MCS單片機(jī)實驗指導(dǎo)書

1、MCS單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實驗裝置實驗指導(dǎo)目 錄實驗1 交通燈模擬控制2實驗2 水塔水位模擬控制4實驗3 水塔水位模擬控制6實驗4 步進(jìn)電機(jī)模擬控制9實驗5 繼電器模擬控制14實驗6 皮帶運輸機(jī)模擬控制16實驗7 搶答器應(yīng)用系統(tǒng)19實驗8 電子鐘控制系統(tǒng)21實驗9 A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用系統(tǒng)25實驗10 D/A轉(zhuǎn)換應(yīng)用系統(tǒng)28實驗11 串行口的應(yīng)用30實驗12 液晶顯示屏控制32實驗1 交通燈模擬控制一、實驗?zāi)康?、掌握MCS51在交通燈控制的流程及方法；2、進(jìn)一步運用軟件延時來進(jìn)行準(zhǔn)確時間控制；3、熟悉各I/O口的輸入輸出控制。二、實驗設(shè)備主機(jī)箱1臺；仿真排線1條，USB通訊線1條；導(dǎo)線1套；交通燈模擬控

2、制模塊1塊。三、實驗內(nèi)容首先東西綠燈及南北紅燈一起亮10S，東西綠燈閃動3S，此時南北紅燈亮，接著所有黃燈亮2S后，然后東西紅燈及南北綠燈一起亮10S，南北綠燈閃動3S，接著所有黃燈亮2S，重復(fù)以上的流程。 四、參考程序及框圖五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB通訊線成從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與交通燈控制模擬控制模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、GND與模塊的+5V、0V接好。2、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和+5V扭子開關(guān)，此時電源指示燈、電源指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。3、進(jìn)入偉

3、福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，匯編成功后運行程序。按下面板的啟動/停止鍵時，東西南北向信號燈開始運行指示，再按啟動/停止鍵時信號燈停止指示。觀察是否與實驗內(nèi)容相符合。六、原理及面板 實驗2 水塔水位模擬控制一、實驗?zāi)康?、掌握水塔水位控制原理；2、掌握水塔水位上、下限水位傳感器原理及應(yīng)用；3、掌握單片機(jī)控制交流電動機(jī)接口及應(yīng)用。二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條；水塔水位模擬控制模塊1塊。三、實驗內(nèi)容用單片機(jī)控制水塔水位，要求：當(dāng)水塔水位低于下限水位時啟動水泵加水， 當(dāng)水塔水位高于上限水位時關(guān)閉水泵，當(dāng)單片機(jī)檢

4、側(cè)上、下限水位傳感器誤邏輯時應(yīng)關(guān)閉水泵，輸出故障指示。 四、參考程序及框圖 五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB通迅線從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與水塔水位模擬控制模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、GND與模塊的+5V、0V接好。2、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和+5V扭子開關(guān)，此時電源指示燈、電源指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。3、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，匯編成功后運行程序。用A、B扭子開關(guān)代替水塔水位上、下水位傳感器，操作A、B扭子開關(guān)時，觀察

5、發(fā)出二極管的指示是否與實驗內(nèi)容相符合。六、原理及面板 實驗3 水塔水位模擬控制一、實驗?zāi)康?、掌握直流電動機(jī)工作原理2、掌握直流電動機(jī)脈寬調(diào)速及正、反轉(zhuǎn)控制3、掌握8155與單片機(jī)接口控制直流電動機(jī)及應(yīng)用二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺；實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條；直流電動機(jī)模擬控制模塊1塊。三、實驗內(nèi)容用8155與單片機(jī)接口控制直流電動機(jī)。要求：能正/反轉(zhuǎn)，速度可調(diào)控制。設(shè)電機(jī)全電壓時其轉(zhuǎn)速為最大Vmax，占空比D=t1/T 則電機(jī)的平均Vd=Vmax.D式中Vd-電機(jī)的平均速度，Vmax-電機(jī)全電壓的速度(最大)，D=t1/T-占空比，由上可知：改變電機(jī)占空比，

