电子电气 单片机实验指导书

1、单片机实验指导书实验一、模拟开关灯实验一、实验目的1、认识单片机芯片内部基本结构和功能；2、学习Keil和Proteus软件的基本使用方法； 3、了解了解单片机最小系统及单片机应用系统的设计过程。二、实验说明1、单片机应用系统基本过程1）启动Keil，创建一个项目文件*.UV2;2) 选择单片机的型号,如AT89C51;3）单击菜单“File”“New”命令,新建源程序文件，输入代码，保存为*.c;4）把源程序文件添加到项目中，在项目管理器中，在展开的“Source Group 1”上单击右键，选择“Add Files to Group Source Group 1”命令，选择文件添加。5)

2、选中Target 1，鼠标右键菜单“Options for Target Target 1”命令，在“Output”选项卡中选中“Create HEX file”复选框；6）执行菜单“Project”“Rebuild all target files”命令，编译项目并生成*.hex文件；7）打开Proteus ISIS软件，建立硬件控制电路；8）用鼠标双击“ATC89C51”单片机弹出对话框，在“Program File”中载入编译好的“*.HEX”文件；9）在Proteus环境中启动调试程序，观察仿真结果。三、实验内容及步骤1、实验内容使用单片机监控一个按键开关，通过一个发光二极管显示其工作

3、状态。如果开关打开，LED灯熄灭；开关合上，LED灯亮2、硬件原理图3、软件设计#include<reg51.h> /包含的头文件，对单片机内部特殊功能寄存器进行了符号定义sbit Led = P10; /定义位名称sbit Key = P17;void main( )P1=0xff; while(1) Led = Key; 画出程序流程图：四、思考题1、使用Keil和Proteus如何建立单片机开发系统，描述基本过程。2、单片机的最小系统包含哪些电路？实验二、流水灯实验一、实验目的1、学习单片机并行I/O端口的使用方法； 2、学习延时子程序的编写；3、学习Keil和Proteus

4、软件的基本使用方法。二、实验说明1、P1口为一组双向口，每位都可独立地定义为输入或输出线，在作输入线使用前，必须向锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入（即：P1=0xff）。2、本实验中延时采用循环程序来实现, 入口参数控制延时时间长短。三、实验内容及步骤1、实验内容P1口做输出口，接八位逻辑电平显示，编写程序，使发光二极管循环点亮。通过一个按键开关控制显示顺序，如果开关打开，LED自上而下依次点亮；开关合上，LED从下向上依次点亮。2、硬件原理图3、软件设计1）、画出程序流程图 2）源程序#include<reg51.h>#define uchar unsigned char

5、 /类型重定义#define uint unsigned intsbit Key = P00; /定义位名称void DelayMS(uint ms); /延时函数原型声明void main( ) uchar i,keyPre,shift; Key = 1; while(1) keyPre = Key; if(keyPre) shift=0x01; for(i=0;i<8;i+) P1 = shift; DelayMS(200); shift<<=1; else shift=0x80; for(i=0;i<8;i+) P1 = shift; DelayMS(200);

6、shift>>=1; void DelayMS(uint ms) uchar i; while(ms-) for(i=0; i<120; i+);四、思考题1、MCS-51系列单片机的P0P3四个I/O端口在结构上有何异同？使用时应注意的事项？实验三、LED模拟交通灯设计一、实验目的1、熟悉C语言的数据类型、常量与变量、运算符和表达式等基本概念及函数、程序设计基本结构；2、掌握C51对标准C语言的扩充功能；3、学习Keil软件和Protues软件的联合在线仿真调试系统的使用。二、实验说明1、使用单片机控制LED来模拟十字路口交通信号灯的切换过程和显示效果。12只LED分成东西

7、向和南北向两组，各组指示灯均有相向的2只红色、2只黄色和2只绿色的LED。当东西向绿灯亮若干秒后，黄灯闪烁，闪烁5次后红灯亮，红灯亮后，南北向由红灯变为绿灯，若干秒后南北向黄灯闪烁，闪烁5次后红灯亮，东西向绿灯亮，如此重复。2、在Keil软件中，建立好相应的项目文件，编译无误后，选中Target 1，执行菜单“Project”“Options for Target Target 1”命令，打开“Debug” 调试选项卡，单击“Use”前的单选框，再在右侧下拉列表中选择“Proteus VSM Monitor-51 Driver”，选项。3、在Proteus ISIS中选择“Debug”“Use

