单片机指导书-16页文档资料

机电工程学院
《单片机原理及应用》实验报告
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温州大学机电工程学院制
目录
前言 (2)
第一章MCS-51单片机实验系统
1.1 Keil uV2软件的使用 (3)
1.2 MCS51U单片机实验板 (11)
第二章实验项目
2.1 实验一系统基本操作及I/O口实验 (15)
2.2 实验二定时/计数器实验 (17)
2.3 实验三中断实验 (18)
2.4 实验四单片机控制蜂鸣器实验 (19)
2.5 实验五交通灯控制实验 (22)
前言
工业控制、智能化仪器仪表、数控机床、数据采集、通信以及家用电器等各领域中得到了广泛的应用。

《单片机原理及应用》是一门实践性和实用性都很强的课程，对机械工程及自动化专业是一门必修课程，为了更好地配合教学环节，让学生立足于实践应用，全面、深入地了解和掌握单片机，锻炼、提高学生的动手能力和操作能力，结合实验室所购置的单片机实验设备，我们编写了这本实验指导书。

在单片机的教学上，我们逐步加大了实验环节在教学计划中的比重，在满足基本技能培训要求的基础上，减少了演示性、验证性的实验，而增加了设计性、综合性实验，以达到真正提高学生的实践能力和解决问题的能力。

本指导书由浅入深，合理地安排了基础和应用、软件和硬件实验项目，以满足实践教学环节的需求。

在编写过程中我们得到了院领导、实验室、教研室各位老师的大力支持，在此一并表示衷心的感谢。

鉴于水平有限，难免存在错误，恳请读者批评指正。

编者
2019.10
第一章MCS-51单片机实验系统
1.1 Keil uV2软件使用简介
1.1.1先打开一个工程文件，如果没有工程文件，应先建立一个工程文件。

具体建立步骤如下：用鼠标点击菜单的Project－>New Project.。

如图1。

图1
1.1.2点击New Project之后，可根据需要重新选择工程文件放置的位置，放置工程文件并为工程文件命名，点击“保存”按钮对工程文件进行保存，操作如下图。

图2
保存完工程文件出现如下界面。

图3
1.1.3此时编译系统提示选择所用的单片机型号。

向下滚动滚动条选择Atmel系列的89C51 型号的单片机，然后点击“确定”按钮进行确认，如下图。

图4
然后出现如下界面，如下图。

1.1.4点击菜单中的“File”选项，选择新建“New…”。

如下图。

图6
点击“New…”选项，出现如下界面。

图7
1.1.5点击菜单栏里的“File”选项，选择“Save”项，对新建的文本文档进行保存。

然后在文件名对话框中输入文件名。

注意：文件名的后缀应为“.C”或“.ASM”。

“.C”后缀为C语言源程序，“.ASM”后缀为汇编源程序。

图8
输入完文件名之后点击“保存”按钮进行保存。

保存完之后的界面如下图。

图9
1.1.6点击“Target1”左边的“＋”符号，然后选中“Source Group 1”，点击右键，选中
“Add Files to Group ‘Source Group 1’”选项并左键单击。

