單片機(jī)實驗指導(dǎo)書(新版201004)

1、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實驗指導(dǎo)書主主 編編： ： 儲儲 忠忠 合肥學(xué)院電子信息與電氣工程系2013 年年 2 月月I前 言單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程為一門理論與實踐相結(jié)合的課程，本課程安排的實驗旨在培養(yǎng)學(xué)生軟硬件開發(fā)能力，用編程語言及硬件設(shè)備實現(xiàn)串、并行通訊、計數(shù)/定時、A/D、D/A 等硬件接口的功能，進(jìn)一步加深對常用硬件芯片的了解和應(yīng)用，以及學(xué)習(xí)用單片機(jī)解決實際問題。實驗要求學(xué)生利用編程語言及硬件設(shè)備實現(xiàn)單片機(jī)的方案設(shè)計、程序編寫、硬件連接、調(diào)試，從中體會具體硬件接口的應(yīng)用技巧，進(jìn)一步理解硬件接口芯片，逐步掌握單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用方法。STAR ES598PCI 提供實驗儀具有與微機(jī)同步演示功能, 允許

2、學(xué)生在 Windows 操作系統(tǒng)下編寫、編譯、連接、錯誤定位、調(diào)試、觀察、修改系統(tǒng), 不需要使用早期的 PWB、TD等 DOS 下的調(diào)試環(huán)境。通過本實驗的學(xué)習(xí),學(xué)生可以熟悉各種類型的接口芯片,匯編語言程序的編寫、調(diào)試,充分鍛煉動手及編程能力。II目 錄合肥學(xué)院電子信息與電氣工程系實驗室實驗守則.1實驗一 構(gòu)建單片機(jī)最小系統(tǒng)和實驗環(huán)境熟悉.2實驗二 跑馬燈實驗及 74HC138 譯碼器.4實驗三 8255 控制交通燈實驗.7實驗四 8253 方波實驗.9實驗五 繼電器控制/光偶控制實驗.111合肥學(xué)院電子信息與電氣工程系合肥學(xué)院電子信息與電氣工程系實驗室實驗守則實驗室實驗守則為了培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、實

3、事求是的科學(xué)實驗態(tài)度和善于思考、勤于動手的學(xué)習(xí)作風(fēng)以及保證實驗教學(xué)的正常進(jìn)行，電子信息與電氣工程系實驗室特制定以下規(guī)則，望遵照執(zhí)行： 1、 禁止一切無關(guān)人員隨意進(jìn)入實驗室和動用實驗儀器設(shè)備和實驗室內(nèi)物品，確需進(jìn)入實驗室工作學(xué)習(xí)的一切人員要必須嚴(yán)格遵守實驗室的規(guī)章制度，服從實驗室管理人員的安排。2、 學(xué)生應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，預(yù)習(xí)不合格者不得參加實驗，認(rèn)真完成指定的實驗內(nèi)容或?qū)嶒炞鳂I(yè)，并交指導(dǎo)教師審閱。 3、 學(xué)生不得遲到、早退、無故缺席，進(jìn)入實驗室后應(yīng)按指定位置就座，遲到超過五分鐘不得參加實驗，實驗未完成早退者均按曠課論處。嚴(yán)禁代替他人做實驗，缺實驗者，課程結(jié)束后，考試前主動來補(bǔ)做實驗，否則不得

4、參加考試。 4、 進(jìn)入實驗室請自帶鞋套。書包、水杯等個人物品應(yīng)放到指定處，且衣冠整齊，保持安靜，嚴(yán)禁吸煙、吃食物、隨地吐痰和亂丟雜物等不文明行為,否則實驗工作人員有權(quán)停止其實驗。 5、 實驗前應(yīng)先檢查實驗所需的工具、儀器、材料等是否齊全完好。如有缺漏、損壞應(yīng)及時報告請老師處理。 6、 聽從指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，帶硬件的實驗接好線路后，應(yīng)先認(rèn)真檢查，關(guān)鍵處確保無誤。如無把握時，須請指導(dǎo)教師審核后方可通電；進(jìn)行大型儀器和強(qiáng)電實驗務(wù)必經(jīng)指導(dǎo)教師檢查同意后，才可按操作規(guī)程通電實驗。7、 實驗時必須持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，勵行節(jié)約，嚴(yán)格按照實驗步驟和正確的方法進(jìn)行操作，要細(xì)心觀察記錄實驗結(jié)果，碰到疑難故障，應(yīng)冷靜分

