单片机初学者实验指导书.doc

实验一：单片机调试软件安装和ISP下载软件的安装与下载实验内容与要求：1、 学会USB取电线和串行口USB-232 ISP线的物理连接。2、 USB转232串口(H340驱动)USB设备驱动程序安装，STC串口下载软件STC-ISP V38A的安装。3、 学会利用STC-ISP V38A下载软件将事先准备好的HEX文件烧写入STC89C52RC单片机芯片，观察实验结果。4、 撰写实验报告，并说明观察到的实验结果实验讲义：一、学会USB取电线和串行口USB-232 ISP线的物理连接1、将USB方口取电方口一头连接入实验班方口母座，另一头接电脑USB，见下图蓝方框USB转232串口线，9芯一头接实验班RS232母座，另一头接电脑USB，见下图红色方框二、USB转232串口(H340驱动)USB设备驱动程序安装连接好以后。会出现，下图安装提示选择从列表或指定位置安装，选择下一步会出现如下图提示选择，在搜索中包括这个位置，点击浏览，会出现浏览文件窗口，如下图点击右侧树形结构，将“+”展开，选择USB转串口线驱动文件夹下面的R340文件夹，点击确定。下面将返回“找到新硬件向导”窗口如下图。选择下一步。USB转RS232驱动程序安装完成。方口USB不需要安装驱动。下面在桌面右键单击我的电脑，在弹出的菜单中，选择”管理”，如下图在出现的计算机管理界面中，展开左侧的目录，选择，“系统工具”下面的“设备管理器”，在右侧窗口中，展开“端口”，出现USB-SERIAL (COM5)，（注意COM5只是随机的，会根据你插入USB设备的情况而改变，也有可能是COM1 COM3）双击USB-SERIAL (COM5)，出现下面“USB-SERIAL (COM5)属性”窗口选侧“端口设置”，看到每秒位数为9600（注USB-SERIAL (COM5)属性只做查看用，它提供了两个信息，通信口为COM5，每秒位数为9600，这在后面下载程序的时候需要用到）三、学会利用STC-ISP V38A下载软件将事先准备好的HEX文件烧写入STC89C52RC单片机芯片在文件夹中找到，并打开“stc-isp-v3.8a非安装版”文件夹找到STC-ISP V38A，双击鼠标左键运行它。出现下面窗口在Step1 中选择 “STC89C52RC”，Step3中 COM选择COM5, Max Buad 中选择“9600”然后点击Open File/打开文件然后找到“F:soft软件安装USB烧写芯片-笔记本电脑或无并口新买电脑使用stc-isp-v3.8a非安装版键盘数码管蜂鸣器测试程序”文件夹下面的4x4键盘扫描.hex文件夹，点击打开。会返回如下窗口点击Download/下载。等待2-3秒钟后会出现如下窗口。此时，需要按实验板上的POWER键，关闭电源，然后再打开电源。（注：只需要上电一次，上电后不要关闭电源）如下图此时程序下载入单片机芯片成功。可以观察实验结果。实验要点：注意COM口的选择，COM口根据不同电脑不同USB插孔将会变化，所以需要到设备管理器查看后再下载。最后一步下载的时候，需要关闭电源再上电，这是STC单片机下载区别于并口AT89S52下载的特殊地方。四、观察实验现象结果并记载入实验报告数据栏实验二：Keil uVision3 C51调试环境介绍实验内容与要求：1、 学会Keil uVision3 C51调试环境的安装2、 学会使用Keil uVision3 C51调试环境的使用3、 学会利用Keil uVision3 C51把C语言源文件编译生成相应的HEX文件实验讲义：一、Keil uVision3 C51调试环境的安装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。下面介绍Keil C51软件的安装方法：（本软件只作为学习用途，版权归KEIL公司所有）首先找到点击KEILV805中文版。在弹出的对话框选择然后在中选择运行。在弹出的对话框中选择,next在弹出的安装许可协议中选择，I agree。，然后鼠标点击NEXT,如下图在安装路径上选择C:Program FilesKeil，也可以利用Browse来选择其他安装目录，然后点击NEXT进入下一步然后在安装信息上填写，姓名，公司名，和Email，填写完毕选择Next然后进入软件安装。 主要提供课题设计。 主要提供电路板和模块（注：想要进行软件注册详情请见下图，注册成功后可突破试用版代码2K的限制）安装结束后会在桌面出现，快捷方式，双击，启动Keil uVision3，调试环境。二、Keil uVision3 C51调试环境的使用学习程序设计语言、学习某种程序软件，最好的方法是直接操作实践。下面通过简单的编程、调试，引导大家学习Keil C51软件的基本使用方法和基本的调试技巧。1)建立一个新工程单击“工程”菜单，在弹出的下拉菜单中选中“N新建工程”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F：卡卡1目录里,工程文件的名字为卡卡1，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 的AT89S52来说明,如下图所示,选择AT89S52之后,右边栏是对这个单片机的基本的说明,然后点击”确定”.