2013单片机实验指导书.doc

单片机原理及应用实验指导书 涂德凤编写 陈业慧审定电子通信工程学院 二零一二 年 十 月前 言实验课一般分为课前预习，进行实验和课后写实验报告三个阶段。为了保证试验课顺利进行，现将有关应该注意的问题说明如下：1、课前预习为了做好实验，预习和准备是很重要的。单片机实验是一软硬件结合的实验。在做实验之前，应先仔细阅读实验指导书，根据实验要求，设计出软件程序和硬件电路，以供在实验中验证，求证，保证实验的顺利进行。2、进行实验实验能否顺利进行，关键在于掌握良好的工作方法和操作方法。在实验中，应做到以下几点: 对于单纯的软件实验，不需要辅助的实验设备，只需要一台计算机。在做此类实验的时候，首先要熟悉编程环境，掌握调试方法。同时，要注意把程序归规类，命名和存放。编程时注意区分字母和数字。实验过程中记录正确的实验程序及程序运行过程中出现的数据。 对于软硬件结合的实验，具体的方法如下： 做硬件电路的连接时，需要几块实验板。拿到实验板后不要急于连线，而应先看一下实验板的线路是如何布局的，特别是在本次实验中要用到的部分，更应详细了解。在接线时，应安照“电源控制线输入输出口”这样的一个顺序连接，接线时不可带电操作；接线完毕，检查线路是否有问题。硬件电路的连接在保证无误的情况下，还应考虑线路布局的合理性和美观性。 确保硬件电路无误的情况下，可开始编程。编程时应注意事先先建立一个以“.hpj”为扩展名的项目。 编程完毕，调试程序。调试时要用到仿真器。要注意仿真器插头，电源的接法及与计算机的连接。在调试程序时应再次用软件来验证硬件线路是否有错。若出现错误，检验错在哪里，直至无错。记下无错误的硬件电路接线图。然后开始软件的调试。调试软件时要注意仿真头插拔时两边要用力均衡，以免损坏仿真器。程序无误，记下无误程序。 对于实验中出现的问题，这里要特别说明一下： 试验中绝对不能出现短路的情况，所以在接通电源之前一定要老师帮忙检查线路问题，确保不短路。若出现其他线路问题，如断路或者导线接触不良，应先断掉电源，再检验线路的问题。 如果在实验的过程中程序无法编译，则可能是在存储文件时忘记写文件的扩展名.ASM。程序文件与项目文件的文件名应一致。 软硬件结合的实验，在硬件接线完毕后，应该用软件测试硬件有无问题，如有问题，及时修改。 实验完毕，整理实验板。拆卸线路，注意要将导线分类放置，最后将所有用到的实验仪器和器材交到指导老师手中。指导老师检查无误签字后，关闭计算机和电源，打扫好卫生方可离开。 3、写实验报告实验报告是实验工作的全面总结，要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来。报告要求文理通顺，简明扼要，字迹端正，图表清晰，结论正确，分析合理，讨论深入。特别是对实验当中出现的故障和错误的处理，要详细阐明。试验报告具体要求如下： 实验题目，实验器材要在实验报告中体现。 实验内容和实验步骤要详细阐述。 正确的实验结果（包括程序，流程图和硬件线路图）和实验中用以验证程序的数据都要有所体现。 对实验中出现的故障处理要有详细的说明，并详细的回答思考题提出的问题。 实验心得，实验中的收获。 2013年3月 目 录第一章 HFWH-MT51简介1第二章 实验系统硬件图2第三章 HFWH-MT51实验系统说明3第四章 Keil C51软件的使用5第五章 单片机实验10实验一 单个发光二极管点亮10实验二 单个发光二极管闪烁12实验三 多彩流水灯实验13实验四 按键控制彩灯14实验五 数码管静态显示实验 16实验六 数码管动态显示实验18实验七 外部中断的应用20实验八 定时器实验22实验九 单片机与PC机通信的设计24实验十 24小时数字电子钟实验27附录：28 第一章HFWH-MT51简介HFWH-MT51实验系统集单片机学习，仿真，编程，在线下载于一体，集成了学习51单片机众多基本功能：USB接口，图型、字符型液晶显示，红外接发，蜂鸣器，实时钟，温度采集，数码管，LED灯，键盘，串行EEPROM、看门狗，RS232，继电器，步进电机驱动等等。能满足学习51单片机基础知识及提高的需要，也可以作为AVR学习板使用。.集成USB转232接口（CP2102）.128X64点阵液晶显示模块，内置汉字库.集成16X2,液晶显示模块.