第10章单片机的实验与实训

1、2021-11-20MCS-51单片机原理与应用1本章导读本章导读本章介绍单片机控制实验与实训的内容。在实验中介绍了单片机与新热敏微打接口设计等实用性的内容;在实训中加强了工具软件的使用,通过Keil Vision3开发单片机C语言程序实例,让读者掌握单片机C程序的开发过程;通过项目化实例介绍了用proteus ISIS进行单片机实验的虚拟仿真的方法;通过威龙VP-ISP1编程器进行ISP编程,介绍了对传统编程技术的一大革新的ISP技术。这些项目化内容还适用于维修电工等工种技师、高级技师的单片机技术培训的应会项目。第第10章章 单片机的实验与实训单片机的实验与实训2021-11-20MCS-5

2、1单片机原理与应用210.1.1 关于单片机控制实验与实训关于单片机控制实验与实训1硬件要求硬件要求（1）微机一台,目前市售的微机均能满足要求。（2）通用编程器一台。（3）用户板。可采用市售的通用印刷线路板,或用Protell99SE自制,按实验电路自行布局、焊接与调试,更接近生产实际;也可利用现有的各类用户板,相关实验程序必要时可以稍作修改,但在硬件上受益不如前者。用户板5V稳压电源一个。（4）有条件的话,可以有一台仿真器,将会使编程调试更方便。10.1 单片机应用系统实验单片机应用系统实验2021-11-20MCS-51单片机原理与应用32软件要求软件要求（1）一个好的采用Windows平

3、台的MCU开发软件是必须的。例如,Keil Software公司的Keil C51中的Keil Vision3是值得首选的。Keil C51软件的安装与使用,请分别参见2.22.3节；用Keil Vision3开发C语言程序实例参见10.2.1小节。（2）如果上述硬件要求中,只有一台微机,为弥补相应硬件的不足,不妨用protues软件建立单片机仿真虚拟实验室。proteus7_1sp2的安装, 以及与Keil C51集成调试项目实例请参见10.2.3小节。3实验内容的说明实验内容的说明（1）在学习指令与程序设计时,本着边学边上机实验10.1.1 关于单片机控制实验与实训关于单片机控制实验与实训

4、 2 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用4练习的原则,在相应章节的例题中已经要求读者用Keil Vision3进行上机验证,并给出了程序的运行结果。这样,本章不再安排此类实验。其中： MCS-51的指令系统实验,请按第4章例4.4例4.13、例4.15、例4.16、例4.18和例4.19中的要求进行。 MCS-51汇编程序设计实验,请按第5章例5.1、例5.2、例5.4、例5.7、例5.9例5.13、例5.15、例5.16中的要求进行。（2）本章主要安排单片机片内集成功能部件以及接口应用的实验。1. 实验目的与功能要求实验目的与功能要求（1）熟悉MCS-51并行口的结构和基本应用

5、；掌握并10.1.2实验实验1 I/O口控制口控制流水灯扫描流水灯扫描 1 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用5口编程技巧和软件延时方法。（2）编制源程序,控制用户板上8个LED按如下方式扫描:先是亮灯从低向高逐位扫描,再从高向低逐位扫描,循环3次;接着,全亮全暗3次;此后,暗灯从低向高逐位扫描,再从高向低逐位扫描,循环3次。此后重新循环。 2. 实验电路与程序实验电路与程序（1）设计原理图用89C2051控制的,可参照图2.2,在P1口接上8组LED与限流电阻串联组合;用89S51或89C51,可用图10.8电路。 （2）编制源程序汇编源程序lsd10_1. asm见教材P.2

6、21P.222。3. 实验步骤实验步骤10.1.2实验实验1 I/O口控制口控制流水灯扫描流水灯扫描 2 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用6（1）按设计的原理图,制作用户板,并排除硬件上的问题。利用现成用户板, 要注意是否要修改源程序。（2）用MedWinV3开发本项目（或用Keil Vision3）按9.3介绍方法创建新项目lsd10_1,编辑上述源程序lsd10_1.asm并导入到该项目中。汇编、连接该项目,通过反复纠错,直至把程序调试出来。按9.4介绍的方法分别进行用户系统的模拟仿真。用单步执行程序,观察对应R3值的P1口值的变化规律应如表10.1所示。也可用ME-52H