5、析原因，積極排除，如發(fā)生意外及時報告；獨立完成實驗任務(wù)，不得抄襲他人實驗結(jié)果。 8、 欲增加或改變實驗內(nèi)容，須征得指導(dǎo)教師同意。 9、 注意人身安全，愛護(hù)儀器和設(shè)備，實驗時儀器、設(shè)備、工具、材料不得亂放、亂拋；不做與實驗無關(guān)的事情，不動與本次實驗無關(guān)的儀器設(shè)備，不進(jìn)入與實驗無關(guān)的場所，不隨便串組，有以上表現(xiàn)而又不服從管理教育者，不得參加實驗； 10、完成實驗后主動整理放好相關(guān)設(shè)備，搞好衛(wèi)生，實驗中的廢棄固體物品、腐蝕性液體必須倒入指定的容器中，不許倒入水池中，經(jīng)實驗室工作人員、指導(dǎo)教師同意后方可離去。 11、實驗室的任何物資不可擅自帶走，在實驗室中損壞儀器、工具等，應(yīng)及時向工作人員2報告，主動

6、說明原因，并按實驗室儀器設(shè)備損壞、丟失賠償制度處理。3實驗一實驗一 構(gòu)建單片機(jī)最小系統(tǒng)和實驗環(huán)境熟悉構(gòu)建單片機(jī)最小系統(tǒng)和實驗環(huán)境熟悉一、預(yù)習(xí)要求 1構(gòu)建單片機(jī)最小系統(tǒng)，熟悉 51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及編程方法2按照程序流程圖編寫出程序二、實驗?zāi)康?熟悉星單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成和工作原理，熟悉 Keil C51 集成環(huán)境軟件的使用方法。2熟悉 MCS51 匯編指令，能自己編寫簡單的程序，控制硬件。三、實驗內(nèi)容單片機(jī)最小系統(tǒng)實驗：單片機(jī)最小系統(tǒng)實驗：1、熟悉單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成和工作原理，熟悉 Keil C51 集成環(huán)境軟件的安裝和使用方法。2、作出單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成原理圖，分析其各構(gòu)成單元的工作原理。

7、存儲單元數(shù)據(jù)傳輸實驗存儲單元數(shù)據(jù)傳輸實驗1、熟悉 MCS51 匯編指令。2、進(jìn)行存儲單元數(shù)據(jù)傳輸實驗，編寫程序。3、運行程序，驗證譯碼的正確性。四、實驗原理 1、作出單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成原理圖2、分析單片機(jī)最小系統(tǒng)的工作原理3、進(jìn)行存儲單元數(shù)據(jù)傳輸實驗，觀察實驗結(jié)果，驗證程序是否正確。五、實驗儀器、設(shè)備 1、單片機(jī)最小系統(tǒng) 2、Keil C51 集成環(huán)境軟件六、實驗注意事項 1注意在星研集成環(huán)境下如何進(jìn)行程序調(diào)試 2注意保護(hù)實驗箱七、實驗方法及步驟 1、調(diào)試、調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)板。 2、安裝、安裝 Keil C51 集成環(huán)境軟件。4八、實驗報告要求 1、作出單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成原理圖 2、分析

8、單片機(jī)最小系統(tǒng)的工作原理 3、進(jìn)行存儲單元數(shù)據(jù)傳輸實驗，觀察實驗結(jié)果，驗證程序是否正確。 4、寫出實驗心得九、思考題1、在單片機(jī)最小系統(tǒng)的構(gòu)建中，應(yīng)注意哪些因素。5實驗二實驗二 跑馬燈實驗及跑馬燈實驗及 74HC13874HC138 譯碼器譯碼器一、預(yù)習(xí)要求 1熟悉 51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及編程方法2按照程序流程圖編寫出程序二、實驗?zāi)康?熟悉集成環(huán)境軟件或熟悉 Keil C51 集成環(huán)境軟件的使用方法。2熟悉 MCS51 匯編指令，能自己編寫簡單的程序，控制硬件。三、實驗內(nèi)容跑馬燈實驗：跑馬燈實驗：1、熟悉集成環(huán)境軟件或熟悉 Keil C51 集成環(huán)境軟件的安裝和使用方法。2、照接線圖編寫程序：使

9、用 P1 口控制 G6 區(qū)的 8 個指示燈，循環(huán)點亮，瞬間只有一個燈亮。3、觀察實驗結(jié)果，驗證程序是否正確。74HC13874HC138 譯碼器實驗：譯碼器實驗：1、設(shè)計 74HC138 接口電路，編寫程序：使用單片機(jī)的 P1.0、P1.1、P1.2 控制 74HC138 的數(shù)據(jù)輸入端，通過譯碼產(chǎn)生 8 選 1 個選通信號，輪流點亮 8 個 LED 指示燈。2、運行程序，驗證譯碼的正確性。四、實驗原理 參考實驗原理圖如下：1122334455667788991010111112121313141415151616DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA0Date:200