集成红外模块，红外接收，可实现红外摇控解码功能.集成一路继电器.集成DS1302时钟功能，结合液晶，数码管显示可做时间显示实验.集成DS18B20温度测量芯片，结合液晶，数码管显示可做温度计实验.集成32个P口LED灯，可清楚观察IO口输出状态，可做流水灯实验.集成I2总线串行E2PROM 24C02（ 4K bit E2PROM）.集成串行E2PROM 93C46.集成高达8位的数码管.具有扩展接口，对外扩展所有P口.集成4个独立键盘.集成4X4矩阵键盘.集成1个复位按键.集成RS232串行通讯接口. 集成电脑键盘接口.集成步进电机驱动.蜂鸣器，可实现简单电子琴功能第二章 实验系统硬件图1：编程系统插座。2：编程系统监控芯片。3：实验仿真系统插座。4：PC键盘接口。5：实验系统晶振1-40M可选。6：AVR芯片复位按键。7：独立按键。8：红外接收头。9：温度传感器DS18B20。10：51芯片复位按键。11：4*4键盘。12：外接ISP下载线接口。13：对外仿真2051接口。14：单片机40P完整外扩。15：继电器。16：蜂鸣器。17：DS1302实时钟芯片。18：93C46存储器。19：ULN2003步进电机驱动。20：24C02存储器。21：32P口LED。22：12864液晶接口。23：八位数码管。24：1602液晶接口。25：USB接口。26：DC5V电源接口。27：232串行接口。28：USB C通信模块。29：MAX232通信模块。第三章 HFWH-MT51实验系统说明一.跳线，接口 1:电源切换按钮，按下去实验系统供电，弹上来编程系统供电。2：USB通信切换按钮，按下去USB跟实验系统通信，弹上来USB跟编程系统通信。3：串行通信切换按钮，按下去串口跟实验系统通信，弹上来串口跟编程系统通信。4：数码管液晶切换按钮，按下去液晶供电，弹上来数码管供电。5：烧写20P-2051和40P芯片的切换。6：液晶背光的开关。7：实验系统IO口连接到PC键盘的开关。8：实验系统IO口连接到温度传感器18B20的开关。9：实验系统IO口连接到，93C46或24C02的切换跳线。10：32P口LED电源的开关，实验系统IO口连接到继电器，蜂鸣器，红外接收头的开关。11：实验系统IO口连接到，DS1302实时钟或UL2003步进电机驱动的切换。二编程系统实验板上集成了一个编程器，可用USB接口和232串口，可以直接烧写：AT89C51，AT89C52，AT89S51，AT89S52，AT89C2051，AT89C4051，AT24C02，AT93C46等三ISP下载用实验板上的232串口可以直接对STC，NXP，华邦公司等，带有串口ISP下载的芯片直接进行下载，也可以配合我公司的ISP下载线对AT公司的S51和AVR芯片进行下载四仿真系统配合SST89E58，SST89E564仿真模块可以对板上实验硬件资源进行仿真，也可以对外部资源进行仿真（具体使用请看文件仿真器的使用方法）五实验系统实验板上集成了十几种实验硬件（具体说明请看第四章），也可以外扩实验第四章 Keil C51软件的使用Keil C51 软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编，PLM 语言和C语言的程序设计，界面友好，易学易用。本次实验主要学习Keil C51软件的使用方法。进入 Keil C51 后，屏幕如下图所示，几秒钟后出现编辑界。启动Keil C51时的屏幕进入Keil C51后的编辑界面简单程序的调试：1建立一个新工程单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中New Project选项2然后选择你要保存的路径，输入工程文件的名字，比如保存到C51目录里，工程文件的名字为C51，如下图所示，然后点击保存。3这时会弹出一个对话框，要求你选择单片机的型号，你可以根据你使用的单片机来选择，keil c51几乎支持所有的51核的单片机，我这里还是以大家用的比较多的Atmel 89C51来说明，如下图所示，选择89C51之后，右边栏是对这个单片机的基本的说明，然后点击确定。