7、U进行硬件仿真,观察LED灯随程序 运行扫描变化是否正确。在仿真中,如果发现错误,要重新进行源程序的编辑、汇编和连接,直至正确为止。10.1.2实验实验1 I/O口控制口控制流水灯扫描流水灯扫描 3 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用7（3）将十六进制代码固化到芯片用WH-500APU编程器的,见2.5节说明进行;用西尔特SUPERPRO/280U编程器的,见10.2.1节第（5）中进行。（4）脱离仿真器,在用户板上运行将固化好的单片机芯片插入用户板的芯片座上,并给用户板加上电源,观察流水灯扫描的实际效果。10.1.2实验实验1 I/O口控制口控制流水灯扫描流水灯扫描 4 202

8、1-11-20MCS-51单片机原理与应用84. 思考题思考题（1）修改源程序,设计新的扫描模式。（2）计算D01S子程序中的延时时间。1. 实验目的与功能要求实验目的与功能要求（1）掌握用定时器产生音频方波的方法,掌握定时器中断程序的设计方法。（2）熟悉单片机音乐报警硬件电路设计与乐曲演奏程序编程技巧,编制汇编源程序,演奏 “铃儿响叮当”。2. 实验电路与程序实验电路与程序（1）设计原理图只要在实验1的电路基础上,在P3.7加接一个9012三极管去驱动蜂鸣器的电路,如图10.1所示。10.1.3 实验实验2控制蜂鸣器音乐发声控制蜂鸣器音乐发声-铃儿响叮当铃儿响叮当 1 2021-11-20M

9、CS-51单片机原理与应用9（2）单片机音乐发声原理单片机演奏音乐时,要确定实现音调和节拍的算法。音调音调表示一个音符唱多高的频率。节拍节拍表示一个音符唱多长的时间。10.1.3 实验实验2控制蜂鸣器音乐发声控制蜂鸣器音乐发声-铃儿响叮当铃儿响叮当 2 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用10在图10.1中可通过定时器产生不同频率的音符方波,经P3.7去控制9012导通与截止,从而使蜂鸣器发出不同的音调,并通过延时来控制音调的节拍,就可以使蜂鸣器演奏乐曲了。 音调算法曲调中各音符频率是已知的,如表10.2（见教材P.224）给出了三个八度音的频率。按频率的倒数算出其周期,半周期时间

10、由定时器在模式1下定时产生,而计数初值C0的计算已在6.7节中推出为：C0 = 2k t fosc /12定时器模式1时k=16;再将音符频率f半周期时间作为定10.1.3 实验实验2控制蜂鸣器音乐发声控制蜂鸣器音乐发声-铃儿响叮当铃儿响叮当 3 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用11时时间t,即t= 1/(2f ),代入上式有: C0=216 t fosc/(24f )按此算法,求出各音符的计数初值,如表10.2中第3和第6列。每当定时器定时时间到,就使P3.7反相,再重新定时输出,直至此音符的节拍完。 节拍的算法音符的节拍采用软件延时来实现。确定一个基本时长(1/4拍)延时程

11、序, 则对于1/4拍时长,只需一次延时,对于2/4拍时长,则需二次延时,依次类推。各曲调的1/4和1/8拍时长设定参见表10.3 （教材P.225）。3. 实验步骤实验步骤（1）按音调节拍算法处理“铃儿响叮当”乐谱建立表10.4（见教材P.225）对应音符频率的计数初10.1.3 实验实验2控制蜂鸣器音乐发声控制蜂鸣器音乐发声-铃儿响叮当铃儿响叮当 4 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用12值表将图10.2 所示乐谱中的每个音符的简谱,按从低到高的音调,在表10.4的第1列中排列。第2列是对应简谱的编号,便于在程序中对简谱处理。第3、4列分别是对应的频率和10.1.3 实验实验2

12、控制蜂鸣器音乐发声控制蜂鸣器音乐发声-铃儿响叮当铃儿响叮当 5 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用13定时器的计数初值。在源程序中也将按此顺序建立决定音调的定时器计数初值表TAB1。 建立乐谱的音调节拍码表按“铃儿响叮当”乐谱的顺序,把每一个简谱的音调及节拍,变换成一个字节的数据,其中音调码为高4位,节拍码为低4位,如此乐谱中第一个简谱的音调节拍码为12H。在源程序中也将按此建立乐谱的音调节拍码表TAB,表的最后用00H来表示乐曲结束。程序执行时将依次取出音符的音调节拍码,根据高4位音调码来查初值表TAB1,以决定音符播放的音调;根据低4位节拍码来控制执行基本时长的延时程序的次数

