一些单片机实验
实验一 51单片机开发环境 5
实验二 单片机硬件测试及简单程序设计 9
实验三 简单程序设计二 11
实验四 中断系统实验 13
实验五 定时器/计数器实验 17
实验六 电子时钟设计 19
实验六 异步串行通信实验 21
实验一 51单片机开发环境
一、实验目的
1. 掌握Keil集成开发环境基本使用方法；
2. 掌握学林51mini仿真器和下载（编程）器的基本使用方法。
二、实验说明
通过实验了解单片机系统开发的基本流程，掌握开发工具，为进一步设计、调试单片机系统打下基础。
三、实验内容及步骤
1.安装仿真器和下载器的驱动程序，具体方法详见随机光盘和说明书。（实验室电脑无需再安装，打开选择EDA系统）
2.运行下载器软件（XLISP），装入3路跑马灯文件：38LED.hex。下载到单片机的文件必须是*.hex。具体方法详见随机光盘和说明书。观察记录LED的运行情况。（此步骤参考Word文件：xl600+使用手册或录像文件：xlisp烧写方式录像。）
3.安装Keil集成开发软件并运行，具体方法详见随机光盘和说明书。（实验室电脑无需再安装）
4.新建一个以自己学号命名的文件夹，在该文件夹中再建以实验序号命名的文件夹:实验一命名为—EX1，实验二命名为—EX2，依此类推。注意文件的路径必须是英文的，不然软件可能报告找不到文件。
5.在Keil集成开发环境中建立以新项目（命名为38LED），编辑源文件38LED.asm(文件路径同38LED.hex),将该文件加入到新建的项目，设置目标属性，然后编译生成38LED.hex文件。（此步骤参考Word文件：Keil教程中的第1项内容）
6.仿真。(调试参考Word文件：Keil教程中的第2项内容)
1）复位。观察记录SFR、IO的状态以及第一条指令代码的地址，验证复位后51单片机的状态；
2）全速运行。观察记录LED的运行情况，与前面下载到单片机运行的情况相比较。
3）复位，采用单步运行（F10），观察记录执行每一条指令后相关寄存器、IO的变化情况。
4）复位，在延时程序处设置断点，运行到断点时，采用单步跟踪（F11），进入到延时程序，观察记录相关寄存器、IO的变化情况。
5）修改程序，增大、减少延迟时间，仿真观察LED变化情况，保存源程序。
6）创建一个显示8个LED的项目，并仿真调试。要求：8个LED轮流显示，由P0口控制。程序自拟。
四、实验程序
;******************************************************************************
; p1口八个灯作3路跑马灯。分别往端口送三个不同的数， 理解数字和端口的对应关系
;******************************************************************************
;* 日期:
;* 作者:学号 姓名
;******************************************************************************
ORG 0000H ;
LJMP MAIN ;
ORG 0080H ;
MAIN: MOV P1,#0DBH ;11011011--零为亮
ACALL DELay ;
MOV P1,#06DH ;01101101
ACALL DELay ;
MOV P1,#0B6H ;10110110
ACALL DELay ;
AJMP MAIN ;
delay: mov r7,#255 ;延时子程序
d1: mov r6,#255
d2: djnz r6,d2
djnz r7,d1
ret
end
五、思考题
1、简述单片机系统的开发过程，所使用的主要工具有哪些？分别解决哪些问题？
2、开发环境提供了哪些调试手段？各有何特点？
3、根据程序，结合LED的工作情况，画出单片机LED流水灯的电路图。
4、根据源程序，分析单片机如何实现流水灯的功能，画出程序流程图，计算出延迟子程序的延迟时间。
实验二 单片机硬件测试及简单程序设计
一、实验目的
1、掌握单片机硬件的测试方法；
2、学习单片机程序编写和调试方法。
二、实验仪器和设备
PC机、keil软件、仿真器、实验板。
三、实验说明
下载一应用程序到单片机，连接好相应的电路，通电运行，测试单片机引脚信号。采用示波器观察引脚的信号波形以及信号的幅度、频率（周期）等。
根据要求编写单片机程序并仿真调试，运行结果采用LED指示。
四、实验内容
1、单片机硬件测试
将实验一的程序下载到单片机，联接LED电路，通电运行。观察记录：
（1）单片机时钟信号波形、频率；
（2）地址锁存信号ALE波形、幅值和频率；
（3）/EA信号；
（4）连接LED的I/O口信号（任选一位）波形、幅值和频率。
2、单片机程序设计和仿真调试