之后出现一个复制标准8051开始代码并添加文件到工程里，我们选择否。4)完成上一步骤后，屏幕如下图所示到现在为止，我们还没有编写一句程序，下面开始编写我们的第一个程序。5)在下图中，单击“文件”菜单，再在下拉菜单中单击“新建”选项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“文件”，在下拉菜单中选中“另存为”选项单击，或者直接点击快捷工具保存按钮，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)。这里保存为卡卡1.c文件，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卡卡1.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“卡卡1.c”了吗？子项的多少与所增加的源程序的多少相同。如图7)现在，请输入如下的C语言源程序:#includevoid delaym(unsigned int t) unsigned char j;while(t-)for(j = 0; j 125; j+);unsigned char a8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void main() unsigned char i; while(1) for(i=0;i8;i+) P0=ai; delaym(1000); 程序输入完毕后，如下图所示8)在上图中，选择Rebuild All Target Files,入下图最后发现编译成功。0个错误和0个警告9）单击“工程”菜单，再在下拉菜单中单击“” 在下图中，选择“目标”选项，晶振选择12.0M 然后选择“输出”选项卡，在“创建 HEX 文件” 选项上打钩，使程序编译后产生HEX代码，供下载器软件使用。把程序下载到AT89S52单片机中。如下图再进行重新编译会发现，创建了一个叫卡卡1的HEX文件。即“卡卡1.hex”实验三：PO口输出花样流水灯实验实验内容1、 发光LED共阳极发光工作原理2、 学会利用PO口高低电平输出进行流水灯控制3、 学会编写延时子程序4、 利用Keil uVision3 C51调试软件进行编译，并产生HEX文件，然后利用ISP软件下载入单片机芯片，验证实验结果5、 编出至少3种花样流水灯实验讲义：一、LED发光二极管工作原理B=5V，即单片机P0.0口输出1。B=0V，即单片机P0.0口输出0。我们程序就是通过单片机P0口的输出来控制8路LED的亮灭。二、根据PO口高低电平输出进行流水灯控制实例一：单显流水灯状态P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0P0(16进制)全灭11111111FF011111110FE111111101FD211111011FB311110111F7411101111EF511011111DF610111111BF7011111117F流水灯在二进制逻辑上是有规律的，但是在数学(简单加减乘除)上是没有规律的，因此要把无规律的FE FD FB F7 EF DF BF7F变成有规律的数，我们将他们放在数组a里面，那么a0=0XFE,表示第一盏灯亮，a1=0XFD，表示第二盏灯亮。依次类推。实例二：双流水灯状态P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0P0(16进制)全灭11111111FF011111100FC111111001F9211110011F3311100111E7411001111CF5100111119F6001111113F7011111107E三、延迟子程序的编写由于发光二极管发光后需要让人眼(感受)见到光一段时间，人们才会觉得发出稳定的光。我们就需要编写延迟程序来让每盏LED在亮以后保持1S，然后再换成第二盏等亮1S，然后一直下去。带参数入口的延迟子程序编写，详情见注释void delaym(unsigned int t) / 延时子程序，入口参数ms,延迟时间=t*1ms,t=065535 unsigned char j; /j=0255while(t-) /t的值等于while()下面的语句执行的次数for(j = 0; j 125; j+);/j进行的内部循环，j=j+1,每执行一次加1，大约消耗单片机处理时间/8us,那么执行一次for()，注意for()后面加了分号。大约消耗CPU 8us*125=1000us=1ms从上述的分析可以看出，delaym()就是一个带入口参数的t毫秒延迟子程序。如果要延迟100毫秒，则调用delaym(100)就可以了。四、利用Keil uVision3 C51调试软件进行编译，并产生HEX文件，然后利用ISP软件下载入单片机芯片，验证实验结果。