1、單片機原理與應用課程實驗指導書廖傳書 編武漢理工大學華夏學院教務處二一年三月目錄實驗一實驗環境及I/O口應用實驗3實驗二定時器/計數器實驗和外部中斷實驗7實驗三串口通信實驗10實驗四數碼管顯示和掃描鍵盤實驗16實驗一 實驗環境及I/O口應用實驗一、實驗目的l 熟悉單片機系統的硬件電路。l 熟悉單片機編程軟件、程序下載軟件的使用。l 熟悉單片機I/O口基本輸入、輸出功能。二、實驗內容1. 學習單片機實驗硬件環境（mini80E開發板）的使用，了解開發板上電路的組成以及各元器件的作用。2. 學習軟件環境（編程軟件keil）的安裝、設置與使用。3. 學習下載環境（程序燒寫軟件STC_ISP_V3.1

2、）的安裝、設置與使用。4. 開關控制燈實驗，要求分別按下S1S4，LED2LED4分別點亮，松開S1S4，LED2LED4熄滅。5. 使用單片機的I/O口完成流水燈實驗，要求從LED2LED9依次點亮，然后再從LED9LED2依次點亮，亮燈間隔0.2秒，如此循環下去。三、實驗環境l 軟件資源：編程軟件keil，程序燒寫軟件STC_ISP_V3.1。l 硬件資源：mini80E開發板上8個發光二極管LED2-LED9,小按鍵S1-S4,插針J11。 帶串口的PC機一臺以及串口下載線一根(如果PC機沒有串口，請用USB轉串口下載線)。四、實驗原理發光二極管連接電路如圖1所示，8個LED陽極串聯30

3、0歐姆電阻到電源正端VCC, LED陰極接單片機P1口， LED2接最低位P1.0，LED9接最高位P1.7。當P1口輸出低電平時LED點亮，高電平時LED熄滅。首先P1.0輸出低電平，LED2點亮，其它LED熄滅，采用延時子程序延時0.2秒，然后P1.1輸出低電平，LED3點亮，其它LED熄滅，如此LED2-LED9依次點亮時，就形成了流水燈現象。按鍵連接電路如圖2所示，用跳冒將J11的左邊兩個引腳針（1和2）連接，鍵盤S1-S4是獨立按鍵，S5-S16不用。當按鍵S1-S4分別按下時，P3.0-P3.3分別為低電平，此時單片機控制相應的燈點亮。例如S1按下，P3.0為低電平，單片機點亮LE

4、D2，當S1松開，LED2熄滅。 圖 1 LED電路 圖2 按鍵/鍵盤電路五、實驗步驟1. 熟悉硬件環境mini80E開發板，對照開發板的原理圖和說明書學習，了解發板上電路的組成以及各元器件的作用。mini80E開發板實物參照下圖。2. 熟悉軟件環境（編程軟件keil）的安裝、設置與使用，請參照Keil使用說明.doc。3. 熟悉下載環境（程序燒寫軟件STC_ISP_V3.1）的安裝、設置與使用，請參照stc使用說明以及注意事項.doc4. 首先進行硬件連接，將J11的左邊兩個引腳針（1和2）用跳冒連接，用串口下載線將PC機與單片機連接。然后編寫程序，編譯程序，下載到單片機，完成流水燈實驗和開

5、關控制燈實驗。六、實驗程序(選用12M晶振)實驗A、開關控制燈實驗：ORG 00HMAIN: JNB P3.0,S1OK ;檢測按鍵是否按下 JNB P3.1,S2OK JNB P3.2,S3OK JNB P3.3,S4OK MOV P1,#0FFh ;沒有鍵按下，LED2LED5全部熄滅 JMP MAIN S1OK:MOV P1,#0FEh ;點亮LED2JMP MAINS2OK:MOV P1,#0FDh;點亮LED3JMP MAINS3OK:MOV P1,#0FBh;點亮LED4JMP MAINS4OK:MOV P1,#0F7h;點亮LED5JMP MAINEND實驗B、流水燈實驗：ORG

6、 00HSTART:MOV A,#0FFH ;賦初值 CLR C MOV R2,#8LOOP:RRC A ; 帶進位右移MOV P1,ACALL DELAY DJNZ R2,LOOP MOV R2,#7LOOP1:RLC A ; 帶進位左移 MOV P1,A CALL DELAY DJNZ R2,LOOP1JMP STARTDELAY:MOV R3,#20 ; 延時0.2秒D1: MOV R4,#20D2: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RET END七、實驗結果記錄1.請記錄實驗A中輸入與輸出的對應關系。2.若要求開關按下后，燈保持狀

