单片机实验指导书自编 (1)

单片机原理及应用实验讲义-王中心 自用实验一：单片机开发系统的使用学时分配： 2课时实验属性：验证必开一、教学目的和要求1让学生了解单片机开发系统的构成；2学会keil软件的使用；3掌握基本的源程序编辑，编译及下载调试的方法；4编程实现P1口闪灯及蜂鸣器发声。二、教学过程1介绍单片机开发系统的构成。Step1：实验箱功能模块介绍。Step2：仿真器介绍。Step3：计算机在单片机开发系统中的作用介绍。2开发软件keil的使用和仿真器连接设置Keil是一个应用很好的单片机应用系统开发软件，借助keil可以进行源程序的编辑、编译、下载、调试及仿真，也可以连接具体仿真器进行硬件仿真。首先打开安装好的Keil软件，然后点击Project选择下拉菜单中的New Project（新建项目）,在弹出的窗口中选择新建项目的保存路径，任意输入一个文件名然后点击保存，然后在弹出的窗口选择Atmel（点击Atmel前面的小+即可），选择单片机型号为AT89S52（单击AT89S52即可），然后点击确定，在弹出的窗口点击否，然后单击左边窗口中Target1前面的小+号，再用鼠标右击Source Group1，在弹出的窗口中点击Add Files to Group “Source Group1”， 在弹出的窗口中选择文件类型为All files，再选择已经保存好的源程序文件（如没有源程序文件，可以点击新建按钮，编辑一个源程序文件，保存），然后单击需要添加的程序再点击Add程序就添加成功了，再点击Close关闭即可，再单击Source Group1前面的小+号，程序就在新建项目中了双击程序打开即可，然后点击Project选择下拉菜单中的Options for Target “Target 1”，在弹出的窗口中进行设置，Xtal（晶振）设置为24，在output选项卡选中生成hex文件选项，再点击Debug，再点击右边的Use前面的小圆圈，再点击Settings，在弹出的窗口中选择Port（通讯口）为COM3，Baudrate（波特率）为115200，再点击OK点击确定即设置完成，最后编译运行程序，如果没有出错提示，则生成相应hex文件，点击debug session 即可进行调试运行程序。3源程序编辑，编译及下载调试的过程具体过程参考附录一4实验具体要求：编程实现P1.5口闪灯三、参考电路：四、参考程序：/* 工程名称：led_shan功能描述：使用单片机的P1.5口做输出口，使该位发光二极管闪烁。硬件连接： 用8位排线将J8与J13连接维护记录： 2011-8-22*/#include reg51.h /包含头文件sbit led=P15; /表示用led等效于P15, P10就是指头文件里定义的P1寄存器的第5BIT#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*/延时函数/*delay(uint time) /int型数据为16位,所以最大值为65535 uint i,j; /定义变量i,j,用于循环语句 for(i=0;itime;i+) /for循环,循环50*time次 for(j=0;j50;j+); /for循环,循环50次 /*/主函数/*void main() /主函数 while(1) /进入while死循环 led=led; /led电平取反来控制LED亮灭 delay(5000); /延时，修改延时即可修改闪烁频率 五、思考？1P1.5输出为方波，如果改变延迟时间，接P1.5到蜂鸣器或者继电器，有何现象？2结合以上代码，写出能输出不同频率方波的函数。参考代码如下：/*延时x毫秒*/void delay(unsigned char x) /设晶体振荡器的频率11.0592MHz unsigned char k; while(x-) /延时大约x毫秒 for(k=0;k125;k+)void speaker(unsigned char k,unsigned char m)unsigned char cnt;for(cnt=0;cnt=k;cnt+) /k控制时间led=led; /产生方波delay(m); /改变m延时值可产生不同频率的声音 void speaker1(void)unsigned char cnt;for(cnt=0;cnt=150;cnt+)led=led; /产生方波delay(4); /改变延时值可产生不同频率的声音 以下为两种声音完整程序：P1.0接sounder。