流水灯程序清单：#includevoid delaym(unsigned int t) / 延时子程序，入口参数ms,延迟时间=t*1ms,t=065535 unsigned char j; /j=0255while(t-)for(j = 0; j 125; j+);/j进行的内部循环，1次延迟8usunsigned char a8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /流水等8种花样void main() unsigned char i; while(1) for(i=0;i8;i+) P0=ai; delaym(250); /调用延迟程序1000*1ms=1秒 五、编写新花样流水灯0、中间2盏亮1、中间4盏亮2、中间6盏亮3、8盏全部亮4、右边6盏亮5、右边4盏亮6、右边2盏亮7、全灭实验四：LED数码管驱动显示实验实验内容：1、 八字段LED数码管驱动显示工作原理2、 74LS138三八译码器工作原理及如何控制数码管工作原理3、 数码管动态显示工作原理分析与计算4、 数码管多种显示实验实验讲义：一、七字段数码管显示工作原理共阴级接法共阳级接法共阳极接法字形表字符h(DP)gfedcbaP0口P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0P0(16进制)全灭11111111FF显示011000000C0H显示111111001F9H显示210100100A4H显示310110000B0H显示41001100199H显示51001001092H显示61000001082H显示711111000F8H显示81000000080H显示91001100098H详情分析可以启动51单片机工具箱软件，选择“数码管字形”生成选项进行字形分析。二、74LS138三八译码器工作原理及如何控制数码管工作原理注：上图是工程样品图。实际修改后的电路板图将接入9012三极管的Y0-Y7顺序改为Y7-Y0输入38译码器输出现象P2口的值P21P21P20CBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00x0000011111110Y0对应的数码管亮0x0100111111101Y1对应的数码管亮0x0201011111011Y2对应的数码管亮0x0301111110111Y3对应的数码管亮0x0410011101111Y4对应的数码管亮0x0510111011111Y5对应的数码管亮0x0611010111111Y6对应的数码管亮0x0711101111111Y7对应的数码管亮三、数码管驱动方式及动态显示工作原理分析与计算1、人眼的视觉暂留现象数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，要知道一个89S52单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。2、数码管使用的电流与电压计算电流：静态时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。 电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。四、数码管显示实验利用3-8译码器来选择需要显示(亮)哪个数码管，利用P0口来负责显示什么数字或符号1、让Y0所对应的数码管显示“0”“9”，间隔1秒2、让Y0所对应的数码管显示“0”，Y1显示“1”，Y2显示“2”以此类推最后Y7显示“7”，间隔1秒3、让Y0所对应的数码管显示“0”，Y1显示“1”，Y2显示“2”以此类推最后Y7显示“7”，间隔4毫秒，注意观察现象，和实验2有何区别4、让Y0所对应的数码管显示“5”，停留1秒，再让Y1显示“5”，以此类推最后Y7显示“5”，移动字幕5、在8个数码管上稳定显示“i love you”6、数码管动态显示程序清单#includevoid delaym(unsigned int t) / 延时子程序，入口参数ms,延迟时间=t*1ms,t=065535 unsigned char j; /j=0255while(t-)for(j = 0; j 125; j+);/j进行的内部循环，1次延迟8us/数码管显示程序unsigned char b16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e; /0-9,a-f显示的段码void main() unsigned int i,j; while(1) for(j=0;j16;j+) /为了循环显示数组b9里的9个数字0-9for(i=0;i8;i+) /为了让8个数码管轮流亮一遍过去 P0=bj;P2=0;delaym(250); 实验五：单片机定时器0-59马表实验实验内容：1 实验任务如实验原理图所示，在AT89S52单片机的P0和P2端口分别接有两个共阳数码管，采用动态扫描方式。2 电路原理图略3 系统板上硬件连线4 程序设计内容利用定时器方式1，16位定时器。1）在设计过程中我们用一个存储单元作为秒计数单元，当一秒钟到来时，就让秒计数单元加1，当秒个位到10的时候，个位清零，秒的十位加1，当秒计数达到60时，就自动返回到0，从新秒计数。2）对于秒计数单元中的数据要把它十位数和个数分开。 