单片机原理及应用实验教案.doc

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1、单片机原理及应用电气与信息工程学院20010年9月1、目的与要求训练学生进行单片微型计算机应用及开发的基本技能，培养学生合理选择单片微型计算机的接口芯片、正确设计单片微型计算机的接口电路、学会程序调试的基本方法以及怎样解决实验中所遇到问题的能力，同时，培养学生理论联系实际、严谨认真的科学态度和良好的工作作风。 学生必须在实验前预习实验内容，设计实验电路、编制实验程序；学生在指导教师讲解仪器设备的正确使用、实验关键点及注意事项后方可进行实验。实验结果必须经由教师验收合格方可认定完成实验。2、实验实习的项目及时数单片机原理及应用实验（12学时）（三性实验10学时）序号实验名称内 容 提 要实验要求

2、实验时数实验类型1单片机认识及简单开关量输入/输出实验检测开关K0至K3的状态并将相应的状态对应的在LED0至LED3显示。根据要求构建单片机电路。单片机程序的编制、调试及运行。必开2验证2定时/计数器实验利用单片机的I/O口将LED0至LED7逐个点亮，间隔时间为0.5秒，此过程循环往复。根据要求构建单片机电路。单片机程序的编制、调试及运行。2设计3数码管显示实验静态显示实验中，显示电路从00开始显示至99，每0.5S显示值加一，循环往复。动态显示实验中，显示电路开始显示123456，然后每隔1S左移显示内容。根据要求分别构建单片机静态显示及动态显示电路。单片机程序的编制、调试及运行。4综合

3、4电子钟设计设计键盘电路及显示电路等完成电子钟的硬件电路构建。编写程序，要求利用定时器的定时中断，控制电子钟走时。利用实验台的六位数码管显示时、分、秒。限选（二选一）4设计5D/A及A/D转换实验 D/A转换实验要求产生一电压幅值为2V，频率为100HZ的三角波。A/D转换实验要求巡回检测8路模拟信号，数据存入RAM中，每检测8次计算一次每一路的平均值，并显示每一路的路号及平均值，每一路的显示时间为2S。单片机程序的编制、调试及运行。4综合6键盘及显示实验按下按键K1，K2至K16，在数码管显示电路上对应显示0，1至F。建构利用串行口显示及28键盘扫描电路。单片机程序的编制、调试及运行。任选2

4、综合78279键盘显示接口实验利用实验设备上提供的8279、键盘电路、显示电路，组成一个键盘分析电路。编写程序，要求在键盘上按一个数字键，将此键代码显示在LED上。2综合8串行通信实验构建单片机与PC机的串行通信电路。编程实现单片机与PC机的通信、调试及运行，要求通过上位机关断指示灯（该单片机需编一接收命令及显示的程序）。2综合9波形发生器设计利用DAC0832模块等完成波形发生器的硬件电路构建。编写程序，要求能输出下列波形之一：正弦波、三角波、矩形波、梯形波、锯齿波、尖脉冲。4设计3、考核方式及占总成绩的比例指导教师根据学生的报告、回答问题情况、实验态度、实验技能、实验结果等，对学生评定实验

5、成绩，此成绩占单片机原理及应用课程的20%。目 录实验一单片机认识及简单开关量输入/输出实验（验证）2课时实验二 定时/计数器实验（设计）2课时实验三 数码管显示实验（综合） 1、数码管显示实验（静态）2课时2、数码管显示实验（综合）2课时实验四 电子钟设计（设计）4课时实验五 D/A及A/D转换模块实验（综合）4课时实验六 键盘及显示接口实验2课时实验一 单片机认识及简单开关量输入/输出实验实验学时：2实验类型：（验证）实验要求：（必做）实验重点：熟悉单片机实验开发系统，熟悉并掌握单片机程序的编制、调试及运行。实验难点：单片机编程器的使用。一、实验目的1.通过本实验熟悉单片机实验电路的构造。

6、2.通过本实验掌握单片机对开关量的输入检测及对输出量的控制。二、实验原理单片机I/O口的基本输入输出功能。三、实验条件1.设备：PC机、单片机实验开发系统。2.器材：连接线。3.其它：配套软件。四、实验内容1.检测开关K0至K3的状态并将相应的状态对应的在LED0至LED3显示。2.根据要求构建单片机电路。3.单片机程序的编制、调试及运行。五、实验步骤1.在集成电路插座（DIP14）上插上74LS06集成电路，其2，4，6，8脚分别接至“指示灯模块”的LED0，LED1，LED2，LED3；14脚接+5V电源，7脚接地；1，3，5，9脚接至单片机的P1.4至P1.7脚。2.单片机的P1.0至P

