬件连接可以按SS10，在进行硬件连接前最好也按一次S

9、S10。4.生成源文件的方法:从键盘上输入源文件;用其他编辑软件（包括Microsoft Word）编辑源文件,然后复制到Keil C51 文件窗口中,使Word 文档变为TXT 文档,这种方法最好,可方便输入中文注释;也可装入在其它编辑软件中编辑的源文件如: *.asm/*.a51/*.c. 等。实验2 十六进制与十进制的转换 实验目的：实践汇编语言顺序结构的编程方法，掌握十六进制数转换成十进制数的编程实现，掌握单步运行程序的基本技巧。实验设备：ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。实验原理及环境：将十六进制数转换成十进制数

10、有多种方法，比较典型的是用待转换数除以权值的方法，即依次除以100、10，则各次的商和最后的余数就是所需要的十进制数。实验内容：将放在片内RAM30H中的2位十六进制数转换成3位十进制数，按照从高位到低位的顺序分别放入31H33H中（即非压缩的BCD码）。在本实验中，要求使用单步方式运行，以便观察各单元的变化过程。预习要求：理解实验原理，熟悉实验环境。编写实现本实验要求的程序，并生成*.asm文件，将这个文件放在U盘上备用。实验步骤：1.建立一个工程，将在预习中做好的*.asm文件加入。2.调出存储器编辑窗口，将30H单元修改成某一值。3.在希望停下来的指令上设断点，然后运行，在断点处停下来后

11、，再单步运行，可以看到各单元的变化情况。运行完最后一条指令后，在31H33H中应获得30H中十六进制数对应的十进制数。ORG 0000H MOV A,30H MOV B,#100 DIV AB MOV 31H,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV 32H,A MOV 33H,BEND重要提示：1.指令中的“,:;”是西文字符，切不可使用中文符号；数字“0”与字符“o”不可混淆。2.本实验可以不用硬件连接，以软件仿真的方法即可进行。3.程序的起始地址必须为0000H（以后各实验均同）。4.对程序修改后必须退出连接，进行编译后再重新进行连接才能生效（以后各实验均同）。5.调

12、出存储器编辑窗口方法是：操作ViewMemory Window，或点工具栏中的相应图标。6.存储器编辑窗口可以编辑3个空间，可以用Adress调出。在Adress中键入d:xxH或0Xxx将从地址xxH开始显示片内RAM的低128字节和特殊功能寄存器SFR；在Adress中键入i: xxH或0Xxx将从地址xxH开始显示片内RAM；在Adress中键入c: xxxxH或0Xxxxx将从地址xxxxH开始显示程序存储器；在Adress中键入x: xxxxH或0Xxxxx将从地址xxxxH开始显示片外RAM。7.将鼠标指针放在存储器编辑窗口中的某个数据上点击右键，在弹出的窗口中点Modify Me

13、mory at可以修改其值。如果要修改连续多个单元,可以在数据之间用“,”隔开。8.设断点可以用Debug中的Insert/Remove Breakpoint或点击工具栏中的相应图标快速实现。运行可用Go。6.单步运行可以用Debug中的Step(纯单步)、Step Over(将子程序调用作为一条指令运行)或点击工具栏中的相应图标快速实现。10.在运行过程中如果希望中止当前运行，从头开始，可以点击工具栏中的RST图标实现。实验3 8段LED显示器动态显示实验目的：掌握8段LED显示器的使用及显示程序的设计方法。实验设备：ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安

14、装Keil C51的计算机一台。实验原理及环境：1. 实验箱上有6位8段LED显示器，采用动态方式驱动。即使一位LED显示器显示内容一段时间，然后下一位LED显示器显示内容一段时间，周而复始。只要刷新频率不小于50Hz，就可以获得清晰稳定的显示效果。2.MCS-51CPU通过一片8255对8段LED显示器进行段驱动和位驱动，8255的A口、B口、C口、控制口的地址分别为片外RAM的4000H、4001H、4002H、4003H。3.LED显示器的各段由8255的B口驱动，低电平对应段发光，高电平对应段熄灭。各段的驱动位如图5-1，各显示字的字形代码如下所示：显示字 字形代码 显示字 字形代码