#includevoid delay(unsigned char);sbit P1_0=P10;void main(void)while(1)unsigned char m,n;for(m=0;m120;m+)P1_0=P1_0;delay(10);for(n=0;n72;n+)P1_0=P1_0;delay(6);/ delay functionvoid delay(unsigned char x)unsigned char k;while(x-)for(k=0;k25;k+)实验二 查表、延时程序设计学时分配： 2课时实验属性：验证必开一、教学目的和要求1进一步学习keil的使用； 2了解模块化程序设计思想学会keil软件的使用，掌握函数的定义和调用方法；3学习用keilc进行查表的方法；4通过查表实现花样流水灯。二、教学过程1模块化程序设计设计介绍，函数的调用和定义。上一实验的例子中有用到函数，其实一直出现在例子中的 main()也算是一个函数，只不过它比较特殊，编译时以它做为程序的开始段。有了函数 C 语言就有了模块化的优 点，一般功能较多的程序，会在编写程序时把每项单独的功能分成数个子程序模块，每个子 程序就能用函数来实现。函数还能被反复的调用，因此一些常用的函数能做成函数库 以供在编写程序时直接调用，从而更好的实现模块化的设计，大大提高编程工作的效率。 函数定义：通常 C 语言的编译器会自带标准的函数库，这些都是一些常用的函数，Keil uv 中也不 例外。标准函数已由编译器软件商编写定义，使用者直接调用就能了，而无需定义。但是 标准的函数不足以满足使用者的特殊要求，因此 C 语言允许使用者根据需要编写特定功能的 函数，要调用它必须要先对其进行定义。定义的模式如下：函数类型 函数名称（形式参数表）函数体函数类型是说明所定义函数返回值的类型。返回值其实就是一个变量，只要按变量类型来定义函数类型就行了。如函数不需要返回值函数类型能写作“void”表示该函数没 有返回值。注意的是函数体返回值的类型一定要和函数类型一致，不然会造成错误。函数名称的定义在遵循 C 语言变量命名规则的同时，不能在同一程序中定义同名的函数这将会造成 编译错误（同一程序中是允许有同名变量的，因为变量有全局和局部变量之分）。形式参数 是指调用函数时要传入到函数体内参与运算的变量，它能有一个、几个或没有，当不需要 形式参数也就是无参函数，括号内能为空或写入“void”表示，但括号不能少。函数体中 能包含有局部变量的定义和程序语句，如函数要返回运算值则要使用 return 语句进行返 回。在函数的号中也能什么也不写，这就成了空函数，在一个程序项目中能写一些 空函数，在以后的修改和升级中能方便的在这些空函数中进行功能扩充。函数的调用：函数定义好以后，要被其它函数调用了才能被执行。C 语言的函数是能相互调用的， 但在调用函数前，必须对函数的类型进行说明，就算是标准库函数也不例外。标准库函数的 说明会被按功能分别写在不一样的头文件中，使用时只要在文件最前面用#include 预处理语 句引入相应的头文件。如前面一直有使用的 printf 函数说明就是放在文件名为 stdio.h 的 头文件中。调用就是指一个函数体中引用另一个已定义的函数来实现所需要的功能，这个时候函 数体称为主调用函数，函数体中所引用的函数称为被调用函数。一个函数体中能调用数个 其它的函数，这些被调用的函数同样也能调用其它函数，也能嵌套调用。笔者本人认为 主函数只是相对于被调用函数而言。在 c51 语言中有一个函数是不能被其它函数所调用的， 它就是 main 主函数。调用函数的一般形式如下:函数名 (实际参数表) “函数名”就是指被调用的函数。实际参数表能为零或多个参数，多个参数时要用逗号隔开，每个参数的类型、位置应与函数定义时所的形式参数一一对应，它的作用就是把参 数传到被调用函数中的形式参数，如果类型不对应就会产生一些错误。调用的函数是无参函 数时不写参数，但不能省后面的括号。在以前的一些例子我们也能看不一样的调用方式：1函数语句如 printf (Hello World!n); 这是在 我们的第一个程序中出现的，它以 HelloWorld!n为参数调用 printf 这个库函数。在这里函数调用被看作了一条语句。2函数参数 “函数参数”这种方式是指被调用函数的返回值当作另一个被调用函数的实际参数，如 temp=StrToInt(CharB(16);CharB 的返回值作为 StrToInt 函数的实际参数传递。3函数表达式而在上一篇的例子中有 temp = Count();这样一句，这个时候函数的调用作为一个运算 对象出现在表达式中，能称为函数表达式。