单片机入门学习及实验设计指导教程

1、单片机入门学习及实验设计指导教程revised by 夏2011.09.20目 录实验一 单片机认识及简单开关量输入/输出实验3实验二 定时/计数器实验7实验三 数码管显示实验10实验四 键盘及显示实验14实验五 d/a及a/d转换实验18实验六 电子钟设计22实验七 波形发生器设计23实验一源程序清单24test1-1-1.asm24test1-1-2.asm24test1-1-3.asm24test1-2-1.asm24test1-2-2.asm25test1-3.asm25实验二源程序清单26test2-1-1.asm26test2-1-2.asm26test2-2.asm27test2

2、-3.asm28实验三源程序清单29test3-1-1-1.asm29test3-1-1-2.asm30test3-1-2.asm32test3-2-1-1.asm33test3-2-1-2.asm34test3-2-2.asm36实验四源程序清单37test4-1.asm37test4-2.asm39test4-3.asm41实验五源程序清单45test5-1-1.asm45test5-1-2.asm45test5-2-1.asm46test5-2-2.asm46实验六参考50实验七参考54实验一 单片机认识及简单开关量输入/输出实验一、实验目的1、熟悉单片机实验装置；2、熟悉单片机的运行环

3、境；3、熟悉单片机应用系统的建立过程与方法；4、掌握单片机对开关量的处理方法。二、实验仪器设备1、dpj实验台1台；2、pc机1台；3、程序烧写器1台。11mhzv10f8.2k20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图1-1 单个指示灯的闪烁控制实验电路+5v510p1.0led00三、实验内容与要求1、指示灯的控制 单个指示灯的闪烁控制用p1.0作为输出，控制led0以0.5s的时间间隔闪烁。 指示灯的循环移动控制用p1口作为输出，控制8个发光二极管中的相邻两个发光，实现从左向右的循环移动，移动速度0.5s。10f8.2k11mhzv20pfv20

4、pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图1-2 指示灯的循环移动控制实验电路+5v8510p1.7p1.0led10led20led30led40led50led60led70 多个指示灯的开关控制用p2口检测八个开关的状态，p1口控制8个发光二极管。要求任意时刻任意开关合上时，对应的发光二极管点亮；否则熄灭。10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图1-3 多个指示灯的开关控制实验电路+5v8510p1.7p1.0led00led10led20led30led40led50led60led70+

5、5vk6k7k4k5k2k3k0k1p2.7p2.082002、蜂鸣器的控制 蜂鸣器的鸣叫与静音控制用p1.0作为输出，控制蜂鸣器以0.5s的时间间隔鸣叫。10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图1-4 蜂鸣器的鸣叫与静音控制实验电路p1.0vin5.1k+5vfmq 蜂鸣器的开关控制用p2口检测八个开关的状态，p1.7控制蜂鸣器。要求任意时刻合上任意开关时，蜂鸣器鸣叫一次。vin5.1k+5vfmq10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图1-5 蜂鸣器的

6、开关控制实验电路p1.7+5vk6k7k4k5k2k3k0k1p2.7p2.082003、声光报警用p2口检测八个开关的状态，p1.3控制蜂鸣器，用p1.6控制led0。要求任意时刻合上任意开关，蜂鸣器和指示灯分别周期性的鸣叫和闪烁；无开关合上，禁声无光。vin5.1k+5vfmq10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图1-6 声光报警实验电路p1.3+5vk6k7k4k5k2k3k0k1p2.7p2.08200+5v510led00p1.6四、实验步骤1、按实验内容的5个子项顺序分别实验；2、设计子项实验电路并在实验台上搭

7、建；3、设计相应程序，然后汇编，最后下载到单片机 4、接通电源，实施操作，仔细观察实验现象并认真做好记录。五、实验说明1、必须先预习以便熟悉实验内容；2、按照子项顺序进行实验；3、搭建线路和插拔元器件时，必须在断电状态下进行；4、实验线路必须仔细检查无误，由老师确认后方可通电进行实验。六、思考题1、本次实验，用到了延时子程序，它起什么作用？如何改变延时时间？2、如何实现指示灯从右向左的循环移动控制？3、声光报警有什么意义？如何实现？4、并行口作为一般i/o口使用时起什么作用？七、实验报告要求1、画出实验原理图；2、画出程序流程图；3、写出源程序；4、说明和分析实验过程中的现象；5、描述实验过程

