单片机原理与接口技术实验指导书-学生

单片机原理与接口技术实验》实验指导书适用专业：电信工程通信工程信息工程自动化信息与通信工程学院2011年5月#第三章实验项目实验1跑马灯控制实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的通过本实验的学习，掌握单片机通用I/O口的功能，熟悉Keil平台的操作流程，学会延时程序的编写。二、实验内容单片机控制4个发光二极管，设计跑马灯效果。各灯首先从左到右依次点亮，再从右到左依次点亮；然后全部点亮，再全部熄灭。以上过程循环出现。三、实验原理、方法和手段1、系统方案利用单片机的P2口作为输出端口，使4个发光二极管按照一定的花样亮灭，循环变化。P1.0/TVccPl.l/TPl.2PO.OPl.3P0.1Pl.4P1.0/TVccPl.l/TPl.2PO.OPl.3P0.1Pl.4P0.2Pl.5P0.3Pl.6PLI4P1'7AT89S5XPS:PLI.6RST/VPDP0.7P3-0ZRZDEAfVPPP3.1/TKDP3!'2/INT0ALE/PRGG珥；浙NT1PSENP3.4/T0P3.5/T1P2.7PWWRP2.6P3：.77RDP2.5P2.4STAL2P2.3XTAUP2.2P2.1GndP2.0AT89S52丄210Ife1939383736353433323130r'29-匚272625242、软件算法图3.2跑马灯控制流程图延时函数的编写，如用汇编语言编程，可考虑用多个寄存器嵌套计数实现；如用C51语言编程，可通过多重循环语句实现，但应注意循环变量的取值范围，避免陷入死循环。四、实验条件PC机，HNIST型单片机实验系统。五、实验步骤1、用排线将P2口相应端口连接到发光二极管；2、启动Keil平台，编写程序；3、编译和下载程序，观察发光二极管的变化。六、实验报告要求应提供硬件电路和源程序，并回答思考题。七、思考题1、单片机的I/O口作为输入口，可以接收哪些输入设备的信号？2、单片机的I/O口作为输出口，可以驱动哪些输出设备？3、以单片机为核心控制外设，与传统模拟和数字电路相比，有哪些优势？实验2模拟交通灯控制系统设计实验学时：2实验类型：设计实验要求：选修一、实验目的通过本次实验，掌握单片机内部定时器的工作原理和使用方法，学会中断处理程序的编写。二、预习与参考1、系统方案以单片机为核心，通过P2口控制4组发光二极管，每组有红绿黄三色，模拟十字路口交通灯的控制。0.3交通灯驱动电路4个状态，应循环执行。初始状态为南北通行：南北绿灯:、东J101L21J10_：55H330.3交通灯驱动电路4个状态，应循环执行。初始状态为南北通行：南北绿灯:、东J101L21J10_：55H33f47H32<~3H31*VCC101H31亍二孔3—H122—H11；_VCC104X1KVCC：0,H211□H227H234J4X1交通灯共有西红灯保持25秒；后转为过渡状态：南北黄灯、东西红灯保持5秒；再转为东西通行：东西绿灯、南北红灯保持25秒；最后转为过渡状态：东西黄灯、南北红灯保持5秒。3、软件算法（1）主程序引入有限状态机实现交通灯多状态的变化。

图3.4主程序流程图（2）定时器中断处理子程序利用单片机内部的定时器来计时。恢复计数初值秒参数加1秒参数清零［返回」图3.5定时器中断处理子程序流程图三、实验要求1、功能要求交通灯共有4个状态，应循环执行。具体技术指标如下：各状态时间误差W0.01秒2、预习要求在实验前提交设计方案，给出硬件电路，分析软件算法四、实验条件PC机，HNIST型单片机实验系统。五、调试及结果测试表3.1交通灯控制实验测试结果交通灯状态南北通行南北过渡东西通行东西过渡灯的亮灭运行周期时间误差六、实验报告要求应提供电路、流程图、源程序和测试结果，总结调试过程，并回答思考题。七、思考题1、如果单片机的I/O口已经被占用一部分用于其它功能，可以引入什么类型的接口电路，来解决引脚不够分配的问题？2、如果要让救护车和警车优先通过十字路口，应怎样改进硬件电路，修改软件算法？