15、显示字 字形代码 0 C0H 0. 40H - BFH 1 F9H 1. 79H 灭 FFH 2 A4H 2. 24H 3 B0H 3. 30H 4 99H 4. 19H 5 92H 5. 12H 6 82H 6. 02H 7 F8H 7. 78H 8 80H 8. 00H 9 90H 9. 80H A 88H A. 08H B 83H B. 03H图5-1 8段LED各段控制位 C C6H C. 46H D A1H D. 21H E 86H E. 06H F 8EH F. 0EH 4. LED显示器的各位由8255的A口驱动，低电平对应位发光，高电平对应位熄灭。 LED显示器 对应位口位 左

16、起第一位 D0 左起第二位 D1 左起第三位 D2 左起第四位 D3 左起第五位 D4 左起第六位 D5实验内容： 1.编写一个6位LED显示器驱动子程序（在主程序中已对接口芯片8255做好必要的初始化）。字形表按0F、0.F.、-、灭的顺序排列。该子程序的要求如下： 入口：待显示数(00H1FH)放在20H25H( 分别对应显示器的左起第1第6位)中。 出口：每位LED显示0.5mS后返回。占用：R0、R1、R2、A、PSW、DPTR。 显示子程序的流程图如图5-2和图5-3：Y图5-2 显示子程序流程图图5-3 显示子程序的详细流程图 2.子程序自身无法运行，为了运行这个子程序，另编写一个

17、主程序。这个主程序的功能是首先对8255进行初始化，然后就反复调用显示子程序，显示20H25H中的待显示内容。 首先在20H起始的6个字节中置入00H0FH，然后连续运行此程序，应显示0F；在20H起始的6个字节中置入10H1FH，然后连续运行此程序，应显示0.F.；若置入20H、21H，则显示-、灭。图5-4 显示主程序流程图 3.按以下框图编写一段程序，运行后会在显示器上应出现连续向左移动的0F。图5-5 实验内容3流程图预习要求：理解实验原理，熟悉实验环境。编写实现本实验要求的程序，并生成*.asm文件，将这个文件放在U盘上备用。实验步骤：1.将P0.0P0.7与JD0JD7连接起来。开

18、关KC倒向上方。2.建立一个工程，将在预习中做好的实验内容1和2的程序拷贝到一个*.asm文件加入。3.编译后与单片机硬件连接，运行。4.在20H起始的6个字节中置入00H0FH中的任意6个值，然后连续运行此程序，应显示0F中的6个数字；在20H起始的6个字节中置入10H1FH中的任意6个值，然后连续运行此程序，应显示0.F. 中的6个数字。5.如果运行结果不正常，可以用设断点、单步运行的方法查找错误所在，修改后重新编译、与单片机硬件连接，运行。直至获得正确的结果。6.建立一个工程，将在预习中做好的实验内容1和3的程序拷贝到一个*.asm文件加入。7.编译后与单片机硬件连接，运行。8.观察LE

19、D显示器，应从右向左依次出现0、1、2、3重要提示：1.指令中的“,:;”是西文字符，切不可使用中文符号；数字“0”与字符“o”不可混淆。2.软件延时可以用循环程序实现，单片机的时钟为12MHz，每条指令的执行时间可以从教材的附表中查出。3.程序的起始地址必须为0000H（以后各实验均同）。4.退出硬件连接可以按SS10，在进行硬件连接前最好也按一次SS10。5.对程序修改后必须退出硬件连接，进行编译后再重新进行硬件连接才能生效。6.调用显示子程序330次可以用双重循环实现。且使用的计数单元与显示子程序中用到的不能冲突。7. 开关KC倒向上方。实验4 矩阵键盘的使用实验目的：掌握矩阵键盘的使用