例子中 Count()返回一个 int 类型的返回 值直接赋值给 temp。注意的是这种调用方式要求被调用的函数能返回一个同类型的值， 不然会出现不可预料的错误。前面说到调用函数前要对被调用的函数进行说明。标准库函数只要用#include 引入已 写好说明的头文件，在程序就能直接调用函数了。如调用的是自定义的函数则要用如下形 式编写函数类型说明类型标识符 函数的名称(形式参数表); 这样的说明方式是用在被调函数定义和主调函数是在同一文件中。你也能把这些写到文件名.h 的文件中用#include 文件名.h引入。如果被调函数的定义和主调函数不是在同 一文件中的，则要用如下的方式进行说明，说明被调函数的定义在同一项目的不一样文件之上， 其实库函数的头文件也是如此说明库函数的，如果说明的函数也能称为外部函数。extern 类型标识符 函数的名称(形式参数表); 函数的定义和说明是完全不一样的，在编译的角度上看函数的定义是把函数编译存放在ROM 的某一段地址上，而函数说明是告诉编译器要在程序中使用那些函数并确定函数的地 址。如果在同一文件中被调函数的定义在主调函数之前，这个时候能不用说明函数类型。也就 是说在 main 函数之前定义的函数，在程序中就能不用写函数类型说明了。能在一个函 数体调用另一个函数（嵌套调用），但不允许在一个函数定义中定义另一个函数。还要注意 的是函数定义和说明中的“类型、形参表、名称”等都要相一致。2表的概念以及表中数据的存取在汇编语言中我们往往把连续存放在存储器中的一段同类型的数据称为表，在c51中我们则称之为数组。数组不过就是同一类型变量的有序集合。形象的能这样去理解，就像一个 学校在操场上排队，每一个级代表一个数据类型，每一个班级为一个数组，每一个学生就是 数组中的一个数据。数据中的每个数据都能用唯一的下标来确定其位置，下标能是一维 或多维的。就如在学校的方队中要找一个学生，这个学生在 I 年级 H 班 X 组 Y 号的，那么 能把这个学生看做在 I 类型的 H 数组中（X，Y）下标位置中。数组和普通变量一样，要求先定义了才能使用，下面是定义一维或多维数组的方式：数据类型数组名常量表达式;数据类型数组名常量表达式 1. 常量表达式 N;“数据类型”是指数组中的各数据单元的类型，每个数组中的数据单元只能是同一数据类型。“数组名”是整个数组的标识，命名方法和变量命名方法是一样的。在编译时系统会 根据数组大小和类型为变量分配空间，数组名能说就是所分配空间的首地址的标识。“常 量表达式”是表示数组的长度和维数，它必须用“”括起，括号里的数不能是变量只能是 常量。unsigned int xcount 10; /定义无符号整形数组,有 10 个数据单元char inputstring 5; /定义字符形数组，有 5 个数据单元float outnum 10,10;/定义浮点型数组，有 100 个数据单元在 C 语言中数组的下标是从 0 开始的而不是从 1 开始，如一个具有 10 个数据单元的数组 count，它的下标就是从 count0到 count9，引用单个元素就是数组名加下标，如 count1 就是引用 count 数组中的第 2 个元素，如果错用了 count10就会有错误出现了。还有一点要 注意的就是在程序中只能逐个引用数组中的元素，不能一次引用整个数组，但是字符型的数 组就能一次引用整个数组。数组也是能赋初值的。在上面介绍的定义方式只适用于定义在内存 DATA 存储器使 用的内存，有的时候我们需要把一些数据表存放在数组中，通常这些数据是不用在程序中改 变数值的，这个时候就要把这些数据在程序编写时就赋给数组变量。因为 51 芯片的片内 RAM 很有限，通常会把 RAM 分给参与运算的变量或数组，而那些程序中不变数据则应存放在片 内的 CODE 存储区，以节省宝贵的 RAM。赋初值的方式如下：数据类型 存储器类型 数组名 常量表达式 = 常量表达式;数据类型 存储器类型 数组名 常量表达式 1. 常量表达式 N= 常量表达 式.常量表达式 N;在定义并为数组赋初值时，开始学习的朋友一般会搞错初值个数和数组长度的关系，而致使 编译出错。初值个数必须小于或等于数组长度，不指定数组长度则会在编译时由实际的初值 个数自动设置。unsigned char LEDNUM2=12,35; /一维数组赋初值int Key23=1,2,4,2,2,1; /二维数组赋初值unsigned char IOStr=3,5,2,5,3; /没有指定数组长度，编译器自动设置unsigned char code skydata=0x02,0x34,0x22,0x32,0x21,0x12; /数据保存在 code 区数组同样能作为函数的参数进行传递。