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一些單片機(jī)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一 51單片機(jī)開發(fā)環(huán)境 5
實(shí)驗(yàn)二 單片機(jī)硬件測試及簡單程序設(shè)計(jì) 9
實(shí)驗(yàn)三 簡單程序設(shè)計(jì)二 11
實(shí)驗(yàn)四 中斷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 13
實(shí)驗(yàn)五 定時器/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn) 17
實(shí)驗(yàn)六 電子時鐘設(shè)計(jì) 19
實(shí)驗(yàn)六 異步串行通信實(shí)驗(yàn) 21
實(shí)驗(yàn)一 51單片機(jī)開發(fā)環(huán)境
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1. 掌握Keil集成開發(fā)環(huán)境基本使用方法；
2. 掌握學(xué)林51mini仿真器和下載（編程）器的基本使用方法。
二、實(shí)驗(yàn)說明
通過實(shí)驗(yàn)了解單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基本流程，掌握開發(fā)工具，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)、調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟
1.安裝仿真器和下載器的驅(qū)動程序，具體方法詳見隨機(jī)光盤和說明書。（實(shí)驗(yàn)室電腦無需再安裝，打開選擇EDA系統(tǒng)）
2.運(yùn)行下載器軟件（XLISP），裝入3路跑馬燈文件：38LED.hex。下載到單片機(jī)的文件必須是*.hex。具體方法詳見隨機(jī)光盤和說明書。觀察記錄LED的運(yùn)行情況。（此步驟參考Word文件：xl600+使用手冊或錄像文件：xlisp燒寫方式錄像。）
3.安裝Keil集成開發(fā)軟件并運(yùn)行，具體方法詳見隨機(jī)光盤和說明書。（實(shí)驗(yàn)室電腦無需再安裝）
4.新建一個以自己學(xué)號命名的文件夾，在該文件夾中再建以實(shí)驗(yàn)序號命名的文件夾:實(shí)驗(yàn)一命名為—EX1，實(shí)驗(yàn)二命名為—EX2，依此類推。注意文件的路徑必須是英文的，不然軟件可能報(bào)告找不到文件。
5.在Keil集成開發(fā)環(huán)境中建立以新項(xiàng)目（命名為38LED），編輯源文件38LED.asm(文件路徑同38LED.hex),將該文件加入到新建的項(xiàng)目，設(shè)置目標(biāo)屬性，然后編譯生成38LED.hex文件。（此步驟參考Word文件：Keil教程中的第1項(xiàng)內(nèi)容）
6.仿真。(調(diào)試參考Word文件：Keil教程中的第2項(xiàng)內(nèi)容)
1）復(fù)位。觀察記錄SFR、IO的狀態(tài)以及第一條指令代碼的地址，驗(yàn)證復(fù)位后51單片機(jī)的狀態(tài)；
2）全速運(yùn)行。觀察記錄LED的運(yùn)行情況，與前面下載到單片機(jī)運(yùn)行的情況相比較。
3）復(fù)位，采用單步運(yùn)行（F10），觀察記錄執(zhí)行每一條指令后相關(guān)寄存器、IO的變化情況。
4）復(fù)位，在延時程序處設(shè)置斷點(diǎn)，運(yùn)行到斷點(diǎn)時，采用單步跟蹤（F11），進(jìn)入到延時程序，觀察記錄相關(guān)寄存器、IO的變化情況。
5）修改程序，增大、減少延遲時間，仿真觀察LED變化情況，保存源程序。
6）創(chuàng)建一個顯示8個LED的項(xiàng)目，并仿真調(diào)試。要求：8個LED輪流顯示，由P0口控制。程序自擬。
四、實(shí)驗(yàn)程序
;******************************************************************************
; p1口八個燈作3路跑馬燈。分別往端口送三個不同的數(shù)， 理解數(shù)字和端口的對應(yīng)關(guān)系
;******************************************************************************
;* 日期:
;* 作者:學(xué)號 姓名
;******************************************************************************
