单片机实验指导书精简版.docx
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单片机实验指导书精简版
单片机原理及应用
实
验
指
导
书
编写:
袁可可
二〇一四年八月
实验一开发平台的应用
一、实验目的
1、熟悉KeilC51软件的使用;
2、熟悉Proteus软件的使用;
3、熟悉烧录软件的使用。
二、实验内容
使用Proteus软件和KeilC51软件,控制点亮P1.0口的发光二级管。
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件
五、实验学时
2学时
六、实验步骤
1、Keil的使用方法
(1)新建工程
①单击菜单命令【工程】à【新建工程...】
②在弹出的【新建工程】对话框(图1-1)中,选择保存工程的目录,输入工程的文件名;
图1-1“新建工程”对话框图1-2“选择设备”对话框
③点击【保存】按钮;
④在弹出的【为目标'Target1'选择设备】对话框(图1-2)中,设置【CPU】为Atmelà89C51;
⑤点击【确定】,完成工程的创建。
(2)新建C语言源文件
①点击菜单命令【文件】à【新建...】,创建一个新的空白文档(图1-3);
图1-3新建空白文档图1-4保存文件
②点击【文件】à【保存...】;
③在弹出的【另存】对话框(图1-4)中,选定保存的目录(跟工程同目录),输入文件名(必须加后缀.c);
④点击【保存】,完成C语言源文件的创建。
(3)将C语言源文件添加到工程中
①在工程工作区选择【SourceGroup1】,点击右键;
②在弹出的右键菜单中,选择【增加文件到组‘SourceGroup1’】(图1-5);
图1-5选择右键命令“增加文件到组”图1-6选择要添加的C源文件
③在弹出的对话框中,选择文件类型为“C源文件”,选择需要添加的C语言源文件(图1-6);
④点击【Add】按钮,即可添加C语言源文件到工程中;
⑤点击【关闭】按钮,完成添加工作。
(4)编辑C语言源文件
在文本编辑区域输入下面的代码并保存。
(5)编译C语言源文件
①在工程工作区选择【Target1】,点击右键;
②在弹出的右键菜单中,选择【目标‘Target1’属性】(图1-7)
图1-7选择右键命令“目标属性”图1-8修改晶振频率
③在弹出的对话框中,选择【目标】选项卡(图1-8),将“晶振频率(MHz)”24.0修改成12;
④选择【输出】选项卡(图1-9),勾选【生成HEX文件】复选框,可按需求修改【执行文件名】文本框中的内容(Hex文件的名字);
图1-9“输出”选项卡设置图1-10“构造”窗口
⑤点击【确定】按钮,关闭“目标Target1属性对话框”;
⑥点击菜单命令【工程】à【重新构造所有目标】,编译源文件;
⑦查看“构造”窗口(图1-10),若没有语法错误即可生成hex文件,若有语法错误,修改源程序再编译。
2、Proteus软件的使用
(1)熟悉Proteus工作环境
双击计算机桌面上的“ISIS7Professional”图标或者“开始菜单”à“程序”à“Proteus7Professional”à“ISIS7Professional”命令,进入ProteusISIS的工作界面,如图1-11。
①熟悉绘图工具栏中的各图标按钮。
找到常用图标按钮,如“
元器件模式”、“
终端模式”、“
总线模式”、“
导线标号模式”。
②熟悉常用菜单项。
找到常用菜单项,如“File(文件菜单)”、“Design(设计菜单)”、“Debug(调试菜单)”。
图1-11ProteusISIS的工作界面
(2)建立一个新的设计项目
单击“File”菜单,选择“NewDesign”选项,建立一个新的设计项目。
(3)保存设计项目
单击“File”菜单,选择“SaveDesign”选项,在弹出的对话框中,自行输入文件名,点击“保存”按钮保存。
(4)选择电路元器件
需要芯片AT89C51一片,发光二极管LED-YELLOW一个,电阻RES一个;
在“对象选择器”窗口中,单击“对象选择”按钮,在弹出对话框的“Keywords”文本框中输入元器件关键字,找到元器件,单击“OK”按钮将其选择到对象选择器窗口中。
(5)设计电路原理图
将元器件从对象选择器窗口拖动到图形编辑窗口,按照电路原理图连接到电路,要注意发光二极管正负极的方向,电阻大小为220欧
