STC单片机实验板 实验指导书【过程】.doc

嵌入式系统基础【STC单片机】实验指导书电子通信工程系 电子工程实验中心目 录实验一 实验板的装配和使用实验二 KEIL软件的使用实验三 流水灯实验实验四 音频输出实验实验五 按键的查询编程实验实验六 按键的中断编程实验实验七 数码管显示实验实验八 矩阵键盘编程实验实验九 定时器编程实验实验十 电子时钟编程实验实验十一 时钟芯片DS1302编程实验实验十二 A/D转换1电压测量实验实验十三 A/D转换2温度测量实验实验十四 A/D转换3光强测量实验实验十五 液晶显示屏LCD1602的编程实验实验十六 液晶显示屏LCD12864的编程实验实验十七 超声波测距实验实验十八 DS18B20数字温度传感器实验实验十九 红外遥控接收解码实验实验二十 红外发射编码方式实验实验二十一 接近式自动感应开关实验二十二 多功能数字计算器实验二十三 液晶显示万年历实验二十四 基于PWM亮度控制的智能台灯实验二十五 智力竞赛16路抢答器实验二十六 16键电子琴实验二十七 校园打铃智能控制器实验二十八 球赛计时及比分显示系统实验二十九 电子密码锁实验三十 智能家居多参数测控系统实验一 实验板的装配和使用一、 实验板电路原理图二、实验板插装和焊接的注意事项1、 本套件是一块STC12C5AxxS2系列单片机的实验板，并且带有一个USB接口的程序烧写器。该实验板与MCS-51系列单片机兼容，也可以直接运行AT89S51等单片机；2、 套件主要包括一袋元器件【共计51个元件】，一块电路板（贴片元器件已经焊接在电路板上了），一根USB连接线和一块单片机芯片（USB连接线和单片机等到焊接完毕检查无误后再发）；3、 电路板上的贴片元件已经焊接完毕，袋中的其它直插元件由学生自己动手焊接（练习焊接工艺并熟悉元器件和实验板的构成）；4、 请焊接前逐一了解各个元件的名称、在电路中的作用、在电路板上的插装位置、引脚极性【往电路板上插装时的方向-特别重要】等知识点（参见“元件清单” ），防止出现焊接错误；5、 焊接时请遵循先低后高的原则（可以按照“元件清单”的先后顺序来插装和焊接），元件一般是插一个焊一个，向下插装到位再焊接，每个焊点的焊接时间最好不要超过3-5秒，焊后及时剪去元件引脚；6、 为保证电路板上元件的整齐、美观，建议插装和焊接时注意一定的技巧（例如：焊发光二极管或按键等元件时，先将元件按正确方向紧贴电路板插装，然后每个元件只焊一个脚，再回顶层扶正歪斜的元件，最后将剩下的引脚全部焊接完毕）；7、 电路板上有一部分元器件（或焊盘）是为今后进行功能扩展预留的，不需要焊接（标有X1X15的位置都不必焊，需要焊的元件可以参见“电路板照片” ）；8、 焊接过程中要养成良好的习惯，例如工具摆放位置要顺手，元件及剪下的引脚不乱丢弃，注意用电安全，工作完毕后及时清理桌面卫生等；9、 焊接完毕通电前，要用万用表的电阻档测量电源接口的阻抗值（一般会大于1k），若太小，则可能是电路板上有短路现象，为了防止烧坏计算机的USB接口，一定要检查并处理后再与计算机的USB口连接；10、 首次连接USB线给电路板通电时，因为单片机中还没有程序，所以电路板上的发光二极管和数码管的显示都是随机的，不代表任何意义，不能由此判别实验板是否存在故障；11、 接下来我们就可以往这个实验板中烧写程序了，具体的使用方法，请参见下文“五、实验板的使用方法”部分。三、元件清单名称数量说明袋中元件12MHz晶体2没极性32.768KHz晶体1没极性（卧倒插装焊接）DIP40集成块座1注意方向DS13021注意方向（重点）IN41483注意方向热敏电阻 1没极性光敏电阻1没极性LED9注意方向数码管6【极性问题是重点】注意方向按键22注意方向USB座1六个脚都要焊接蜂鸣器1注意方向六脚自锁开关1注意方向多圈精密电位器1注意方向板上贴片74HC1646101CH43011K148550110K610UF220K11034RG=1K ?1100PF4RT=1K ?122PF4R电源=10K ?16PF2其它STC12C5A08S21USB线1PCB1其他扩展元件四、实验板照片五、实验板的使用方法 注意：【下面的说明乍看起来很长很麻烦，其实前四大步操作只需要在第一次使用时设置一遍。今后正常使用，只需点击步骤5中的两个按键就OK了！】1、焊接工作完成后，将本实验板首次连接计算机时，需要安装驱动（每台电脑只在第一次使用实验板前执行一次即可，如同新买的U盘第一次连接计算机时要求安装驱动的情况相似）。