嵌入式系统基础单片机实验指导书

.z嵌入式系统根底【单片机】实验指导书电子通信工程系·电子工程实验中心目录实验一实验板的装配和使用实验二keil软件的使用实验三LED灯延时闪烁实验实验四按键的中断编程实验实验五定时器编程实验实验六数码显示应用编程实验实验七矩阵键盘编程实验实验八蜂鸣器编程实验实验九时钟编程实验实验十时钟芯片DS1302编程实验实验一实验板的装配和使用一、实验板电路原理图二、实验板插装和焊接的考前须知本套件是一块MC-51系列单片机实验板，并且自带一个USB接口的程序烧写器；套件主要包括一袋元器件【共计49个元件】，一块电路板〔贴片元器件已经焊接在电路板上了〕，一根USB连接线和一块单片机芯片〔USB连接线和单片机等到焊接完毕检查无误后再发〕；电路板上的贴片元件已经焊接完毕，袋中的其它直插元件由学生自己动手焊接；请焊接前逐一了解各个元件的名称、工作原理、在电路板上的插装位置、引脚极性【往电路板上插装时的方向特别重要】等知识点〔具体见“元件清单〞〕，防止出现焊接错误；焊接时请遵循先低后高的原则〔可以按照“元件清单〞的先后顺序来插装和焊接〕，元件一般是插一个焊一个，向下插装到位再焊接，每个焊点的焊接时间最好不要超过3-5秒，焊后及时剪去元件引脚；为保证电路板上元件的整齐、美观，建议插装和焊接时注意一定的技巧〔例如：焊发光二极管或按键等元件时，先将元件按正确方向紧贴电路板插装，然后每个元件只焊一个脚，再回顶层扶正歪斜的元件，最后将剩下的引脚全部焊接完毕〕；电路板上有一局部元器件〔或焊盘〕是为今后进展功能扩展预留的，不需要焊接〔标有*1~*12的位置都不必焊，需要焊的元件可以参见“电路板照片〞〕；焊接过程中要养成良好的习惯，例如工具摆放位置要顺手，元件及剪下的引脚不乱丢弃，注意用电平安，工作完毕后及时清理桌面卫生等；焊接完毕通电前，要用万用表的电阻档测量电源接口的阻抗值〔一般会大于1kΩ〕，假设太小，则可能是电路板上有短路现象，为了防止烧坏计算机的USB接口，一定要检查并处理后再与计算机的USB口连接；首次连接USB线给电路板通电时，因为单片机中还没有程序，所以电路板上的发光二极管和数码管的显示都是随机的，不代表任何意义，不能由此判别实验板是否存在故障；接下来我们就可以往这个实验板中烧写程序了，具体的使用方法，请参见下文“五、实验板的使用方法〞局部。三、元件清单名称数量说明袋中元件12MHz晶体1+1没极性〔已经焊了一个〕32.768KHz晶体1没极性〔卧倒插装焊接〕DIP40集成块座1注意方向DS13021注意方向〔重点〕LED黄4注意方向LED红5注意方向LED绿5注意方向按键22注意方向4k7电阻排1注意方向USB座1六个脚都要焊接数码管6【极性问题是重点】注意方向蜂鸣器1注意方向板上贴片74HC16466PF222PF6510173V624148310K910UF185501M81其它AT89S511USB线1PCB1其他扩展元件……四、实验板照片五、实验板的使用方法注意：【下面的说明乍看起来很长很麻烦，其实前四大步操作只需要在第一次使用时设置一遍。今后正常使用，只需点击步骤5中的两个按键就OK了！】1、焊接工作完成后，将本实验板首次连接计算机时，会出现：“发现新硬件〞并要求安装驱动的提示〔这一步只在第一次使用时出现，同新买的U盘第一次连接计算机时要求安装驱动的情况相似〕。2、驱动文件在“USB实验板资源汇总〔学生〕〞文件夹的“windows端驱动〞文件夹中；3、USB接口烧写器驱动文件的安装方法：=1\*GB3①将实验板的连接线插到电脑的USB接口上，电脑就会发现新硬件了，如下图：=2\*GB3②出现安装新硬件向导的时候我们选择“否，暂时不〞，因为我们要手动安装驱动；=3\*GB3③然后点击下一步，在下个窗口中我们选择“从列表或指定位置安装〞；=4\*GB3④再点下一步，点浏览；=5\*GB3⑤找到路径〔在“USB实验板资源汇总〔学生〕〞文件夹的“windows端驱动〞中〕=6\*GB3⑥然后点确定，再点下一步，看到文件复制进度了吧^_^=7\*GB3⑦到这里我们就完成了驱动的安装了；=8\*GB3⑧如果进入设备管理器，可以看到如下列图所示的USBASP设备〔这一步不用操作〕；=9\*GB3⑨至此，整个驱动安装完成。4、程序烧写软件Progisp首次使用前的设置步骤：=1\*GB3①双击桌面上的图标〔或在“USB实验板资源汇总〔学生〕〞文件夹的“程序烧写软件〞中也可以找到此图标〕，翻开软件，如下列图所示：=2\*GB3②此软件在首次安装使用时请注意设置如下几项：〔具体参见上图〕〔1〕今后我们常用到的所有操作，全在如图的“编程〞标签窗口中；〔2〕“编程器及接口〞框请选择：“USBASP〞；〔3〕“选择芯片〞框请选择：“AT89S52”〔即使使用AT89S51单片机，也选择“AT89S52〔4〕“编程〞框请只选中：“芯片擦除〞、〞编程FLASH〞和“数据自动重载〞三项;=3\*GB3③至此，所有的设置工作全部完成，可以开场正常使用了。5、程序烧写软件的使用方法：=1\*GB3①在程序烧写软件Progisp的界面上，点击按键，在弹出的对话框中选择你要写入单片机中的“***.he*〞文件； 〔例如：“USB实验板资源汇总〔学生〕〞\“参考程序〞\“贴片实验板程序〞\“流水灯和蜂鸣器ok.he*〞〕=2\*GB3②点击按键，程序便会自动写入到单片机之中。 〔此时，可以在实验板上观察程序执行结果了。〕=3\*GB3③如果想往单片机中写入另一个程序，可以再次执行上面的=1\*GB3①=2\*GB3②两步，简单吧！实验二KEIL软件的使用点击桌面上的图标，翻开伟福软件WAVE6000.建立新程序选择菜单中的【文件\新建文件】，如图1所示。图1在出现的源程序窗口中输入所需编写的程序，如图2所示。图23、保存程序，选择菜单中的【文件\保存文件】，保存时文件名称必须带上后缀名“.ASM〞，如图3所示。图34、建立新工程，选择菜单【文件\新建工程】，如图4所示。