8、中出现的问题，并分析原因以及采取的解决措施；6、作答思考题。实验二 定时/计数器实验一、实验目的1、熟悉单片机的实验电路构成；2、掌握定时/计数器的应用。二、实验仪器设备1、dpj实验台1台；2、pc机1台；3、程序烧写器1台；4、信号发生器1台。三、实验内容与要求10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图2-1 单个指示灯的闪烁控制实验电路+5v510p1.0led001、定时控制 单个指示灯的闪烁控制用p1.0作为输出，控制led0以0.5s的时间间隔闪烁。要求用定时/计数器定时。 指示灯的循环移动控制+5vled00le

9、d10led2010f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图2-2 指示灯的循环移动控制实验电路8510p1.7p1.0led30led40led50led60led70用p1口作为输出，控制8个发光二极管中的1个发光，实现从左向右的循环移动，移动速度0.5s。要求用定时/计数器定时。2、脉宽测量实时测量信号发生器产生的周期为1us140ms的方波的正脉宽，并对测量结果用led6led0七个发光二极管定性指示（tw10msled0亮，10mstw20msled1led0亮，20mstw30msled2led0亮，30mstw40

10、msled3led0亮、40mstw50msled4led0亮、50mstw60msled5led0亮、50mstw60msled5led0亮、60mstw70msled6led0亮）。10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图2-3 脉冲宽度测量实验电路+5v8510p1.6p1.0led20led30led40led50led60led00led10信 号发生器int03、计数控制通过定时计数器0对单脉冲源的脉冲计数，每轮计数20次，每20次满使蜂鸣器鸣叫1秒，并用led7led0发光二极管以二进制形式实时显示计数结果。1

11、0f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgnd图2-4 计数控制实验电路+5v8510p1.7p1.0led00led10led20led30led40led50led60led70t0单脉冲源p2.0vin5.1k+5v四、实验步骤1、按实验内容的4个子项顺序分别实验；2、设计子项实验电路并在实验台上搭建；3、设计相应程序，然后汇编，最后下载到单片机4、接通电源，实施操作，仔细观察实验现象并认真做好记录。五、实验说明1、必须先预习以便熟悉实验内容；2、按照子项顺序进行实验；3、搭建线路和插拔元器件时，必须在断电状态下进行；4、实验线

12、路必须仔细检查无误，由老师确认后方可通电进行实验。六、思考题1、比较软件延时和定时器定时的异同。2、什么情况下选择定时计数器定时？什么情况下选择定时计数器计数？如何确定它们的工作方式？3、当定时时间超过了定时计数器的范围时，该怎样处理？计数情况下又当如何？4、利用一个定时计数器测量脉冲的宽度，最多可以测多宽？七、实验报告要求1、画出实验原理图；2、画出程序流程图；3、写出源程序；4、说明和分析实验过程中的现象；5、描述实验过程中出现的问题，并分析原因以及采取的解决措施；6、作答思考题。实验三 数码管显示实验一、实验目的1、熟悉本单片机的实验电路构成；2、掌握利用单片机的串行口扩展静态显示系统；

13、3、掌握利用单片机的并行口扩展动态显示系统。二、实验仪器设备1、dpj实验台1台；2、pc机1台；3、程序烧写器1台。三、实验内容与要求1、静态显示器的显示(1)定位显示2位led数码管显示器从0开始至99显示，每0.5s显示值加一，循环往复。rxdclrtxd10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgndtxdrxd图3-1 2位led数码管静态显示实验电路74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0 q7+5vdp g a com74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0 q7+5vdp

14、 g a com6位led数码管显示器从0开始至100000显示，每0.5s显示值加一。要求只显示有效数字位，即不够六位的前面不显示0，个位总在最右边。(2) 飞字显示6位led数码管显示器间隔1s左移显示123456，循环往复。u5-1,2u4-13u3-1,2u2-13图3-2 6位led数码管静态显示实验电路rxdrxdclrtxdtxd74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0 q7+5vdp g a com74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0 q7+5vdp g acom74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0

15、 q7+5vdp g a com74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0 q7+5vdp g acom74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0 q7+5vdp g a com74ls164ab vcc mr cp 74ls164gndq0 q7+5v 2、动态显示器的显示(1) 定位显示1y 2y74ls061a 2a+5vabcdp1.7p1.6p1.5p1.4p1.3p1.2p1.1p1.02008fe5.1k89012p2.1p2.0dpgfedcba图3-3 2位led数码管动态显示实验电路dp g acom comdp g acom c