7、態不變，如何修改程序？3.請記錄實驗B的實驗現象。4.如果將亮燈間隔1秒，應該如何修改程序？5.請畫出實驗A和實驗B的程序流程圖。實驗二 定時器/計數器實驗和外部中斷實驗一、實驗目的l 熟悉單片機定時器/計數器的工作原理、寄存器設置以及工作方式的選擇。l 熟悉單片機中斷系統結構、中斷寄存器設置，理解中斷響應的處理過程。二、實驗內容1. 使用定時器/計數器T1完成循環流水燈實驗，定時時間100ms。2. 使用外部中斷INT0完成外部中斷實驗，按一下S3(INT0)按鍵，8個LED全亮，再按一下S3按鍵，8個LED全滅，使LED狀態取反。三、實驗環境l 軟件資源：編程軟件keil，程序燒寫軟件ST

8、C_ISP_V3.1。l 硬件資源：mini80E開發板上8個發光二極管LED2-LED9,小按鍵S3,插針J11。 帶串口的PC機一臺以及串口下載線一根(如果PC機沒有串口，請用USB轉串口下載線)。四、實驗原理首先點亮LED2，其它LED熄滅，啟動定時器T1延時100ms，當定時時間到產生中斷，單片機執行中斷程序，點亮下一個燈LED3，其它LED熄滅，T1再延時100ms點亮LED4，如此循環下去，當點亮LED9后延時100ms再點亮LED2，形成循環流水燈現象。單片機引腳P3.2的第二功能是外部中斷INT0輸入端，低電平有效，下降沿觸發。首先軟件設置中斷寄存器將INT0中斷功能打開，小按

9、鍵S3按下，引腳P3.2的電平由高變為低，觸發中斷，單片機執行中斷程序，將LED狀態取反。五、實驗步驟1. 進行定時器/計數器實驗，編寫軟件。首先設置T1工作在方式1，根據定時時間100ms計算定時初值，打開中斷，啟動定時器，等待中斷。進入中斷后點亮下一個LED燈，實現流水燈。2. 進行外部中斷實驗，編寫軟件。首先設置中斷寄存器IE、IP和TCON，打開中斷，等待按鍵按下觸發中斷，當按鍵按下時進入中斷程序，LED狀態取反。六、實驗程序(選用12M晶振)實驗A、定時器/計數器實驗：ORG 0000HLJMP MAINORG 000BH ;定時器0中斷入口地址LJMP INTORG 0030HMA

10、IN:MOV R0,#00H ;中斷次數R0清0MOV A,#0FEH MOV P1,A ;點亮LED2 MOV TMOD,#01H ;定時器0工作方式1 MOV TH0,#3CH ;置50ms定時初值 MOV TL0,#0AFH SETB EA ;開總中斷 SETB ET0 ;開T0中斷 SETB TR0 SJMP $ ;動態暫停ORG 0050H ;中斷程序INT: INC R0 ;中斷次數R0加1 CJNE R0,#2,EXIT ;R0等于2，即中斷兩次，定時100ms ，如果沒到100ms，跳至EXIT退出 MOV R0,#00H ;中斷次數R0清0 RL A ;A的值循環左移；點亮下

11、一個燈 MOV P1,A EXIT:RETIEND實驗B、外部中斷實驗：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP IN0ORG 0030HMAIN:MOV A,#0FFH MOV P1,A ;8個LED全滅 SETB EX0 ;開外部中斷 SETB EA ;開總中斷 SETB IT0 SJMP $ ;等待中斷IN0: CLR EX0 ;關外部中斷 CALL DELAY_10 ;延時10ms去抖動 JNB P3.2, $ ;等待按鍵松開 MOV A,P1 CPL A ;P1口狀態取反 MOV P1,A SETB EX0 ;開外部中斷 RETIDELAY_10: MOVR7,

12、#20D4:MOVR6,#250DJNZR6,$DJNZR7,D4RETEND七、實驗結果記錄1.記錄實驗A的現象。2.在實驗A中，如果流水燈定時時間間隔改為1秒，程序應該如何修改？3.在實驗B中，將語句MAIN:MOV A,#0FFH改成MAIN:MOV A,#0F0H，實驗現象是怎樣的？如果改成MAIN:MOV A,#55H，實驗現象又是怎樣的？4.請畫出實驗A和實驗B的程序流程圖。實驗三 串口通信實驗一、實驗目的1. 理解串行通信的基本概念和51系列單片機的串行通信接口結構。2. 熟悉串口的4種工作方式、通信連線和應用編程。二、實驗內容1. 使用串口實現單片機1與單片機2的數據通信，實現