8、 Remote Debug Monitor”，使系统处于远程后台待命状态。4、在Keil中执行“Debug”“Start/Stop Debug Session”命令，启动源程序的调试，就可以同时在Proteus ISIS软件工作界面观察仿真效果，观察到程序和硬件电路的同步运行情况。参考调试开发系统P118-120三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、软件设计1）、自己画出程序流程图 2）源程序交通灯状态表东西方向（A组）南北方向（B组）状态红灯黄灯绿灯红灯黄灯绿灯灭灭亮亮灭灭东西向通行，南北向禁止灭闪烁灭亮灭灭东西向警告，南北向禁止亮灭灭灭灭亮东西向禁止，南北向通行亮灭灭灭闪烁灭东西向禁止，南北

9、向警告#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit Red_A = P00;/东西向指示灯sbit Yellow_A = P01;sbit Green_A = P02;sbit Red_B = P03;/南北向指示灯sbit Yellow_B = P04;sbit Green_B = P05;uchar Flash_Count = 0; /闪烁次数uchar Operation_Type = 1;/操作类型/*函数名称：DelayMS；函数功能：延时函数；入口参数：从而控制延时时间

10、长短*/void DelayMS(uint x) uchar i; while(x-) for(i=0; i<120; i+);/*函数名称：Traffic_Light，函数功能：交通灯切换子程序*/void Traffic_Light() switch (Operation_Type) case 1: /东西向绿灯与南北向红灯亮 Red_A = 1; Yellow_A = 1; Green_A = 0; Red_B = 0; Yellow_B = 1; Green_B = 1; DelayMS(4000); /延时 Operation_Type = 2; /下一操作 break; ca

11、se 2: /东西向黄灯开始闪烁，绿灯关闭 Green_A = 1; /闪烁5次 for(Flash_Count=0;Flash_Count<10;Flash_Count+) DelayMS(600); /延时 Yellow_A = !Yellow_A; Operation_Type = 3; /下一操作 break; case 3: /东西向红灯与南北向绿灯亮 Red_A = 0; Yellow_A = 1; Green_A = 1; Red_B = 1; Yellow_B = 1; Green_B = 0; DelayMS(4000); /延时 Operation_Type = 4;

12、 /下一操作 break; case 4: /南北向黄灯开始闪烁，绿灯关闭 Green_B = 1; /闪烁5次 for(Flash_Count=0;Flash_Count<10;Flash_Count+) DelayMS(600); /延时 Yellow_B = !Yellow_B; Operation_Type = 1; /回到第一种操作 break; / 主程序void main() while(1) Traffic_Light();3、程序调试1）在Keil的菜单栏中选择“Debug”“Start/Stop Debug Session”选项，进入程序调试环境。2）按F11按键，执

13、行单步程序运行，观察硬件执行情况。3）采用插入断点方式，进行程序调试。四、思考题1、单片机开发系统由哪些设备组成？如何连接？2、如何使用Keil C5和Proteus ISIS进行单片机应用系统的联机在线调试？3、在Keil C51环境下如何查看和修改变量及寄存器的内容，如何观察存储器内容？实验四、外部中断实验一、实验目的1、掌握外部中断技术的基本使用方法;2、掌握中断处理程序的编写方法；3、学习Keil和Proteus软件的基本使用方法。二、实验说明1、外部中断的初始化设置共有三项内容：中断总允许即EA=1；外部中断允许即EXi=1（i=0或1）；中断方式设置，中断方式设置一般有两种方式：电

14、平方式和脉冲方式。本实验选用脉冲方式，中断请求信号由引脚INT0(P3.2)引入。2、51系列用于中断的控制寄存器有四个：TCON 、IE 、SCON 及IP。3、中断过程分为三个阶段：中断请求、中断响应、中断服务。4、开关K0（中断请求信号）利用外部中断INT0接入。采用中断边沿触发方式，每中断一次，单片机对P1口完成一次读写操作。当P1.0P1.3任何一位输出0时，相应的发光二极管就会发光。当开关K0来回拨动一次时，将产生一个下降沿信号，通过INT0发出中断请求。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、软件设计1) 分别画出主程序和中断服务程序流程图 2) 源程序 #include <r

15、eg51.h>sbit P1_0 = P10; sbit P1_1 = P11;sbit P1_2 = P12; sbit P1_3 = P13;sbit P1_4 = P14; sbit P1_5 = P15;sbit P1_6 = P16; sbit P1_7 = P17;/*函数名称：ex_intex0；函数功能：外部中断0服务子程序*/void ex_intex0(void) interrupt 0 P1_0=P1_4; P1_1=P1_5; P1_2=P1_6; P1_3=P1_7; / 主程序void main() P1=0xff; /P1口四个按键位置1EX0=1; /开外

