单片机综合实验报告.doc

摘要单片机应用技术课程为一门理论与实践相结合的课程，本课程安排的实验旨在培养学生软硬件开发能力，用编程语言及硬件设备实现串、并行通讯、计数/定时、A/D、D/A等硬件接口的功能，进一步加深对常用硬件芯片的了解和应用，以及学习用单片机解决实际问题。实验要求学生利用编程语言及硬件设备实现单片机的方案设计、程序编写、硬件连接、调试，从中体会具体硬件接口的应用技巧，进一步理解硬件接口芯片，逐步掌握单片机系统的开发和应用方法。此次试验设计主要以STC89C52RC单片机为核心，由系统开发板、74LS138译码器、8253计数器等元件构成跑马灯以及方波的相关试验。基于题目基本要求，首先我熟悉单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉Keil C51集成环境软件的使用方法。然后根据系统要求设计电路图，编写汇编语句，购买试验器件，焊接试验电路。最后进行试验调试。通过自己不懈的努力，最终完成了试验。目 录实验一 构建单片机最小系统和实验环境熟悉2第一部分：实验要求2一、预习要求2二、实验目的2三、实验内容23.1单片机最小系统实验2第二部分：实验过程2一、单片机最小系统实验2二、实验总结4通过这次实验让我们对单片机最小系统有了一个清晰的认识，为下面的试验打好了基础。实实验二 跑马灯实验及74HC138译码器4第一部分：实验要求5一、预习要求5二、实验目的5三、实验内容53.1跑马灯实验：53.2 74HC138译码器实验：5第二部分：实验过程5一、通过74HC138译码器实现跑马灯51.1 74HC138译码器介绍51.1.1 74HC138译码器引脚图61.1.2 74HC138译码器真值表61.2 74ls138跑马灯原理图71.3程序流程图71.4实验程序代码8三、调试结论9实验三 8253方波实验10第一部分：实验要求10一、预习要求10二、实验目的10三、实验内容10第二部分：实验过程10一、8253芯片介绍101.1 8253引脚图101.2 8253工作方式11二、使用8253产生方波122.1实验原理图132.2程序流程图132.3实验程序代码14三、调试结论15实验课程总结16参考文献16实验一 构建单片机最小系统和实验环境熟悉第一部分：实验要求一、预习要求 1构建单片机最小系统，熟悉51单片机的结构及编程方法。2按照程序流程图编写出程序。二、实验目的1熟悉星单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉Keil C51集成环境软件的使用方法。2熟悉MCS51汇编指令，能自己编写简单的程序，控制硬件。三、实验内容3.1单片机最小系统实验1熟悉单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉Keil C51集成环境软件的安装和使用方法。2做出单片机最小系统的组成原理图，分析其各构成单元的工作原理。3.2存储单元数据传输实验1熟悉MCS51汇编指令。2进行存储单元数据传输实验，编写程序。3运行程序，验证译码的正确性。第二部分：实验过程一、单片机最小系统实验一个基本的MCS-51单片机通常包括：中央处理器、ROM、RAM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，各个功能由内部的总线连接起来，从而实现数据通信。单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成，单片机最小系统板的结构框图如图1-1所示：单片机主控单元数码管显示实验流水灯实验ATMEL下载端口USB下载或通信电路红外接收实验独立按键实验温度传感器实验12864液晶显示实验1602液晶显示实验电源VCC和GND引入引出端口电源部分图1-1 单片机最小系统板结构框图1.2单片机最小系统板的原理图单片机最小系统板的原理图如图1-2所示：图1-2 单片机最小系统板的原理图二、实验总结本次实验是基础，主要是了解MCS51单片机的一个基本工作结构，了解其硬件结构及其原理。51系列单片机由运算器和控制器组成。运算器包括逻辑运算单元ALU、累加器ACC、寄存器B、寄存器TMP、程序状态字寄存器PSW、十进制调整电路等；定时器包括控制逻辑（时钟电路、复位电路）、指令寄存器等。 通过这次实验让我们对单片机最小系统有了一个清晰的认识，为下面的试验打好了基础。实验二 跑马灯实验及74HC138译码器第一部分：实验要求一、预习要求 1熟悉51单片机的结构及编程方法。2按照程序流程图编写出程序。二、实验目的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。2熟悉MCS51汇编指令，能自己编写简单的程序，控制硬件。三、实验内容3.1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，瞬间只有一个灯亮。3、观察实验结果，验证程序是否正确。3.2 74HC138译码器实验：1、设计74HC138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。第二部分：实验过程一、通过74HC138译码器实现跑马灯1.1 74HC138译码器介绍 74LS138 为3线译码器其工作原理是当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（E2)和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如：A0A1A2=110时，则Y6输出端输出低电平信号。1.1.1 74HC138译码器引脚图从图可看出，74138有三个输入端：A0、A1、A2和八个输出端s0s7。当输入端A0、A1、A2的编码为000时，译码器输出为s0=0，而s1s7=1。即s0对应于A0、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，否则不论输入羰输入为何值，每个输出端均为1。