ORG 0000H ;
LJMP MAIN ;
ORG 0080H ;
MAIN: MOV P1,#0DBH ;11011011--零為亮
ACALL DELay ;
MOV P1,#06DH ;01101101
ACALL DELay ;
MOV P1,#0B6H ;10110110
ACALL DELay ;
AJMP MAIN ;
delay: mov r7,#255 ;延時子程序
d1: mov r6,#255
d2: djnz r6,d2
djnz r7,d1
ret
end
五、思考題
1、簡述單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程，所使用的主要工具有哪些？分別解決哪些問題？
2、開發(fā)環(huán)境提供了哪些調(diào)試手段？各有何特點(diǎn)？
3、根據(jù)程序，結(jié)合LED的工作情況，畫出單片機(jī)LED流水燈的電路圖。
4、根據(jù)源程序，分析單片機(jī)如何實(shí)現(xiàn)流水燈的功能，畫出程序流程圖，計(jì)算出延遲子程序的延遲時間。
實(shí)驗(yàn)二 單片機(jī)硬件測試及簡單程序設(shè)計(jì)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1、掌握單片機(jī)硬件的測試方法；
2、學(xué)習(xí)單片機(jī)程序編寫和調(diào)試方法。
二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備
PC機(jī)、keil軟件、仿真器、實(shí)驗(yàn)板。
三、實(shí)驗(yàn)說明
下載一應(yīng)用程序到單片機(jī)，連接好相應(yīng)的電路，通電運(yùn)行，測試單片機(jī)引腳信號。采用示波器觀察引腳的信號波形以及信號的幅度、頻率（周期）等。
根據(jù)要求編寫單片機(jī)程序并仿真調(diào)試，運(yùn)行結(jié)果采用LED指示。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、單片機(jī)硬件測試
將實(shí)驗(yàn)一的程序下載到單片機(jī)，聯(lián)接LED電路，通電運(yùn)行。觀察記錄：
（1）單片機(jī)時鐘信號波形、頻率；
（2）地址鎖存信號ALE波形、幅值和頻率；
（3）/EA信號；
（4）連接LED的I/O口信號（任選一位）波形、幅值和頻率。
2、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試
設(shè)計(jì)要求：
選擇按鍵作為單片機(jī)輸入信號，采用LED實(shí)時指示按鍵編號（二進(jìn)制數(shù)表示）；
五、預(yù)習(xí)要求
1、復(fù)習(xí)單片機(jī)引腳功能；
2、根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫程序并進(jìn)行軟件仿真。
六、思考題
1、MCS—51單片機(jī)I/O口的輸入/輸出邏輯電平是多少？其負(fù)載能力有多大？若用I/O口控制一個繼電器（工作電壓12V，工作電流100mA）電路該如何設(shè)計(jì)？
2、欲使結(jié)果閃爍指示，程序應(yīng)如何修改？
實(shí)驗(yàn)三 簡單程序設(shè)計(jì)二
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1、掌握單片機(jī)硬件的測試方法；
2、學(xué)習(xí)單片機(jī)程序編寫和調(diào)試方法。
二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備
PC機(jī)、keil軟件、仿真器、實(shí)驗(yàn)板。
三、實(shí)驗(yàn)說明
根據(jù)要求編寫單片機(jī)程序并仿真調(diào)試，運(yùn)行結(jié)果采用示波器顯示。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
設(shè)計(jì)要求：
（1）選擇函數(shù)發(fā)生器輸出TTL信號輸入單片機(jī)的某I/O口，經(jīng)單片機(jī)分頻后從另一I/O口輸出，I/O分配自定，分頻比范圍1-10，要求分頻比在程序中可進(jìn)行設(shè)置；
（2）實(shí)現(xiàn)2位10進(jìn)制有符號數(shù)（0-49)的加、減運(yùn)算，按鍵K1選擇加，按鍵K2選擇或運(yùn)算，LED指示運(yùn)算結(jié)果。采用仿真器仿真運(yùn)行，數(shù)據(jù)輸入采用存儲器直接置數(shù)，存儲器分配自定。畫出程序設(shè)計(jì)流程圖，程序必須加以注釋。
五、預(yù)習(xí)要求
3、復(fù)習(xí)單片機(jī)引腳功能；