数组做参数时是用数组名进行传递的，一个数组的数组名表示该数组的首地址，在用数组名作为函数的调用参数时，它 的传递方式是采用了地址传递，就是将实际参数数组的首地址传递给函数中的形式参数数 组，这个时候实际参数数组和形式参数数组实际上是使用了同一段内存单元，当形式参数数组在 函数体中改变了元素的值，同时也会影响到实际参数数组，因为它们是存放在同一个地址的。 上面的例子同时还使用到字符数组。字符数组中每一个数据都是一个字符，这样一个一 维的字符数组就组成了一个字符串，在 C 语言中字符串是以字符数组来表达处理的。为了 能测定字符串的长度，C 语言中规定以o来做为字符串的结束标识，编译时会自动在字 符串的最后加入一个o，那么要注意的是如果用一个数组要保存一个长度为 10 字节的字 符串则要求这个数组至少能保存 11 个元素。o是转义字符，它的含义是空字符，它的 ASCII 码为 00H，也就是说当每一个字符串都是以数据 00H 结束的，在程序中操作字符数 据组时要注意这一点。字符数组除了能对数组中单个元素进行访问，还能访问整个数组， 其实整个访问字符数组就是把数组名传到函数中，数组名是一个指向数据存放空间的地址指 针，函数根据这个指针和/o就能完整的操作这个字符数组。符数组元素来进行运算，但不能用整个数组来做运算，因为数组名是指针而不是数据。3 延时程序设计就是通过各种循环，实现延时。可以带参数控制延时时间，也可以无参。三、实验电路四、实验程序通过查表方式实现P1口各种闪灯效果，同时蜂鸣器相应发出声音。P1接L0-L7，P3.0接蜂鸣器in。#include void delay(unsigned char);void speaker(unsigned char m);sbit spk=P30;unsigned char tab=0x18,0x24,0x42,0x81;unsigned char tab1=2,3,4,5;void main(void)while(1) unsigned char i; for(i=0;i4;i+) P1=tabi; speaker(tab1i);/*延时x毫秒*/void delay(unsigned char x) /设晶体振荡器的频率11.0592MHz unsigned char k; while(x-) /延时大约x毫秒 for(k=0;k50;k+)void speaker(unsigned char m)unsigned char cnt;for(cnt=0;cnt=100;cnt+)spk=spk; /产生方波delay(m); /改变延时值可产生不同频率的声音 实验三 多分支程序设计（电子琴）学时分配： 2课时实验属性：验证必开一、教学目的和要求1掌握多分支程序设计的方法；2蜂鸣器发生的原理及发生控制；3按键查询的程序设计方法以及消抖方法。二、教学过程1多分支程序的设计方法在c51中可以通过if语句，switch语句实现程序的多分支。2蜂鸣器的发生原理及控制通过给蜂鸣器送入不同频率的脉冲信号，可以使得蜂鸣器发出不同频率的声音。通过改变延迟时间和所送脉冲的个数就达到控制声音时长和频率的目的。3按键查询程序设计及消抖不管是矩阵键盘还是独立按键，对单片机而已都要通过扫描的方法来获得响应的键号，具体扫描方式见教材。若要消除抖动，可以采用延时法进行软件消抖。三、实验电路四、参考程序Key0-key7接P1口，P3.0接蜂鸣器IN输入。#include sbit spk=P30;sbit key0=P10;sbit key1=P11;sbit key2=P12;sbit key3=P13;sbit key4=P14;sbit key5=P15;sbit key6=P16;sbit key7=P17;void delay(unsigned char);void speaker(unsigned char m);void main(void)while(1) if(key0=0) speaker(8); if(key1=0) speaker(7); if(key2=0) speaker(6); if(key3=0) speaker(5); if(key4=0) speaker(4); if(key5=0) speaker(3); if(key6=0) speaker(2); if(key7=0) speaker(1); /*延时x毫秒*/void delay(unsigned char x) /设晶体振荡器的频率11.0592MHz unsigned char k; while(x-) /延时大约x毫秒 for(k=0;k55;k+)void speaker(unsigned char m)unsigned char cnt;while(P1!