10、5-12-20Sheet of File:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By:P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.4(AD4)35P0.3(AD3)36P0.2(AD2)37P0.1(AD1)38P0.0(AD0)39Vcc40P1.67P1.78RST9(RXD)P3.01

11、0(TXD)P3.111(INT0)P3.212(INT1)P3.313(T0)P3.414(T1)P3.515(WR)P3.616(RD)P3.717XTAL218XTAL119P2.0(A8)21GND2089C52U42DS35DS36DS37DS38DS39DS40DS41VCCDS4212345678510R111510R112510R113510R114510R115510R116510R117510R118 （跑馬燈原理圖）（跑馬燈原理圖）611223344DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA4Date:2006-7-5Sheet of File:F:

12、Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By:A1B2C3G2A4G2B5G16Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015VCC16SN74LS138NU21VCC12JP28470R68DS20ABCG1G2AG2BP1.0P1.1P1.2(C1)VCC(C1)GND(C1)GNDDS35DS36DS37DS38DS39DS40DS4112345678VCCDS42510R111510R112510R113510R114510R115510R116510R117510R118 （譯碼器原理圖）（譯碼器原理圖）五、實驗儀器、設(shè)備 1、單片機(jī)最小系統(tǒng)。

13、 2、Keil C51 集成環(huán)境軟件六、實驗注意事項 1注意在集成環(huán)境下如何進(jìn)行程序調(diào)試 2注意保護(hù)實驗箱七、實驗方法及步驟跑馬燈實驗步驟：跑馬燈實驗步驟：1、設(shè)計接口電路。2、編寫程序或運行參考程序。 3、實驗結(jié)果：通過 G6 區(qū)的 LED 指示燈（8 個指示燈輪流點亮） ，觀察實驗的輸出結(jié)果是否正確。演示程序演示程序ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:MOVSP,#60HMOVA,#0FFHCLRCSTART1:RLCAMOVP1,AACALLDelaySJMPSTART1Delay:MOVR5,#2;延時7Delay1:MOVR6,#0Delay2:MOVR7,

14、#0DJNZR7,$DJNZR6,Delay2DJNZR5,Delay1RETEND譯碼器實驗步驟：譯碼器實驗步驟：1、設(shè)計接口電路。2、調(diào)試程序，查看運行結(jié)果是否正確。八、實驗報告要求 1列寫出所編程序，做思考題 2 寫出實驗心得九、思考題1、在單片機(jī)系統(tǒng)中，74HC138 通常用來產(chǎn)生片選信號，請考慮一下，應(yīng)如何處理8實驗三實驗三 82558255 控制交通燈實驗控制交通燈實驗一、預(yù)習(xí)要求 1熟悉 51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及編程方法2按照要求畫出流程圖及程序二、實驗?zāi)康?、 了解 8255 芯片的工作原理，熟悉其初始化編程方法以及輸入、輸出程序設(shè)計技巧。學(xué)會使用 8255 并行接口芯片實現(xiàn)各種控

15、制功能，如本實驗（控制交通燈）等。2、 熟悉 8255 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和與單片機(jī)的接口邏輯，熟悉 8255 芯片的 3 種工作方式以及控制字格式。3、嘗試自行編寫程序，填寫實驗報告。三、實驗內(nèi)容1、設(shè)計 8255 接口電路，編寫程序：使用 8255 的 PA0.2、PA5.7 控制 LED 指示燈，實現(xiàn)交通燈功能。2、連接線路驗證 8255 的功能，熟悉它的使用方法。四、實驗原理 參考電路原理圖1122334455667788991010111112121313141415151616DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA0Date:2005-12-19Sheet of F

16、ile:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By:D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS68255U36D0D1D2D3D4D5D6D7WRRDRSTA0A1PC5PC6PC7PC2PC3PC4PC0PC1DS35DS36DS37DS38DS39DS40DS411234567

17、8VCCDS42A0A1CSCS1(0F000H)510R111510R112510R113510R114510R115510R116510R117510R118五、五、9五、實驗儀器、設(shè)備 實驗室電腦，集成軟件六、實驗注意事項 1注意在集成環(huán)境下程序調(diào)試的方法 2注意保護(hù)實驗箱七、實驗內(nèi)容及步驟1、設(shè)計 8255 接口電路，并分析其工作原理。2、觀察實驗結(jié)果，是否能看到模擬的交通燈控制過程。八、實驗報告要求 1列寫出所編程序，做思考題 2 寫出實驗心得九、思考題1、如何對 8255 的 PC 口進(jìn)行位操作？ 10實驗四實驗四 82538253 方波實驗方波實驗一、預(yù)習(xí)要求 1熟悉 51 單片