2、驱动文件在“STC单片机实验板资源汇总【学生】”文件夹的“windows端驱动” 文件夹中；3、驱动文件的安装方法：运行CH341SER.EXE文件，弹出如下图所示的界面，然后点击“安装”按钮即可。4、安装完毕后，将实验板连接到计算机的USB口上，并打开实验板的电源开关【此时，因为单片机中还没有写入程序，所以实验板上的显示是混乱的，此时不用管，只要接通电源即可】，在计算机桌面的“我的电脑”的右键菜单中选择“属性”，再在“硬件”标签中点击“设备管理器”按钮，在“端口（COM和LPT）”中查看多出的一个通讯端口的编号【例如：下图中的，表示实验板与这台计算机将通过COM5端口通讯，这个“COM5”将在下一步中用到。不同计算机端口编号可能不同。】5、STC-ISP下载烧录软件的使用： 在“STC单片机实验板资源汇总【学生】”文件夹的“STC-ISP下载烧录软件”中双击图标打开软件，如下图所示： 我们要先将STC实验板连接到计算机的USB接口上，然后按照以下的步骤操作就可以了：步骤1：选择单片机型号：STC12C5A08S2;步骤2：点击按钮“打开程序文件”，选择你要往单片机中烧录的*.HEX文件；步骤3：选择与之通信的串行口的端口号【参见“实验板使用方法”的第4条】步骤4：【如果不是特殊需要，这部分不要随意改动，否则会带来不必要的麻烦！】步骤5：点击 “Download/下载” 按钮，下面的信息显示框中会出现“正在尝试与 MCU/单片机 握手连接 .”的提示。此时，在关闭实验板上的电源开关的前提下，重新打开实验板的电源开关给实验板通电，程序会从计算机自动烧录到实验板的单片机中。【此时，可以在实验板上观察程序执行结果了。】 如果想往单片机中烧录另一个程序，可以再次执行上面的“步骤2”和“步骤5”两步，简单吧！实验二 KEIL软件的使用一、 Keil软件使用前的准备工作-向Keil C中增加STC单片机型号的方法：目前我们常用的keil软件有keil uV2版本和keil uV3版本等，现在以向keil uV2版本中添加STC单片机型号为例，常用的方法有两种：【建议大家采用方法2】方法1：数据库替换法打开文件夹“STC单片机实验板资源汇总【学生】”“向Keil C 中增加STC型号”“方法1”“UV2”，复制UV2.cdb文件，粘贴到C:KeilUV2中，替换其中的UV2.cdb文件。【这样，在keil软件中，可选的单片机就全是STC公司的型号了】方法2：新数据库添加法打开文件夹“STC单片机实验板资源汇总【学生】”“向Keil C 中增加STC型号”“方法2”，将其中UV2文件夹中的STC.CDB文件粘贴到C:KeilUV2文件夹中；再将TOOLS.INI文件粘贴到C:Keil文件夹中，替换原来的TOOLS.INI文件。【这样，在keil软件中，即保留了原keil软件中自带的单片机型号，又新增加了STC公司的型号】二、 Keil软件的使用简介下面是Keil uVision2软件的简单使用步骤，详细的使用说明见“STC单片机实验板资源汇总【学生】”文件夹中的“附录：Keil_uVision2软件的使用说明.doc”。1、 点击桌面上的图标打开软件。2、 选择菜单中的【Project】/【New Project】新建项目，在弹出的对话框中选择保存路径和填写项目名称，如下图所示，然后点击“保存”按钮。如果是采用了“方法2：新数据库添加法” 向keil uV2中添加STC单片机型号的话，会弹出一个“Select a CPU Base File”对话框，要在其中选择“STC单片机”，再在弹出的对话框中选择“STC12C5A16S2”系列中的“STC12C5A08S2”单片机，然后点击“确定”按钮，如下图所示： 3、 接下来要新建一个源程序文件。选择【File】/【New】选项，在弹出的程序文本框中输入程序，并选择【File】/【Save】选项，或者单击工具栏按钮，保存源程序，（注意 C文件后缀为*.c）然后点击“保存”按钮，如下图所示。如果已经有源程序文件，可以忽略这一步。4、 单击Target1前面的+号，展开里面的内容Source Group1，用右键单击Source Group1，在弹出的快捷菜单中选择Add File to GroupSource Group1选项，如下图所示：5、 选择刚才的文件“流水灯.c”，单击“Add”按钮，添加完毕后单击“Close”按钮，关闭该窗口，如下图所示：6、 鼠标右键单击Target1，在弹出的快捷菜单中选择Options for Target Target 1选项，如下图所示：7、 在弹出的Options for Target Target 1对话框中有10个选项卡，选中其中的第三个选项卡“Output”，中间的“Create HEX File：”【 生成HEX文件】选项一定要选中，如果编译之后没有生成HEX文件，就是因为这个选项没有被选中。