4完成上一步骤后，屏幕如下图所示5在下图中单击“File”菜单，再在下拉菜单中单击“New”选项 新建文件后屏幕如下图所示 此时光标在编辑窗口里闪烁，这时可以键入用户的应用程序了，但笔者建议首先保存该空白的文件，单击菜单上的“File”，在下拉菜单中选中“Save As”选项单击，屏幕如下图所示，在“文件名”栏右侧的编辑框中，键入欲使用的文件名，同时，必须键入正确的扩展名。注意，如果用语言编写程序，则扩展名为(.c)；如果用汇编语言编写程序，则扩展名必须为(.asm)。然后，单击“保存”按钮。 6)回到编辑界面后，单击“Target 1”前面的“”号，然后在“Source Group 1”上单击右键，弹出如下菜单然后单击“Add File to Group Source Group 1” 屏幕如下图所示 选中Test.c，然后单击“Add”屏幕好下图所示 注意到“Source Group 1”文件夹中多了一个子项“Text1.c”了吗？子项的多少与所增加的源程序的多少相同 7)现在，请输入如下的C语言源程序: #include /包含文件#include void main(void) /主函数P0=0x00;P1=0xff;P2=0xf0;P3=0x0f;while(1)在输入上述程序时，读者已经看到了事先保存待编辑的文件的好处了吧，即Keil c51会自动识别关键字，并以不同的颜色提示用户加以注意，这样会使用户少犯错误，有利于提高编程效率。程序输入完毕后，如下图所示：第五章 单片机实验实验一 单个发光二极管点亮一、实验目的1、熟悉KEIL C软件；2、熟悉HFWH-MT51实验板；3、了解I/O口输出的工作状态；4、掌握顺序程序设计方法。二、实验内容1、熟记汇编指令；2、通过P1口的P1.6口控制1个LED灯点亮；3、掌握电路工作原理图图1 I/0接口电路4、编写实验程序三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤1、编写程序保存文件到E盘，扩展名为.asm或者为.c。2、编译，检察语法错误，修改程序至无错误为止。3、把实验板上的控制I/0跳线跳到32P口LED电源的开关的位置,电源接通；4、将编译的可执行文件（后缀 .hex）下载到开发板，观察实验现象。五、实验中应主意的问题1、文件的扩展名必须为.asm或者为.c，文件名不可为汉字。2、必须在编译完程序后才可执行程序。六、参考程序 见附件！七、 思考题1、请想出几种实现以上功能的编程方法。八、 实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验二 单个发光二极管闪烁一、实验目的1、了解I/O口输出的工作状态；2、掌握软件延时的设计及调试方法。3、掌握循环程序设计方法；二、实验内容1、熟记汇编指令；2、通过P1口的P1.6口控制1个LED灯1秒钟闪烁一次；3、掌握电路工作原理图； 见实验一图1。4、编写实验程序三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤1、编写程序保存文件到E盘，扩展名为.asm或者为.c；2、编译，检察语法错误，修改程序至无错误为止；3、把实验板上I/O跳线跳到32P口LED电源的开关LED的位置,电源接通；4、将编译的可执行文件（后缀 .hex）下载到开发板，观察实验现象。五、实验中应主意的问题1、文件的扩展名必须为.asm或者为.c，文件名不可为汉字。2、必须在编译完程序后才可执行程序。六、参考程序 见附件！七、 思考题1、请想出几种实现以上功能的编程方法。2、请思考下，使P1口8个灯同时闪烁程序如何改动？八、 实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验三 流水灯实验一、实验目的1、了解I/O口输出的工作状态；2、熟悉逻辑运算指令及移位指令；2、掌握查表程序设计方法。二、实验内容1、熟记汇编指令；2、分别利用循环左移指令和查表法，使P0口8个LED轮流点亮，每个LED灯点亮时间为0.5秒。3、掌握电路工作原理图； 见实验一图1。4、编写实验程序三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤1、编写程序保存文件到E盘，扩展名为.asm或者为.c；2、编译，检察语法错误，修改程序至无错误为止；3、把实验板上I/O跳线跳到32P口LED电源的开关LED的位置,电源接通；4、将编译的可执行文件（后缀 .hex）下载到开发板，观察实验现象。