设计要求：
选择按键作为单片机输入信号，采用LED实时指示按键编号（二进制数表示）；
五、预习要求
1、复习单片机引脚功能；
2、根据设计要求编写程序并进行软件仿真。
六、思考题
1、MCS—51单片机I/O口的输入/输出逻辑电平是多少？其负载能力有多大？若用I/O口控制一个继电器（工作电压12V，工作电流100mA）电路该如何设计？
2、欲使结果闪烁指示，程序应如何修改？
实验三 简单程序设计二
一、实验目的
1、掌握单片机硬件的测试方法；
2、学习单片机程序编写和调试方法。
二、实验仪器和设备
PC机、keil软件、仿真器、实验板。
三、实验说明
根据要求编写单片机程序并仿真调试，运行结果采用示波器显示。
四、实验内容
设计要求：
（1）选择函数发生器输出TTL信号输入单片机的某I/O口，经单片机分频后从另一I/O口输出，I/O分配自定，分频比范围1-10，要求分频比在程序中可进行设置；
（2）实现2位10进制有符号数（0-49)的加、减运算，按键K1选择加，按键K2选择或运算，LED指示运算结果。采用仿真器仿真运行，数据输入采用存储器直接置数，存储器分配自定。画出程序设计流程图，程序必须加以注释。
五、预习要求
3、复习单片机引脚功能；
4、根据设计要求编写程序并进行软件仿真。
六、思考题
1、若要采用中断方式实现设计要求要如何设计分频程序？
实验四 中断系统实验
一、实验目的
1. 掌握51单片机中断系统结构以及初始化程序、中断服务程序的设计与调试。
2. 学习、掌握LED数码管显示原理及软件译码的方法。
二、实验仪器和设备
PC机、keil软件、仿真器、实验板。
三、实验说明
通过实验1学习掌握LED数码管显示原理及软件译码的方法，实验2通过按键产生中断请求，单片机响应中断实现相应的输出，从而进一步深入掌握中断的的初始化程序、中断服务程序设计方法以及软件调试方法。
四、实验内容
1、LED数码管显示：实验箱上的数码管为共阴。P0输出接LED数码管七段码a-g（8位数码管共用），P2.0-P2.2口接位选（CBA），详细内容参考书上P194-195。
(0-9的段码值为 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH)
CBA为位选的二进制编码，如000第0位，001第1位
1）设计一个10进制计数器（0-9），间隔1秒（软件延时）自动加1，并将计数值显示在一位数码管上。要求采用查表法，实现计数值（0—9）到7段码（a-g）的译码；
2）8位数码管轮流显示固定数0，改变显示间隔时间观察显示效果。
3）在8位数码管上稳定显示0-7。（选作）
2、外部中断：
1） 通过K01（JP37）产生外部中断请求（/INT0）信号，K02产生外部中断请求（/INT1）信号，在对应的中断服务程序实现在一位数码管上显示中断源编号（0或1）。
2) 设计一个10进制计数器（0-9），选择一个按键（K01-K04任选）产生外部中断信号/INT0（或/INT1），每按一次计数器加1，并将计数值显示在一位数码管上。（注意按键抖动处理，参考教材P198 10.2 键盘接口原理）
五、预习要求
根据设计要求编写程序并进行软件仿真。提供译码的依据，计算延时时间。
六、思考题
1、实现单片机的中断功能有哪些要求？
2、如何处理按键抖动？
3、进一步总结仿真调试的方法。
实验五 定时器/计数器实验
一、实验目的
1. 学习定时/计数器的工作原理及使用方法。
2. 学习定时/计数器的初始化程序、应用程序的设计与调试。
二、实验说明
通过实验1学习掌握定时/计数器设置的基本方法；实验2应用单片机的定时/计数器产生定时，产生周期信号输出；实验3应用单片机的定时/计数器测量时间参数。通过本实验学生可以掌握单片机定时/计数器的工作原理及使用方法以及定时/计数器的初始化程序、应用程序的编写和调试。
三、实验内容
1、LED流水灯控制：8个LED轮流显示，由P0口控制，时间间隔采用定时/计
数器控制。
基本要求：时间间隔为1秒，定时/计数器分别采用方式1和方式2实现。系统
时钟为12MHz，计算两种工作方式下定时/计数器的初值以及循环计数器的数值。
发挥部分（选作）：时间间隔0.5~2秒可调，时间步进为0.2秒，采用按键（K01
~K04任选一个）产生外部中断信号，作为时间间隔选择输入，中断服务程序调
整时间间隔。
2、周期性信号产生：P0.0输出频率为1KHz的矩形波信号。
基本要求：P0.0输出频率为1KHz的方波信号。时间采用定时/计数器控制。定时/
计数器分别采用方式1和方式2实现，系统时钟为12MHz。采用数字示波器分别
测量两种工作方式下所产生的方波信号频率，比较信号频率误差，分析误差来源。
发挥部分（选作）：P0.0输出频率为1KHz、占空比可变（范围20%~90%，步进
为10%）的矩形波信号。采用按键（K01~K04任选一个）产生外部中断信号，作