4、根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫程序并進(jìn)行軟件仿真。
六、思考題
1、若要采用中斷方式實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求要如何設(shè)計(jì)分頻程序？
實(shí)驗(yàn)四 中斷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1. 掌握51單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及初始化程序、中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。
2. 學(xué)習(xí)、掌握LED數(shù)碼管顯示原理及軟件譯碼的方法。
二、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備
PC機(jī)、keil軟件、仿真器、實(shí)驗(yàn)板。
三、實(shí)驗(yàn)說明
通過實(shí)驗(yàn)1學(xué)習(xí)掌握LED數(shù)碼管顯示原理及軟件譯碼的方法，實(shí)驗(yàn)2通過按鍵產(chǎn)生中斷請求，單片機(jī)響應(yīng)中斷實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的輸出，從而進(jìn)一步深入掌握中斷的的初始化程序、中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)方法以及軟件調(diào)試方法。
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、LED數(shù)碼管顯示：實(shí)驗(yàn)箱上的數(shù)碼管為共陰。P0輸出接LED數(shù)碼管七段碼a-g（8位數(shù)碼管共用），P2.0-P2.2口接位選（CBA），詳細(xì)內(nèi)容參考書上P194-195。
(0-9的段碼值為 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH)
CBA為位選的二進(jìn)制編碼，如000第0位，001第1位
1）設(shè)計(jì)一個10進(jìn)制計(jì)數(shù)器（0-9），間隔1秒（軟件延時）自動加1，并將計(jì)數(shù)值顯示在一位數(shù)碼管上。要求采用查表法，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)值（0—9）到7段碼（a-g）的譯碼；
2）8位數(shù)碼管輪流顯示固定數(shù)0，改變顯示間隔時間觀察顯示效果。
3）在8位數(shù)碼管上穩(wěn)定顯示0-7。（選作）
2、外部中斷：
1） 通過K01（JP37）產(chǎn)生外部中斷請求（/INT0）信號，K02產(chǎn)生外部中斷請求（/INT1）信號，在對應(yīng)的中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)在一位數(shù)碼管上顯示中斷源編號（0或1）。
2) 設(shè)計(jì)一個10進(jìn)制計(jì)數(shù)器（0-9），選擇一個按鍵（K01-K04任選）產(chǎn)生外部中斷信號/INT0（或/INT1），每按一次計(jì)數(shù)器加1，并將計(jì)數(shù)值顯示在一位數(shù)碼管上。（注意按鍵抖動處理，參考教材P198 10.2 鍵盤接口原理）
五、預(yù)習(xí)要求
根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫程序并進(jìn)行軟件仿真。提供譯碼的依據(jù)，計(jì)算延時時間。
六、思考題
1、實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的中斷功能有哪些要求？
2、如何處理按鍵抖動？
3、進(jìn)一步總結(jié)仿真調(diào)試的方法。
實(shí)驗(yàn)五 定時器/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1. 學(xué)習(xí)定時/計(jì)數(shù)器的工作原理及使用方法。
2. 學(xué)習(xí)定時/計(jì)數(shù)器的初始化程序、應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。
二、實(shí)驗(yàn)說明
