【正文】 單片機(jī)原理實驗指導(dǎo)書單片機(jī)原理實驗指導(dǎo)書畢業(yè)論文第一章 單片機(jī)系統(tǒng)板說明一、概述單片機(jī)實驗開發(fā)系統(tǒng)是一種多功能、高配置、高品質(zhì)的MCS51單片機(jī)教學(xué)與開發(fā)設(shè)備。適用于大學(xué)本科單片機(jī)教學(xué)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計思想，減小了系統(tǒng)面積，同時增加了可靠性，使得單片機(jī)實驗開發(fā)系統(tǒng)能滿足從簡單的數(shù)字電路實驗到復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實驗，并能一直延伸到綜合電子設(shè)計等創(chuàng)新性實驗項目。該系統(tǒng)采用集成穩(wěn)壓電源供電，使電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高，同時又具備完備的保護(hù)措施。為適應(yīng)市場上多種單片機(jī)器件的應(yīng)用，該系統(tǒng)采用“母板+單片機(jī)板”雙層結(jié)構(gòu)，通過更換不同型號單片機(jī)板，可實驗不同的單片機(jī)，適應(yīng)了各院校不同的教學(xué)需求。 二、 單片機(jī)板簡介 本實驗系統(tǒng)因為自帶了MCS51單片機(jī)系統(tǒng)，因此沒有配置其他單片機(jī)板，但可以根據(jù)教學(xué)需要隨時配置。單片機(jī)板置于母板的上方，單片機(jī)板的電源由母板供給，每一塊單片機(jī)板上都引出所有I/O接口，可以很方便的完成所有實驗。因此使得單片機(jī)板可與母板配合形成一個獨(dú)立的實驗系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)（1）MSC51單片機(jī)板板上配有ATMEL公司的AT89S51芯片。AT89S51資源：32個I/O口；封裝DIP40。AT89S51開發(fā)軟件：KEIL C51。MSC51單片機(jī)結(jié)構(gòu)（1）單片機(jī)板中央放置一塊可插拔的DIP封裝的AT89S51芯片。（2）單片機(jī)板左上側(cè)有一個十針插口，用于下載程序。（3）單片機(jī)板的四周是所有I／O引腳的插孔，旁邊標(biāo)有I／0引腳的腳引。（4）單片機(jī)板與母板配合使用時，可形成—個完整的實驗系統(tǒng)。三、 母板簡介主要技術(shù)參數(shù)（1）實驗系統(tǒng)電源實驗系統(tǒng)內(nèi)置了集成穩(wěn)壓電源，使整個電源具有短路保護(hù)、過流保護(hù)功能，提高了實驗的穩(wěn)定性。 主板的右上角為電源總開關(guān)，當(dāng)把220V交流電源線插入主板后，打開電源開關(guān)，主板得電工作。為適用多種需要，配置了+5V，+12V，—5V電壓供主板和外設(shè)需要，通過右上角的插針排和插孔輸出到外設(shè)。此外，還設(shè)有螺旋保險插孔保護(hù)實驗箱。（2）RS232接口RS232接口通過MAX232芯片實現(xiàn)與計算機(jī)的串行通訊，通過接口引出信號。（3）單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)的核心是ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)，AT89S51右邊的按鍵是復(fù)位鍵，按下時單片機(jī)復(fù)位，單片機(jī)的放兩排插孔，分別是：－，－，—， —，它們可以實現(xiàn)單片機(jī)實驗和開發(fā)。（4）模擬量接口一個模擬量接口，由ICL8038產(chǎn)生，通過插孔引出。（5）D／A轉(zhuǎn)換器D／A轉(zhuǎn)換器由DA0832，LM324芯片組成，(8位，0－5V電壓輸出)，對應(yīng)的接口序號為：數(shù)據(jù)信號：D0－D7；片選信號：/CS；讀有效信號／OE。