实验3数码管动态显示设计实验学时：3实验类型：设计实验要求：必修一、实验目的通过本次实验，掌握数码管动态显示的工作原理和驱动电路，学会动态显示程序的编写。二、预习与参考1、系统方案以单片机为核心，扩展三极管9013驱动数码管的位码，74573芯片驱动数码管的段码，实现数码管的动态显示。要求显示当前日期，如3月1日，则显示0301。2、数码管数码管内部电路如下。edGNDcdp（edGNDcdp（a）efgdpabcd图3.6数码管内部电路表3.2共阴极数码管编码字符编码字符编码字符编码0Oxfc60xbeC0x9c10x6070xe0d0x7a2Oxda80xfeE0x9e30xf290xf6F0x8e40x66A0xee无显示0x0050xb6B0x3e

数码管有两种工作方式：静态显示和动态显示。（1）静态显示每个数码管的段码都需要独立的数据锁存器锁存，当送入字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止，显示亮度较高。（2）动态显示轮流选中多个数码管显示不同字符，由于人眼的视觉惰性，感觉是同时显示。为了减少硬件成本，通常采用动态显示。3、整体电路4、软件算法（1）主程序图3.8主程序流程图2）数码管动态显示子程序图3.9数码管动态显示子程序流程图三、实验要求1、功能要求数码管显示应稳定清晰。2、预习要求在实验前提交设计方案，给出硬件电路，分析软件算法四、实验条件PC机，HNIST型单片机实验系统。五、调试及结果测试表3.3数码管动态显示实验测试结果数码管LED1LED2LED3LED4显示字符是否稳定六、实验报告要求应提供电路、流程图、源程序和测试结果，总结调试过程，并回答思考题。七、思考题1、数码管动态显示时，位扫描间隔时间是多长？2、如何消除前一位的编码对当前位选通瞬间的影响？3、扩展实验2，对交通灯的状态进行倒计时并显示。实验4矩阵式键盘显示设计实验学时：3实验类型：设计实验要求：必修一、实验目的通过本次实验，掌握矩阵式键盘的驱动电路和扫描方法，学会键盘消抖和扫描程序的编写。二、预习与参考1、系统方案以单片机为核心，通过P2口驱动矩阵式键盘，高4位接入键盘的列，低4位接入键盘的行，并进行逐行扫描，识别按键，送数码管显示。2、矩阵式键盘SIoo-SW-PBooSW-PEooSW-PEooSW-PB嗣.4前.<1ci翻.严SIoo-SW-PBooSW-PEooSW-PEooSW-PB嗣.4前.<1ci翻.严cSW-PBSW-PESW-PBiS10_r\rv4叫_r\r\iS12SW-PBSW-PESW-PB,iS144rv4些JIcisTe_ncSW-PESW-PESW-PBS2S4S3P23S5P22S9P21S13图3.10矩阵式键盘驱动电路©O-SW-PBOO'SW-PBOQ-SW-PBP20P27P26P25P24矩阵式键盘有两种扫描方法。（1）行反转法首先，将全低电平输出到行，读入列信号，确定按键所在的列；然后，将全低电平输出到列线，读入行线信号，确定按键所在的行。（2）行扫描法将低电平逐行输出到行，读入列信号，确定按键所在的行和列。3、显示模块参见实验3说明。4、软件算法（1）主程序图3.11主程序流程图（2）键盘扫描子程序键盘扫描子程序流程图见下页。三、实验要求1、功能要求准确快速识别按键。2、预习要求在实验前提交设计方案，给出硬件电路，分析软件算法四、实验条件PC机，HNIST型单片机实验系统。五、调试及结果测试表3.4数码管动态显示实验测试结果测试次数1234实际按键显示字符六、实验报告要求应提供电路、流程图、源程序和测试结果，总结调试过程，并回答思考题。七、思考题1、怎样消除按键的抖动？2、如何处理多个按键同时按下的情况？

