《微機(jī)原理與及接口技術(shù)》課程硬件實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、微機(jī)原理與及接口技術(shù)課程硬件實(shí)驗(yàn)報(bào)告硬件實(shí)驗(yàn)I I/O接口控制實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 掌握I/O接口的操作指令和輸入輸出的基本使用方法；2) 了解8051微控制器內(nèi)部I/O接口的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)；3) 熟練運(yùn)用Keil環(huán)境開(kāi)展軟硬件調(diào)試。2. 預(yù)習(xí)要求1) 了解P0、Pl、P2、P3端口的準(zhǔn)雙向特點(diǎn)，以及應(yīng)用特性;2) 了解軟件延時(shí)程序的設(shè)計(jì)方法，以及延時(shí)時(shí)間的計(jì)算；3) 預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的硬件連接，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序。3. 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明經(jīng)典 8051MCU 有P0、Pl、P2、P3 四個(gè) I/O 端口，32 條口 線。P0、Pl、P2、P3四個(gè)端口作為普通I/O 口使用時(shí)，都是準(zhǔn) 雙向口；在輸

2、入時(shí)，首先要向端口的鎖存器寫(xiě)1,以保證內(nèi)部輸出 場(chǎng)效應(yīng)管處于截止?fàn)顟B(tài)。在4個(gè)端口中,P0 口沒(méi)有內(nèi)部上拉電阻， 即作為輸出時(shí)，是漏極開(kāi)路的。使用微控制器的I/O端口外接輸出設(shè)備時(shí)，要特別注意其驅(qū) 動(dòng)能力。驅(qū)動(dòng)能力包括兩方面，一是輸出電流能力、二是灌入電 流能力。4. 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)1) 在Keil環(huán)境運(yùn)行如下程序，設(shè)系統(tǒng)晶振為12MHz,分析在P1.0引腳上能得到什么？1ORGOOOOH2LOOP:CLRP1.03LCALLDelaylOms4SETBP1.05LCALLDelaylOms6LCALLDelaylOms7SJMPLOOPS9DelaylOms :MOVRGQ10Dloopl:MOV

3、R7,#25011DLoopO:DJNZR7 r DloopO12DJNZR Dloopl13ret)運(yùn)行結(jié)果:在P1.0引腳上，不斷輸出低電平10ms,高電平20ms 的矩形波。2) 8位發(fā)光二極管顯示接口電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示，P1 口作輸 出口連接8個(gè)LEDo 8個(gè)LED依次輪流循環(huán)點(diǎn)亮程序流程如 圖3-2所示。在Keil環(huán)境運(yùn)行該程序，觀察LED顯示情況。GND0 12 3 a 5 6 7 aQQQQQaQU13J12DOmD2D3D4D5D6wJR234JR45fJR5qJrJR67X瓜7S76543Lr IT74573圖3-18位LED顯示接口電路開(kāi)始延時(shí)左一位數(shù)據(jù)輸出設(shè)置初始值1

4、ORGOOOOH21-fAIN:MOVAr #0001H3OUTPUT:MOVPlrA4RLA5LCALLDELAY6SJ14POUTPUT7SDELAY:MOVR6,#0&DEL00P2:MOVR7r#25010DELOOP1:DJNZR7rDELOOP111DJNZ眄DELOOP212RET13END運(yùn)行結(jié)果：Pl 口引腳輸岀低電平，相應(yīng)的LED點(diǎn)亮，反之則熄 滅；8個(gè)LED以125ms的間隔輪流點(diǎn)亮并不斷循環(huán)5. 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)1）設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)8位LED中的每個(gè)LED依次輪流顯示0.5s,并 在循環(huán)5次后全部熄滅。1ORGOOOOH214AIN:MOVAr#l3MOV4OUTPUT: MO

5、VPl,A5RLA6LCALLDELAY057DJNZR 匕 OUTPUT8SJMPSTOP9DELAY05：MOVR5,#410DELOOP3:MOVR6r#011DELOOP2:MOVR7r #25012DELCX)P1:DJNZ叭DELOOP丄13DJNZR6.DELOOP214DJNZR5,DELOCP315RET1STOP:MOVPl, #017END18硬件實(shí)驗(yàn)2模擬交通燈實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）進(jìn)一步掌握基本I/O輸入輸出操作指令的靈活應(yīng)用。2）了解雙色LED的控制、使用方法。3）了解模擬交通燈的控制方法。2. 預(yù)習(xí)要求1）了解雙色LED的結(jié)構(gòu)、弓I腳功能和連接方法。2）了解交通燈的工作