（6）A／D轉(zhuǎn)換器A／D轉(zhuǎn)換器和 D／A轉(zhuǎn)換器相臨，主要由ADC0809組成，(8位)對應(yīng)的接口序號為：模擬輸入：IN0IN7；基準(zhǔn)電壓：REF+，REF ；讀寫信號：／RD，／WR；輸出信號：D0——D7；檢測信號：I／0；地址鎖存允許：ALE。（7）8位撥動開關(guān)8位撥動開關(guān)由Kl—K8組成，每一位都有相應(yīng)LED(Dl—D8)指示，當(dāng)撥碼開關(guān)撥上邊時輸出高電平，LED亮；撥下邊時輸出低電平，由插孔l—8輸出。（8）24位按鍵開關(guān)24位按鍵開關(guān)位于主板中下方，由按鍵Kl—K24組成，有六排，第一排按下時是高電平，彈上時是低電平，由插孔1—4輸出；第二排按下時是低電平，彈上時高電平，由插孔1—4輸出；第三到第六排是4*4的行列式鍵盤；由L1—L4，H1—H4輸出。（9）靜態(tài)顯示數(shù)碼管靜態(tài)顯示區(qū)由數(shù)碼管DP1—DP6組成，由插孔輸出，供靜態(tài)顯示用。（10）發(fā)光二極管顯示區(qū)8位紅色發(fā)光二極管，高電平亮，可作為狀態(tài)指示用；另一部分是交通燈，由東西南北四組紅綠黃發(fā)光二極管構(gòu)成，高電平亮。（11）動態(tài)掃描顯示區(qū)系統(tǒng)的顯示采用8位8段共陰或共陽數(shù)碼管(高電平有效)，所對應(yīng)的接口序號為：段碼：a，b，c，d，e，f，g，h；位選：L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L8。（12）蜂鳴器蜂鳴器(高電平TTL驅(qū)動)從其下方對應(yīng)輸入口，會產(chǎn)生lKHz的信號響聲。（13）繼電器控制區(qū)繼電器控制區(qū)主要由KJ1—KJ3三個繼電器及其驅(qū)動電路組成，高電平TTL驅(qū)動，輸出接口分別為JJ1，JJ2，JJ3。（14）數(shù)字溫度計數(shù)字溫度計使用DS1302溫度傳感器，輸出接口為SCLK、I/O、RESET。（15）EEPROMEEPROM(AT24C16)，用來保存數(shù)據(jù)信息，接口序號為：串行數(shù)據(jù)線：SDA；時鐘線：SCL；寫保護(hù)線：WP。（16）串行A/DA／D轉(zhuǎn)換器主要由MAX192組成，(8位)對應(yīng)的接口序號為：模擬輸入：IN0IN7；片選信號：／CS；輸出信號：DOUT；時鐘信號：SCLK；轉(zhuǎn)換開始：SSTRB。（17）變頻模塊（18）直流斬波模塊（19）紅外模塊四、 主要實驗項目本實驗系統(tǒng)由于采用模塊化設(shè)計，各模塊之間既相互獨(dú)立，又可相互組合，完成各種類型實驗。其中包括驗證性基礎(chǔ)實驗，綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗以及研究開發(fā)性、創(chuàng)新性、及全國電子大賽賽前培訓(xùn)實驗等。以下列舉了本實驗系統(tǒng)能做的部分單片機(jī)原理課程實驗及課外開放性備選實驗項目。單片機(jī)原理課程實驗實驗一 LED顯示器指示實驗二 軟件延時及燈光控制實驗實驗三 多級外部中斷實驗實驗四 脈沖頻率的測量實驗實驗五 串行口擴(kuò)展實驗實驗六 串行EEPROM的讀出和寫入實驗實驗七 8位A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用實驗實驗八 串行A/D、D/A的應(yīng)用實驗實驗九 直流繼電器的驅(qū)動及控制實驗實驗十 數(shù)據(jù)采集的軟件抗干擾實驗實驗十一 密碼鎖控制器的設(shè)計實驗十二 數(shù)字溫度控制器的設(shè)計實驗十三 8255掃描鍵盤顯示實驗實驗十四 音樂編程實驗實驗十五 聲光報警實驗實驗十六 可預(yù)置可逆計數(shù)器實驗實驗十七 DS1302時鐘芯片的應(yīng)用實驗實驗十八 紅外通信接口實驗實驗十九 單片機(jī)變頻調(diào)速實驗實驗二十 交通燈控制實驗部分備選實驗項目實驗一 閃爍燈實驗一 模擬開關(guān)燈實驗一 