1.1.2 74HC138译码器真值表1.2 74ls138跑马灯原理图1.3程序流程图1.4实验程序代码ORG 0000HAJMP mainORG 0080H AA EQU P1.0BB EQU P1.1CC 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 状态1 A，B，C为000CLR BB;BB清零CLRAA;AA清零CALLDELAY;调用延时CLRCC; CC清零状态2 A，B，C 为001CLRBB;BB清零SETB AA;AA赋值1CALL DELAY ;调用延时CLR CC;CC清零状态3 A，B，C 为010SETB BB;BB赋值1CLR AA;AA清零CALL DELAY;调用延时CLR CC;CC清零 状态4 A，B，C为011SETB BB; BB赋值1SETB AA; AA赋值1CALL DELAY;调用延时SETB CC;CC赋值1 状态5 A，B，C为100CLR BB;BB清零CLR AA; AA清零CALLDELAY;调用延时SETB CC;CC赋值1 状态6 A，B，C为101CLR BB;BB清零SETB AA;AA赋值1CALLDELAY;调用延时SETB CC;CC赋值1 状态7 A，B，C为110SETB BB;BB赋值1CLR AA; AA清零CALL DELAY;调用延时SETB CC;CC赋值1 状态8 A，B，C为111SETB BB;BB赋值1SETB AA;BB赋值1CALL DELAYJMP MAIN ;DELAY:MOV R5，#2;延时部分Delay1: MOV R6， #0Delay2: MOV R7，#0 DJNZR7， $DJNZ R6，Delay2DJNZ R5，Delay1RETEND三、调试结论 跑马灯实验是基础性实验，焊接时注意各个器件的引脚处，注意led灯的阴阳极，在焊接时要注意led灯的共阴和共阳连接。每一个器件都要尽量贴近印制板，最后，要用万用表测试一下，检查有没有短路的地方。编写程序相对简单，只是简单的初始定义、循环和延时。完成之后进行调试，达到试验要求。2实验三 8253方波实验第一部分：实验要求一、预习要求 1熟悉51单片机的结构及编程方法2按照要求画出流程图及程序二、实验目的了解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。 三、实验内容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。第二部分：实验过程一、8253芯片介绍1.1 8253引脚图8253引脚图1.2 8253工作方式8253共有六种工作方式：计数结束中断方式、可编程单稳态输出方式、比率发生器、方波发生器、软件触发选通、硬件触发选通(1)工作方式0：工作方式0被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， OUT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使WR有效时，OUT仍保持低电平，之后的下一时钟周期下降沿计数器开始减“1”计数， 直到计数值为“0”，此刻OUT将输出由低电平向高电平跳变，可用它向CPU发出中断请求，OUT端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止。 (2)工作方式1：工作方式1被称作可编程单稳态输出方式。进入这种工作方式， CPU装入计数值n后OUT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。与此同时，OUT输出由高电平向低电平跳变，形成了输出单脉冲的前沿，待计数值计到“0”， OUT输出由低电平向高电平跳变，形成输出单脉冲的后沿， 因此，由方式l所能输出单脉冲的宽度为CLK周期的n倍。 (3)工作方式2：工作方式2被称作比率发生器。进入这种工作方式， OUT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，OUT保持为高电平不变； 待计数值减到“1”和“0”之间， OUT将输出宽度为一个CLK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，OUT将输出一定频率的负脉冲序列， 其脉冲宽度固定为一个CLK周期， 重复周期为CLK周期的n倍。 (4)工作方式3：工作方式3被称作方波发生器。任一通道工作在方式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，OUT输出低电平， 装入计数值后，OUT立即跳变为高电平。如果当GATE为高电平， 则立即开始减“1”计数，OUT保持为高电平，若n为偶数，则当计数值减到n/2时，OUT跳变为低电平，一直保持到计数值为“0”，系统才自动重新置入计数值n，实现循环计数。这时OUT端输出的周期为nCLKi周期，占空比为1:1的方波序列； 若n为奇数， 则OUTi端输出周期为nCLK周期，占空比为(n+1)/2)/(n-1)/2)的近似方波序列。 (5)工作方式4：工作方式4被称作软件触发选通。进入工作方式4，OUT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，OUT输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲。由软件装入的计数值只有一次有效，如果要继续操作， 必须重新置入计数初值n。如果在操作的过程中，GATE变为无效，则停止减“1”计数， 到GATE再次有效时，重新从初值开始减“1”计数。 (6)工作方式5：工作方式5被称为硬件触发选通式。进入工作方式5， OUT输出高电平， 硬件触发信号由GATE端引入。 因此，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”计数才会开始，待计数值计到“0”， OUT将输出负脉冲，其宽度固定为一个CLK周期，表示定时时间到或计数次数到。二、使用8253产生方波2.1实验原理图2.2程序流程图2.3实验程序代码ORG 0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:MOVA，#00110101B ;计数器0，先读低位，再读高位，方式2，BCD计数MOVDPTR，#03FFH ;送控制字到寄存器MOVXDPTR，A;累加器内容送外部寄存器MOVA，#00H;写计数器0初值，低8位MOVDPTR，#00FFH MOVXDPTR，AMOVA，#10H ;写计数器0初值，高8位MOVXDPTR，A MOVA，#01110111B ;计数器1先写低字节，再写高字节，方式3，BCD计数MOVDPTR，#03FFHMOVXDPTR，A;A内容送外部寄存器MOVA，#00HMOVDPTR，#01FFH MOVXDPTR，AMOVA，#20H ;计时器初值为2000，先写低字节，再写高字节MOVXDPTR，A ACALLDelay5 ;调用延时Delay5:MOVR5，#100;延时Del1:MOVR6，#100Del2:MOVR7，#200Del3