3）在数码上显示，仍通过查段码表表的方式完成。4）一秒时间的产生在这里我们采用定时器10ms*100的方法来完成。5）源程序清单1(参考程序)#include /包含特殊功能寄存器库sbit P1_1=P11;unsigned char i,k,ge,shi;unsigned char a10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned char b2;void delaym(unsigned int t) / 延时子程序，入口参数ms,延迟时间=t*1ms,t=065535 unsigned char j; /j=0255while(t-)for(j = 0; j 125; j+);/j进行的内部循环，1次延迟8usvoid main()TMOD=0x01;TH0=0xD8;TL0=0xf0;EA=1;ET0=1;/i=0;/ge=0;/shi=0;TR0=1;while(1) for(k=0;k2;k+) P0=bk; P2=k; delaym(3); time0_int(void) interrupt 1 /中断服务程序TH0=0xD8;TL0=0xF0;i+;if(i=100) i=0; ge+; if(ge=10) shi+; ge=0; if(shi=6) shi=0; ge=0; b0=ashi; b1=age;实验六：篮球比赛24秒进攻时间到报警实验(加计数)实验内容：0024秒表（利用定时器）1 实验任务如实验原理图所示，在AT89S52单片机的P0和P2端口分别接有两个共阳数码管，采用动态扫描方式。2 电路原理图略3 系统板上硬件连线4 程序设计内容利用定时器方式1，16位定时器。1）在设计过程中我们用3个存储单元作为小数位，个位，十位2）专门建立一个显示缓冲区(3字节的数组)专门负责 小数位，个位，十位显示3）在数码上显示，仍通过查段码表表的方式完成。4）一秒时间的产生在这里我们采用定时器加软件计数50ms*20=1000ms的方法来完成。5）源程序清单1(参考程序)#include /包含特殊功能寄存器库sbit P34=P36;unsigned char k,xshu,ge,shi;unsigned int i;unsigned char a10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned char b3;void delaym(unsigned int t) / 延时子程序，入口参数ms,延迟时间=t*1ms,t=065535 unsigned char j; /j=0255while(t-)for(j = 0; j 125; j+);/j进行的内部循环，1次延迟8usvoid main()TMOD=0x01;TH0=0xD8;TL0=0xf0;EA=1;ET0=1;/i=0;/ge=0;/shi=0;TR0=1;while(1) for(k=0;k3;k+) P0=bk; P2=k; delaym(3); time0_int(void) interrupt 1 /中断服务程序TH0=0xD8;TL0=0xF0;i+;shi=i/1000;ge=i%1000/100;xshu=i%1000%100/10; if(i=2400) i=0; P34=0; if(i=200) P34=1; b2=ashi; b1=age-0x80; b0=axshu;6）思考题。实际篮球比赛是从24秒倒减到0秒（减计数）。如何通过修改程序实现要求。实验七：利用单片机计数器进行脉冲计数显示实验7-1、实验内容：1、利用计数器T/C1进行脉冲采集2、将采集的脉冲数量以转/秒通过数码管显示3、要考虑采集数据的平均值计算7-2、电路原理图略7-3、电路连线1、将红外反射对管对准光电编码盘2、将红外反射对管电路的输出信号端接单片机定时器/计数器T0引脚即P3.4口3、将接有光电编码盘的电机连接到直流电源4、注意先烧程序后再打开直流电源。直流电源电流控制在1A以内7-4、程序清单#includeunsigned int i=0;sbit P36=P36; unsigned char j;unsigned int kop;unsigned char a10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned char b8=0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff;void delaym(unsigned int t) unsigned char p; while(t-)for(p=0; p125; p+);void main() EA = 1; TH0=0x00;TL0=0x00;ET0=1;ET1=1; TMOD = 0x15;/ 打开定时器和计数器TH1=0x3C; /50msTL1=0xB0; TR0 = 1;TR1 = 1;while(1) for(j=0;j3;j+) /显示个数 P0=bj; P2=j; delaym(2); timer3() interrupt 3 /中断 