单片机实验指导书.doc

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1、单片机应用技术 前 言 单片机应用技术课程为一门理论与实践相结合的课程，本课程安排的实验旨在培养学 生软硬件开发能力，用编程语言及硬件设备实现串、并行通讯、计数/定时、A/D、D/A 等 硬件接口的功能，进一步加深对常用硬件芯片的了解和应用，以及学习用单片机解决实际 问题。实验要求学生利用编程语言及硬件设备实现单片机的方案设计、程序编写、硬件连 接、调试，从中体会具体硬件接口的应用技巧，进一步理解硬件接口芯片，逐步掌握单片 机系统的开发和应用方法。 STAR ES598PCI 提供实验仪具有与微机同步演示功能, 允许学生在 Windows 操作系统 下编写、编译、连接、错误定位、调试、观察、修

2、改系统, 不需要使用早期的 PWB、TD 等 DOS 下的调试环境。 通过本实验的学习,学生可以熟悉各种类型的接口芯片,汇编语言程序的编写、调试,充 分锻炼动手及编程能力。 目 录 合肥大学电子信息与电气工程系实验室实验守则.1 实验一 构建单片机最小系统和实验环境熟悉.2 实验二 跑马灯实验及 74HC138 译码器.4 实验三 8255 控制交通灯实验.7 实验四 8253 方波实验.9 实验五 继电器控制/光偶控制实验.11 合肥大学电子信息与电气工程系合肥大学电子信息与电气工程系实验室实验守则实验室实验守则 为了培养严肃认真、实事求是的科学实验态度和善于思考、勤于动手的学习作风以及 保

3、证实验教学的正常进行，电子信息与电气工程系实验室特制定以下规则，望遵照执行： 1、 禁止一切无关人员随意进入实验室和动用实验仪器设备和实验室内物品，确需进入实 验室工作学习的一切人员要必须严格遵守实验室的规章制度，服从实验室管理人员的 安排。 2、 学生应认真预习实验内容，预习不合格者不得参加实验，认真完成指定的实验内容或 实验作业，并交指导教师审阅。 3、 学生不得迟到、早退、无故缺席，进入实验室后应按指定位置就座，迟到超过五分钟 不得参加实验，实验未完成早退者均按旷课论处。严禁代替他人做实验，缺实验者， 课程结束后，考试前主动来补做实验，否则不得参加考试。 4、 进入实验室请自带鞋套。书包

4、、水杯等个人物品应放到指定处，且衣冠整齐，保持安 静，严禁吸烟、吃食物、随地吐痰和乱丢杂物等不文明行为,否则实验工作人员有权停 止其实验。 5、 实验前应先检查实验所需的工具、仪器、材料等是否齐全完好。如有缺漏、损坏应及 时报告请老师处理。 6、 听从指导教师的指导，带硬件的实验接好线路后，应先认真检查，关键处确保无误。 如无把握时，须请指导教师审核后方可通电；进行大型仪器和强电实验务必经指导教 师检查同意后，才可按操作规程通电实验。 7、 实验时必须持严谨的科学态度，励行节约，严格按照实验步骤和正确的方法进行操作， 要细心观察记录实验结果，碰到疑难故障，应冷静分析原因，积极排除，如发生意外

5、及时报告；独立完成实验任务，不得抄袭他人实验结果。 8、 欲增加或改变实验内容，须征得指导教师同意。 9、 注意人身安全，爱护仪器和设备，实验时仪器、设备、工具、材料不得乱放、乱抛； 不做与实验无关的事情，不动与本次实验无关的仪器设备，不进入与实验无关的场所， 不随便串组，有以上表现而又不服从管理教育者，不得参加实验； 10、完成实验后主动整理放好相关设备，搞好卫生，实验中的废弃固体物品、腐蚀性液体 必须倒入指定的容器中，不许倒入水池中，经实验室工作人员、指导教师同意后方可 离去。 11、实验室的任何物资不可擅自带走，在实验室中损坏仪器、工具等，应及时向工作人员 报告，主动说明原因，并按实验室

6、仪器设备损坏、丢失赔偿制度处理。 实验一实验一 构建单片机最小系统和实验环境熟悉构建单片机最小系统和实验环境熟悉 一、预习要求 1构建单片机最小系统，熟悉 51 单片机的结构及编程方法 2按照程序流程图编写出程序 二、实验目的 1熟悉星单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉 Keil C51 集成环境软件的使用方法。 2熟悉 MCS51 汇编指令，能自己编写简单的程序，控制硬件。 三、实验内容 单片机最小系统实验：单片机最小系统实验： 1、熟悉单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉 Keil C51 集成环境软件的安装和使用方 法。 2、作出单片机最小系统的组成原理图，分析其各构成单元的工作原理。