五、实验中应主意的问题1、文件的扩展名必须为.asm或者为.c，文件名不可为汉字。2、必须在编译完程序后才可执行程序。六、参考程序 见附件！七、 思考题1、如何实现8个LED灯复杂点亮？2、请思考下，如何实现8个LED灯循环右移？八、 实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验四 键控彩灯实验一、实验目的1、理解独立按键的构成和工作原理，设计接口电路；2、利用独立按键控制LED灯；3、掌握软件去抖动的方法二、实验内容1、熟记汇编指令（跳转指令和查表指令、位操作类指令）；2、按键K01输入，P0.0口LED交替亮灭；按键K02输入，P0.1口LED灯交替亮灭；按键K03输入，P0.2口LED灯交替亮灭；3、电路工作原理图4、编写实验程序三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤 1、在单片机实验板上找到K01，K02，K03分别对应的位置；2、把实验板上把实验板上I/O跳线跳到32P口LED电源的开关LED的位置,电源接通；3、保存文件到E盘，扩展名为.asm或者为.c。4、编译，检察语法错误，修改程序至无错误为止。5、将编译的可执行文件（后缀 .hex）下载到开发板，观察实验现象。五、实验中应主意的问题1、文件的扩展名必须为.ASM，文件名不可为汉字。2、必须在编译完程序后才可执行程序。六、参考程序 见附件！七、 思考题1、按键K01按下P0.0口LED灯亮，松开灭；按键K02按下P0.1口LED灯亮，松开灭；按键K03按下P0.2口LED灯亮，松开灭；八、 实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验五 数码管静态显示实验一、实验目的 1正确理解静态数码管显示电路的构成、工作原理和电路中各元器件的作用，并对电路进行分析；2正确设计单片机应用系统的显示接口。二、实验内容1、熟记汇编指令（数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令）；2、设计一个数码管静态显示电路，实现4个LED数码管分别显示“2008”四个数字，数码管为共阴极数码管。3、熟悉电路工作原理图：4、编写实验程序三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤1、把实验板上的数码管液晶屏切换的按钮开关切换到数码管的位置；2、通过USB连接线接通开发板电源；3、运行Keil C51软件，新建一个工程（如93C46），新建一个文件93c46.c。将文件添加到工程中并编译,如有错，请更改直到编译成功；4、用编程器将生成的HEX文件烧写到单片机中，或用仿真器来执行程序，将程序下载到仿真器中，具体方法请参考仿真器的使用一节。用编程器将生成的HEX文件烧写到单片机中。5、运行程序，观察结果。 五、实验中应主意的问题1、文件的扩展名必须为.ASM，文件名不可为汉字。2、必须在编译完程序后才可执行程序。六、参考程序 见附件！七、 思考题1、如何实现高四位和低四位轮流显示？八、 实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验六 数码管动态显示实验一、实验目的 1正确理解动态数码管显示电路的构成、工作原理和电路中各元器件的作用，并对电路进行分析；2正确设计单片机应用系统的显示接口。二、实验内容1、熟记汇编指令（数据传送类、算术运算类、逻辑运算类和控制转移类指令）；2、设计一个数码管动态显示电路，实现4个LED数码管分别显示“1234”四个数字，数码管为共阴极数码管。3、熟悉电路工作原理图：4、编写实验程序三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤1、把实验板上的数码管液晶屏切换的按钮开关切换到数码管的位置；2、通过USB连接线接通开发板电源；3、运行Keil C51软件，新建一个工程（如93C46），新建一个文件93c46.c。