TH1=0X3C; TL1=0XB0; i+;if(i=20) /1s kop=TH0;/计数器计入脉冲 kop=kop8; kop=kop+TL0;b2=akop/100;b1=akop%100/10;b0=akop%100%10;i=0;TH0=0;TL0=0;实验八：4X4矩阵键盘扫描实验实验内容：正在撰写中程序清单一：#include#includeunsigned char b16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;unsigned char c8;unsigned char K,Key,fl,ac=0;void delay(unsigned char pp) /延迟时间等于k*8ms while(pp-) unsigned char j; for(j = 0;j123;j+);/j进行的内部循环，1次延迟8us,延迟1ms void display() unsigned char i;for(i=0;i8;i+) /为了让8个数码管轮流亮一遍过去P0=ci;P2=i; delay(2); unsigned char Keycan(void) /按键扫描程序 P1.0-P1.3为行线 P1.4-P1.7为列线 unsigned char rcode, ccode; P1 = 0xF0; / 发全0行扫描码，列线输入 if(P1&0xF0) != 0xF0) / 若有键按下 delay(1);/ 延时去抖动 if(P1&0xF0) != 0xF0) rcode = 0xFE; / 逐行扫描初值 while(rcode&0x10) != 0) P1 = rcode; / 输出行扫描码 if(P1&0xF0) != 0xF0) / 本行有键按下 ccode = (P1&0xF0)|0x0F; /do; while(P1&0xF0) != 0xF0); /等待键释放 return (rcode) + (ccode); / 返回键编码 else rcode = (rcode1)|0x01; / 行扫描码左移一位 return 0; / 无键按下，返回值为0void KeyDeal(unsigned char Key) /unsigned char n; if(Key!=0) switch(Key) case 0x11: K=0; break; case 0x21: K=1; break; case 0x41: K=2; break; case 0x81: K=3; break; case 0x12: K=4; break; case 0x22: K=5; break; case 0x42: K=6; break; case 0x82: K=7; break; case 0x14: K=8; break; case 0x24: K=9; break; case 0x44: K=10; break; case 0x84: K=11; break; case 0x18: K=12; break; case 0x28: K=13; break; case 0x48: K=14; break; case 0x88: K=15; break; default: break; c7=c6; c6=c5; c5=c4; c4=c3; c3=c2; c2=c1; c1=c0; c0=bK; void main() while(1) Key = Keycan();/键盘扫描获取一次按键的编码0x11-0x88 KeyDeal(Key);/对扫描到的键盘编码进行转换处理，变成数据键盘0-9,11-15 display(); 实验清单二：0-9，三种功能键盘#include#includeunsigned char b16=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;unsigned char c8;unsigned char K,Key,fl=0,ac=0; /fl功能键标志,ac表示数码管显示个数void delay(unsigned char pp) /延迟时间等于k*1ms while(pp-) unsigned char j; / P2=P2&0XF8;for(j = 0;j123;j+);/j进行的内部循环，1次延迟8us,延迟1ms void display() unsigned char i;for(i=0;iac;i+) /为了让8个数码管轮流亮一遍过去P0=ci;P2=i; delay(2); void fun1() unsigned char i;for(i=0;i10;i+)P0=0XFF;P2=0;delay(255);P0=0XC0;delay(255); P0=0XFF;fl=0; void fun2()unsigned char i,j;for(i=0;i16;i+)for(j=0;j8;j+)P0=bi;P2=j;delay(255);P0=0XFF;fl=0;void fun3()unsigned char i,j;for(j=0;j255;j+)for(i=0;i8;i+)P0=bi;P2=i;delay(1);