7、 存储单元数据传输实验存储单元数据传输实验 1、熟悉 MCS51 汇编指令。 2、进行存储单元数据传输实验，编写程序。 3、运行程序，验证译码的正确性。 四、实验原理 1、作出单片机最小系统的组成原理图 2、分析单片机最小系统的工作原理 3、进行存储单元数据传输实验，观察实验结果，验证程序是否正确。 五、实验仪器、设备 1、单片机最小系统 2、Keil C51 集成环境软件 六、实验注意事项 1注意在星研集成环境下如何进行程序调试 2注意保护实验箱 七、实验方法及步骤 1、调试、调试单片机最小系统板。 2、安装、安装 Keil C51 集成环境软件。 八、实验报告要求 1、作出单片机最小系统的

8、组成原理图 2、分析单片机最小系统的工作原理 3、进行存储单元数据传输实验，观察实验结果，验证程序是否正确。 4、写出实验心得 九、思考题 1、在单片机最小系统的构建中，应注意哪些因素。 实验二实验二 跑马灯实验及跑马灯实验及 74HC13874HC138 译码器译码器 一、预习要求 1熟悉 51 单片机的结构及编程方法 2按照程序流程图编写出程序 二、实验目的 1熟悉集成环境软件或熟悉 Keil C51 集成环境软件的使用方法。 2熟悉 MCS51 汇编指令，能自己编写简单的程序，控制硬件。 三、实验内容 跑马灯实验：跑马灯实验： 1、熟悉集成环境软件或熟悉 Keil C51 集成环境软件的

9、安装和使用方法。 2、照接线图编写程序：使用 P1 口控制 G6 区的 8 个指示灯，循环点亮，瞬间只有一个灯 亮。 3、观察实验结果，验证程序是否正确。 74HC13874HC138 译码器实验：译码器实验： 1、设计 74HC138 接口电路，编写程序：使用单片机的 P1.0、P1.1、P1.2 控制 74HC138 的 数据输入端，通过译码产生 8 选 1 个选通信号，轮流点亮 8 个 LED 指示灯。 2、运行程序，验证译码的正确性。 四、实验原理 参考实验原理图如下： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 1

10、3 14 14 15 15 16 16 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A0 Date:2005-12-20Sheet of File:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By: P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P2.1(A9) 22 P2.2(A10) 23 P2.3(A11) 24 P2.4(A12) 25 P2.5(A13) 26 P2.6(A14) 27 P2.7(A15) 28 PSEN 29 ALE/PROG 30 EA/Vpp 31 P0.7(AD7) 32 P0.

11、6(AD6) 33 P0.5(AD5) 34 P0.4(AD4) 35 P0.3(AD3) 36 P0.2(AD2) 37 P0.1(AD1) 38 P0.0(AD0) 39 Vcc 40 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 (RXD)P3.0 10 (TXD)P3.1 11 (INT0)P3.2 12 (INT1)P3.3 13 (T0)P3.4 14 (T1)P3.5 15 (WR)P3.6 16 (RD)P3.7 17 XTAL2 18 XTAL1 19 P2.0(A8) 21 GND 20 89C52 U42 DS35DS36DS37DS38DS39DS40DS41 VCC DS4

12、2 12345678 510 R111 510 R112 510 R113 510 R114 510 R115 510 R116 510 R117 510 R118 （跑马灯原理图）（跑马灯原理图） 1 1 2 2 3 3 4 4 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A4 Date:2006-7-5Sheet of File:F:Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By: A 1 B 2 C 3 G2A 4 G2B 5 G1 6 Y7 7 GND 8 Y6 9 Y5 10 Y4 11 Y3 12 Y2 13 Y1 14 Y0 15 V

13、CC 16 SN74LS138N U21 VCC 1 2 JP28 470R68 DS20 A B C G1 G2A G2B P1.0 P1.1 P1.2 (C1)VCC (C1)GND (C1)GND DS35 DS36 DS37 DS38 DS39 DS40 DS41 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC DS42 510 R111 510 R112 510R113 510R114 510R115 510R116 510R117 510R118 （译码器原理图）（译码器原理图） 五、实验仪器、设备 1、单片机最小系统。 2、Keil C51 集成环境软件 六、实验注意事项 1注意在集成环