图1-12电路原理图
(6)添加HEX文件
双击AT89C51芯片,在弹出的对话框中选择已生成的HEX文件路径。
(7)软件仿真
单击仿真进程控制按钮,进行仿真控制。
3、烧录软件的使用
仿真调试没有问题之后,就可以将正确的可执行程序下载到单片机芯片上,进行实物调试。
可执行程序的下载有专门的烧录软件,其使用方法如下:
(1)使用专用通信线,连接好实验板和计算机;
(2)计算机桌面上双击快捷按钮
打开在线烧录程序(图1-13);
图1-13烧录软件
(2)选择MCU类型(如STC89C51RC);
(3)点击
按钮,打开工程目录下的HEX文件;
(4)选择端口(一般是COM1,若不确定可去设备管理器查看);
(5)关闭实验板电源,点击
按钮,烧录程序;
(6)打开实验板上的电源(如果烧录的时候出现问题,点击
)
注意:
在点击
按钮之前一定要记得关掉实验板上的电源,点击之后要记得打开实验板电源。
4、Keil与实验箱联机调试
(1)选择硬件仿真
①在工程工作区选择【Target1】,点击右键;
②在弹出的右键菜单中,选择【OptionsforTarget‘Target1’】;
③在弹出的对话框中,选择【Debug】选项卡(图1-14),在该选项界面右侧上方,点选单选按钮Use,右侧下拉框选择“KeilMonitor-51Driver”;
图1-14设置成硬件仿真
(2)仿真参数设定
①点击Debug选项卡界面右侧上方的“Settings”按钮;
②在弹出的对话框中设定参数(图1-15):
Port——串口号,确定为真实的已经连接好的计算机与实验箱的串口号;Baudrate——波特率,设置为57600;
图1-15设置硬件仿真参数
③点击“OK”按钮,完成参数设置。
(3)联机调试
①编译C语言源文件,生成Hex文件
②点击工具栏
按钮,或者菜单命令【Debug】à【Start/StopDebugSession】开始联机调试;
说明:
如果联机不成功将出现图1-16所示对话框,此时需要将实验箱51CPU系统仿真区的LOAD开关线拨到OFF,再拨到ON,再点击该对话框的“TryAgain”按钮;
图1-16联机不成功对话框
③联机成功,Keil软件左下方将会出现两行信息(图1-17)
第一行:
ConnectedtoMonitor-51V1.3表示连接到仿真机,仿真机的版本号为1.3;
第二行:
Load“代码在本地磁盘的位置”表示代码装载成功。
图1-17联机调试成功界面
(4)实验箱查看效果
实验二最小系统的制作与调试
一、实验目的
1、掌握单片机开发环境的使用方法;
2、熟悉常用程序的调试方法;
3、掌握智能电子最小系统的连线方法;
4、掌握电烙铁的使用方法。
二、实验内容
实现单片机最小系统的简单应用:
控制P1.0口的发光二极管,要求LED灯亮灭交替闪烁,间隔1s,要求焊接出实物电路。
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真、实物焊接
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件、电烙铁、耗材
五、实验学时
4学时
六、实验步骤
1、Proteus设计电路原理图
(1)按照图2-1,在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图2-1电路原理图
(2)电路原理图中所需要的元件见表2-1
表2-1元件列表
元件名称
型号
数量
Proteus中的名称
单片机芯片
AT89C51
1个
AT89C51
晶振
12MHz
1个
CRYSTAL
电容
22PF
2个
CAP
电解电容
22uF/16V
1个
CAP-ELEC
电阻
1KΩ/220Ω
1个/1个
RES
发光二极管
1个
LED-YELLOW
2、编程控制
在Keil软件中进行程序编制,完成目标:
控制P1.0口的led灯亮灭交替闪烁,间隔1s。
参考程序代码如下:
3、仿真调试
(1)将生成的HEX文件加载到Proteus中,进行软件仿真,查看效果。
(2)修改程序代码,要求:
led灯亮灭交替闪烁的控制不用P1直接赋值,而是使用P1当前值取反操作实现,且时间间隔设置为0.5s。
(3)记录已经修改好且通过调试的程序代码。
4、实验箱验证