13、互相控制。要求按下單片機1系統板上的S3S4鍵，單片機2系統板上LED4LED5分別點亮。按下單片機2系統板上的S3S4鍵，單片機1系統板上LED4LED5也分別點亮。2. 使用串口實現單片機與PC機的數據通信。要求按下單片機系統板上中斷INT0時，單片機向PC機發送0-9這十個數字，并用“串口調試助手”接收顯示。在“串口調試助手”上發送0-9中任何一個數字時，單片機用8個發光二極管顯示對應的ASCII碼值。三、實驗環境l 軟件資源：編程軟件keil，程序燒寫軟件STC_ISP_V3.1，串口調試工具。l 硬件資源：兩塊mini80E開發板，板上資源用到發光二極管LED3,小按鍵S3,插針J1

14、1。 帶串口的PC機一臺以及串口下載線一根(如果PC機沒有串口，請用USB轉串口下載線)。四、實驗原理MAX232芯片用于電平轉換，實現RS232電平與TTL電平(單片機)的互相轉換。本次實驗單片機之間通信不使用握手信號，只需3根信號線：TXD(發送線)，RXD(接收線)，GND(地線)。單片機之間通信的原理圖如圖1所示，當單片機1(主機) 查詢外接控制開關S3按下時，單片機1發送一個自定義信號給單片機2(從機)，單片機2收到信號后點亮指示燈LED4。圖1 單片機之間通信的原理圖單片機與PC機之間通信原理圖如圖2所示。S3鍵接P3.2，作為外部中斷INT0輸入端，當S3按下，產生中斷，執行中斷

15、程序發送0-9這十個數字，在PC機上用“串口調試助手”接收并顯示。圖2 單片機與PC機之間通信五、實驗步驟1. 進行單片機1與單片機2的通信實驗。硬件連接：將J11的左邊兩個引腳針（1和2）用跳冒連接，用三根導線分別連接兩個串口的RX、TX、GND。編寫軟件：首先設置單片機1和單片機2的TMOD寄存器，使定時器T1為工作方式2，作為波特率時鐘。設定波特率為1200，根據公式計算出定時器1的定時初值并啟動T1。設置SCON寄存器，使串口工作在方式1(波特率可變10位異步通信方式)。單片機1串口負責發送數據，程序中查詢P3.2- P3.3的電平，其中有一個為低電平表示S3S4有一個按下，串口發送自

16、定義信號。單片機2串口負責接收數據，收到信號并點亮相對應的燈LED4LED5。當單片機2這邊S3S4有鍵按下時，單片機板1上也點亮相對應的燈LED4LED5。2. 進行單片機與PC機的通信實驗。硬件連接：將J11左邊兩個引腳針（1和2）用跳冒連接，用串口下載線將PC機與單片機連接。編寫軟件：單片機1串口負責發送0-9十個數據，按照上個實驗的設置來配置串口的工作方式。設置中斷寄存器IE、IP和TCON，打開中斷，當S3按下時出發中斷開始發送數據。“串口調試助手”是在電腦上運行的程序，它可以接收并顯示電腦串口上的數據，設置如圖3所示。圖3 串口調試助手界面六、實驗程序(選用12M晶振)實驗A、單片

17、機1與單片機2的通信實驗：ORG 0000HAJMP MAINORG 0023HAJMP INTRTORG 0030HMAIN:MOV TMOD,#20H ;設置定時器1的工作方式 MOV TH1,#0E6H ;設置波特率1200 MOV TL1,#0E6H SETB TR1 ;啟動定時器1 MOV SCON,#50H ;設置串口工作方式 CLR RI ;清除標志位 CLR TI ;清除標志位 SETB ES ;開串口中斷 SETB EA ;開總中斷LOOP:JNB P3.2,S3OK ;檢測按鍵是否按下JNB P3.3,S4OKAJMP LOOPS3OK:MOV A,#0FBH ;點亮LED