图45、在弹出的窗口中，参加模块文件，选择刚刚保存的文件LIAN*I.ASM，如图5所示,并点击“翻开〞按钮。图56、在图5中点击“翻开〞按钮后会自动弹出“参加包含文件〞对话框，假设没有包含文件，则可按取消键，此处按取消键。如图6所示。图67、保存工程。在图6中点击“取消〞按钮后会自动弹出“保存工程〞对话框，在保存工程对话框中输入工程名称，注意此处无须添加后缀名，软件会自动将后缀名设成“.PRJ〞。按“保存〞键将工程存在与你的源程序一样的文件夹下。如图7所示。图78、仿真器设置。选择菜单【仿真器\仿真器设置】，在弹出的“仿真器设置〞对话框中，按照图8设置，选择“使用伟福软件模拟器〞。图89、选择菜单【工程\编译】，进展程序编译，如图9所示，观察左下角的Message窗口，假设无错，则进入下一步；假设有错，则先修改程序错误，然后再进展程序编译。图910、程序的软件模拟。编译成功的程序便可以进展软件模拟仿真了，如图10所示。例如：执行单步仿真，每执行一次，程序向下运行一行，存放器中值的变化可以从菜单的【窗口\数据窗口】中观察到，如图11所示。或从菜单的【窗口\CPU窗口】中观察到，如图12所示。〔注意：“跟踪〞会进入子程序中，而“单步〞不会。〕图10图11注意：DATA——片内RAM区域 CODE——ROM区域 *DATA——片外RAM区域 PDATA——分页式数据存储器，51中不用 BIT——位寻址区域图1211、如果想观察程序执行到*一行时的情况，可以在程序的这一行设置一个断点。在所需设置断点的指令上右键设置断点，如图13所示。在一段程序中可以设置多个断点。此时运行菜单【执行\全速执行】，程序会执行到断点处停顿。图13实验三LED灯延时闪烁实验1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“13、熟悉延时子程序的构造和编写方法；4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可以任意设置；；5、具体可以参见“参考程序〞。实验四按键的中断编程实验1、本实验板上有一个按键连接在单片机的中断1〔INT1〕接口上，具体见原理图；2、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“13、熟悉中断子程序的编写方法；4、编写主程序，实现LED灯的延时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可选；5、具体可以参见“参考程序〞。实验五定时器编程实验1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上，具体见原理图；2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上，所以当I/O口为“0”时LED灯亮，当I/O口为“13、了解单片机中定时器的构造和工作原理；4、掌握定时器初值的计算方法；5、熟悉定时器子程序的编写方法；6、编写主程序，实现LED灯的定时闪烁，闪烁频率在0.3～1.5秒之间可以任意设置；7、具体可以参见“参考程序〞。实验六数码显示应用编程实验1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管，所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮，当74HC164的端口为“13、了解数码管显示0～9等数字的原理和“字模〞的构成方式；4、掌握单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法；5、熟悉显示子程序的编写方法；6、编写主程序，实现通过数码管显示自己**后六位的方法；7、编写主程序，实现通过数码管循环显示自己全部**数字的方法；8、具体可以参见“参考程序〞。实验七矩阵键盘编程实验1、本实验板的P1口上连接了16个按键，具体见原理图；2、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；3、了解行列翻转法进展矩阵键盘解码的工作原理；4、掌握行列翻转法矩阵键盘解码的编程方法；5、编写主程序，实现任意按下*键，其对应的键值能够在数码管上显示出来；6、具体可以参见“参考程序〞。实验八蜂鸣器编程实验1、本实验板的P1.1口上连接了1个蜂鸣器，具体见原理图；2、因为蜂鸣器是通过PNP型三极管8550来驱动的，所以当I/O口P1.1为“0”时蜂鸣器响，当I/O口P1.1为“13、熟悉单片机编程控制蜂鸣器发声的工作原理；4、掌握单片机编程控制蜂鸣器发出不同频率声音的方法；5、了解一段简短音乐乐谱的构成，及其单片机程序实现的根本方法；6、编写主程序，通过编程实现单片机驱动蜂鸣器自动演奏一段音乐；7、具体可以参见“参考程序〞。实验九时钟编程实验1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管，具体见原理图；2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管，所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮，当74HC164的端口为“13、复习数码管显示0～9等数字的原理和单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法，以及显示子程序的编写方法；4、复习定时子程序的编写方法；5、编写主程序，实现单位时间长度的定时，从而定时1秒钟；并且编程实现60进制和24进制计数器，最终实现24时制时钟；6、在主程序中编写按键程序，实现时钟当前时间的校时调整功能；7、具体可以参见“参考程序〞。实验十时钟芯片DS1302编程实验1、