16、部中断0 EA=1; /开中断总开关IT0=1; /外部中断0电平触发 while(1) /等待中断 ; 四、思考题1、简述中断处理的一般过程。实验五、定时器实验一、实验目的1、学习单片机内部计数器的使用和编程方法；2、掌握中断处理程序的编写方法；3、学习Keil和Proteus软件的基本使用方法。二、实验说明1、采用定时器方式设计一交通灯控制系统，使道路状态切换时间更准确。正常情况下，90s后信号灯由“红灯”转“黄灯”，经过2s的过渡后“黄灯”转“绿灯”，另外设东西方向、南北方向紧急开关各一个，紧急开关闭合时，相应方向切换成“绿灯”，以方便特种车辆通过。另设置一个开关，在晚上由人工闭合，此时

17、所有的灯都变成黄灯。2、系统的晶振是12MHZ，定时器1工作于方式1，即16位定时器，定时器50000uS（50mS）中断一次，所以定时常数的设置可按以下方法计算：定时时间=（65536-定时常数）×1uS=50000uS定时常数=15536，（0x3CB0）对50mS中断次数计数10次,就是0.5秒钟。定时器0工作于方式1，定时20ms，定时常数=45536，（0XB1E00）。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、软件设计1）、画出程序流程图 2）源程序#include <reg51.h>#include <stdio.h>unsigned char t0;

18、void yellow(); /东西、南北方向同时打开黄灯 void yellowflash(); /东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒开始闪烁void delay0_5s(); /延时0.5秒void delayxms(unsigned char t); /延时t*0.5秒/*函数名称：ex_intex0;函数功能：外部中断0服务子程序*/void ex_intex0(void) interrupt 0 EA=0; /关闭中断，不允许中断嵌套while(P3&0x04)=0) /检测外部中断0是否持续有效P1=0x1E; /东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮，其它四个灯关闭。EA=

19、1; /打开中断 /*函数名称：ex_intex1;函数功能：外部中断1服务子程序*/void ex_intex1(void) interrupt 2 EA=0; /关闭中断,不允许中断嵌套while(P3&0x08)=0) /检测外部中断1是否持续有效 P1=0x33; /东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮，其它四个灯关闭。EA=1; /打开中断 /*函数名称：tm_timer0；函数功能：定时器0服务子程序*/void tm_timer0(void) interrupt 1 EA=0; /关闭中断，不允许中断嵌套 while(P3&0x40)=0) /检测P3.6开关是否闭合y

20、ellow(); /东西、南北方向同时打开黄灯 TH0 =0xb1; /20ms定时初值重新装入 TL0 =0xe0 EA=1; /打开中断 / 主程序void main()TMOD = 0x11; /T1工作方式1，T0工作方式0 EA=1;EX0=1;IT0=0; /打开外部中断0EX1=1;IT1=0; /打开外部中断1ET0=1; /打开定时器0中断TH0 =0xb1; /20ms定时初值重新装入 TL0 =0xe0 TR0 = 1; /启动定时器0while(1) /无限循环 P1=0x1e;/东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮，其他四个灯关闭。delayxms(180);/延时90秒y

21、ellowflash(); /东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒闪烁一次P1=0x33;/东西方向红灯亮、南北方向绿灯亮，其他四个灯关闭。delayxms(180);/延时90秒yellowflash();/东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒闪烁一次/*函数名称：yellow；功能：东西、南北方向同时打开黄灯*/void yellow()P1=0x2d; /两个黄灯同时打开/*函数名称：yellowflash；功能：东西、南北方向同时打开黄灯，每隔0.5秒闪烁一次*/void yellowflash() unsigned char i; for(i=0;i<2;i+) P1=

22、0x2d;/两个黄灯同时打开 delay0_5s(); P1=0xff;/两个黄灯同时关闭 delay0_5s();/*函数名称：delay0_5s 函数功能：延时0.5s，用T1工作方式1定时50ms，再循环10次得到0.5s的延时时间*/void delay0_5s() for(t0=0;t0<10;t0+) TH1=0x3c; TL1=0xb0; TR1=1; while(!TF1); /TF1=1时50ms定时时间到 TF1=0; TR1=0; /*函数名称：delayxms ；函数功能：在函数delay0_5s的基础延时，即延时t*0.5秒 */void delayxms(un