通過實(shí)驗(yàn)1學(xué)習(xí)掌握定時/計(jì)數(shù)器設(shè)置的基本方法；實(shí)驗(yàn)2應(yīng)用單片機(jī)的定時/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生定時，產(chǎn)生周期信號輸出；實(shí)驗(yàn)3應(yīng)用單片機(jī)的定時/計(jì)數(shù)器測量時間參數(shù)。通過本實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以掌握單片機(jī)定時/計(jì)數(shù)器的工作原理及使用方法以及定時/計(jì)數(shù)器的初始化程序、應(yīng)用程序的編寫和調(diào)試。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、LED流水燈控制：8個LED輪流顯示，由P0口控制，時間間隔采用定時/計(jì)
數(shù)器控制。
基本要求：時間間隔為1秒，定時/計(jì)數(shù)器分別采用方式1和方式2實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)
時鐘為12MHz，計(jì)算兩種工作方式下定時/計(jì)數(shù)器的初值以及循環(huán)計(jì)數(shù)器的數(shù)值。
發(fā)揮部分（選作）：時間間隔0.5~2秒可調(diào)，時間步進(jìn)為0.2秒，采用按鍵（K01
~K04任選一個）產(chǎn)生外部中斷信號，作為時間間隔選擇輸入，中斷服務(wù)程序調(diào)
整時間間隔。
2、周期性信號產(chǎn)生：P0.0輸出頻率為1KHz的矩形波信號。
基本要求：P0.0輸出頻率為1KHz的方波信號。時間采用定時/計(jì)數(shù)器控制。定時/
計(jì)數(shù)器分別采用方式1和方式2實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)時鐘為12MHz。采用數(shù)字示波器分別
測量兩種工作方式下所產(chǎn)生的方波信號頻率，比較信號頻率誤差，分析誤差來源。
發(fā)揮部分（選作）：P0.0輸出頻率為1KHz、占空比可變（范圍20%~90%，步進(jìn)
為10%）的矩形波信號。采用按鍵（K01~K04任選一個）產(chǎn)生外部中斷信號，作
為占空比選擇輸入，中斷服務(wù)程序調(diào)整占空比。
3、脈沖信號測量：被測信號采用函數(shù)發(fā)生器輸出的TTL信號，采用外部計(jì)數(shù)輸
入。
基本要求：被測信號頻率范圍為1~10KHz，采用定時/計(jì)數(shù)器實(shí)時檢測信號頻率。
測試結(jié)果可查，同時與采用數(shù)字示波器測量的被測信號頻率比較，分析誤差來源。
發(fā)揮部分（選作）：測量矩形波信號占空比。占空比范圍20%~90%，信號頻率范
圍100Hz~1KHz，測試結(jié)果采用數(shù)碼管輸出，同時與采用數(shù)字示波器測量的結(jié)果
比較，分析誤差來源。
四、實(shí)驗(yàn)電路與程序
根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求畫出硬件電路原理圖，畫出每個實(shí)驗(yàn)程序流程圖，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序，并通過Keil仿真軟件調(diào)試。
五、思考題
1、MCS-51單片機(jī)的定時/計(jì)數(shù)器有哪幾種工作方式？各有何特點(diǎn)？如何選擇？
2、MCS-51單片機(jī)定時/計(jì)數(shù)器用作定時模式時，定時時間與哪些因素有關(guān)？如何提高定時的精度？
3、MCS-51單片機(jī)定時/計(jì)數(shù)器用作計(jì)數(shù)模式時，對外界計(jì)數(shù)頻率有何限制？設(shè)系統(tǒng)時鐘為12MHz，最高計(jì)數(shù)頻率為多少？
實(shí)驗(yàn)六 電子時鐘設(shè)計(jì)
一、任務(wù)
采用51單片機(jī)設(shè)計(jì)、制作電子鐘。
二、要求
1、基本要求
電子鐘基本要求的控制面板如圖所示。
時鐘的時、分采用LED數(shù)碼管顯示，秒采用LED閃爍顯示(亮0.5秒，暗0.5秒)。設(shè)有兩個功能鍵，分別用于選擇校時、校分， 鍵
遞增， 遞減，用于在功能選擇后輸入相應(yīng)的時間。24小時計(jì)時制。
2、發(fā)揮部分
增加定時鬧鐘功能，到達(dá)設(shè)定的時間響鈴30秒，音頻頻率為1kHz。
采用矩陣式鍵盤，數(shù)字輸入采用直接置數(shù)，按鍵數(shù)根據(jù)功能要求自行確定。
采用PCB設(shè)計(jì)制作電子鐘。
三、設(shè)計(jì)報(bào)告
1、任務(wù)及要求
2、系統(tǒng)組成：硬件框圖，各部分的作用。
3、硬件電路設(shè)計(jì)：電路圖，電路工作原理（包括必要的理論計(jì)算）。
4、軟件設(shè)計(jì)：軟件流程圖，各程序塊的作用及工作流程，顯示、定時計(jì)數(shù)器初值計(jì)算，主要的程序段。
5、測試數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：采用圖、表形式記錄數(shù)據(jù)，注明測試方法、測試儀器。