20、及键盘扫描程序的设计方法。实验设备：ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。实验原理及环境：实验箱上有一个16键的矩阵键盘，分为4行4列。4行分别连接到一片8255（与8段LED显示器的段驱动和位驱动共用）的PC0PC3，4列分别连接到8255的PC4PC7。8255的A口、B口、C口、控制口的地址分别为片外RAM的4000H、4001H、4002H、4003H。第4列(PC7)第3列(PC6)第2列(PC5)第1列(PC4)行输入PC300H01H02H03H第4行PC204H05H06H07H第3行PC108H09H0AH0

21、BH第2行PC00CH0DH0EH0FH第1行00H01H02H03H列 驱 动图6-1 键盘布置及键值选择列驱动码使某一列为低电平而其它列为高电平，再读取行输入，若该列有键按下则相应的位便是低电平。每个键均安排一个键值，如图6-1所示。实验内容： 1.编写一个键盘扫描子程序（在主程序中已对接口芯片8255做好必要的初始化）。这个程序对键盘作一次扫描，若无键按下，返回时累加器A中为FFH，若有键按下，返回时A中为该键键值,键盘扫描子程序流程图如图6-2所示。图6-2 键盘扫描子程序流程图 其中，查键值子程序可以自行编写，也可以使用下面这个查键值子程序，这个子程序的参数如下： 入口：行列关键值码

22、放在累加器A中，高4位是列驱动码（被扫描列的对应位为0，其余位均为1），低4位是行状态（按下键的对应位为0，其余位均为1）。 出口：键码放在A中带出。 占用：R1、A、PSW、DPTR。 程序清单如下： ;查键值子程序，起始地址为KEY20 KEY20: PUSH ACC ;暂存关键值 MOV R1,#00H ;查键值自变量清0 KEY21: JNB ACC.4,KEY22 ;计算列数 RR A INC R1 SJMP KEY21KEY22: MOV A,R1 ;按每列4个键计算 MOV B,#4 MUL AB MOV R1,A POP ACC ;恢复关键值KEY23: JNB ACC.0,K

23、EY24 ;计算行数 RR A INC R1 SJMP KEY23KEY24: MOV DPTR,#KEYTAB;读取键值 MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR RETKEYTAB: DB 0FH,0BH,07H,03H DB 0EH,0AH,06H,02H DB 0DH,09H,05H,01H DB 0CH,08H,04H,00H 2.键盘扫描子程序自身无法运行，为了运行这个子程序，另编写以下程序: ORG 0000H MOV SP,#6FH MOV R0,#5 ;延时0.5秒LOOP1: MOV R1,#200LOOP2: MOV R2,#250 DJNZ R2,$ DJNZ R1

24、,LOOP2 DJNZ R0,LOOP1 MOV DPTR,#(ADD_8255+3) ;8255初始化MOV A,#10000001B ; A口、B口方式0输出，C口高4位输出，低4位输入 MOVX DPTR,ALOOP3: LCALL DISP ;调用显示子程序DIS，设显示子程序入口为DISP LCALL KEY ;调用键盘扫描子程序，设键盘扫描子程序入口为KEY CJNE A,#0FFH,LOOP4 ;如果有键按下转 SJMP LOOP3LOOP4: MOV 20H,21H MOV 21H,22H MOV 22H,23H MOV 23H,24H MOV 24H,25H MOV 25H,