=0xff)spk=spk; /产生方波delay(m); /改变延时值可产生不同频率的声音 实验四 中断实验学时分配： 2课时实验属性：验证必开一、教学目的和要求1了解中断系统的构成及相关中断控制寄存器；2掌握中断服务程序的编写；3利用外部中断和定时中断led闪灯。二、教学过程1简要介绍中断系统构成和相关中断控制寄存器。2介绍中断服务程序的编写方法。中断服务函数是编写单片机应用程序不可缺少的。中断服务函数只有在中断源请求响应中断时才会被执行，这在处理突发事件和实时控制是十分有效的。例如：电路中一个按钮， 要求按钮后 LED 点亮，这个按钮何时会被按下是不可预知的，为了要捕获这个按钮的事件， 通常会有三种方法，一是用循环语句不断的对按钮进行查询，二是用定时中断在间隔时间内 扫描按钮，三是用外部中断服务函数对按钮进行捕获。在这个应用中只有单一的按钮功能， 那么第一种方式就能胜任了，程序也很简单，但是它会不停的在对按钮进行查询浪费了CPU 的时间。实际应用中一般都会还有其它的功能要求同时实现，这个时候能根据需要选用第 二或第三种方式，第三种方式占用的 CPU 时间最少，只有在有按钮事件发生时，中断服务函 数才会被执行，其余的时间则是执行其它的任务。如果你学习过汇编语言的话，刚开始写汇编的中断应用程序时，你一定会为出入堆栈的 问题而困扰过。单片机c语言 语言扩展了函数的定义使它能直接编写中断服务函数，你能不必考 虑出入堆栈的问题，从而提高了工作的效率。扩展的关键字是 interrupt，它是函数定义时 的一个选项，只要在一个函数定义后面加上这个选项，那么这个函数就变成了中断服务函数。在后面还能加上一个选项 using，这个选项是指定选用 51 芯片内部 4 组工作寄存器中的那个组。开始学习者能不必去做工作寄存器设定，而由编译器自动选择，避免产生不必要的错 误。定义中断服务函数时能用如下的形式。函数类型 函数名 (形式参数) interrupt n using ninterrupt 关键字是不可缺少的，由它告诉编译器该函数是中断服务函数，并由后面的n 指明所使用的中断号。n 的取值范围为 031,但具体的中断号要取决于芯片的型号，像 AT89c51 实际上就使用 04 号中断。每个中断号都对应一个中断向量，具体地址为 8n+3, 中断源响应后处理器会跳转到中断向量所处的地址执行程序，编译器会在这地址上产生一个 无条件跳转语句，转到中断服务函数所在的地址执行程序。下表是 51 芯片的中断向量和中 断号。中断号中断源中断向量0外部中断 00003H1定时器/计数器 0000BH2外部中断 10013H3定时器/计数器 1001BH4串行口0023H表 41 AT89c51 芯片中断号和中断向量使用中断服务函数时应注意：中断函数不能直接调用中断函数;不能通过形参传速参数; 在中断函数中调用其它函数，两者所使用的寄存器组应相同。限于篇幅其它与函数相关的知 识这里不能一一加以说明，三、实验电路P1口接L0-L7，Key0接P3.2（int0）四、参考程序1.外部中断实验。功能：按key0，使得L0灯状态翻转。#includesbit led=P10;void wbint0(void) interrupt 0 using 2 led=led;void main() IT0=1;EA=1;EX0=1;while(1);2.定时器中断实验。功能：L0灯秒闪，即0.5秒翻转一次。定时器T0，方式1定时50ms，用变量aa控制秒闪时间。#includesbit led=P10;unsigned char aa=0;void dsqt0() interrupt 1 TF0=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;aa+;if(aa=10)aa=0;led=led;void main() TMOD=0x01;EA=1;TH0=0x3c;TL0=0xb0;ET0=1;TR0=1;while(1);实验五 电机实验学时分配： 2课时实验属性：验证必开一、教学目的和要求1了解步进电机和直流电机的工作原理和控制方法；2进行步进和直流电机的调速和转换控制。