23、signed char t) for(t0=0;t0<t;t0+) delay0_5s();四、思考题1、如果更换不同频率的晶振，会出现什么现象？如何调整程序？实验六、单片机之间的串行双机通信一、实验目的1、学习单片机串行口的工作原理；2、掌握串行通信的编程方法及波特率的设置；3、进一步学习定时器的功能和编程。二、实验说明1、本实验采用两台AT89C51单片机U1和U2进行串行双机通信设计。U1作为发送机，U2作为接收机，两者的发送脚RXD和接收脚TXD交叉连接。U1通过串行口间接控制与U2的P1口相连的8个LED发光管亮灭。2、单片机间通信采用串行口方式1，对单片机U1编程时，需令SM

24、0=0，SM1=1；对单片机U2编程时，除了令SM0=0，SM1=1，还需设置REN=1，使其允许接收。3、晶体振荡器频率为11.0592MHz，选择波特率为9600b/s，SMOD=0，定时器1工作方式2：TH1=TL1=FDH。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、软件设计1）、画出程序流程图 2）源程序单片机U1的发送程序使用Keil软件建立“send”工程项目，建立源程序文件“send.c”，输入如下源程序：#include<reg51.h>/流水灯控制码unsigned char Tab =0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F; /

25、*函数名称：Send；函数功能：发送一个字节数据 */void Send(unsigned char dat) SBUF=dat; /将待发送数据写入发送缓冲器 while(TI=0） ; TI=0； /用软件将TI清零/*函数名称：delay；函数功能：延时约150ms*/void delay(void) unsigned char m,n; for(m=0;m<200;m+) for(n=0;n<250;n+) ;/ 主程序void main(void) unsigned char I; TMOD=0x20; /TMOD=0010 0000B，定时器T1工作在方式2SCON=0

26、x40; /SCON=0100 0000B，串口工作在方式1 PCON=0x00; /PCON=0000 0000B，波特率9600b/s TH1=0xfd; /给定时器T1高8位赋初值 TL1=0xfd; /给定时器T1低8位赋初值 TR1=1; /启动定时器T1 while(1) for(i=0;i<8;i+) /共8位流水灯控制码 Send(Tabi); /发送数据i delay(); /每发送一次数据，延时150ms再发送 单片机U2的接收程序使用Keil软件建立“receive”工程项目，建立源程序文件“receive.c”，输入如下源程序：#include<reg51.

27、h> /*函数名称：Receive；函数功能：接收串行口数据*/unsigned char Receive(void) unsigned char dat; while(RI=0） ; /空操作 RI=0； /用软件将RI清零，为接收下一帧数据做准备 dat=SBUF; /将接收缓冲器的数据存于dat return dat;/ 主程序void main(void) TMOD=0x20; /TMOD=0010 0000B，定时器T1工作在方式2 SCON=0x50; /SCON=0101 0000B，串口工作在方式1，允许接收（REN=1）PCON=0x00; /PCON=0000 000

28、0B，波特率9600b/s TH1=0xfd; /给定时器T1高8位赋初值 TL1=0xfd; /给定时器T1低8位赋初值 TR1=1; /启动定时器T1 REN=1; /允许接收 while(1) P1=Receive(); 四、思考题1、异步串行通信协议的帧格式是怎样的？已知系统时钟频率和波特率，如何计算定时器初值？2、接收时采用中断方式时，程序代码应该如何改？实验七、数码管显示4×4阵列式键盘按键一、实验目的1、掌握数字、字符转换成显示段码的软件译码方法2、掌握键盘和显示器的接口方法和编程方法；3、掌握阵列式键盘的硬件组成和软件编程方法。二、实验说明1、本实验提供了一个4X4小

29、键盘，向P0口的低四位逐个输出低电平，如果有键盘按下，则相应输出为低，如果没有键按下，则输出为高。通过输出的列码和读取的行码来判断按下什么键。2、去抖动，有键按下后，要有一定的延时，防止由于键盘抖动而引起误操作。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、源程序及流程图#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar const dofly = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x

30、79,0x71 ; /0-F的显示代码uchar keys_scan();void delay(uint i);void main() / 主程序 uchar key; P0 = 0x00; /数码管灭，为显示键码作准备 while(1) key = keys_scan(); /调用键盘扫描， switch(key) case 0xee:P0=dofly0;break; /0按下相应的键显示相应的码值 case 0xde:P0=dofly1;break; /1 case 0xbe:P0=dofly2;break; /2 case 0x7e:P0=dofly3;break; /3 case 0x

31、ed:P0=dofly4;break; /4 case 0xdd:P0=dofly5;break; /5 case 0xbd:P0=dofly6;break; /6 case 0x7d:P0=dofly7;break; /7 case 0xeb:P0=dofly8;break; /8 case 0xdb:P0=dofly9;break; /9 case 0xbb:P0=dofly10;break; /a case 0x7b:P0=dofly11;break; /b case 0xe7:P0=dofly12;break; /c case 0xd7:P0=dofly13;break; /d cas