为占空比选择输入，中断服务程序调整占空比。
3、脉冲信号测量：被测信号采用函数发生器输出的TTL信号，采用外部计数输
入。
基本要求：被测信号频率范围为1~10KHz，采用定时/计数器实时检测信号频率。
测试结果可查，同时与采用数字示波器测量的被测信号频率比较，分析误差来源。
发挥部分（选作）：测量矩形波信号占空比。占空比范围20%~90%，信号频率范
围100Hz~1KHz，测试结果采用数码管输出，同时与采用数字示波器测量的结果
比较，分析误差来源。
四、实验电路与程序
根据实验要求画出硬件电路原理图，画出每个实验程序流程图，设计实验程序，并通过Keil仿真软件调试。
五、思考题
1、MCS-51单片机的定时/计数器有哪几种工作方式？各有何特点？如何选择？
2、MCS-51单片机定时/计数器用作定时模式时，定时时间与哪些因素有关？如何提高定时的精度？
3、MCS-51单片机定时/计数器用作计数模式时，对外界计数频率有何限制？设系统时钟为12MHz，最高计数频率为多少？
实验六 电子时钟设计
一、任务
采用51单片机设计、制作电子钟。
二、要求
1、基本要求
电子钟基本要求的控制面板如图所示。
时钟的时、分采用LED数码管显示，秒采用LED闪烁显示(亮0.5秒，暗0.5秒)。设有两个功能键，分别用于选择校时、校分， 键
递增， 递减，用于在功能选择后输入相应的时间。24小时计时制。
2、发挥部分
增加定时闹钟功能，到达设定的时间响铃30秒，音频频率为1kHz。
采用矩阵式键盘，数字输入采用直接置数，按键数根据功能要求自行确定。
采用PCB设计制作电子钟。
三、设计报告
1、任务及要求
2、系统组成：硬件框图，各部分的作用。
3、硬件电路设计：电路图，电路工作原理（包括必要的理论计算）。
4、软件设计：软件流程图，各程序块的作用及工作流程，显示、定时计数器初值计算，主要的程序段。
5、测试数据及结果分析：采用图、表形式记录数据，注明测试方法、测试仪器。
6、总结
附录：原理图、PCB。
注：1、电路必须设计可供测试的计时秒信号输出端；
2、程序语言自选（汇编或C51），源程序（有注释和说明）打印，其余硬件电路设计、流程图、测试数据及结果分析手写。
3、最后实验报告的源程序如果与预习报告的不一致需要重新整理打印。
实验六 异步串行通信实验
一、实验目的
1. 学习AT89S51串行口的工作原理及使用方法。
2. 学习AT89S51串行口的初始化程序、应用程序的编写和调试。
二、实验说明
实验1通过测试串口数据输出波形，熟悉串口的工作过程。实验2主要掌握波特率的设置及波特率测试方法，AT89S51单片机串行口的初始化程序、应用程序的编写和调试。实验3为AT89S51单片机串行通信的综合应用，掌握单片机串行通信的组成、单片机串行口的初始化程序、应用程序的编写和调试。
三、实验内容
1、串口工作方式设置为方式0，发送数据0AAH（或55H），编写相应的测试程序并在实验平台进行仿真调试，测试记录系统时钟频率、输出数据波形、移位时钟波形，指出移位时钟频率与系统时钟频率的关系。
2、串口工作方式设置为方式1，发送数据0AAH（或55H），波特率设置为1200b/s。编写相应的测试程序并在实验平台进行仿真调试，测试记录系统时钟频率、输出数据波形、指出实际测试的波特率。
3、双机通信。串口工作方式设置为方式3，收发均采用中断控制，数据通信采用奇校验，波特率自定，完成2位BCD码传送，BCD码通过拨动开关输入，采用一个按键作为发送控制。甲机发送时，乙机接收，反之亦然。要求接收时必须把接收到的BCD码显示出来（采用LED或数码管），并向发送方回送一个接收确认信号（信号形式自定），发送方接收到确认信号后发出指示（声或光）。编写相应的测试程序并在实验平台进行仿真调试。
注意：先按要求完成本机的串行通信，即自发自收（将RXD、TXD短接）。调试通过后再进行双机通信，即两个实验平台之间的通信。
四、预习要求
画出实验电路，复习串口工作方式设置及波特率设置，计算定时器初值，编写好测试程序，在keil开发平台上编译通过。思考改变波特率程序应做哪些修改，分析波特率的误差来源以及如何提高波特率的精度，考虑好测试的方法和步骤。自拟测试表格。
实验报告要求：1-3程序打印，在实验报告相应位置自制测试表格，思考题写在第七部分上。
五、实验仪器和设备
PC机、keil软件、仿真器、实验平台、示波器。
六、思考题
1、AT89S51单片机串行口有几种工作方式？有几种帧格式？
2、AT89S51单片机的波特率如何确定？如何提高波特率精度？
3、AT89S51串行口应怎样与计算机的232C串口接口？为什么？画出接口电路。
4、AT89S51单片机如何实现多机通信？
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