16、om 2位led数码管显示器从0开始至99显示，每0.5s显示值加一，循环往复。 6位led数码管显示器从0开始至100000显示，每0.5s显示值加一。要求只显示有效数字位，即不够六位的前面不显示0，个位总在最右边。(2)飞字显示6位led数码管显示器间隔1s左移显示123456，循环往复。9012dp g acom2008fedcba+5v5.1k8p2.5p2.4p2.3p2.2p2.1p2.0dpgfedcba图3-4 6位led数码管动态显示实验电路dp g acomdp g a com1y 2y 3y 4y 5y 6y74ls061a 2a 3a 4a 5a 6a p1.7p1.6

17、p1.5p1.4p1.3p1.2p1.1p1.0dp g acomdp g acomdp g acom四、实验步骤1、按实验内容的6个子项顺序分别实验；2、设计子项实验电路并在实验台上搭建；3、设计相应程序，然后汇编，最后下载到单片机4、接通电源，实施操作，仔细观察实验现象并认真做好记录。五、实验说明1、必须先预习以便熟悉实验内容；2、按照子项顺序进行实验；3、搭建线路和插拔元器件时，必须在断电状态下进行；4、实验线路必须仔细检查无误，由老师确认后方可通电进行实验。六、思考题1、何谓定位显示？何谓飞字显示？2、比较静态显示和动态显示的异同。3、什么情况下led显示程序要用到造表查表技术？4、如

18、何将二进制数转换成十进制bcd码数？七、实验报告要求1、画出实验原理图；2、画出程序流程图；3、写出源程序；4、说明和分析实验过程中的现象；5、描述实验过程中出现的问题，并分析原因以及采取的解决措施；6、作答思考题。实验四 键盘及显示实验一、实验目的1、熟悉单片机的实验电路构成；2、掌握单片机键盘操作的扫描及处理方面的应用。二、实验仪器设备1、dpj实验台1台；2、pc机1台；3、程序烧写器1台。三、实验内容与要求通过28键盘输入数据和操作指令，并通过led显示器实现输入数据的显示。1、要求在确定键号后，按下k1、k2至k16分别显示0、1至f。kl0rxdtxdk16k15k12k13k14

19、k10k11k9k8k7k4k5k6k2k3k1kl1hgfedcbap1.0p1.1p2.7|p2.0a b vcc mr cp74ls164gnd q0 q7+5vclrdp g acom10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vxtal1xtal2at89c51vccearstgndtxdrxd图4-1 28键盘与1位led数码管静态显示实验电路+5v5.1k22、在键盘上定义“0”“9”十个数字键，输入任意1个6位十进制数，通过6位led显示器挤队显示。+5v2008p3.4p3.3p3.2p3.1p3.0 p1.7 p1.0dp p2.011mhzv20pfv20pfvxt

20、al2xtal1vccearstgnd8967534120kl1kl01edcbap3.7p3.610f8.2k+5v+5v5.1k25.1k89012p2.5 dp g acomdp g acom1y 6y 74ls061a 6a dp g acomdp g acomdp g acomdp g acomfedcbagfedcbaat89c51图4-2 10键键盘与6位led数码管动态显示实验电路3、在键盘上定义“0”“9”十个数字键和一个“报警”键。当任意时刻按下“报警”键后，6位led显示器左移（速度0.5s）循环显示“8”，提示输入报警声数；通过数字键输入使报警响声不超过10次（左边数码

21、管显示次数）的数字后，即开始声音间隔2s的声报警；报警期间6位led显示器左边显示报警总声数，右边剩余声数；报警完毕显示器变黑。p2.7 vin5.1k+5vfmq+5vp3.5p3.4p3.3p3.2p3.1p3.0 p1.7 p1.0 p2.011mhzv20pfv20pfvxtal2xtal1vccearstgnd9报警578634120kl1kl00fedcbap3.7p3.610f8.2k+5v5.1k29012p2.5 2008dp+5v5.1k8dp g acomdp g acom1y 6y74ls061a 6adp g acomdp g acomdp g acomdp g ac

22、omfedcbagfedcbaat89c51图4-3 11键键盘与6位led数码管动态显示及声报警实验电路四、实验步骤1、按实验内容的3个子项顺序分别实验；2、设计子项实验电路并在实验台上搭建；3、设计相应程序，然后汇编，最后下载到单片机4、接通电源，实施操作，仔细观察实验现象并认真做好记录。五、实验说明1、必须先预习以便熟悉实验内容；2、按照子项顺序进行实验；3、搭建线路和插拔元器件时，必须在断电状态下进行；4、实验线路必须仔细检查无误，由老师确认后方可通电进行实验。六、思考题1、键盘处理程序包括哪些内容？2、如何识别键盘上的各键？键值有何意义？3、何为消抖，又和意义，如何实现？七、实验报告