7、1.3接至扭子开关的K0至K3的“H”位；其电源接至+5V及地。3.扭子开关的电源也接至+5V及地。4.编制程序。5.编译程序、软件仿真运行程序。6.实时在线仿真运行程序。A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。B、检查所有连线，确认无误后打开电源开关，打开仿真器模块开关。C、运行程序。D、变化开关的状态，观察LED是否正确反映开关的状态。E、若有误，则可通过单步，跟踪等方法调试程序，直至正确。六、实验组织运行要求本实验主要是为了使学生熟悉单片机实验电路的构造以及掌握单片机对开关量的输入检测及对输出量的控制，为后面的实验做基础，应采用集中授课形式组织教学。实验前，学生应该预习，然后通过指导老师的

8、实验电路介绍及实验过程演示，学生自己动手，按实验要求完成任务，最后由指导老师检查实验结果后方可离开。七、实验注意事项1.在做实验前，要熟悉实验原理、实验的要求。根据实验指导书，确定电路的具体构成，从而确定编程中所需的有关数据。2.电路的构建过程中电源的极性及电压值不能错，否则将导致设备及器件损坏。八、思考题1. 在做单片机实验时，哪几种操作最有可能烧毁单片机芯片？答：单片机在实验台上带电插拔或插反，或者单片机的电源接成+18V等。2.如何将内部RAM 30H单元中8位二进制数据用LED0LED7相应得显示出来（LED亮表示1，灭表示0）。答：首先使用P1口与LED模块相连，然后将内部RAM30

9、H单元中8位二进制数据读到累加器A中并取反，最后将取反后累加器A中的内容发送到P1口上即可。程序如下： MOV A,30H CPL A MOV P1,A九、实验报告要求1.画出程序流程图。2.写出源程序。3.说明实验过程中出现的问题、原因及解决的方法。4.画出实验的原理图。十、实验程序ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0300HMAIN: ORL P1,#0FH MOV A, P1 ANL A,#0FH SWAP A ORL A,#0FH MOV P1,A JMP MAIN END实验二 定时/计数器实验实验学时：2实验类型：（设计）实验要求：（必做）实验重点：熟悉并掌握单片机定

10、时器的应用。实验难点：单片机定时器工作方式的选择以及定时器中断的应用。一、实验目的1.通过本实验熟悉本单片机的实验电路构成。2.通过本实验掌握定时/计数器的工作方式及其使用方法。二、实验原理、方法和手段1.单片机I/O口的基本输入输出功能。2.利用单片机定时/计数器T0完成0.5秒的定时功能。三、实验条件1.设备：PC机、单片机实验开发系统。2.器材：连接线。3.其它：配套软件。四、实验内容1.利用单片机的I/O口将LED0至LED7逐个点亮，间隔时间为0.5秒，此过程循环往复。2.根据要求构建单片机电路。3.单片机程序的编制、调试及运行。五、实验步骤1.将“指示灯模块”的LED0至LED7分

11、别接至单片机的P1.0至P1.7脚。2.编制程序。3.编译程序、软件仿真运行程序。4.实时在线仿真运行程序。A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。B、检查所有连线，确认无误后打开电源开关，打开仿真器模块开关。C、运行程序。D、变化开关的状态，观察LED是否正确反映开关的状态。E、若有误，则可通过单步，跟踪等方法调试程序，直至正确。六、实验组织运行要求本实验利用定时器设计跑马灯，实验程序并不是很复杂，为了提高学生独立设计的能力，应采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。实验前，学生应该预习，提出实验设计方案，然后在指导老师的监督下，由学生自己动手，按实验要求完成任务，最后由指导老师检查实验结果

12、后方可离开。七、实验注意事项1.在做实验前，要熟悉实验原理、实验的要求。根据实验指导书，确定电路的具体构成，从而确定编程中所需的有关数据。2.电路的构建过程中电源的极性及电压值不能错，否则将导致设备及器件损坏。八、思考题1.如果将LED的显示间隔改为1S，程序上该作何修改？答：若延时改为1秒，只须将原设计的0.5秒的软件延时子程序修改为1秒的软件延时的子程序即可。程序如下： MOV A,#0FEH AA1:MOV P1,ACALL DELAY RL A AJMP AA12.如果要求LED0LED3与LED4LED7交叉点亮，且时间间隔为0.5秒，程序上该作何修改？答：可使用软件延时和定时器两种