6、過(guò)程和控制邏輯。3）預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的硬件連接，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程 序。3. 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明可以釆用雙色發(fā)光二極管（雙色LED）作為交通指示燈。 雙色發(fā)光二極管，即在一個(gè)LED封裝中集成了 2個(gè)發(fā)光 LED,常見(jiàn)的是1個(gè)紅色、1個(gè)綠色，當(dāng)控制兩個(gè)LED同 時(shí)點(diǎn)亮?xí)r顯示出黃色，因此雙色LED有3種顯示色。其構(gòu) 成如圖3-4所75。當(dāng)紅色LED點(diǎn)亮、綠色LED不點(diǎn)亮?xí)r，發(fā)光二極管顯示 紅色；當(dāng)綠色LED點(diǎn)亮、紅色LED不點(diǎn)亮?xí)r，發(fā)光二極 管顯示綠色；當(dāng)紅色LED、綠色LED同時(shí)點(diǎn)亮?xí)r，發(fā)光二 極管呈現(xiàn)的是黃色。另外，當(dāng)控制雙色LED紅、綠兩個(gè)PN結(jié)流過(guò)不同比例 的電流時(shí)，可以使其發(fā)出粉紅、淡綠、淡黃、

7、黃色等不同的 色彩，達(dá)到簡(jiǎn)單的“彩色”顯示效果。雙色LED有共陰、共陽(yáng)兩種封裝形式，提供3個(gè)引腳， 其中一個(gè)為公共端，兩個(gè)為顯示控制端。共陰結(jié)構(gòu)共陽(yáng)結(jié)構(gòu)公共端圖34雙色LED結(jié)構(gòu)原理圖4. 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)如圖3-5所示是采用P1 口控制4個(gè)雙色LED的接口電 路。在Keil環(huán)境運(yùn)行并調(diào)程程序，觀察結(jié)果。交通燈圖3-5交通燈顯示接口電路ORG0000HLOOP: MOVP2L,# OFFHNOPLCALLDELAY1SMOVFl,NOPLCALLDELAY1SMOVPlr #55HNOPLCALLDELAY1SSJMPLOOPEND分析:設(shè)4個(gè)雙色LED為東南西北四個(gè)方向的交通指示燈，從上到下 4個(gè)

8、分別代表東南西北方向；設(shè)雙色LED的1腳控制紅色LED, 3腳 控制綠色LED則向P1端口輸出AAH,結(jié)果為:南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮； 則向P1端口輸出55H,結(jié)果為:南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；運(yùn)行結(jié)果：兩個(gè)方向的紅燈、綠燈以Is的周期交替閃爍。5. 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)電路如圖3-5所示,D3、D4、D5和D6、D7、D7分別控制南 北和東西方向的紅黃綠指示燈。設(shè)計(jì)程序，用6個(gè)LED控制兩個(gè) 方向的交通，具體要求如下。4個(gè)路口的紅燈全部亮0.5s后，東西路口的綠燈亮，南北路 口的紅燈亮，東西路口方向通車；延時(shí)一段時(shí)間后（2s）,東西和南北路口的綠燈、紅燈閃爍若 干次（如2s）,然后均變?yōu)?/p>

9、黃燈亮；延時(shí)一段時(shí)間后（0.5）,東西路口的紅燈亮，南北路口的綠 燈亮，南北路口方向通車；延時(shí)一段時(shí)間后（2s）,南北和東西路口的綠燈、紅燈閃爍若 干次后（如2s）,然后均變?yōu)辄S燈亮；延時(shí)一段時(shí)間后（05s）,再切換到東西路口的綠燈亮，南北 路口的紅燈亮；不斷重復(fù)以上過(guò)程，實(shí)現(xiàn)模擬交通燈控制。30DELAY250MS :MOV31DELODP3:MOVR5rt032DELOOP2:MOVR6rf25033DELOOP1:DJNZ眄DELOOP丄34DJNZR5rDELOOP235DJNZRfDELOOP336RET3738DELAY500MS:LCALLDELAY250MS39LCALLDEL