(1)将51CPU系统I/O区的P1.0用导线连至开关量输入显示区的L0
(2)调试、运行第3步中已经通过的程序代码
(3)观察L0发光二极管的效果
5、实物焊接
实验三流水灯的制作与测试
一、实验目的
1、进一步熟悉KeilC51软件的使用;
2、掌握流水灯程序编制方法;
3、加深电烙铁的熟悉程度。
二、实验内容
使用P1口做输出口,控制8个LED灯的亮灭效果。
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真、实物焊接
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件、电烙铁、耗材
五、实验学时
2学时
六、实验步骤
1、Proteus设计电路原理图
(1)按照图3-1,在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图3-1电路原理图
说明:
LED灯是共阳极接法,最左侧的LED灯接的是P1口最高位,最右侧的LED灯接的是P1口的最低位。
(2)电路原理图中所需要的元件见表3-1。
表3-1元件列表
元件名称
型号
数量
Proteus中的名称
单片机芯片
AT89C51
1个
AT89C51
晶振
12MHz
1个
CRYSTAL
电容
22PF
2个
CAP
电解电容
22uF/16V
1个
CAP-ELEC
电阻
10KΩ/220Ω
1个/8个
RES
发光二极管
8个
LED-YELLOW
2、编程控制
在Keil软件中进行程序编制,完成目标:
控制P1口的8个LED灯从右(低位)向左(高位),轮流点亮(一个亮点移动)。
参考程序代码如下:
3、仿真调试
(1)将生成的HEX文件加载到Proteus中,进行软件仿真,查看效果。
(2)修改程序代码,要求LED灯从左(高位)向右(低位),轮流点亮(一个亮点移动)。
(3)记录已经修改好且通过调试的程序代码。
4、实验箱验证
(1)将51CPU系统I/O区的JU2(P1.0~P1.7)用8芯线连至开关量输入显示区的JL(L0~L7)
(2)调试、运行第3步中已经通过的程序代码
(3)观察8个发光二极管的效果
5、实物焊接(利用实验二已经焊好的实验板)
(1)电烙铁使用
(2)元器件布局
(3)焊接
(4)程序烧制
(5)通电调试,查看彩灯效果。
6、调试:
用万用表测试彩灯硬软件的好坏。
七、思考题
改变彩灯的状态,考虑效果如下:
状态1从右到左依次点亮(亮点个数越来越多)
状态2从左到右依次熄灭(亮点个数越来越少)
状态31、3、5、7,轮流点亮(彩灯标号从左往右)
状态42、4、6、8,轮流点亮(彩灯标号从左往右)
状态5两两轮流点亮
实验四单个数码管的显示控制
一、实验目的
1、熟悉数码管显示十进制数的原理;
2、掌握数码管显示字符的编程方法;
二、实验内容
用一位数码管循环显示0-9
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件
五、实验学时
2学时
六、实验步骤
1、Proteus设计电路原理图
(1)按照图4-1,在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图4-1电路原理图
(2)电路原理图中所需要的元件见表4-1。
表4-1元件列表
元件名称
型号
数量
Proteus中的名称
单片机芯片
AT89C51
1个
AT89C51
晶振
12MHz
1个
CRYSTAL
电容
22PF
2个
CAP
电解电容
22uF/16V
1个
CAP-ELEC
电阻
220Ω
1个
RES
排阻
1K
1个
RESPACK_8
一位共阴极数码管
1个
7SEG-MPX1_CC
2、编程控制
在Keil软件中进行程序编制,完成目标:
数码管上轮流显示0-9。
参考程序代码如下:
3、仿真调试
将生成的HEX文件加载到Proteus中,进行软件仿真,查看效果。
4、实验箱验证
(1)将51CPU系统I/O区的JU3(P0.0~P0.7)用8芯线连至数码管显示区的DU(a~h),将51CPU系统I/O区的GND用插针连至数码管显示区的BIT0
(2)调试、运行第3步中已经通过的程序代码
(3)观察数码管内容显示是否是预期效果。
七、思考题
如果要在数码管上轮流显示0-F,如何修改程序?