25、A SJMP LOOP3其中显示子程序使用实验3中的显示子程序。程序运行后，每按一键便从显示器的右端移入一个对应的数。预习要求：理解实验原理，熟悉实验环境。编写实现本实验要求的程序，并生成*.asm文件，将这个文件放在U盘上备用。实验步骤：1.将P0.0P0.7与JD0JD7连接起来。开关KC倒向上方。2.建立一个工程，将在预习中做好的实验内容1和2的程序以及实验5中的显示子程序拷贝到一个的*.asm文件加入。3.编译后与单片机硬件连接，运行。4.按下键盘上的各键，相应的数字会出现在LED显示器上。重要提示：1.指令中的“,:;”是西文字符，切不可使用中文符号；数字“0”与字符“o”不可混淆。

26、2.软件延时可以用循环程序实现，单片机的时钟为12MHz，每条指令的执行时间可以从教材的附表中查出。注意使用的计数单元不要与程序中其他处所使用的单元发生冲突。3.程序的起始地址必须为0000H（以后各实验均同）。4.退出硬件连接可以按SS10，在进行硬件连接前最好也按一次SS10。5.对程序修改后必须退出硬件连接，进行编译后再重新进行硬件连接才能生效。6.若有键按下，则读回的行状态中对应的位是0，否则对应的位就会是1。7.判断列驱动码是否超出，可以用检测0位的方法实现。8.在调用查键值子程序时，要保证累加器A的高4位是本次扫描的列驱动码，低4位是本次扫描读入的行状态。9“读行状态 直到键松开”

27、，是反复读入行状态，直到读入的各位状态都为“1”。注意只有低4位是有效的，要将无用且不定的高4位滤掉。10. 开关KC倒向上方。实验5 A/D转换实验目的：掌握用ADC0809实现A/D的方法。实验设备：ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。实验原理及环境：电位器W1将+5V电压分压后送入ADC0809的输入IN4IN7，调节电位器W1可以获得0+5V的电压输入。ADC0809的接口参数如下： 输入电压范围 0+5V 启动IN0IN7 A/D转换 写任意数到8000H8007H 取转换结果 读8000H8007H EOC通过一

28、个反相器输出实验内容:设计一个程序，将IN4输入的0+5V模拟电压转换成数字量，再将这个2位十六进制转换成3位十进制数，放在LED显示器的第四六位显示。其中显示子程序可以用实验3中的子程序。判断转换是否结束可以将ADC0809的EOC（经反相器）引入到P1.0，然后查询P1.0的状态。图7-1 实验7程序流程图预习要求：理解实验原理，熟悉实验环境。编写实现本实验要求的程序，并生成*.asm文件，将这个文件放在U盘上备用。实验步骤：1.将P0.0P0.7与JD0JD7连接起来。开关KC倒向上方。2.将P0.0P0.7与U9D0U9D7连接起来。3.将P1.0与EOC连接起来。4.建立一个工程，将

29、在预习中做好的实验程序*.asm文件加入。5.编译后与单片机硬件连接，运行。6.旋转电位器W1，LED显示器上的数字应在000000000255之间变化（因受电位器的调节范围限制，有可能小于这个范围）。重要提示：1.指令中的“,:;”是西文字符，切不可使用中文符号；数字“0”与字符“o”不可混淆。2.EOC是经过一个反相器后输出的，所以要注意转换完成后检测到的是低电平。3.调用显示子程序32次可以用循环实现，使用的计数单元与显示子程序中用到的不能冲突。4. 开关KC倒向上方。实验6 D/A转换 实验目的：掌握用DAC0832实现D/A转换的方法。实验设备：ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。实验原理及环境： DAC0832的连接使用单缓冲方式，D/A转换口地址为6000H。当输入数字量为0255时，输出电压0+5V。可以用这个电压驱动一个微型直流电动机，使它的转速在最慢到最快之间变化。 实验内容： 设计一个程序，在主程序中向P1.0输出频率为1Hz的方波，同时使用定时器1定时中断，在中断服务程序中用D/A转换器输出周期为20秒的三角波。 用一个工作寄存器存放电压值，使用定时器定时中断，每中断一次将电压值送D/A转换器并加1，直到最大值后再改为减1。周而复始，这样就可以输出三角波。这个三