14、境下如何进行程序调试 2注意保护实验箱 七、实验方法及步骤 跑马灯实验步骤：跑马灯实验步骤： 1、设计接口电路。 2、编写程序或运行参考程序。 3、实验结果：通过 G6 区的 LED 指示灯（8 个指示灯轮流点亮） ，观察实验的输出结果是 否正确。 演示程序演示程序 ORG0000H LJMPSTART ORG0100H START:MOVSP,#60H MOVA,#0FFH CLRC START1:RLCA MOVP1,A ACALLDelay SJMPSTART1 Delay:MOVR5,#2 ;延时 Delay1:MOVR6,#0 Delay2:MOVR7,#0 DJNZR7,$ DJN

15、ZR6,Delay2 DJNZR5,Delay1 RET END 译码器实验步骤：译码器实验步骤： 1、设计接口电路。 2、调试程序，查看运行结果是否正确。 八、实验报告要求 1列写出所编程序，做思考题 2 写出实验心得 九、思考题 1、在单片机系统中，74HC138 通常用来产生片选信号，请读者考虑一下，应如何处理 实验三实验三 82558255 控制交通灯实验控制交通灯实验 一、预习要求 1熟悉 51 单片机的结构及编程方法 2按照要求画出流程图及程序 二、实验目的 1、 了解 8255 芯片的工作原理，熟悉其初始化编程方法以及输入、输出程序设计技巧。 学会使用 8255 并行接口芯片实现

16、各种控制功能，如本实验（控制交通灯）等。 2、 熟悉 8255 内部结构和与单片机的接口逻辑，熟悉 8255 芯片的 3 种工作方式以及控制 字格式。 3、尝试自行编写程序，填写实验报告。 三、实验内容 1、设计 8255 接口电路，编写程序：使用 8255 的 PA0.2、PA5.7 控制 LED 指示灯，实现 交通灯功能。 2、连接线路验证 8255 的功能，熟悉它的使用方法。 四、实验原理 参考电路原理图 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 DD CC BB AA Ti

17、tle NumberRevisionSize A0 Date:2005-12-19Sheet of File:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By: D0 34 D1 33 D2 32 D3 31 D4 30 D5 29 D6 28 D7 27 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10

18、RD 5 WR 36 A0 9 A1 8 RESET 35 CS 6 8255 U36 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 WR RD RST A0 A1 PC5 PC6 PC7 PC2 PC3 PC4 PC0 PC1 DS35 DS36 DS37 DS38 DS39 DS40 DS41 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC DS42 A0 A1 CS CS1(0F000H) 510 R111 510 R112 510R113 510R114 510R115 510R116 510R117 510R118 五、五、 五、实验仪器、设备 实验室电脑，集成软件 六、实验注意事项 1注

19、意在集成环境下程序调试的方法 2注意保护实验箱 七、实验内容及步骤 1、设计 8255 接口电路，并分析其工作原理。 2、观察实验结果，是否能看到模拟的交通灯控制过程。 八、实验报告要求 1列写出所编程序，做思考题 2 写出实验心得 九、思考题 1、如何对 8255 的 PC 口进行位操作？ 实验四实验四 82538253 方波实验方波实验 一、预习要求 1熟悉 51 单片机的结构及编程方法 2按照要求画出流程图及程序 二、实验目的 了解 8253 的内部结构、工作原理；了解 8253 与单片机的接口逻辑；熟悉 8253 的控制寄 存器和初始化编程方法，熟悉 8253 的 6 种工作模式。 三

20、、实验内容 1、设计接口电路，编写程序：使用 8253 的计数器 0 和计数器 1 实现对输入时钟频率的两 级分频，得到一个周期为 1 秒的方波，用此方波控制蜂鸣器，发出报警信号，也可以将输入脚 接到逻辑笔上来检验程序是否正确。 2、连接线路，验证 8253 的功能，熟悉它的使用方法。 四、实验原理 参考电路原理图如下： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A0 Date:2005-12-19Sheet

21、 of File:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By: D0 D1 D2 D4 D5 D6 D7 WR RD D3 D0 8 OUT0 10 D1 7 GATE0 11 D2 6 CLK0 9 D3 5 D4 4 D5 3 D6 2 OUT1 13 D7 1 GATE1 14 CLK1 15 CS 21 RD 22 WR 23 OUT2 17 A0 19 GATE2 16 A1 20 CLK2 18 8253 U35 A0 A1 GATE0 CLK0 OUT1 GATE1 OUT2 GATE2 CLK2 CS VCC 2M(B2) Ctrl(D1) VCC CS5(