单击之后出现如下界面。

图10
选中文本文档“Test1.asm”，先左键单击“Add”按钮，再左键单击“Close”按钮。

这时我们就将我们建立的源程序文件添加到了Source Group 1目录下。

如下图所示。

图11
这时我们就可以编写调试我们的程序了。

1.1.7单击按钮“”出现如下界面。

图12
单击“Output”按钮，选中“Create HEX Files”选项。

如下图所示。

图13
点击“确定”按钮进行确认。

注意：此操作对于采用直接把程序烧录到实验系统的CPU的方式，是必不可少，
因为只有选中“Create HEX Files”这一选项，才能够生成HEX文件。

如果采用联机仿真模式，下一步我们要做的就是仿真监控芯片的工作参数进行设置。

1.1.8选择Option for Target－>Debug进行设置。

设置完毕的界面如下图所示。

图14
注意：如果采用脱机仿真模式，上一步跳过。

1.1.9当程序编写完成之后，要对其进行编译以检查是否有语法错误。

点击” ”
（Translate Current File）快捷按钮。

如语法检查显示错误（Error）和警告(Warning)均为0，则可进行下一步编译工作。

左键单击“”（Build Target）编译文件。

如下图所示。

图16
1.1.10构建文件之后左键单击按钮“”，进入仿真调试系统。

如下图所示。

图17
此时可通过走单步、设置断点、全速运行方式对程序进行调试。

1.2 MCS51U单片机实验板
1.2.1 概述
在单片机教学与学习中，首先要解决的就是单片机编程器，没有编程器就没办法将你精心设计的程序烧写到单片机芯片中；之后，还要为烧写过程序的芯片搭个电路以验证程序是否如你所愿，这就需要单片机实验板；由于单片机工作速度过快，当程序有错误时，我们没办法仔细观察错在哪里，这时我们还想有个单片机仿真器对程序进行逐步仔细的观察和调试。

MCS51U单片机编程、*仿真、实验3合1板（下称实验板）将上述功能有机的集成在一块板上，为单片机教学和学习在硬件方面提供了有力的支持。

同时，实验板采用USB与电脑连接，不但提供了通讯，同时也提供了实验板的电源。

编程器可编程的芯片为ATMEL公司的：
AT89S51、AT89LS51、*AT89S52、AT89LS52
*注：实际系统未提供仿真调试模块，直接用Keil软件仿真，单片机芯片采用AT89S52。

1.2.2 实验板功能分布图
单片机实验板中，已经集成了数码显示、LED灯、LCD液晶接口、红外遥控接收、按键键盘以及24、93系列非遗失存储器；在ISP下载结束后，也可以使用单片机的串口和电脑通讯。

1.2.3 实验板跳线功能说明
1.2.4 实验板电路原理图
1.2.5 ISP下载程序的使用
设置好通讯后，若实验板与电脑已经连接，可以打开实验板“电源开关”，并启动软件“MCS51U”与实验板连接。

第一次启动软件需要设置一下通讯端口，见下图：选好端口号，点击“应用”，程序会自动与实验板连接，正常情况下会连接成功并给予提示；若连接失败请重新选择正确、可用的端口后再试试，直至连接成功。

接下来，就可以从菜单的“文件”中打开目标文件，烧写到单片机中去实验。

第二章实验项目
实验一系统基本操作及I/O口实验
一、实验目的
1、掌握Keil软件的基本操作；
2、了解MCS51单片机实验板的基本结构、功能和原理；
3、掌握ISP程序下载的基本操作；
4、掌握对P0～P3口的基本I/O编程。

二、实验内容
1、Keil软件基本操作
（1）运行Keil uVision2软件，在E:盘创建一个文件夹，并在上面建立自己的工程文件；
（2）建立.asm汇编文件，加入到刚建立的工程中去，并对目标属性进行设置；
（3）在文件窗口，填入若干条常见汇编指令，末行以伪指令END结尾，再进行软件仿真调试，包括进入仿真调试状态、单步执行、断点、全速执行、退出
仿真调试状态等，调试过程中随时观察相关寄存器单元内容的变化。

2、输入以下汇编程序，进行编译，观察是否有.hex文件输出；
程序1.1：
MAIN: MOV P0,#01H
MOV P0,#02H
MOV P0,#04H
MOV P0,#08H
SJMP MAIN
END
3、将相应的.hex文件下载到AT89S52单片机芯片内部，观察指示灯LS1~LS8的运行结果。