13、方法实现，只不果初始编码为0F0H发送到P1口，过0.5秒后将编码的低4位与高4位交换后再发送到P1口即可。定时器程序如下：主程序： MOV R3,#0F0HMOV R2,#10MOV TMOD,#10h MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB EA SETB ET1 SETB TR1 AJMP $ T1中断子程序： MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H DJNZ R2,AA1 MOV A,R3 MOV P1,A SWAP A MOV R3,A AA1: RETI九、实验报告要求1.画出程序流程图。2.写出源程序。3.说明实验过程中出现的问题、原因及解决

14、的方法。4.画出实验的原理图。十、实验程序COUNT EQU 30HORG 0000H AJMP MAINORG 0BH AJMP DOT0 ORG 30HMAIN: MOV P1,#01HMOV R1,#01HMOV TMOD,#01HMOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV COUNT,#10 SETB TR0 AJMP $DOT0: PUSH PSW PUSH ACCMOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ COUNT,AA1 MOV COUNT,#10 MOV A,R1 RL A MOV R1,A MOV P1,A AA1: RETI实验三 数

15、码管显示实验实验学时：4实验类型：（综合）实验要求：（选做）实验重点：熟悉并掌握单片机数码管显示电路设计方法及编程技巧。实验难点：1、单片机静态显示电路中串行口方式0的应用。 2、单片机动态显示电路中数码管刷新程序的编制方法。一、实验目的1.通过本实验熟悉本单片机的实验电路构成。2.通过本实验掌握利用单片机的串行口扩展静态显示系统。3.通过本实验掌握利用单片机的并行口扩展动态显示系统。二、实验原理、方法和手段1.共阴极及共阳极数码管的显示原理。2.利用单片机串行口工作方式0实现数码管的静态显示。3.利用单片机的并行口实现数码管的动态显示。三、实验条件1.设备：PC机、单片机实验开发系统。2.器

16、材：连接线。3.其它：配套软件。四、实验内容1.静态显示实验中，显示电路从00开始显示至99，每0.5S显示值加一，循环往复。2.动态显示实验中，显示电路开始显示123456，然后每隔1S左移显示内容。3.根据要求分别构建单片机静态显示及动态显示电路。4.单片机程序的编制、调试及运行。五、实验步骤1.数码管静态显示实验步骤（1）电路的建构A、把显示模块的RXD 、TXD分别接至单片机的串行口的RXD、TXD（在此可采用两位显示，即不把U2-13与U3-1，2连接），/CLR接至+5V。B、接好串行显示模块和单片机模块的电源（+5V）。（2）编制程序（3）编译程序、软件仿真运行程序（4）实时在线

17、仿真运行程序A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。B、检查所有连线，确认无误后打开电源开关，打开仿真器模块开关。C、运行程序。D、变化开关的状态，观察LED是否正确反映开关的状态。E、若有误，则可通过单步，跟踪等方法调试程序，直至正确。2.数码管动态显示实验步骤（1）电路的建构A、确定单片机的段选口及位选口，并依次与显示模块的段选及位选接线端相连（P1口的8为数据接片选，P1.0至P1.7分别接到a、b、c、d、e、f、g、dp；P2口的低六位接位选，P2.0至P2.5分别接到A、B、C、D、E、F。B、接好单片机模块及显示模块的电源线。（2）编制程序。（3）编译程序、软件仿真运行程序。（4）

18、实时在线仿真运行程序。A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。B、检查所有连线，确认无误后打开电源开关，打开仿真器模块开关。C、运行程序。D、变化开关的状态，观察LED是否正确反映开关的状态。E、若有误，则可通过单步，跟踪等方法调试程序，直至正确。六、实验组织运行要求本实验分别利用单片机的串行口和并行口来实现数码管的静态显示和动态显示，实验程序并不是很复杂，为了提高学生独立设计的能力，应采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。实验前，学生应该预习，提出实验设计方案，然后在指导老师的监督下，由学生自己动手，按实验要求完成任务，最后由指导老师检查实验结果后方可离开。七、实验注意事项1.在做实验前，