6、可調(diào)節(jié)電機(jī)速度 四、參考程序及框圖 五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB線從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與水塔水位模擬控制模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、GND與模塊的+5V、0V接好。2、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和+5V扭子開關(guān)，此時電源指示燈、電源指示燈、偉福V5電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。3、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，匯編成功后運行程序。4、用兩只發(fā)光二極管模擬直流電動機(jī)的正/反轉(zhuǎn)，發(fā)光二極管亮、滅周期的長短模擬直流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，發(fā)光二極管亮的時間越長時

7、，表示直流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度越慢，反之為越快，操作面上的啟動/停止、正/反、速度功能開關(guān)，觀察發(fā)出二極管的指示是否與實驗內(nèi)容相符合。六、原理及面板 實驗4 步進(jìn)電機(jī)模擬控制一、實驗?zāi)康?、掌握步進(jìn)電機(jī)工作原理；2、掌握步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)的接口及應(yīng)用；3、掌握步進(jìn)電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)及調(diào)速控制。二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺；實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條；步進(jìn)電機(jī)模擬控制模塊1塊。三、實驗內(nèi)容用單片機(jī)控制三相步進(jìn)電機(jī)，要求：啟動/停止、正/反轉(zhuǎn)控制，模式選擇及調(diào)速控制:(1)步進(jìn)電機(jī)脈沖序列的生成，用軟件實現(xiàn)沖波的方法是輸出一高電平，然后用軟件延時一段時間，而后輸出低電平，再延

8、時。延時時間的長短由步進(jìn)電機(jī)的工作頻率決定。 (2)方向控制，常用的步進(jìn)電機(jī)有二相、三相、四相、五相、六相，其旋轉(zhuǎn)方向與內(nèi)部繞組的通電順序有關(guān)。下以三相進(jìn)電機(jī)為例進(jìn)行講述。三相步進(jìn)電機(jī)有三工作方式：三拍，通電順序為：ABC；雙三拍，通電順序為：ABBCCA；三相六拍，通電順序為：AABBBCCCA。如按上述三種通電方式和通電順序進(jìn)行通電，則步進(jìn)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動。反之，如果通電方式向與上述相反，則步進(jìn)電機(jī)為反向轉(zhuǎn)動。例如在單三拍的通電順序為ACBA，其它兩種方式此類推。步進(jìn)電機(jī)的方向控制方法是：1、用單片機(jī)輸出接口的每一位控制繞組，例如，用8位單片機(jī)控制三相步進(jìn)電機(jī)時，可用P1.0、P1.1、P1.

9、2分別接步進(jìn)電機(jī)的A、B、C三相繞組2、根據(jù)所選定的步進(jìn)電機(jī)及控制方式，寫出相應(yīng)控制方式的模型，如上面講的三種控制方式的數(shù)學(xué)模型分別為：三相單三拍步序 控制位 工作狀態(tài) 控制模型 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H2 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H3 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H三相雙三拍步序 控制位 工作狀態(tài) 控制模型 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 AB 03H2 0 0 0 0 0 1 1

10、 0 BC 06H3 0 0 0 0 0 1 0 1 CA 05H三相六拍步序 控制位 工作狀態(tài) 控制模型 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H2 0 0 0 0 0 0 1 1 AB 03H3 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H4 0 0 0 0 0 1 1 0 BC 06H5 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H6 0 0 0 0 0 1 0 1 CA 05H 以上為步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)時的控制順序及數(shù)學(xué)模型,如果按上述逆順序進(jìn)行控制,則步進(jìn)電機(jī)將向反方向轉(zhuǎn)動。由此可知，所謂步進(jìn)電機(jī)的方向控制，

11、實際上就是按照某一控制方式所規(guī)定的順序送脈沖序，即可達(dá)到控制步進(jìn)電方向的目的。3、步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速控制 簡單的講改變輸出脈沖寬度周期可實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速控制四、參考程序及框圖五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB線從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與步進(jìn)電機(jī)模擬控制模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、GND與模塊的+5V、0V接好。2、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和+5V扭子開關(guān)，此時電源指示燈、電源指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。3、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，

12、匯編成功后運行程序。4、用三個發(fā)光二極管代替三相步進(jìn)電機(jī)的通電繞組A、B、C，發(fā)光二極亮?xí)r該繞通電，反之為斷電，發(fā)光二極亮、滅周期的長短模擬步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，發(fā)光二極亮的時間越長時，表示步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度越慢，反之為越快，面板上的模式1為三相單三拍，模式2為三相雙三拍，模式3為三相六拍，操作面上的啟動/停止按扭，模式、速度功能開關(guān)，觀察發(fā)出二極管的指示是否與實驗內(nèi)容相符合。 六、原理及面板 實驗5 繼電器模擬控制一、實驗?zāi)康?、掌握繼電器的構(gòu)成和工作原理；2、掌握單片機(jī)控制繼電器輸出接口及應(yīng)用。二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條；繼電器模擬