22、0B000H) A0 A1 五、实验仪器、设备 实验室电脑，集成软件及 STAR ES598 实验仪 六、实验注意事项 1注意在集成环境下程序调试的方法 2注意保护实验箱 七、实验方法及步骤 1、设计接口电路并分析工作原理。 2、测试实验结果：三种方法选择其一：蜂鸣器发出时有时无的声音；用逻辑笔测试蜂鸣 器的输入端口；红绿灯交替点亮。 八、实验报告要求 1列写出所编程序并做出注释，做思考题 2 写出实验心得 九、思考题 1、8253 还有其它五种工作方式，其它工作模式下，硬件如何设计？程序如何编写？ 2、使用 8253，编写一个实时钟程序。 实验五实验五 继电器控制继电器控制/ /光偶控制实验

23、光偶控制实验 一、预习要求 1了解继电器/光偶器件的原理及应用 2认真预习本节实验内容，尝试自行编写程序。 二、实验目的 1、掌握使用继电器控制外设的基本方法和编程。 2、掌握光耦的工作原理，熟悉它的使用方法。 三、实验内容 继电器控制：继电器控制： 1、预备知识 自动化控制设备中，存在一个电子与电气电路的互连问题，一方面，电子电路需要控制电 气电路的执行元件，如：电动机、电磁铁、电灯等；一方面又要为电子电路提供良好的电隔离， 以保护电子电路和人身安全，减少干扰源。继电器就起这个桥梁作用。 2、实验过程：设计接口电路，通过继电器控制直流电机转动、停止。 光偶控制：光偶控制： 1、预备知识 为了

24、消除控制电路与外设共地的影响，对外界的输入输出采用了光电隔离措施，以最大限 度的减少外界电路对内部电路的干扰。STAR ES59PA 用了两种光耦，普通光耦采用 TOSHIBA 公 司的 TLP521-4 芯片，它的反应速度通常为几十的 us，高速光耦采用了 HP 公司的 6N137，它的 反应速度小于 75ns。 TLP521 的工作电压范围很宽，通过光耦，可将较高电压的外部信号转化为单片机可以接 收的信号，也可以将单片机发出的信号转化为较高电压的外部信号，提高抗干扰能力。 2、实验过程 单片机的 Rxd、Txd 通过光耦，与微机串行通信。 四、实验原理 参考电路原理图如下： 1 1 2 2

25、 3 3 4 4 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A4 Date:2006-7-5Sheet of File:F:Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By: VCC 8550 Q5 18 R81 5.1K R82 2K R83 CTRL COM2 COM1 CUT2 1 2 JP30 CUT1 CLOSE2 1 2 3 4 5 6 78 HRS2H-S-DC5V K1 D4 470R70 DS22 VCC P1.0 M 机机机机 CTRL(F1) CLOSE1 （继电器控制原理图）（继电器控制原理图） 1 1 2 2 3 3 4

26、4 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A4 Date:2006-7-6Sheet of File:F:Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By: GND 5 OUT 6 EN 7 Vcc 8 NC 1 Anode 2 CO 3 NC 4 6N137 U21 GND 5 OUT 6 EN 7 Vcc 8 NC 1 Anode 2 CO 3 NC 4 6N137 U21 VCC1 GND1 1K R127 510R126 hIN1 VCC hOUT1 1K R99 VCC hOUT2hIN2 510R98 VCC1 TxD(A3) RX

27、D(E7) TxD(E7) RXD(A3) （光偶控制原理图）（光偶控制原理图） 五、实验设备 S 实验室电脑，集成软件及 STAR ES598 实验仪 六、实验注意事项 1注意在集成环境下程序调试的方法 2注意保护实验箱 七、实验步骤 继电器控制：继电器控制： 1、设计接口电路，分析工作原理。 2、编写并运行程序，利用拨动开关控制直流电机转动、停止。 光偶控制：光偶控制： 1、设计接口电路，分析工作原理。 2、运行程序 3、运行“串口助手(ComPort.EXE)” ，设置串口(波特率 9600,8 个数据位，一个停止位， 没有校验)，打开串口，选择“HEX 发送” 、 “HEX 显示” ，向 CPU 发送 10 个字节数据(输入数据 之间用空格分隔)，是否能接收到 10 个字节数据，将接收到的数据发送回微机，接收到的数据 是否与发送数据一致。 4、改变传输数据的数目，重复实验，观察结果。 八、实验报告要求 1列写出所编程序及流程图并做出注释 2 写出实验心得。