19、要熟悉实验原理、实验的要求。根据实验指导书，确定电路的具体构成，从而确定编程中所需的有关数据。2.电路的构建过程中电源的极性及电压值不能错，否则将导致设备及器件损坏。八、思考题1.作静态显示实验时，若要在十位加上小上数点亮0.5S，暗0.5S，程序上该作何修改？答：主程序初始化20H.0为1，每0.5秒在中断子程序中将要发送的共阴极编码放入A，然后对20H.0中的内容取反并判断，若为0，则将A的最高位清0，若为1，则将A的最高位置1。程序如下： GW EQU 40H SW EQU 41H JS EQU 46H DSQ EQU 47H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH

20、AJMP INTT0 ORG 0030HMAIN:;MOV SCON,#10H MOV SP,#50H MOV IE,#10000010B MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV JS,#00H MOV GW,#3FH SETB 20H.0 ;小数点标志位 LCALL LED SETB TR0 SJMP $INTT0: PUSH PSW PUSH ACC MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV R6,DSQ DJNZ R6,LT1 CLR C CPL 20H.0 MOV A,JS ADD A,#01H DA A MOV J

21、S,A MOV R5,A ANL A,#0FH MOV DPTR,#TABL MOVC A,A+DPTR ACALL SETDOPT MOV GW,A MOV A,R5 SWAP A ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR ACALL SETDOPT MOV SW,A LCALL LED MOV R6,#0AH LT1: MOV DSQ,R6 POP ACC POP PSW RETI LED: MOV R7,#02H MOV R0,#GW LED1: MOV A,R0 MOV SBUF,A LED2: JNB TI,LED2 CLR TI INC R0 DJNZ R7,LED1 RE

22、TSETDOPT: JB 20H.0,SET1 CLR ACC.7 RET SET1: SETB ACC.7 RET TABL: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H, DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH, END2.作动态显示实验时改变点亮时间，改变扫描间隔时间显示会出现何情况？如何考虑点亮时间及扫描间隔时间？答：作动态显示实验时改变点亮时间，改变扫描间隔时间，若时间改长，则显示会出现乱码，若时间短，则不会有影响。扫描间隔时间应为1ms左右，扫描间隔时间应保持在20ms以内。九、实验报告要求1.画出程序流程图。2.写出源程序。3.说明实验过程中出现的问题、原因及解决的方法。

23、4.画出实验的原理图。十、实验程序1、数码管静态显示程序GW EQU 40H SW EQU 41H JS EQU 46H DSQ EQU 47H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP INTT0 ORG 0030HMAIN:;MOV SCON,#10H MOV SP,#50H MOV IE,#10000010B MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV JS,#00H MOV DSQ,#0AH LCALL LED SETB TR0 SJMP $INTT0: PUSH PSW PUSH ACC MOV TH0,#3C

24、H MOV TL0,#0B0H MOV R6,DSQ DJNZ R6,LT1 CLR C MOV A,JS ADD A,#01H DA A MOV JS,A MOV R5,A ANL A,#0FH MOV DPTR,#TABL MOVC A,A+DPTR MOV GW,A MOV A,R5 SWAP A ANL A,#0FH MOVC A,A+DPTR MOV SW,A LCALL LED MOV R6,#0AH LT1: MOV DSQ,R6 POP ACC POP PSW RETI LED: MOV R7,#02H MOV R0,#GW LED1: MOV A,R0 MOV SBUF,A

25、LED2: JNB TI,LED2 CLR TI INC R0 DJNZ R7,LED1 RET TABL: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH END2、数码管动态显示程序GW EQU 30H ;显示缓冲区个位 SW EQU 31H ; 十位 BW EQU 32H QW EQU 33H WW EQU 34H SWW EQU 35H DSQ1 EQU 36H ; 定时次数暂存 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP INTT0 ORG 0030HMAIN:MOV TMOD,#01H MOV SP,#50H M

26、OV IE,#10000010B MOV TL0,#0CFH ;定时20MS，晶振为12MHZ MOV TH0,#0B1H MOV DSQ1,#50 ;50次 MOV GW,#7DH ;LED“6”七段码 MOV SW,#6DH ;LED“5”七段码 MOV BW,#66H ;LED“4”七段码 MOV QW,#4FH ;LED“3”七段码 MOV WW,#5BH ;LED“2”七段码 MOV SWW,#06H ;LED“1”七段码 SETB TR0 ACALL DIS SJMP $INTT0:PUSH PSW PUSH ACC CLR TR0 MOV TL0,#0CFH MOV TH0,#0