4、分析以下程序段，编译、下载后，观察运行结果跟上述程序有何区别。

程序1.2：
MAIN: MOV P0,#01H
CALL DELAY
MOV P0,#02H
CALL DELAY
MOV P0,#04H
CALL DELAY
MOV P0,#08H
SJMP MAIN
;---显示延时----------
DELAY: MOV R1,#0FFH
DELAY1: MOV R2,#0FFH
DELAY2: NOP
NOP
DJNZ R2,DELAY2
DJNZ R1,DELAY1
RET ;延时返回
END
5、在程序1.2的基础上，修改成从LS1~LS8依次点亮的流水灯程序，下载到单片机芯片中，观察实际运行结果。

三、思考题
1、如果程序编译后，在项目文件夹内找不到.hex文件，一般问题出在哪里？
2、P0.0～P0.7口置0、置1跟LS1～LS8的亮、灭有何关系？为什么？
3、P0口如果改作为输入口，编程时应该注意什么？
实验二定时/计数器实验
一、实验目的
1、掌握定时器T0或T1的工作方式；
2、掌握利用对定时器溢出的查询，实现定时的编程方法。

二、实验内容
1、在Keil软件中，输入下列程序，编译、下载，观察实验板中LS1的工作状况。

单片机晶振12MHz，则程序2.1使LS1亮、灭的周期是多少？
程序2.1
MOV 40H, #50
MOV TMOD, #10H
MOV TL1, #0B0H
MOV TH1, #3CH
SETB TR1 ;启动T1
LP: JBC TF1, LP2
AJMP LP
LP2: MOV TL1, #0B0H ;重新设置计数初值
MOV TH1, #3CH
DJNZ 40H, LP
MOV 40H, #50
CPL P0.0
SJMP LP
END
2、修改程序2.1，使P0.7口接的LS8每隔0.5秒亮、灭一次，程序写入实验报告。

3、在上述程序基础上，改写实验一的流水灯程序，每隔1秒，从LS1~LS8依次
闪亮一次，不断循环，程序写入实验报告。

三、思考题
1、如果单片机晶振频率改成6MHz，T0定时器在工作方式0，从0开始溢出一次，
需要多少时间？
2、计数器和定时器差别在什么地方？
实验三中断实验
一、实验目的
1、熟悉MCS-51单片机中断的编程方法；
2、利用定时器溢出中断产生定时的编程方法。

二、实验内容
1、在Keil软件中，输入下列程序，编译、下载，观察实验板中指示灯工作状况。

已知晶振12MHz，则P0.7口指示灯闪烁的频率为多少？
程序3.1
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 001BH ;定时器T1中断入口地址
AJMP INTT1
ORG 0100H
MAIN: MOV P0,#00H
MOV TMOD, #10H
MOV TH1,#3CH
MOV TL1,#0B0H
MOV IE,#88H
SETB TR1 ;启动T1
LP: SJMP LP
ORG 60H
INTT1: MOV TH1,#3CH ;中断服务程序
MOV TL1,#0B0H
CPL P0.7
RETI
END
2、在程序3.1的基础上，编写1秒钟闪烁切换间隔的流水灯程序，循环顺序来回切换，即LS1->LS2->…->LS8，再切换成LS8->LS7->…->LS1。

三、思考题
1、MCS-51有几个中断源，编写中断服务程序都有何规范？
2、定时器中断和查询两种工作方式都能实现定时，各有什么特点？
实验四单片机控制蜂鸣器实验
一、实验目的
1、掌握单片机对利用蜂鸣器的控制方法；
2、结合定时器，产生定时的蜂鸣；
3、掌握蜂鸣器产生音乐的编程方法。

二、实验内容
1、蜂鸣器接在P2.0口上，实验前接上跳线J12；
2、利用定时器实验的程序，每隔5秒，产生一次鸣叫，持续1秒，程序写入报
告；
3、分析下面利用蜂鸣器产生音乐的程序4.1“兰花草”。