按照自己的思路修改好程序代码,完成上述要求。
实验五多位一体数码管的静态显示
一、实验目的
1、熟悉七段数码管显示十进制数的原理;
2、掌握七段数码管静态显示的软件设计方法;
二、实验内容
使6个数码管同时点亮,显示相同的内容,依次显示0到F,时间间隔为0.5s,循环下去。
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真、实物焊接
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件、耗材、电烙铁
五、实验学时
2学时
六、实验步骤
1、Proteus设计电路原理图
(1)按照图5-1,在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图5-1电路原理图
说明:
数码管段选信号通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应A段,位选信号也通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应最右侧的位。
(2)电路原理图中所需要的元件见表5-1。
表5-1元件列表
元件名称
型号
数量
Proteus中的名称
单片机芯片
AT89C51
1个
AT89C51
晶振
12MHz
1个
CRYSTAL
电容
22PF
2个
CAP
电解电容
22uF/16V
1个
CAP-ELEC
电阻
1KΩ
1个
RES
排阻
1K
1个
RESPACK_8
六位一体共阴极数码管
1个
7SEG-MPX6_CC_BLUE
锁存器芯片
74HC573
2个
74HC573
2、编程控制
在Keil软件中进行程序编制,完成目标:
6个数码管同时点亮,依次显示为0到F,时间间隔为0.5s。
参考程序代码如下:
3、仿真调试
将生成的HEX文件加载到Proteus中,进行软件仿真,查看效果。
4、实验箱验证
由于实验箱上无锁存器芯片,故验证时可修改数码管显示电路连接,位选和段选信号不再共用同一IO口,如:
位选仍接P0口,段选接P1口(也可用选用其他IO口)。
显示部分程序也要做相应变化,精简成3行(位选赋值一行,段选赋值一行,延时函数调用一行)
(1)将51CPU系统I/O区的JU2(P0.0~P0.7)用8芯线连至数码管显示区的DU(a~h),将51CPU系统I/O区的JU2(P1.0~P1.7)用8芯线连至数码管显示区的BIT(BIT0~BIT7);
(2)修改显示部分程序,调试、运行;
(3)观察数码管内容显示是否是预期效果。
5、实物焊接
(1)电烙铁使用
(2)元器件布局
(3)焊接
(4)程序烧制
(5)通电调试,查看效果。
七、思考题
考虑如下效果:
要求6个数码管同时点亮,从左到右固定显示0、1、2、3、4、5(如图5-2所示),应该如何修改程序?
图5-2要求效果
设计好程序代码,完成上述功能。
实验六多位一体数码管的动态显示
一、实验目的
1、熟悉七段数码管显示十进制数的原理;
2、掌握七段数码管动态显示的软件设计方法;
二、实验内容
六位一体数码管轮流显示1—6,第一个数码管显示1,时间为0.5s,然后关闭它,立即让第二个数码管显示2,时间为0.5s,再关闭它……一直到最后一个数码管显示6,时间同样为0.5s,关闭它后再回来显示第一个数码管。
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真、实物焊接
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件、耗材、电烙铁
五、实验学时
2学时
六、实验步骤
1、Proteus设计电路原理图
(1)按照图6-1,在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图6-1电路原理图
说明:
数码管段选信号通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应A段,位选信号也通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应最右侧的位。
(2)电路原理图中所需要的元件见表6-1。
表6-1元件列表
元件名称
型号
数量
Proteus中的名称
单片机芯片
AT89C51
1个
AT89C51
晶振
12MHz
1个
CRYSTAL
电容
22PF
2个
CAP
电解电容
22uF/16V
1个
CAP-ELEC
电阻
1KΩ
1个
RES
排阻
1K
1个
RESPACK_8
六位一体共阴极数码管
1个
7SEG-MPX6_CC_BLUE
锁存器芯片
74HC573
2个
74HC573
2、编程控制
在Keil软件中进行程序编制,完成目标:
六位一体数码管轮流显示1—6。
参考程序代码如下:
3、仿真调试
将生成的HEX文件加载到Proteus中,进行软件仿真,查看效果。
4、实验箱验证
由于实验箱上无锁存器芯片,故验证时可修改数码管显示电路连接,位选和段选信号不再共用同一IO口,如:
位选仍接P0口,段选接P1口(也可用选用其他IO口)。
显示部分程序也要做相应变化,精简成3行(位选赋值一行,段选赋值一行,延时函数调用一行)
(1)将51CPU系统I/O区的JU2(P0.0~P0.7)用8芯线连至数码管显示区的DU(a~h),将51CPU系统I/O区的JU2(P1.0~P1.7)用8芯线连至数码管显示区的BIT(BIT0~BIT7);
(2)修改显示部分程序,调试、运行;
(3)观察数码管内容显示是否是预期效果。
5、实物调试
(1)程序烧制
(2)使用实验五焊接成功的电路板,通电调试,查看效果。
七、思考题
要求6个数码管轮流显示0-F,应如何修改程序?