27、B1H MOV R5,DSQ1 DJNZ R5,DD0 ;判断1秒到没 MOV R4,SWW MOV SWW,WW MOV WW,QW ;交换数据 MOV QW,BW MOV BW,SW MOV SW,GW MOV GW,R4 MOV R5,#50HDD0:MOV DSQ1,R5 ;保存次数 ACALL DIS ;调显示子程序 POP ACC POP PSW SETB TR0 RETIDIS:MOV R7,#06H ;显示子程序 MOV R0,#GW MOV R6,#01HDIS1:MOV A,R0 CPL A MOV P1,A ;送数据 MOV A,R6 MOV P2,A ;位选 RL A

28、MOV R6,A INC R0 ACALL DELEY ;延时1MS DJNZ R7,DIS1 MOV A,#00H MOV P2,A RETDELEY:MOV R2,#05H ;延时1MS子程序DELEY1:MOV R3,#100DELEY2:DJNZ R3,DELEY2 DJNZ R2,DELEY1 RET END实验四 电子钟设计实验学时：4实验类型：设计实验要求：选做实验重点：熟悉并掌握电子钟的软硬件设计方法。实验难点：1、单片机按键中断的设计方法。 2、电子钟时间的计算与设置。一、实验目的1.进一步掌握定时器的使用和编程方法。2.了解七段数码显示数字的原理。二、实验原理1.利用单片机

29、的定时器定时中断原理控制电子钟的走时。2.七段数码显示原理，六个数码管显示时、分、秒，做成一个定时钟。三、实验条件1.设备：PC机、单片机实验开发系统。2.器材：连接线。3.其它：配套软件。四、实验内容1.设计键盘电路及显示电路等完成电子钟的硬件电路构建。2.编写程序，要求利用定时器的定时中断，控制电子钟走时。利用实验台的六位数码管显示时、分、秒。五、实验步骤1.电路建构2.编制程序3.编译程序、软件仿真运行程序4.实时在线仿真运行程序A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。B、检查所有连线，确认无误后打开电源开关，打开仿真器模块开关 。 C、运行程序。D、观察显示的数据是否正确。六、实验组织运

30、行要求本实验利用单片机的定时器以及外围键盘电路、数码管电路等设计一个电子时钟，实验程序并不是很复杂，为了提高学生独立设计的能力，应采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。实验前，学生应该预习，提出实验设计方案，然后在指导老师的监督下，由学生自己动手，按实验要求完成任务，最后由指导老师检查实验结果后方可离开。七、实验注意事项1.在做实验前，要熟悉时、分、秒的具体设计、实验的要求。根据实验指导书，确定电路的具体构成，从而确定编程中所需的有关数据。2.电路的构建过程中电源的极性及电压值不能错，否则将导致设备及器件损坏。八、思考题若要实现闹钟功能，该如何设置。答：将闹钟时间存储在3个字节存储单元中，

31、并在计时的过程中与这3个字节内容比较，相等则控制蜂鸣器发声。九、实验报告要求1.画出程序流程图。2.写出源程序。3.说明实验过程中出现的问题、原因及解决的方法。4.画出实验的原理图。十、实验程序 SEC EQU 30H MIN EQU 31H HOUR EQU 32H COUNT EQU 33H KEY1_FLAG EQU 34H ORG 0 AJMP MAIN ORG 3 AJMP DOKEY ORG 0BH AJMP DOT0 ORG 30H MAIN: MOV SCON,#00H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV KEY1_FLAG

32、,#0 MOV COUNT,#10 MOV SEC,#0 MOV MIN,#0 MOV HOUR,#0 SETB TR0 SETB EA SETB ET0 SETB EX0 SETB IT0 CLR ES MOV IP,#3 AJMP $ DOT0: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ COUNT,AA1 MOV COUNT,#10 MOV A,SEC ADD A,#1 DA A MOV SEC,A CJNE A,#60H,TT1 MOV SEC,#0 MOV A,MIN ADD A,#1 DA A MOV MIN,A CJNE A,#60H,TT1 MOV MIN,#0 MOV A,HOUR ADD A,#1 DA A MOV HOUR,A CJNE A,#24H,TT1 MOV HOUR,#0 TT1: ACALL DISPLAY_LED AA1: POP PSW POP ACC RETI DISPLAY_LED: PUSH ACC PUSH PSW MOV DPTR,#TAB_LED M