18、機(jī)的結(jié)構(gòu)及編程方法2按照要求畫出流程圖及程序二、實驗?zāi)康牧私?8253 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理；了解 8253 與單片機(jī)的接口邏輯；熟悉 8253 的控制寄存器和初始化編程方法，熟悉 8253 的 6 種工作模式。 三、實驗內(nèi)容1、設(shè)計接口電路，編寫程序：使用 8253 的計數(shù)器 0 和計數(shù)器 1 實現(xiàn)對輸入時鐘頻率的兩級分頻，得到一個周期為 1 秒的方波，用此方波控制蜂鳴器，發(fā)出報警信號，也可以將輸入腳接到邏輯筆上來檢驗程序是否正確。2、連接線路，驗證 8253 的功能，熟悉它的使用方法。四、實驗原理參考電路原理圖如下：1122334455667788991010111112121313141

19、415151616DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA0Date:2005-12-19Sheet of File:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By:D0D1D2D4D5D6D7WRRDD3D08OUT010D17GATE011D26CLK09D35D44D53D62OUT113D71GATE114CLK115CS21RD22WR23OUT217A019GATE216A120CLK2188253U35A0A1GATE0CLK0OUT1GATE1OUT2GATE2CLK2CSVCC2M(B2)Ctrl(D1)VCCCS5(0B000H)A0

20、A1五、實驗儀器、設(shè)備 實驗室電腦，集成軟件及 STAR ES598 實驗儀六、實驗注意事項 1注意在集成環(huán)境下程序調(diào)試的方法 2注意保護(hù)實驗箱七、實驗方法及步驟1、設(shè)計接口電路并分析工作原理。2、測試實驗結(jié)果：三種方法選擇其一：蜂鳴器發(fā)出時有時無的聲音；用邏輯筆測試蜂鳴11器的輸入端口；紅綠燈交替點亮。 八、實驗報告要求 1列寫出所編程序并做出注釋，做思考題 2 寫出實驗心得九、思考題1、8253 還有其它五種工作方式，其它工作模式下，硬件如何設(shè)計？程序如何編寫？2、使用 8253，編寫一個實時鐘程序。12實驗五實驗五 繼電器控制繼電器控制/ /光偶控制實驗光偶控制實驗一、預(yù)習(xí)要求 1了解繼

21、電器/光偶器件的原理及應(yīng)用2認(rèn)真預(yù)習(xí)本節(jié)實驗內(nèi)容，嘗試自行編寫程序。二、實驗?zāi)康?、掌握使用繼電器控制外設(shè)的基本方法和編程。2、掌握光耦的工作原理，熟悉它的使用方法。三、實驗內(nèi)容繼電器控制：繼電器控制：1、預(yù)備知識自動化控制設(shè)備中，存在一個電子與電氣電路的互連問題，一方面，電子電路需要控制電氣電路的執(zhí)行元件，如：電動機(jī)、電磁鐵、電燈等；一方面又要為電子電路提供良好的電隔離，以保護(hù)電子電路和人身安全，減少干擾源。繼電器就起這個橋梁作用。2、實驗過程：設(shè)計接口電路，通過繼電器控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動、停止。光偶控制：光偶控制：1、預(yù)備知識為了消除控制電路與外設(shè)共地的影響，對外界的輸入輸出采用了光電隔離措施

22、，以最大限度的減少外界電路對內(nèi)部電路的干擾。STAR ES59PA 用了兩種光耦，普通光耦采用 TOSHIBA 公司的 TLP521-4 芯片，它的反應(yīng)速度通常為幾十的 us，高速光耦采用了 HP 公司的 6N137，它的反應(yīng)速度小于 75ns。TLP521 的工作電壓范圍很寬，通過光耦，可將較高電壓的外部信號轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以接收的信號，也可以將單片機(jī)發(fā)出的信號轉(zhuǎn)化為較高電壓的外部信號，提高抗干擾能力。2、實驗過程單片機(jī)的 Rxd、Txd 通過光耦，與微機(jī)串行通信。四、實驗原理參考電路原理圖如下：11223344DDCCBBAATitleNumberRevisionSizeA4Date:2006-7-5Sheet of File:F:Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By:VCC8550Q518R815.1KR822KR83CTRLCOM2COM1CUT212JP30CUT1CLOSE2123