13、控制模塊1塊。三、實驗內(nèi)容用單片機(jī)控制三個繼電器的輸出，要求：通過鍵盤分別控制繼電器的輸出與關(guān)閉。四、參考程序及框圖五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB通訊線主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與繼電器模擬控制模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、+12V、GND與模塊的+5V、+12V、0V接好。2、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和+5V扭子開關(guān)，+12V扭子開關(guān)，此時電源指示燈、+5V指示燈、+12V指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。3、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，

14、匯編成功后運行程序。4、用三只發(fā)光二極管模擬三個繼電器的輸出。發(fā)光二極管亮?xí)r，表示該繼電器管的指示是否與實驗內(nèi)容操作面上的合。輸出狀態(tài)，反之為關(guān)閉狀態(tài)。鍵盤，觀察發(fā)出二極相符。六、面板簡要說明實驗6 皮帶運輸機(jī)模擬控制一、實驗?zāi)康?、掌握單片機(jī)控制皮帶運輸機(jī)的控制流程及其應(yīng)用；2、進(jìn)一步掌握交流電動機(jī)、電磁閥與單片機(jī)接口及應(yīng)用。二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺；實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條；皮帶運輸機(jī)模擬控制模塊1塊。三、實驗內(nèi)容用單片機(jī)控制三層皮帶運輸機(jī)及下料系統(tǒng)。首先首層皮帶運輸運行2秒后停止，接著第二層皮帶運輸運行2秒后停止，然后第三層皮帶運輸運行2秒后停止，最

15、后后打開閥門2秒后關(guān)閉，重復(fù)以上流程塔水位。當(dāng)任何時時候按下啟動/停止健時，都能使皮帶運輸機(jī)啟動或停止。 四、參考程序及框圖五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB通訊線從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與皮帶運輸機(jī)模擬控制模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、GND與模塊的+5V、0V接好。2、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和+5V扭子開關(guān)，此時電源指示燈、電源指示燈、偉福V5電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。3、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，匯編成功后運行程序。4、用四個發(fā)光二極管模擬三層

16、交流電動機(jī)和電磁閥，當(dāng)發(fā)光二極管亮?xí)r，表示電動機(jī)運行或電磁閥打開，反之電動機(jī)停止或電磁閥關(guān)閉。操作面板上的啟動/停止鍵盤，觀察發(fā)出二極管的指示是否與實驗內(nèi)容相符合。六、原理及面板實驗7 搶答器應(yīng)用系統(tǒng)一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步掌握八段碼顯示特點；2、進(jìn)一步掌握距陣式鍵盤中斷掃描方式及實現(xiàn)搶答的功能；3、了解74LS21的功能。二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺；實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條。三、實驗內(nèi)容搶答器開始處于待機(jī)狀態(tài)，可以立即進(jìn)行搶答，搶答的最快者在LED顯示出其編號，并響一聲“噼”，當(dāng)再次搶答時，必須按一次復(fù)位按扭。四、參考程序及框圖五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接

17、上交流220V電源，用USB通訊線從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與主機(jī)箱目標(biāo)連接板（POD5X-1）連接。2、按實驗電路原理圖，用實驗導(dǎo)成連接好。3、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和5V扭子開關(guān)，此時，電源指示燈、5V電源指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。4、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，匯編成功后運行程序，此時進(jìn)入搶答，注意所按的鍵是否跟顯示出來的結(jié)果相符合，每搶答一次，應(yīng)按一次復(fù)位按扭RESET，然后才能進(jìn)行搶答。 六、原理及面板實驗8 電子鐘控制系統(tǒng)一、實驗?zāi)康?、掌握定時器在電子鐘中