多路開關(guān)狀態(tài)指示實驗一 廣告燈的左移右移實驗一 廣告燈（利用取表方式）實驗一 報警產(chǎn)生器實驗一 I/O并行口直接驅(qū)動LED顯示實驗一 按鍵識別方法之一實驗一 00－99計數(shù)器實驗一 定時計數(shù)器T0作定時應(yīng)用技術(shù)（一）實驗一 動態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù)實驗一 44矩陣式鍵盤識別技術(shù)實驗一 定時計數(shù)器T0作定時應(yīng)用技術(shù)（一）實驗一 定時計數(shù)器T0作定時應(yīng)用技術(shù)（二）實驗一 “叮咚”門鈴實驗一 數(shù)字鐘實驗一 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器基本應(yīng)用技術(shù)第二章 　　Keil C軟件使用Keil C51 軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編,PLM 語言和 C 語言的程序設(shè)計，界面友好，易學(xué)易用。下面介紹Keil C51軟件的使用方法進(jìn)入 Keil C51 后，屏幕如下圖所示。幾秒鐘后出現(xiàn)編輯界啟動Keil C51時的屏幕　　　　　　　　　　　　　　　　　　　進(jìn)入Keil C51后的編輯界面　簡單程序的調(diào)試　學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言、學(xué)習(xí)某種程序軟件，最好的方法是直接操作實踐。下面通過簡單的編程、調(diào)試，引導(dǎo)大家學(xué)習(xí)Keil C51軟件的基本使用方法和基本的調(diào)試技巧?！?)建立一個新工程　單擊Project菜單，在彈出的下拉菜單中選中New Project選項　　2)然后選擇你要保存的路徑,輸入工程文件的名字,比如保存到C51目錄里,工程文件的名字為C51如下圖所示,然后點(diǎn)擊保存. 　3)這時會彈出一個對話框,要求你選擇單片機(jī)的型號,你可以根據(jù)你使用的單片機(jī)來選擇,keil c51幾乎支持所有的51核的單片機(jī),我這里還是以大家用的比較多的Atmel 的89C51來說明,如下圖所示,選擇89C51之后,右邊欄是對這個單片機(jī)的基本的說明,然后點(diǎn)擊確定.　4)完成上一步驟后，屏幕如下圖所示　到現(xiàn)在為止，我們還沒有編寫一句程序，下面開始編寫我們的第一個程序。　5)在下圖中，單擊“File”菜單，再在下拉菜單中單擊“New”選項　 　　新建文件后屏幕如下圖所示 此時光標(biāo)在編輯窗口里閃爍，這時可以鍵入用戶的應(yīng)用程序了，但筆者建議首先保存該空白的文件，單擊菜單上的“File”，在下拉菜單中選中“Save As”選項單擊，屏幕如下圖所示，在“文件名”欄右側(cè)的編輯框中，鍵入欲使用的文件名，同時，必須鍵入正確的擴(kuò)展名。注意，如果用Ｃ語言編寫程序，則擴(kuò)展名為(.c)；如果用匯編語言編寫程序，則擴(kuò)展名必須為(.asm)。然后，單擊“保存”按鈕。 　6)回到編輯界面后，單擊“Target 1”前面的“＋”號，然后在“Source Group 1”上單擊右鍵，彈出如下菜單 　然后單擊“Add File to Group ‘Source Group 1’” 屏幕如下圖所示 　，然后單擊“Add”屏幕好下圖所示 　注意到“Source Group 1”文件夾中多了一個子項“”了嗎？子項的多少與所增加的源程序的多少相同 　7)現(xiàn)在，請輸入如下的C語言源程序: 　include 　　　　　　　　　//包含文件　include 　void main(void) 　　　　　　　　　　//主函數(shù)　{　　　　　　SCON=0x52?！　MOD=0x20。　　TH1=0xf3?！　R1=1。 　　　　　　　　　　　　　　//此行及以上3行為PRINTF函數(shù)所必須　　printf(“Hello I am KEIL. \n”)。 　　