实验七电子时钟的设计与制作
一、实验目的
1、熟悉七段数码管显示十进制数的原理;
2、掌握七段数码管动态显示的软件设计方法;
3、掌握定时计数器件的使用。
二、实验内容
六位一体数码管的简易电子时钟,在6位一体数码管的前两位显示小时,中间两位显示分钟,后面两位显示秒,数字不断的变化,和时钟一样。
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真、实物焊接
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件、耗材、电烙铁
五、实验学时
4学时
六、实验步骤
1、Proteus设计电路原理图
(1)按照图7-1,在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图7-1电路原理图
说明:
数码管段选信号通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应A段,位选信号也通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应最右侧的位。
(2)电路原理图中所需要的元件见表7-1。
表7-1元件列表
元件名称
型号
数量
Proteus中的名称
单片机芯片
AT89C51
1个
AT89C51
晶振
12MHz
1个
CRYSTAL
电容
22PF
2个
CAP
电解电容
22uF/16V
1个
CAP-ELEC
电阻
1KΩ
1个
RES
排阻
1K
1个
RESPACK_8
六位一体共阴极数码管
1个
7SEG-MPX6_CC_BLUE
锁存器芯片
74HC573
2个
74HC573
2、编程控制
在Keil软件中进行程序编制,完成目标:
6位一体数码管的前两位显示小时,中间两位显示分钟,后面两位显示秒,数字不断的变化,和时钟一样。
将下面的参考程序补充完整,也可自行编写新程序。
参考程序代码如下:
3、仿真调试
将生成的HEX文件加载到Proteus中,进行软件仿真,查看效果。
4、实验箱验证
由于实验箱上无锁存器芯片,故验证时可修改数码管显示电路连接,位选和段选信号不再共用同一IO口,如:
位选仍接P0口,段选接P1口(也可用选用其他IO口)。
显示部分程序也要做相应变化,精简成3行(位选赋值一行,段选赋值一行,延时函数调用一行)
(1)将51CPU系统I/O区的JU2(P0.0~P0.7)用8芯线连至数码管显示区的DU(a~h),将51CPU系统I/O区的JU2(P1.0~P1.7)用8芯线连至数码管显示区的BIT(BIT0~BIT7);
(2)修改显示部分程序,调试、运行;
(3)观察数码管内容显示是否是预期效果。
5、实物调试
(1)程序烧制
(2)使用实验五焊接成功的电路板,通电调试,查看效果。
七、思考题
1、如果使用8个数码管进行时钟显示,如果修改显示方案?
2、如果要实现时分秒的调整,应该如何修改程序代码?
实验八独立键盘的设计与制作
一、实验目的
1、熟悉七段数码管显示十进制数的原理;
2、掌握七段数码管动态显示的软件设计方法;
3、掌握定时计数器件的使用。
4、掌握独立按键的使用。
二、实验内容
在实验七的基础上,在P3口高4位加入4个独立按键。
各按键功能如下:
按键K0——控制电子时钟计数,按下停止走数,再按一次开始走数;
按键K1——选择要调整的时钟模块(时或分或秒);
按键K2——数值增大,按下该键,被选择部分数值增大1;
按键K3——数值减小,按下该键,被选择部分数值减小1。
三、实验方法和手段
多媒体教学、演示、讲练结合、软件仿真、实物焊接
四、实验条件
实验指导书、计算机、Proteus软件、KeilC51软件、耗材、电烙铁
五、实验学时
2学时
六、实验步骤
1、Proteus设计电路原理图
(1)按照图8-1,在Proteus软件中绘制好电路原理图。
图8-1电路原理图
说明:
数码管段选信号通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应A段,位选信号也通过74HC573锁存器接P0口,其中P0的最低位对应最右侧的位。
(2)电路原理图中所需要的元件见表8-1。
表8-1元件列表
元件名称
型号
数量
Proteus中的名称
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