23、要求1、画出实验原理图；2、画出程序流程图；3、写出源程序；4、说明和分析实验过程中的现象；5、描述实验过程中出现的问题，并分析原因以及采取的解决措施；6、作答思考题。实验五 d/a及a/d转换实验一、实验目的1、熟悉d/a及a/d转换电路的构成；2、掌握单片机进行d/a转换的方法；3、掌握单片机进行a/d转换及ram应用的方法。二、实验仪器设备1、dpj实验台1台；2、pc机1台； 3、程序烧写器1台；4、示波器1台。三、实验内容与要求1、d/a转换 从05v每隔10s输出值增加1v输出，反复循环。 产生一电压幅值为2v，频率为100hz的方波。/cs/xferdac0832vref2001

24、0kcsxferwr1wr2dgndagndvoutrfbiout1iout2p0.0|p0.7agndd0|d7agndgndrstvcceaxtal2xtal1vcc 1le+5v10f8.2k11mhzv20pfv20pfv+5vat89c51wrp2.7vin- v- v+ lm741 outputvin+ offset offset-15v +15v 图5-1 d/a转换实验电路2、a/d转换 采用查询方式转换in0输入的05vdc，转换结果用2位led数码管动态显示器实时显示。alein0c d e f +5v 1clk 1clr 2clr 1pr 2pr vcc74ls742cl

25、k 1q 1d1q 2d 2q 2q gndvcc vref(+) vref(-) gnd/int1 /wr /rd p2.7alextal2 p1.0p1.7 dpp3.1 p3.0 vcc ea rst gnd200811mhzv20pfv20pfvxtal110f8.2k+5v5.1k890125y 6y 74ls065a 6a dp g acomdp g acomb agfedcbaat89c51图5-2 a/d转换与2位led数码管动态显示器实验电路vin+5vd7 d0clkstart ale oeeoca b cint0 wr rd p2.7+5v+5vp0.7 p0.0vcc

26、g 8d 1d oe 74ls373gnd1q2q3q 3y 1a 2b 1b 2a vcc74ls023a 3b 1y 2y gndadc0809 巡回检测8路模拟电压信号，将每路每连续8次的平均值存入ram中，并循环显示每一路的路号和平均值(16进制)，每一路的显示时间为2s。 1clk 1clr 2clr 1pr 2pr vcc74ls742clk 1q 1d1q 2d 2q 2q gndp0.7 p0.0ale/int1 /wr /rd p2.7alextal2 p1.0p1.7 p3.4 p3.2 p3.0 vcc ea rst gnd11mhzv20pfv20pfvxtal110f

27、8.2k+5vat89c51图5-3 8路循回检测与6位led数码管动态显示器实验电路v7 v0+5vd7 d0clkstart ale oeeoca b cint1 wr rd p2.7+5v+5vp0.7 p0.0vcc g 8d 1d oe 74ls373gnd 1q2q3q 3y 1a 2b 1b 2a vcc74ls023a 3b 1y 2y gndadc0809in7 in0vcc vref(+) vref(-) gnd2008dp+5v5.1k8dp g acom1y 6y 74ls061a 6a dp g acomdp g acomdp g acomfedcba四、实验步骤1、

28、按实验内容的4个子项顺序分别实验；2、设计子项实验电路并在实验台上搭建；3、设计相应程序，然后汇编，最后下载到单片机4、接通电源，实施操作，仔细观察实验现象并认真做好记录。五、实验说明1、必须先预习以便熟悉实验内容；2、按照子项顺序进行实验；3、搭建线路和插拔元器件时，必须在断电状态下进行；4、实验线路必须仔细检查无误，由老师确认后方可通电进行实验。六、思考题1、如何确定a/d、d/a转换器的端口地址？2、怎样巡回检测？3、a/d、d/a的分辨率有什么影响？七、实验报告要求1、画出实验原理图；2、画出程序流程图；3、写出源程序；4、说明和分析实验过程中的现象；5、描述实验过程中出现的问题，并分