将文件添加到工程中并编译,如有错，请更改直到编译成功；4、用编程器将生成的HEX文件烧写到单片机中，或用仿真器来执行程序，将程序下载到仿真器中，具体方法请参考仿真器的使用一节。用编程器将生成的HEX文件烧写到单片机中。5、运行程序，观察结果。 五、实验中应主意的问题1、文件的扩展名必须为.ASM，文件名不可为汉字。2、必须在编译完程序后才可执行程序。六、参考程序 见附件！七、 思考题1、如何实现高四位和低四位轮流显示？八、 实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验七 外部中断的应用一、实验目的1、结合上课内容对外部中断有一个大致的了解2、锻炼学生的动手能力和实际应用能力二、实验内容1、阅读本次实验各项内容，熟悉实验电路图，了解各仪器仪表的使用方法2、关于中断的几个控制寄存器各位具体意义的复习3、没有键按下时，P2口接的LED循环左移点亮，有键按下时，P2口接的LED全部点亮，按键接在P3.2口上（外部中断0），编写程序实现要求。4、电路工作原理图三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤1、把实验板上的32P口LED的跳线跳到32P口LED的位置,电源接通2、保存文件到E盘，扩展名为.asm或者为.c。3、编译，检察语法错误，修改程序至无错误为止。4、将编译的可执行文件（后缀 .hex）下载到开发板，观察实验现象。五、实验中应主意的问题1、连线时应注意不带电操作。六、参考程序 见附件！七、思考题1、没有键按下时，单个数码管顺序显示09，,有键按下时，当前值减1，P2口,按键接在P3.2口上（外部中断0），编写程序实现要求。2、如何设计多个外部中断请求响应程序八、实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验八 定时器实验一、实验目的1、了解IO口输出的工作状态2、掌握定时器的应用二、实验内容1、熟记汇编指令（跳转指令和查表指令、位操作类指令）。2、根据实验目的将程序编写出来。3、利用定时器0使P0.0口LED灯进行秒闪烁和分闪烁。4、熟悉电路工作原理图三、实验器材电脑一台，单片机实验板四、实验步骤1、把实验板上的32P口LED的跳线跳到32P口LED的位置,电源接通2、保存文件到E盘，扩展名为.asm或者为.c。3、编译，检察语法错误，修改程序至无错误为止。4、将编译的可执行文件（后缀 .hex）下载到开发板，观察实验现象。五、实验中应主意的问题1、文件的扩展名必须为.ASM，文件名不可为汉字。2、必须在编译完程序后才可执行程序。六、参考程序 见附件！七、 思考题1、设计时晶振频率为12MHz，而实验板上实际晶振频率为11.0592MHz,显示时间比实际时间是偏大还是偏小？八、 实验报告要求1、实验目的2、实验器材3、实验内容（程序流程图、实验得到正确程序及实验中出现的验证数据）4、实验中遇到的问题及解决办法，思考题。5、实验心得实验九 单片机与PC机的RS232串行通信实验一、实验目的 1了解RS232串行通讯和全双工工作原理2掌握RS232串行通讯功能3. 学习使用上位机软件“串行调试助手”。二、实验仪器1单片机开发板一套2电脑一台三、实验预备知识1、熟记汇编指令（跳转指令和查表指令、位操作类指令）。2、根据实验目的将程序编写出来。3、硬件连接图（1）MAX202（a）传输距离15m,最大传输率20kbps（b）全双工工作方式VCC电源电压GND地T1IN、T1OUT第1路发送通道R1IN、R1OUT第1路接收通道T2IN、T2OUT第2路发送通道R2IN、R2OUT第2路接收通道图9.1 MAX202引脚图(2)电路工作原理图 图1.2 RS232工作电路原理图四、实验内容1、MAX232将单片机发出的TTL电平信号转化为RS232电平信号。收发信号从9芯插座通过RS232电缆传送到PC机。2、编写一段程序，利用单片机的串行口向PC机发送MCS-51字符，通过在PC机的接收软件上看到不停的显示”MCS-51”。3、程序框图 五、实验步骤 1、把实验板上的PROGRAM-DEBUGGER的3个跳线全部跳到DEBUGGER位置，通过RS232连机线，使RS232与PC相连,设置P