6、總結(jié)
附錄：原理圖、PCB。
注：1、電路必須設(shè)計(jì)可供測試的計(jì)時秒信號輸出端；
2、程序語言自選（匯編或C51），源程序（有注釋和說明）打印，其余硬件電路設(shè)計(jì)、流程圖、測試數(shù)據(jù)及結(jié)果分析手寫。
3、最后實(shí)驗(yàn)報(bào)告的源程序如果與預(yù)習(xí)報(bào)告的不一致需要重新整理打印。
實(shí)驗(yàn)六 異步串行通信實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1. 學(xué)習(xí)AT89S51串行口的工作原理及使用方法。
2. 學(xué)習(xí)AT89S51串行口的初始化程序、應(yīng)用程序的編寫和調(diào)試。
二、實(shí)驗(yàn)說明
實(shí)驗(yàn)1通過測試串口數(shù)據(jù)輸出波形，熟悉串口的工作過程。實(shí)驗(yàn)2主要掌握波特率的設(shè)置及波特率測試方法，AT89S51單片機(jī)串行口的初始化程序、應(yīng)用程序的編寫和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)3為AT89S51單片機(jī)串行通信的綜合應(yīng)用，掌握單片機(jī)串行通信的組成、單片機(jī)串行口的初始化程序、應(yīng)用程序的編寫和調(diào)試。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、串口工作方式設(shè)置為方式0，發(fā)送數(shù)據(jù)0AAH（或55H），編寫相應(yīng)的測試程序并在實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行仿真調(diào)試，測試記錄系統(tǒng)時鐘頻率、輸出數(shù)據(jù)波形、移位時鐘波形，指出移位時鐘頻率與系統(tǒng)時鐘頻率的關(guān)系。
2、串口工作方式設(shè)置為方式1，發(fā)送數(shù)據(jù)0AAH（或55H），波特率設(shè)置為1200b/s。編寫相應(yīng)的測試程序并在實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行仿真調(diào)試，測試記錄系統(tǒng)時鐘頻率、輸出數(shù)據(jù)波形、指出實(shí)際測試的波特率。
3、雙機(jī)通信。串口工作方式設(shè)置為方式3，收發(fā)均采用中斷控制，數(shù)據(jù)通信采用奇校驗(yàn)，波特率自定，完成2位BCD碼傳送，BCD碼通過撥動開關(guān)輸入，采用一個按鍵作為發(fā)送控制。甲機(jī)發(fā)送時，乙機(jī)接收，反之亦然。要求接收時必須把接收到的BCD碼顯示出來（采用LED或數(shù)碼管），并向發(fā)送方回送一個接收確認(rèn)信號（信號形式自定），發(fā)送方接收到確認(rèn)信號后發(fā)出指示（聲或光）。編寫相應(yīng)的測試程序并在實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行仿真調(diào)試。
注意：先按要求完成本機(jī)的串行通信，即自發(fā)自收（將RXD、TXD短接）。調(diào)試通過后再進(jìn)行雙機(jī)通信，即兩個實(shí)驗(yàn)平臺之間的通信。
四、預(yù)習(xí)要求
畫出實(shí)驗(yàn)電路，復(fù)習(xí)串口工作方式設(shè)置及波特率設(shè)置，計(jì)算定時器初值，編寫好測試程序，在keil開發(fā)平臺上編譯通過。思考改變波特率程序應(yīng)做哪些修改，分析波特率的誤差來源以及如何提高波特率的精度，考慮好測試的方法和步驟。自擬測試表格。
實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1-3程序打印，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告相應(yīng)位置自制測試表格，思考題寫在第七部分上。
五、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備
PC機(jī)、keil軟件、仿真器、實(shí)驗(yàn)平臺、示波器。
六、思考題
1、AT89S51單片機(jī)串行口有幾種工作方式？有幾種幀格式？
2、AT89S51單片機(jī)的波特率如何確定？如何提高波特率精度？
3、AT89S51串行口應(yīng)怎樣與計(jì)算機(jī)的232C串口接口？為什么？畫出接口電路。
4、AT89S51單片機(jī)如何實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信？
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