二、教学过程三、实验电路四、参考程序步进电机：#include#define output P1void delay50ms(int);void step_rst(void);char tab=0x03,0x06,0x0c,0x09,0x09,0x0c,0x06,0x03;unsigned char times=65;unsigned char counts=65;th=(65536-50000)/256;tl=(65536-50000)%256;unsigned char i=0;unsigned char k=0;sbit kg= P30;main()output=0;IE=0X82;TH0=th;TL0=tl;step_rst( );TR0=1;while(1);void step_rst(void)char i;for(i=0;i4;i+)output=tabi; /output=1i;delay50ms(10);void delay50ms(int x) int i;int j;for(i=0;ix;i+)for(j=0;j6000;j+);void timer0(void) interrupt 1TH0=th;TL0=tl;if(-counts=0) P3=0xff;if(kg=0) output=tabi;if(kg=1) output=tabi+4;i+;if(i=4) i=0;counts=times;/如果在主程序中改变times的值 则可以调整转速步进电机1：加入启停、正反转，调速：/* 工程名称：stepmotor功能描述： S17-正转、S18-转速值减1、S19-启动/暂停、S20-转速值加1、S21-反转，数码管显示速度等级硬件连接： 用8位杜邦线将J8与J12连接，用2位杜邦线分别将J11_6与J15_DS1及J11_7与J15_DS2连接， 用4位杜邦线连接J11_0，J11_1，J11_2，J11_3和J18_A,J18_B,J18_C,J18_D,将步进电机连接到JP8 用5位杜邦线将J9_7与J7_s17、J9_6与J7_s18、J9_5与J7_s19、J9_4与J7_s20、J9_3与J7_s21。维护记录： 2011-8-22*/#include reg51.h /包含头文件sbit S_A=P20; /定义步进电机A相sbit S_B=P21; /定义步进电机B相sbit S_C=P22; /定义步进电机C相sbit S_D=P23; /定义步进电机D相sbit S17=P37; /正传sbit S18=P36; /定义S18控制IO，电机转速减小sbit S19=P35; /启动/暂停sbit S20=P34; /定义S20控制IO，电机转速加大sbit S21=P33; /反转sbit LE1=P26; /位选573锁存器使能sbit LE2=P27; /段选573锁存器使能bit zf,stop;#define uchar unsigned char#define uint unsigned int uint speed; /电机转速uchar keyValue; /定义键盘扫描结果参数uchar code dis16=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, / 0 1 2 3 4 5 6 7 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71;/0F的段码 / 8 9 A B C D E F /*/延时函数/*delay(uint time) /int型数据为16位,所以最大值为65535 uint i,j; /定义变量i,j,用于循环语句 for(i=0;itime;i+) /for循环,循环50*time次 for(j=0;j15)speed-;/减速 else speed=30; break; case 0xd8: /如果S19按键按下 stop=stop; /启动/暂停 break; case 0xe8: /如果S20按键按下 if(speed45)speed+;/减速 else speed=30; break; case 0xf0: /如果S21按键按下 zf=0; /正反标志置0，反向 break; default:break; /*/步进电机控制/*stepmotor() if(stop=0) /停止标志位为0，执行以下程序，如果为1，不执行以下程序 if(zf) /zf，即正反标志为1，正向转动 P2=0x01;