29、析原因以及采取的解决措施；6、作答思考题。实验六 电子钟设计一、实验目的1、进一步掌握定时器的使用和编程方法；2、掌握七段数码管显示数字的原理。二、实验仪器设备1、dpj实验台1台；2、pc机1台；3、程序烧写器1台。三、实验内容与要求本实验为设计性实验，由学生自主设计并完成。要求利用dpj实验台提供的资源设计一个数字电子钟，具体要求如下：1、利用定时器控制电子钟走时。2、利用实验台的六位数码管显示时、分、秒。3、可人为校时。单片机6位led显示器校时电路图6-1 电子钟实验电路框图四、实验步骤1、根据要求设计硬件电路，编写实现程序；2、在实验台上搭建实验电路并认真检查；3、装载程序到单片机；

30、4、接通电源，认真调试，仔细观察实验现象；5、反复修改程序，直到有满意的效果。五、实验报告要求1、画出实验原理图；2、画出程序流程图；3、写出源程序；4、说明和分析实验过程中的现象；5、描述实验过程中出现的问题，并分析原因以及采取的解决措施。实验七 波形发生器设计一、实验目的1、掌握单片机与d/a转换器的接口及编程方法；2、进一步熟悉d/a转换器的工作原理及性能。二、实验仪器设备1、dpj实验台1台；2、pc机1台3、示波器1台。三、实验内容与要求本实验为设计性实验，由学生自主设计并完成。要求利用dpj实验台提供的资源设计一个频率、幅值数字输入可调的单一波形发生器，并且能实时显示输出波形的频率

31、和幅值，输出波形为下列任选： 正弦波 三角波 矩形波 梯形波 锯齿波 尖脉冲单片机键盘d/a转换h图7-1 单一波形发生器实验电路框图6位led显示器四、实验步骤1、根据要求设计硬件电路，编写实现程序；2、在实验台上搭建实验电路并认真检查；3、装载程序到单片机；4、接通电源，认真调试，仔细观察实验现象；5、反复修改程序，直到有满意的效果。五、实验报告要求1、画出实验原理图；2、画出程序流程图；3、写出源程序；4、说明和分析实验过程中的现象；5、描述实验过程中出现的问题，并分析原因以及采取的解决措施。 实验一源程序清单test1-1-1.asm org 0 loop:cpl p1.0 lcall

32、 delay500ms sjmp loop delay500ms:mov r5,#5 lop1:mov r6,#178 lop2:mov r7,#0 djnz r7,$ djnz r6,lop2 djnz r5,lop1 rettest1-1-2.asm org 0 mov a,#00111111b loop:mov p1,a lcall delay500ms rr a sjmp loop delay500ms:mov r5,#5 lop1:mov r6,#178 lop2:mov r7,#0 djnz r7,$ djnz r6,lop2 djnz r5,lop1 ret test1-1-3.

33、asm org 0 loop:mov a,p2 cpl a mov p1,a sjmp looptest1-2-1.asm org 0 loop:cpl p0.0 lcall delay500ms sjmp loop delay500ms:mov r5,#5 lop1:mov r6,#178 lop2:mov r7,#0 djnz r7,$ djnz r6,lop2 djnz r5,lop1 rettest1-2-2.asm org 0 loop:mov a,p2 jz loop setb p1.7 lcall delay500ms clr p1.7 sjmp loop delay500ms:

34、mov r5,#5 lop1:mov r6,#178 lop2:mov r7,#0 djnz r7,$ djnz r6,lop2 djnz r5,lop1 rettest1-3.asm org 0 loop:mov a,p2 jz loop again:cpl p1.3 cpl p1.6 lcall delay500ms mov a,p2 jnz again sjmp loop delay500ms:mov r5,#5 lop1:mov r6,#178 lop2:mov r7,#0 djnz r7,$ djnz r6,lop2 djnz r5,lop1 ret实验二源程序清单test2-1-1

35、.asm org 0 ljmp main ;转主程序 org 0bh ljmp tc0 ;转定时计数器0中断处理程序;*主程序* org 100h main: mov tmod ,#01h ;定时计数器0定时,方式1 mov th0,#4ch ;定时计数器0定时50ms mov tl0,#01h setb tr0 ;启动定时计数器0 setb et0 ;开定时计数器0中断 setb ea ;开总中断 mov r2,#5 ;计数5次,实现0.25s定时 sjmp $ ;等待中断;*定时计数器0中断处理程序* tc0:djnz r2,next cpl p1.0 ;反复点亮led0 mov r2,#5 next:mov th0,#4ch ;重复定时50ms mov tl0,#01h retitest2-1-2.asm org 0 ljmp main ;转主程序 org 0bh ljmp tc0 ;转定时计数器0中断处理程序;*主程序* org 100h main: mov tmod ,#01h ;定时计数器0定时,方式1 mov th0,#4ch ;定时50ms mov tl0,#01h se