13、,以实现音符播放的节拍。一个音符唱完后,接着,取出10.1.3 实验实验2控制蜂鸣器音乐发声控制蜂鸣器音乐发声-铃儿响叮当铃儿响叮当 6 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用14下一个音符,直至播放完最后一个音符。（2）编制源程序。汇编源程序JBells10_2.asm见教材P.226P.228。（3）按原理图制作用户板,并排除硬件上的问题。（4）用MedWinV3开发本项目创建新项目JBells10_2,编辑上述JBells10_2.asm源程序并导入到该项目中。汇编、连接该项目。进行用户系统的模拟仿真,也可以用ME-52HU进行硬件仿真。（5）脱离仿真器,在用户板上运行将十六进

14、制代码固化到单片机芯片,并插入用户板的芯片座上,并给用户板加上电源。聆听单片机演奏“铃10.1.3 实验实验2控制蜂鸣器音乐发声控制蜂鸣器音乐发声-铃儿响叮当铃儿响叮当 7 2021-11-20MCS-51单片机原理与应用15儿响叮当”乐谱的实际效果。4. 思考题思考题编一个不同乐谱的演奏程序,控制单片机演奏此乐曲。1. 实验目的与功能要求实验目的与功能要求（1）掌握中断控制初始化编程和中断服务程序编程。（2）实验电路如图6.9所示,实现例6.2所述功能要求。2. 实验电路与程序实验电路与程序（1）设计原理图:原理图如图6.9所示。（2）编制源程序:汇编源程序见例6.2的int10_3.asm

15、。3. 实验步骤实验步骤（1）按设计原理图,制作用户板,并排除硬件上的问题。（2）用MedWinV3开发本项目10.1.4 实验实验3外部中断控制实验外部中断控制实验 1 INT12021-11-20MCS-51单片机原理与应用1610.1.4 实验实验3外部中断控制实验外部中断控制实验 2 LE2INT12021-11-20MCS-51单片机原理与应用1710.1.5 实验实验4定时器输出控制实验定时器输出控制实验 1 LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用1810.1.5 实验实验4定时器输出控制实验定时器输出控制实验 2 LE22021-11-20MCS-51单片机原理与

16、应用1910.1.6 实验实验5 串口自收自发通信实验串口自收自发通信实验 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2010.1.6 实验实验5 串口自收自发通信实验串口自收自发通信实验 2LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2110.1.7实验实验6并行并行A/D转换实验转换实验 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2210.1.7实验实验6并行并行A/D转换实验转换实验 2LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2310.1.7实验实验6并行并行A/D转换实验转换实验 3LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应

17、用2410.1.8实验实验7并行并行D/A转换实验转换实验 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2510.1.8实验实验7并行并行D/A转换实验转换实验 2LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2610.1.9实验实验8单片机与新热敏微打接口设计实验单片机与新热敏微打接口设计实验 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2710.1.9实验实验8单片机与新热敏微打接口设计实验单片机与新热敏微打接口设计实验 2LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2810.1.9实验实验8单片机与新热敏微打接口设计实验单片机与新热敏微打接口设计

18、实验 3LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用2910.2.1 实训实训1 用用Keil Vision3开发单片机开发单片机C语言程序语言程序 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3010.2.1 实训实训1 用用Keil Vision3开发单片机开发单片机C语言程序语言程序 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3110.2.1 实训实训1 用用Keil Vision3开发单片机开发单片机C语言程序语言程序 2LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3210.2.1 实训实训1 用用Keil Vision3开发单片机开发单片

19、机C语言程序语言程序 3LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3310.2.1 实训实训1 用用Keil Vision3开发单片机开发单片机C语言程序语言程序 4LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3410.2.1 实训实训1 用用Keil Vision3开发单片机开发单片机C语言程序语言程序 5LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3510.2.2 实训实训2 用用VP-ISP1编程器进行编程器进行ISP编程编程 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3610.2.2 实训实训2 用用VP-ISP1编程器进行编程器进行ISP

20、编程编程 2LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3710.2.2 实训实训2 用用VP-ISP1编程器进行编程器进行ISP编程编程 3LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3810.2.2 实训实训2 用用VP-ISP1编程器进行编程器进行ISP编程编程 4LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用3910.2.2 实训实训2 用用VP-ISP1编程器进行编程器进行ISP编程编程 5LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4010.2.2 实训实训2 用用VP-ISP1编程器进行编程器进行ISP编程编程 6LE22021-11-20M

21、CS-51单片机原理与应用4110.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 1LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4210.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 2LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4310.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 3LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4410.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 4LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4510.2.3 实训

22、实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 5LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4610.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 6LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4710.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 7LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4810.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 8LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用4910.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 9LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用5010.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 10LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用5110.2.3 实训实训3 LED与与LCD显示的显示的proteus仿真仿真 11LE22021-11-20MCS-51单片机原理与应用5210.2.3 实训实训3 LED与与