18、4MOV SBUF,A JNB TI,$ ;等待發送完 SJMP LOOP2S4OK:MOV A,#0F7H ;點亮LED5MOV SBUF,A JNB TI,$ ;等待發送完 LOOP2:ACALL DELAYAJMP LOOPINTRT:PUSH ACCJNB TI,NEXTCLR TIAJMP OUTNEXT: CLR RI ;清標志 MOV A,SBUF;讀取接收的數據 MOV P1,A;送P1口OUT: POP ACC RETIDELAY:MOV R3,#60 ; 延時0.6秒D1: MOV R4,#20D2: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D2 DJN

19、Z R3,D1 RETEND實驗B、單片機與PC機的通信實驗：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP IN0ORG 0030HMAIN:MOV TMOD,#20H ;設置定時器1的工作方式MOV TH1,#0E6H ;設置波特率1200MOV TL1,#0E6HSETB TR1 ;啟動定時器1MOV SCON,#50H ;設置串口工作方式CLR TI ;清除標志位SETB EX0 ;開外部中斷SETB EA ;開總中斷SETB IT0 GO_ON:CLR RIJNB RI,$MOV A,SBUFCPL AMOV P1,ASJMP GO_ON ;等待IN0: PUSH A

20、CC CLR EX0 ;關外部中斷 JB P3.2, OUT CALL DELAY_10 ;延時10ms去抖動 JNB P3.2,$ CALL DELAY_10 ;延時10ms去抖動 JNB P3.2,$ MOV R0,#30HLOOP:MOV A,R0 ;向PC機發送P2口采集到的信號MOV SBUF,A JNB TI,$ ;等待發送完 CLR TI ;清除標志位 INC R0 CJNE R0,#3AH,LOOPOUT: SETB EX0 ;開外部中斷POP ACCRETIDELAY_10: MOVR7,#20D4:MOVR6,#250DJNZR6,$DJNZR7,D4RETEND七、實驗結

21、果記錄1.請記錄實驗A的實驗現象。2.在實驗A中，若要求按下S3鍵時LED6點亮，應該如何修改程序？3. 在實驗B中，如果要在“串口調試助手”上顯示A,B,C,D,E,F,G,H,I,J這10個字母，程序應該如何修改？4.請畫出實驗A和實驗B的程序流程圖。實驗四 數碼管顯示和掃描鍵盤實驗一、實驗目的1. 熟悉單片機4個并行口的結構、使用特點和程序設計。2. 學習用并行口設計LED顯示電路和鍵盤電路。二、實驗內容1. 八個數碼管顯示0-7這8個數字，采用動態顯示方式。2. 編寫4´4鍵盤掃描程序，按下按鍵時能返回鍵值，并將按鍵的編號用數碼管顯示。共有16個按鍵，編號分別為1-16。三、

22、實驗環境l 軟件資源：編程軟件keil，程序燒寫軟件STC_ISP_V3.1。l 硬件資源： mini80E開發板上小按鍵S1-S16,八位共陰數碼管，鎖存器74HC573和譯碼器74HC138，插針J11和J6。帶串口的PC機一臺以及串口下載線一根(如果PC機沒有串口，請用USB轉串口下載線)。四、實驗原理數碼管連接電路如圖1所示，P0口輸出碼型，P2口輸出位選。鎖存器74HC573起驅動作用，提供驅動電流供數碼管發光。譯碼器74HC138將位選地址轉換成位選信號，例如當前是第5個數碼管顯示，那么P2口輸出位選地址05H,譯碼器輸入CBA=110，輸出位選信號Y7-Y0=11101111，其

23、中Y5=0,第5個數碼管選通并顯示，其它數碼管不顯示。實驗時將J6的左邊兩個引腳針（1和2）用跳冒連接,鎖存器11腳接VCC,關閉鎖存功能。 數碼管顯示方式為動態掃描方式，當P0口送第一個數0的碼型到鎖存器時，P2送位選地址01H,即Y0=0,只有第一個數碼管亮，顯示0，其他數碼管不顯示。當P0口送第二個數1的碼型到鎖存器時，P2送位選地址02H,即Y1=0,只有第二個數碼管亮，顯示1，其他數碼管不顯示。即每次只有一個數碼管點亮，8個數碼管是輪流被點亮的，輪流點亮的間隔時間很短（一般用延時程序延時幾個毫秒），由于視覺的暫留現象，看到的卻好象全都點亮著，這就是動態掃描。圖1 數碼管連接電路數碼管