10、AY250MS40RET4142DELAY25:MOVR3r#443DELJLY2S_L：LCALLDELAY500MS44DJNZR3rDELAY2S45RET46END12345678910111213141516171819202122232425262728ORG OOOOHMOV Pl,#110110115LCALL DELAY500MSLOOP： MOV Plf #11011110BLCALL DELAY2SMOV R3f#4LOOP1! MOV Plr 丄丄丄丄丄1.丄BLCALL DELAY250MSMOV Pl,#11011110BLCALL DELAY250MSDJNZ R

11、3JOOP丄MOV Plr 丄：L0丄 10丄BLCALL DELAY500MSMOV Pl,#1111GO11BLCALL DELAY2SMOV R3,拜LOOP2: MOV Plf #11111111BLCALL DELAY250HSMOV P1Z#11110011BLCALL DELAY250M5DJNZ R3.LOOP2MOV Plf #11101101BLCALL DELAY500MSSJMP LOOP硬件實(shí)驗(yàn)6八段數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 了解數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示字符的7段碼編制方法；2) 掌握查表法獲得0F的7段碼的方法；3) 掌握靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示的原理，硬件連接方式和程序編

12、寫(xiě)方法。2 預(yù)習(xí)要求1) 了解數(shù)碼管靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示接口電路的設(shè)計(jì)方法和特 占八、92) 了解數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的程序設(shè)計(jì)方法；3) 理解運(yùn)用串行口工作方式0擴(kuò)展I/O連接數(shù)碼管的方法；4) 認(rèn)真預(yù)習(xí)本節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)硬件連接電路，編寫(xiě)實(shí) 驗(yàn)程序。3 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1) LED數(shù)碼管顯示原理8段LED數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。對(duì)于共陰數(shù) 碼管，其8個(gè)LED的陰極連接在一起作為公共COM端；而 共陽(yáng)數(shù)碼管中8個(gè)LED的陽(yáng)極連接在一起作為公共COM 端。共陰數(shù)碼管顯示的必要條件是其COM端接地或接具有較大 灌電流能力的輸入端口，此時(shí)當(dāng)某個(gè)發(fā)光二級(jí)管的陽(yáng)極為高電平 時(shí)，該發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)數(shù)碼管

13、顯示的必要條件是共陽(yáng)極接 電源或具有較強(qiáng)電流輸岀能力的輸出端口,此時(shí)當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極 管的陰極接低電平時(shí)，該發(fā)光二級(jí)管被點(diǎn)亮。2） LED數(shù)碼管顯示方式A. 靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管需要一個(gè)具有鎖存功能的8 位輸出口，用來(lái)鎖存待顯示的段碼。將要顯示數(shù)的7段碼輸出到 端口，數(shù)碼管就會(huì)顯示并一直保持到接收到新的顯示段碼為止。 靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)：顯示程序簡(jiǎn)單，占用CPU時(shí)間少。但當(dāng)數(shù)碼 管數(shù)量較多時(shí)，就需要外擴(kuò)較多的輸出端口，因此靜態(tài)顯示的缺點(diǎn) 是占用硬件資源多，成本較高。B. 動(dòng)態(tài)顯示方式動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將多個(gè)數(shù)碼管的相應(yīng)段碼線連在一起，接 到一個(gè)8位輸出端口，該端口稱為段碼輸出口；同時(shí)

14、將各個(gè) （如8個(gè)）數(shù)碼管的COM端連接到一個(gè)8位輸出端口，該端 口稱為位控輸岀口。這樣的連接使得8個(gè)數(shù)碼管只要2個(gè)輸出 端口就可以實(shí)現(xiàn)控制，大大簡(jiǎn)化硬件電路。但是由于多個(gè)數(shù)碼管 的段碼是連在一起的，所以需要結(jié)合位控信號(hào)，分時(shí)輸出不同數(shù) 碼管上顯示的7段碼，即需要釆用動(dòng)態(tài)顯示掃描，輪流向段碼輸 出口輸岀段碼和向位控輸岀口輸岀位選信號(hào)，并進(jìn)行12ms的 短時(shí)延時(shí)；8個(gè)數(shù)碼管輪流輸出一遍后，約20ms后，就要進(jìn) 行一次顯示刷新，這樣才能利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作 用，得到全部數(shù)碼管同時(shí)穩(wěn)定顯示的效果。因此動(dòng)態(tài)顯示方式， 硬件比較節(jié)省，但動(dòng)態(tài)顯示刷新比較消耗MCU的時(shí)間資源。 另外，在同樣驅(qū)動(dòng)電