18、的應(yīng)用；2、進(jìn)一步掌握中斷程序的應(yīng)用；3、進(jìn)一步加強(qiáng)鍵盤掃描與動態(tài)掃描顯示的并用方法及技巧；4、加強(qiáng)掌握MCS-51編程的綜合運用能力。二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺；實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條。三、實驗內(nèi)容利用單片機(jī)里的定時器定時100ms產(chǎn)生中斷，中斷10次計1秒，中斷60秒計1分，中斷60分計1小時，中斷24小時后變?yōu)?，利用單片機(jī)的兩個中斷源進(jìn)行調(diào)時及調(diào)分，以校準(zhǔn)時間，主機(jī)箱LED3-LED8從左到右分別顯示出小時、分、秒。四、參考程序及框圖五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB通訊線從主機(jī)箱仿真器通訊端口與電腦COM口連接，用40芯仿

19、真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與主機(jī)箱目標(biāo)連接板（POD5X-1）連接。2、實驗電路原理圖，用實驗導(dǎo)成連接好。3、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和5V扭子開關(guān)，此時，電源指示燈、5V電源指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。4、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，匯編成功后運行程序，首先全部顯示是全0，然后開始計時，按S1鍵可以較小時，調(diào)S2鍵較分鐘。 六、原理及面板實驗9 A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)用系統(tǒng)一、實驗?zāi)康恼莆沼赡M量變?yōu)閿?shù)字量的方法；掌握ADC0809的功能及其與單片機(jī)的連接方法；掌握溫度傳感器的原理及應(yīng)用；進(jìn)一步掌握鍵盤與顯示并用的方法。二、實驗設(shè)備

20、實驗主機(jī)箱1臺；實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條；A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模塊1塊。三、實驗內(nèi)容利用4個可調(diào)電阻代替4個熱敏電阻來模擬隨溫度變化而其兩端電壓的變化，從變化的電壓模擬量中利用ADC0809來量化為0099數(shù)字量，經(jīng)單片機(jī)處理后驅(qū)動LED顯示出其數(shù)值，從而完成A/D轉(zhuǎn)換。四、參考程序及框圖 五、實驗步驟1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用通訊線從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排線在主機(jī)箱的仿真頭端口與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、GND與模塊的+5V、0V接好。2、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和+5V扭子開關(guān)，

21、此時電源指示燈、+5V電源指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。3、檢查連接無誤后，打開電源開關(guān)和5V扭子開關(guān)，此時，電源指示燈、5V電源指示燈、偉福H51/S電源指示燈處于工作指示狀態(tài)。4、進(jìn)入偉福6000匯編軟件，調(diào)出實驗參考程序或自己編寫的程序進(jìn)行匯編，匯編成功后運行程序，其中面板上LED1顯示通道值，LED2、LED3顯示該通道的數(shù)量值。5、按下選擇通道鍵，LED1顯示通道值，調(diào)節(jié)相應(yīng)通道電位器，LED2、LED3將隨調(diào)節(jié)的變化而變化，順時針增大。六、原理及面板 實驗10 D/A轉(zhuǎn)換應(yīng)用系統(tǒng)一、實驗?zāi)康?、掌握數(shù)字量變?yōu)槟M量的方法；2、熟悉DAC0832的功能及應(yīng)用；3、

22、熟悉運算放大器的原理及應(yīng)用。二、實驗設(shè)備實驗主機(jī)箱1臺；實驗連接導(dǎo)線1套；40 芯數(shù)據(jù)仿真排線1條；USB通訊線1條；D/A轉(zhuǎn)換控制模塊1塊。三、實驗內(nèi)容用鍵盤調(diào)整使單片機(jī)輸出000H-0FFH十六制數(shù)值，經(jīng)DAC0832轉(zhuǎn)換成模擬量后輸出，經(jīng)運放變換電壓輸出，輸出電壓為05V，從輸出點做為電壓比較信號，通過發(fā)光二極管亮的個數(shù)來描述D/A轉(zhuǎn)換。十六進(jìn)制數(shù)值越大，輸出電壓越高，發(fā)光二極管亮的個數(shù)越多。四、參考程序及框圖五、實驗說明1、給實驗主機(jī)箱接上交流220V電源，用USB通訊線從主機(jī)箱仿真器通建端口與電腦COM口連接，用40芯仿真數(shù)據(jù)排成在主機(jī)箱的仿真頭端口與D/A轉(zhuǎn)換控制模塊連接，用實驗導(dǎo)線在主機(jī)箱電源輸出+5V、+12、-12V、GN