32、e 0xb7:P0=dofly14;break; /e case 0x77:P0=dofly15;break; /f /*函数名称：keys_scan；函数功能：键盘扫描函数返回值： 返回键盘码，高4位为行码，低4位为列码*/uchar keys_scan() uchar cord_h,cord_l; /行列值 P3 = 0x0f; /列线输出全为0 cord_h = P3 & 0x0f; /读入行线值 if(cord_h != 0x0f) /先检测有无按键按下 delay(100); /消抖动cord_h = P3 & 0x0f;if(cord_h != 0x0f) P3=c

33、ord_h|0xf0; cord_l = P3 & 0xf0; return(cord_h + cord_l); return(0xff); /* 函数名称：delay；函数功能：延时函数 */void delay(uint i) while(i-); 四、思考题1、描述阵列式键盘扫描原理。实验八、8×8 LED点阵屏控制实验一、实验目的1、动态显示的原理和相关程序的编写；2、学习8051单片机与点阵显示器外部引脚间的接线方法，熟悉LED点阵屏动态显示的基本原理和应用。二、实验说明1、动态显示，也称扫描显示。单片机的P0口和P3口分别连接8×8 LED点阵屏的行线和

34、列线。实际应用时，各口线上应加驱动元件（如74LS245）。2、数字 图 数字 “6” 显示图的点阵编码就是根据某数字在点阵屏上的显示形状，将每一列对应的8个LED状态用两位十六进制代码表示。例如数字“6”的显示形状如图所示，采用共阴极模块，其每一列（自左向右）对应的两位十六进制点阵编码分别为：00H，00H，3EH，49H，49H，49H，26H，00H。同样方法可以得到其它九个数字的点阵编码。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、源程序及流程图#include <reg51.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned in

35、t uchar code tab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; uchar code Table_of_Digits108 = 0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00, /0 0x00,0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00, /1 0x00,0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00, /2 0x00,0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00, /3 0x00,0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04

36、,0x00, /4 0x00,0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00, /5 0x00,0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00, /6 0x00,0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00, /7 0x00,0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00, /8 0x00,0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00; /9 uint Num_Index; uchar cnta; uchar cntb; / 主程序void main(void) TMOD = 0x

37、00; /T0工作方式0 TH0 = (8192-2000) / 32; /延时2ms TL0 = (8192-2000) % 32; TR0 = 1; IE = 0x82; while(1) ; /*函数名称：t0 ；函数功能：定时器0中断函数，定时2ms*/void t0(void) interrupt 1 TH0 = (8192-2000) / 32; /重装延时初值 TL0 = (8192-2000) % 32; P3 = tabcnta; /列码 P0 = Table_of_Digitscntbcnta; /行码 cnta+; if(cnta = 8) /每屏由八字节构成 cnta

38、= 0; Num_Index+; if(Num_Index = 333) /每数字显示一段时间 Num_Index = 0; cntb+; if(cntb = 10) /显示下一数字 cntb = 0; 四、思考题1、本程序的延时是采用定时中断的方式实现的，也可以采用循环函数实现，则如何修改程序？实验九、简易数字电压表实验一、实验目的1、掌握ADC0809模/数转换芯片与单片机的连接方法及ADC0809的典型应用；2、掌握用查询方式、中断方式完成模/数转换程序的编写方法。二、实验说明采用ADC0809进行模数转换，ADC0809的数字输出端直接与8051的P0口相连，由于只测量一路直流电压，图

39、中将地址选择线A、B、C接地，以选择第一个通道（IN0），这样可以节省地址锁存器件。LED显示采用动态方式，其段码线连接8051的P1口，位选信号由8051的P2.0P2.2提供，P2.3作为ADC0809的地址控制端（ADC0809的地址为0XF7F8）。三、实验内容及步骤1、硬件原理图2、源程序及流程图#include <at89x51.h>#include <absacc.h>#include <math.h>#define unit unsigned int#define uchar unsigned char#define AD XBYTE0XF7

40、F8 /选通道0sbit led1=P20; /定义驱动口 sbit led2=P21;sbit led3=P22;sbit ad_INT=P32; /选中断0uchar ad_data;uchar data dis =0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/显示码uchar code led_Data =0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66, 0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F; void data_Pr();void delay (k);void display_Re();/ 主程序void main() /主程序 EA=1; /开中断 EX0=1; ad_data=0; /采样值存储单元置0 ad_INT=0; while(1) AD=0; data_