15、流的情況下，動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要 差一些，所以動(dòng)態(tài)顯示電路的限流電阻通常比靜態(tài)顯示的限流電 阻小。4 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)1) 8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路如圖3-12所示，釆用共陽(yáng)數(shù)碼 管。下面例程實(shí)現(xiàn)了將顯示緩沖區(qū)DBUF中的8個(gè)BCD 碼數(shù)顯示在8位數(shù)碼管的功能，請(qǐng)?jiān)贙eil環(huán)境運(yùn)行該程 序，觀察結(jié)果。圖3-12 8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路【分析】:根據(jù)共陰數(shù)碼管原理，可得到09的7段碼如程序中的 TABLE 表。A設(shè)P0 口為段碼輸岀口，P1 口為位控信號(hào)輸岀端；對(duì)于 共陰數(shù)碼管，其電流取自段碼輸出口 (P0)流入到位碼 控制口 (Pl)o設(shè)流經(jīng)每個(gè)LED的電流為3mA,則從P0中每條口線上 拉岀的

16、最大電流是3111A；而灌入P1 口線的最大電流是一 個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)LED全部顯示的情況，即有24mA。因此應(yīng)該在Pl 口與數(shù)碼管之間加入驅(qū)動(dòng)芯片(該芯片要求至少能夠灌入24niA電流，本圖中未畫(huà)出，實(shí)驗(yàn)箱 設(shè)計(jì)圖中是加了一個(gè)74573 )oDBUF EQU 3OHORGOOOOHSJl-iPI4AINORG0040HMOVR0,#DBUFMOVR2f #0MOVR2MOVDPTRr STABLEMOVCA+DPTRMOVR0r AINCROINCR2CJNER2,tlOrFILLMOVRO片30日MOVR2r#0MOVR丄，#07FHMOVA, R0MOVP0f AMOVA, R1MOVPl

17、f ALCALL,DE LAY IMS14AIN;FILL：DISPLAY:NEXT :SETB CMOVR1RRC A12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637MOV R1zAINC ROMOVR2CJNEr NEXTSJMP DISPLAYTABLE:DB 06Hf5BH,4FHr66Hr6DH,7DHr07H.7FH,6FHDE LAY IMS：MOVDELOOF2 :MOVDELOOP1:DJNZDJNZR5rf2RS250R6r DELOOP 1R5r DE匸8F2RETEND115 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)1

18、2(i) 一個(gè)靜態(tài)數(shù)碼管的電路如3-14所示，編寫(xiě)程序，在該數(shù)碼管上依次顯示09數(shù)字，每個(gè)數(shù)字顯示時(shí)間為Is。(以下2部分內(nèi)容作為探究型實(shí)驗(yàn))在該數(shù)碼管上，依次循環(huán)顯示a、b、c、d、e、f各段，每 段顯示時(shí)間為200ms o按鍵輸入自己學(xué)號(hào)的后8位，并在動(dòng)態(tài)數(shù)碼管上顯示。VCC靜態(tài)數(shù)亞1DBUFEQU30H2ORG0O00H3SJ14P1-1AINqORG004 OH5HAIN:MOVR0r #DBUF6MOVR2r #07FILL：MOVA,R28MOVDPT RATABLE9MOVC0A+DPTR10MOVR0rA11INCR012INCR213CJNER2r #10rFILL14DISPLAY;MOVR0r#30H15MOVR2r #016NEXT：MOVA, R017MOV18LCALLDELAY1S19INCR020INCR221CJNER2r #10 r NEXT22SJMPDISPLAY23TABLE:DB3FH,06H*5BH,4FIb2425DELAY丄5 :MOVR7r#826DELOOP3:MOVR5z#027DELOOP