一y-V二扫描完各彳匚二=-一|输出键盘行扫描码—列线输入全高二＞-N""计算按键键值列线输入全高二二►〜NJ""调用显示函数返回图3.12键盘扫描子程序流程图

实验8乐曲演奏设计实验学时：3实验类型：设计实验要求：选修一、实验目的通过本次实验，掌握蜂鸣器的工作原理和驱动电路，学会乐曲演奏程序的编写。二、预习与参考1、系统方案以单片机为核心演奏乐曲。通过P1口输出方波信号，驱动蜂鸣器发声，图3.24乐曲演奏电路21、系统方案以单片机为核心演奏乐曲。通过P1口输出方波信号，驱动蜂鸣器发声，图3.24乐曲演奏电路2、乐曲演奏6--56■6*1653561图3.23梁祝乐谱（1）音符控制利用单片机片内的定时器来定时，取反P1口的相应端口，即可输出方波使喇叭演奏乐曲中相应的音符。表3.8音符频率值低音（Hz）中音（Hz）高音（Hz）1261.61C523.311046.52293.72D587.321174.73329.63E659.331318.54349.24F698.541396.953925G784515686A4406880617607B493.97987.871975.5（2）节拍控制取0.25秒代表1个8分音符的时长，将乐曲分割成连续的8分音符序列用延时程序获得0.25秒，每当延时结束，即切换到下一个8分音符。3、软件算法（1）定时器中断处理子程序开始图3.25定时器中断处理子程序流程图

2）主程序图3.26主程序流程图三、实验要求1、功能要求乐曲演奏应保证音调和旋律均符合曲谱。2、预习要求在实验前提交设计方案，给出硬件电路，分析软件算法四、实验条件PC机，HNIST型单片机实验系统。五、调试及结果测试表3.9乐曲演奏实验测试结果演奏次数123音调旋律六、实验报告要求应提供电路、流程图、源程序和测试结果，总结调试过程，并回答思考题。七、思考题1、扩展数码管，分别显示当前正在演奏的高、中、低音的音符和节拍2、怎样扩展系统，使其可以演奏双声道乐曲？实验9电机调速控制设计实验学时：3实验类型：设计实验要求：选修一、实验目的通过本次实验，掌握步进电机的工作原理和驱动电路，学会步进电机脉宽调制程序的编写。二、预习与参考1、系统方案以单片机为核心，通过P1口输出脉冲信号，驱动步进电机旋转。通过P2口引入键盘，实现对步进电机的启停、转向和8级转速控制。2、步进电机图3.27步进电机驱动电路拍方式工作，若按顺序通电为正转，按顺序通电为反步进电机旋转拍方式工作，若按顺序通电为正转，按顺序通电为反步进电机旋转7.5度。调节脉冲周期，就可以控制步进电（1）转向控制步进电机以4相转。（2）转速控制每改变1次节拍

机的转速。3、键盘模块参见实验4说明。4、软件算法（1）主程序开始1调用键盘扫描函数1调用步进电机驱动函数图3.28主程序流程图2）步进电机驱动子程序开始\...,JY丄V二一输出完4拍?二二=丄^-二二启停标志位为i?二二亠返回v_丿图3.29步进电机驱动子程序流程图3）键盘扫描子程序开始返回图3.30键盘扫描子程序流程图4）键盘处理子程序图3.31键盘处理子程序流程图三、实验要求1、功能要求马达实现启停和转向控制，转速有8级调节。2、预习要求在实验前提交设计方案，给出硬件电路，分析软件算法四、实验条件PC机，HNIST型单片机实验系统。五、调试及结果测试表3.10马达调速控制实验测试结果控制顺序12345678启停控制转向控制转速调节六、实验报告要求应提供电路、流程图、源程序和测试结果，总结调试过程，并回答思考题。七、思考题1、怎样克服步进电机和负载的惯性？实验11电子钟设计实验学时：3实验类型：综合实验要求：选修一、实验目的通过本次实验，掌握数码管的动态显示，学会定时器嵌套计时程序的编写。二、相关知识点1、数码管的动态显示2、定时器的嵌套计时程序三、实验原理、方法和手段1、系统方案以单片机为核心，扩展三极管9013驱动数码管的位码，74573芯片驱动数码管的段码，显示时钟数据。时钟更新由单片机片内的定时器完成。2、硬件电路参见实验3。3、软件算法（1）主程序

图3.39主程序流程图2）定时器中断处理子程序图3.40定时器中断处理子程序流程图（3）数码管动态显示子程序数码管动态显示子程序流程图参见实验3。四、实验条件PC机，HNIST型单片机实验系统。五、调试及结果测试表3.12智能电子钟实验测试结果测试顺序LED1LED2LED3LED4123六、实验报告要求应提供电路、流程图、源程序和测试结果，总结调试过程，并回答思考题。七、思考题1、引入按键，提供校正时间功能。2、实现定时闹铃和整点报时。附录实验报告基本要