上网搜索更多的音乐，
改写程序4.1，发出相应的音乐声。

程序4.1:
OUT BIT P2.0
ORG 0
AJMP START
ORG 0BH
AJMP TIM0
START: MOV TMOD,#1
MOV IE,#10000010B
START0: MOV 30H,#0
NEXT: MOV A,30H
MOV DPTR,#TABLE
MOVC A,@A+DPTR
MOV R2,A
JZ END0
ANL A,#0FH
MOV R5,A
MOV A,R2
SWAP A
ANL A,#0FH
JNZ SING
CLR TR0
AJMP D1
SING: DEC A
MOV 22H,A
RL A
MOV DPTR,#TABLE1
MOVC A,@A+DPTR
MOV TH0,A
MOV 21H,A
MOV A,22H
RL A
INC A
MOVC A,@A+DPTR
MOV TL0,A
MOV 20H,A
SETB TR0
D1: CALL DELAY
INC 30H
AJMP NEXT
END0: CLR TR0
AJMP START0
TIM0: PUSH ACC
PUSH PSW
MOV TL0,20H
MOV TH0,21H
CPL OUT
POP PSW
POP ACC
RETI
DELAY: MOV R7,#2
D2: MOV R4,#125
D3: MOV R3,#248
DJNZ R3,$
DJNZ R4,D3
DJNZ R7,D2
DJNZ R5,DELAY
RET
TABLE1: DW 64021,64103,64260,64400
DW 64524,64580,64684,64777
DW 64820,64898,64968,65030
DW 64934
TABLE: ;1
DB 42H,82H,82H,82H,84H,02H,72H
DB 62H,72H,62H,52H,48H
DB 0B2H,0B2H,0B2H,0B2H,0B4H,02H,0A2H ;2
DB 12H,0A2H,0D2H,92H,88H
DB 82H,0B2H,0B2H,0A2H,84H,02H,72H
DB 62H,72H,62H,52H,44H,02H,12H
;3
DB 12H,62H,62H,52H,44H,02H,82H
DB 72H,62H,52H,32H,48H
DB 00H
END
三、思考题：
1、伪指令DB、DW有什么作用？
2、“兰花草”程序中，用到了什么中断？入口地址在哪里？
实验五交通灯控制实验
一、实验目的
1、掌握键盘与数码管显示的基本方法；
2、掌握单片机程序综合设计的方法。

二、实验内容
1、分析键盘程序5.1和数码管显示程序5.2。

程序5.1
;程序名： MCS51实验板配套程序-74HC165实验
;功能：读取74HC165并口上的键盘数据，同时判断键盘值进行led的开关
;8个单键分别接在74HC165的并行口，相关连接见如下管脚定义，更详细见原理图。

;------定义-----------------------------------
pl bit P3.6 ;165锁存
clk bit P3.7 ;165时钟
Do bit P3.5 ;165数据
keyvar equ 20h ;读取的键盘数据放到20H中
;为便于以下程序直接使用S1-S8按钮，这里也要定义一下按钮的名称
s1 bit keyvar.0 ;对应s1,下同
s2 bit keyvar.1
s3 bit keyvar.2
s4 bit keyvar.3
s5 bit keyvar.4
s6 bit keyvar.5
s7 bit keyvar.6
s8 bit keyvar.7
;------使用实例------------------------------
main:
lcall Rkey ;使用键盘前要读一次键盘值，仅这一点和直接连接的按键不同 jnb s1,key0 ;到按键1按下处理，接下来和一般的直连按键使用方法一样
jnb s2,key1 ;到按键2按下处理
ajmp main
key0:
lcall Delay ;有必要的话要加上键抖延时
lcall Rkey ;延时后再读键盘
jnb s1,key0_Dow ;再次判断的确是s1按下，到按下处理
ajmp main
;-------一下程序和普通直接连接按键的处理方法相同------
key1:
lcall Delay ;去键抖延时
lcall Rkey ;延时后再读键盘
jnb s2,key1_Dow ;再次判断的确是s2按下，到按下处理
ajmp main
key0_Dow:
cpl p0.0 ;翻转LS1
k1l:
lcall Rkey
jnb s1,k1l ;判断按键是否抬起,否则程序会重复读键
ajmp main
key1_Dow:
cpl p0.1 ;翻转LS2
k2l:
lcall Rkey
jnb s2,k2l ;判断按键是否抬起,否则程序会重复读键
ajmp main
;------读键盘子程序---------------------------
Rkey: clr pl
setb pl ;-|_|-装入
mov r0,#8 ;读8位
loop: mov c,Do ;提取1位
rlc a
setb clk
clr clk ;_|-|_时钟
djnz r0,loop
mov keyvar,a ;保存键盘值
ret
;------延时程序--------------------------------
Delay:
mov r1,#25
L1: mov r0,#200
djnz r0,$
djnz r1,L1
ret
end
程序5.2
;程序名：MCS51U实验板配套程序-显示部分
;功能：在数码显示器上显示“1234”，以及LED灯显示10100101二进制。