24、顯示數字的碼型由數碼管的數據腳adp決定，圖2為數碼管的筆段分布圖，由于是共陰極的，所以當adp為高電平時相應的筆段會亮，電路中P1.0P1.7分別接數碼管的a.b.c.d.e.f.g.dp，得到09這10個數字的碼型如表1所示。圖2 數碼管的筆段分布圖表1 數字的碼型表引腳P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0數字碼型筆段dpgfedcba0011111103FH00000110106H0101101125BH0100111134FH01100110466H0110110156DH0111110167DH00000111707H0111111187FH0110111

25、196FH10000000小數點80H4´4鍵盤電路如圖3所示，用跳冒將J11的右邊兩個引腳針（2和3）連接，鍵盤S1S16是被配置成4´4鍵盤。機械按鍵在動作時會有抖動，所以在程序中要加入延時程序來避免抖動帶來的干擾，一般軟件延時時間為1020毫秒。圖3 4´4鍵盤電路五、實驗步驟3. 進行數碼管顯示實驗。硬件連接：將J6的左邊兩個引腳針（1和2）用跳冒連接。編寫軟件：參考下列示例程序及注釋。4. 進行單片機與PC機的通信實驗。硬件連接：將J11的右邊兩個引腳針（2和3）連接。編寫軟件：參考下列示例程序及注釋。六、實驗程序(選用12M晶振)實驗A、數碼管顯示實驗

26、：ORG 00HMOV 20H,#3FHMOV 21H,#06H MOV 22H,#5BH MOV 23H,#4FH MOV 24H,#66H MOV 25H,#6DH MOV 26H,#7DH MOV 27H,#07HSTART:CALL SCANJMP STARTSCAN: MOV A,#0 ;掃描子程序 MOV R0,#20H MOV R2,#8LOOP: MOV P2,A MOV P0,R0 INC R0 CALL DELAY ADD A,#01H DJNZ R2,LOOP ;循環顯示8個數字 MOV R2,#8 CLR A RETDELAY:MOV R3,#1 ;掃描延時D1:MOV

27、 R4,#2D2:MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RETEND實驗B、矩陣鍵盤實驗：ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV 20H,#00H;初始化，清顯示 MOV 21H,#00H MOV 22H,#00H MOV 23H,#00H MOV 24H,#00H MOV 25H,#00H MOV 26H,#00H MOV 27H,#00H LCALL SCAN ;顯示S1: LCALL KEY;調用鍵盤掃描程序，并返回鍵值 LCALL SCAN;顯示 JNB F0,S1 ;有鍵按下繼續執行，否則繼續返回S1掃描

28、 CLR F0 ;清標志 MOV A,3FH MOV 46H,A;存按鍵的編號到46H LCALL ZHUAN;將16進制的編號轉換成十進制的BCD碼 LCALL CHA_BIAO ;查表，將數字對應的碼型值存于相應寄存器 MOV A,7AH MOV 26H,A;高位的碼型值存于26HMOV A,7BH MOV 27H,A ;低位的碼型值存于27H LCALL SCAN AJMP S1/數碼管顯示程序/SCAN: MOV A,#0 ;掃描子程序 MOV R0,#20H MOV R2,#8LOOP: MOV P2,A MOV P0,R0 INC R0 CALL DELAY ADD A,#01H

29、DJNZ R2,LOOP ;循環顯示8個數字 MOV R2,#8 CLR A RETDELAY:MOV R3,#1 ;掃描延時D1:MOV R4,#2D2:MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R4,D2 DJNZ R3,D1 RET/將46H單元中存放的十六進制數轉換成十進制的BCD碼并存放于7CH（最高位）,7DH, 7EH（最低位）單元中/ZHUAN:MOV A,46HMOV B,#0AHDIV ABMOV 7EH,BMOV B,#0AHDIV ABMOV 7DH,BMOV 7CH,ARET/十進制數存于7CH,7DH,7EH單元中/對應的碼型存入79H,7AH,7BH單元中

30、/CHA_BIAO:MOV R3,#03HMOV R0,#7CH MOV R1,#79H ;查表，將碼型存入79H,7AH,7BHC1: MOV A,R0MOV DPTR,#TAB1MOVC A,A+DPTR MOV R1,A INC R0 INC R1 DJNZ R3,C1RET/TAB1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH/鍵盤掃描程序/KEY: MOV P3,#0FFH ;要先給P2口輸出FF,再回讀 MOV P3,#0F0H MOV A,P3 ORL A,#0FH CJNE A,#0FFH,K1 ;有鍵按下，調至K1處執行 AJMP EXIT ;否則繼續掃描K1: LCALL DELAY_10 ;延時10ms去抖動 MOV P3,#