//打印程序執(zhí)行的信息　　printf(“I will be your friend.\n”)?！　hile(1)。　} 　在輸入上述程序時，讀者已經(jīng)看到了事先保存待編輯的文件的好處了吧，即Keil c51會自動識別關(guān)鍵字，并以不同的顏色提示用戶加以注意，這樣會使用戶少犯錯誤，有利于提高編程效率。程序輸入完畢后，如下圖所示 　8)在上圖中，單擊“Project”菜單，再在下拉菜單中單擊“Built Target”選項（或者使用快捷鍵F7），編譯成功后，再單擊“Project”菜單，在下拉菜單中單擊“Start/Stop Debug Session”（或者使用快捷鍵Ctrl+F5）,屏幕如下所示 　9)調(diào)試程序:在上圖中，單擊“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“Go”選項，（或者使用快捷鍵F5），然后再單擊“Debug”菜單，在下拉菜單中單擊“Stop Running”選項（或者使用快捷鍵Esc）；再單擊“View”菜單，再在下拉菜單中單擊“Serial Windows 1”選項，就可以看到程序運(yùn)行后的結(jié)果，其結(jié)果如下圖所示 至此，我們在Keil C51上做了一個完整工程的全過程。但這只是純軟件的開發(fā)過程，如何使用程序下載器看一看程序運(yùn)行的結(jié)果呢？10）單擊“Project”菜單，再在下拉菜單中單擊“” 在下圖中，單擊“Output”中單擊“Create HEX File” 選項，使程序編譯后產(chǎn)生HEX代碼，供下載器軟件使用。把程序下載到AT89S51單片機(jī)中。第三章 　　AT89S51單片機(jī)下載器軟件使用AT89S51單片機(jī)下載器是專門用于下載程序到單片機(jī)系統(tǒng)中，該軟件使用方便。啟動軟件之后進(jìn)入下面的界面（）：在上圖中：1． 界面右邊為操作狀態(tài)顯示區(qū)；2． 界面左上為下載芯片選擇區(qū)，該軟件支持多種芯片的程序在線下載，對系統(tǒng)板上的單片機(jī)AT89S51是其中一種，軟件默認(rèn)情況下為AT89S51單片機(jī)。3． 界面左邊為在線下載的操作區(qū)，它可以提供如下的操作（1）． 初始化：啟動AT89S51單片機(jī)進(jìn)入ISP下載狀態(tài)，若啟動成功。否則，不成功會有“初始化失敗”的字樣提示。（2）． 特征字：點(diǎn)擊一下檢測器件，會讀出單片機(jī)的芯片的特征字，對于AT89S51單片機(jī)的特征字為：1E　51　06。（3）． 擦除器件：是把單片機(jī)的內(nèi)容擦除干凈，即單片機(jī)內(nèi)部ROM的內(nèi)容全為FFH。（4）． 寫器件：把代碼區(qū)中的程序代碼下載到單片機(jī)的內(nèi)部ROM中。注意在編程之前，要對單片機(jī)芯片進(jìn)行擦除操作。（5）． 效驗數(shù)據(jù)：是經(jīng)過編程之后，對下載到單片機(jī)內(nèi)部ROM中的內(nèi)容與代碼區(qū)的內(nèi)容相比較，若程序下載過程中完全正確，則提示校驗正確，否則提示出現(xiàn)錯誤。那就得需要重新下載程序到ROM中。（6）． 自動：提供了從內(nèi)部ROM從擦除到編程，最后到校驗這三個過程。（7）． 讀器件：從單片機(jī)內(nèi)部ROM中讀取內(nèi)容到代碼顯示區(qū)中。第四章 　　實驗及實踐課題1． 閃爍燈1． 　實驗任務(wù)：，使L1在不停地一亮一滅。2． 　電路原理圖3． 　系統(tǒng)板上硬件連線把“單片機(jī)系統(tǒng)”“八路發(fā)光二極管指示模塊”區(qū)域中的L1端口上。4． 　程序設(shè)計內(nèi)容（1）． 延時程序的設(shè)計方法作為單片機(jī)的指令的執(zhí)行的時間是很短，數(shù)量大微秒級，因此，相對于微秒來說，相差太大，所以我們在執(zhí)行某一指令時，插入延時程序，來達(dá)到我們的要求，但這樣的延時程序是如何設(shè)計呢？下面具體介紹其原理：，因此，1個機(jī)器周期為1微秒 機(jī)器周期 微秒MOV R6,20 2個 　2D1: MO