;电路介绍：显示由一片74HC595驱动4位共阴数码管
; 详细连接见下面管脚定义，实验前要连接J13
dat bit p1.0 ;定义驱动74595的数据脚为p1.0
clk bit p1.1 ;74595的时钟
lat bit p1.2 ;栓锁
gw bit p1.3 ;个位显示控制脚
sw bit p1.4 ;十位
bw bit p3.3 ;百位
qw bit p3.4 ;千位
sjgw equ 30h ;显示数据存储器
sjsw equ 31h
sjbw equ 32h
sjqw equ 33h
mov sp,#40h
mov p1,#0fh
mov p0,#5ah ;显示10100101二进制
main : ;显示1234这个数
mov sjgw,#4 ;个位显示4
mov sjsw,#3 ;十位显示3
mov sjbw,#2 ;百位显示2
mov sjqw,#1 ;千位显示1
abc: lcall display ;调用显示子程序
ljmp abc ;循环显示
;74HC595显示程序,使用RS1=1,RS0=0的1区
display: PUSH ACC ;保存ACC
push psw
clr rs1
setb rs0 ;使用第一区工作寄存器 mov dptr,#xstab
mov a,sjgw ;取得数据
movc a,@a+dptr ;提取字模
acall dsout ;调用送出子程序
clr gw
acall ds1ms ;调用显示1ms延时程序 setb gw
mov a,sjsw
movc a,@a+dptr ;提取字模
acall dsout ;送出
clr sw
acall ds1ms ;显示1ms
setb sw
mov a,sjbw
movc a,@a+dptr ;提取字模
acall dsout ;送出
clr bw
acall ds1ms ;显示1ms
setb bw
mov a,sjqw
movc a,@a+dptr ;提取字模
acall dsout ;送出
clr qw
acall ds1ms ;显示1ms
setb qw
pop psw
POP ACC ;出栈
ret ;返回调用
;---送出循环----------
dsout:
mov r0,#8 ;8位
dloop: rlc a ;高位在前
mov dat,c ;送出1位
setb clk
clr clk
djnz r0,dloop ;循环8次
setb lat ;
clr lat ; 锁存
RET
;---显示延时----------
ds1ms: mov r1,#10
ds1lo: mov r2,#100
djnz r2,$
djnz r1,ds1lo
ret ;延时返回
;显示字表（共阴）
xstab: DB 3FH,06H,5BH,4FH ;"0","1","2","3"
DB 66H,6DH,7DH,07H ;"4","5","6","7"
DB 7FH,6FH,77H,7cH ;"8","9","A","B"
DB 39H,5eh,79h,71h ;"C","D","E","F"
end
2、设计一个模拟路口交通灯的程序，P0.0红灯、P0.1为黄灯、P0.2为绿灯，按键S1启动，在数码管上显示倒计时。

30秒红灯；3秒黄灯；30秒绿灯。

之后全部熄灭。

再按下S1，再重复一次。

程序调试成功，当场演示，并写入实验报告。