默认是不选中的。最后点击“确定”按钮，如下图所示：8、 编译程序。选择菜单【Project】/【Rebuild all target files】选项，或者单击工具栏中的按钮，如下图所示，开始编译程序。9、 如果编译成功，开发环境下面会显示编译成功的信息，如下图所示。10、 如果有错误，回到源程序文本框中，修改程序，并且重新编译，直到编译成功为止。至此编程工作顺利结束，可以将生成的*.Hex文件烧录进单片机，看看执行的结果了。实验三 流水灯实验1、8个LED灯分别连接在单片机P2口上，具体见原理图；2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；3、熟悉延时子程序的结构和编写方法；4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.31.5秒之间可以任意设置；5、具体可以参见“参考程序” 。实验四 音频输出实验1、本实验板的P0.3口上连接了1个蜂鸣器，具体见原理图；2、因为蜂鸣器是通过PNP型三极管8550来驱动的，所以当I/O口P0.3为“0”时蜂鸣器响，当I/O口P0.3为“1”时蜂鸣器不响；3、熟悉单片机编程控制蜂鸣器发声的工作原理；4、掌握单片机编程控制蜂鸣器发出不同频率声音的方法；5、了解一段简短音乐乐谱的构成，及其单片机程序实现的基本方法；6、编写主程序，通过编程实现单片机驱动蜂鸣器自动演奏一段音乐；7、具体可以参见“参考程序” 。实验五 按键的查询编程实验1、本实验板上有一个按键连接在单片机的中断1（INT1）接口上，具体见原理图；2、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；3、熟悉中断子程序的编写方法；4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.31.5秒之间可选；5、具体可以参见“参考程序” 。实验六 按键的中断编程实验1、本实验板上有一个按键连接在单片机的中断1（INT1）接口上，具体见原理图；2、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；3、熟悉中断子程序的编写方法；4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.31.5秒之间可选；5、具体可以参见“参考程序” 。实验七 数码管显示实验1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管，所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮，当74HC164的端口为“1”时数码管对应的段LED灭；3、了解数码管显示09等数字的原理和“字模”的构成方式；4、掌握单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法；5、熟悉显示子程序的编写方法；6、编写主程序，实现通过数码管显示自己学号后六位的方法；7、编写主程序，实现通过数码管循环显示自己全部学号数字的方法；8、具体可以参见“参考程序” 。实验八 矩阵键盘编程实验1、本实验板的P1口上连接了16个按键，具体见原理图；2、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；3、了解行列翻转法进行矩阵键盘解码的工作原理；4、掌握行列翻转法矩阵键盘解码的编程方法；5、编写主程序，实现任意按下某键，其对应的键值能够在数码管上显示出来；6、具体可以参见“参考程序” 。实验九 定时器编程实验1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“1”时LED灯灭；3、了解单片机中定时器的结构和工作原理；4、掌握定时器初值的计算方法；5、熟悉定时器子程序的编写方法；6、编写主程序，实现LED灯的定时闪烁，闪烁频率