2022年单片机原理与应用实验课程讲义.docx
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1、精品学习资源单片机原理与应用实验讲义2021-2021-2学期授课老师:肖婧授课年级:电信 2021级湖南商学院计电学院电子技术试验室二一二年三月欢迎下载精品学习资源第一讲 前言及要求一、前言单片机是微机的一种,是将微机的CPU 、储备器、 I/O 接口和总线制作在一块芯片上的大规模集成电路;由于单片机具有体积小、功能全、价格低、开发应用便利等优点,且又可将其嵌入到产品内部, 因此得到了极其广泛的应用;作为电子信息工程专业的同学,学习和把握单片机应用系统的设计方法,是专业设置的要求, 同时也是同学们将来毕业走上工作岗位前必需具备的职业技能要求;单片机与一般电脑不同, 它是一个集成电路芯片, 它
2、只能运行程序而本身没有开发的才能;因此, 对于单片机应用系统的设计,必需先在电脑上运行单片机开发调试软件或者也可称为集成开发环境 ,形成可以在单片机上运行的程序文件,然后通过电路烧写手段,将程序下载到单片机的程序储备器中;这样单片机才能依据设计者的要求来执行相关指令;如此以来, 要把握单片机应用系统的设计方法, 第一就必需把握单片机开发调试软件的使用方法, 其次就是具体编程语言的编写和调试方法, 然后就是单片机系统其它掌握部件的设计使用方法,再来就是单片机系统整体安装以及调试的方法等;本学期同学们学习 单片机原理与应用试验课程, 其目的就是把握单片机应用系统的设计方法, 其学习过程就是刚刚说到
3、的先学习开发调试软件的使用方法,其次把握单片机程序的编写和调试方法, 然后是利用单片机以及其它掌握部件构成单片机应用系统,并在调试软件上进行调试,最终实现具体的硬件安装和调试;二、试验课程要求单片机的原理以及单片机编程语言的具体学习,理论课程为大家都进行了具体的讲解;单片机原理与应用试验课顾名思义是动手实践的课程,这就要求大家对于上课时所要进行编写的程序、 绘制的电路图、 系统的基本调试思路等内容,必需在上试验课之前就要基本完成, 这样大家才能在有限的上课时间内,有针对性的解决程序编写或系统设计过程中遇到的问题,并实现系统的设计;为此,试验课程对大家的要求如下:1、关于教材大家除了本课程所使用
4、的这本北京邮电高校出版社出版的单片机系统及应用试验教程以外,至少要把理论课程所使用的教材带来,或者也可带上其它单片机设计的参考书籍;这主要是大家在上课时遇到一些问题时,可以准时地查阅到相关内容,节约时间;2、关于课前的预备上课前,大家必需做好课前的预备;这些预备工作包括:明白本次课的具体内容, 学习和把握该内容用到的程序编写方法,并先行完成前期的程序初步调试;假设是系统设计, 就仍需先行明白相关掌握部件的一些使用方法,以及系统电路图的初步绘制;在做这些预备的过程中,大家必定都会遇到一些疑难问题;大家可以一方面先查阅相关的资料,另一方面,带着这些问题来到课堂,经过老师的分析和讲解, 大家才好解决
5、问题, 并真正把握课程的内容;3、关于试验作业本学期, 大家上试验课程, 其作业就是试验报告; 试验报告是大家对于当次试验全过程欢迎下载精品学习资源的一个完整记录; 大家不要小看试验报告,能写一份好的试验报告, 这也是工科同学必需具备的一个基本才能;试验报告中,应当包括试验名称、试验的目的、完成试验所需的设备、试验的思路、电路图、程序、试验中遇到问题的解决过程、试验终止后的摸索等多个内容;大家必需尽量完整且有序地写在试验报告中,一方面便利老师试验后查看,另一方面也便利大家课后自行查看;4、关于上课时未做完的试验内容由于上课时间有限, 有些同学上课时可能会有一些内容无法准时完成;由于本学期单片机
6、原理与应用试验课程有部分内容可以在调试软件中完成设计,因此这些同学可以在课后利 用调试软件在宿舍中先行做完剩余内容,然后再找时间或在下次课时向老师演示结果,这样也可算是完成了试验的全部内容;5、关于上课的纪律上课不能迟到早退,有特别缘由不能来上课必需请假,出示辅导员签字的请假条;上课内容完成后,老师批准才能下课;下课前,将使用的仪器设备整理好,并清理垃圾杂物后,方可离开试验室;本学期试验课程共24 学时,分 12 次课,时间为第 5 周至第 16 周,每周 1 次课;试验报告,在当次试验完成后的下一周的星期一上午下班前交到老师手中;三、课程成果评定方式课程成果的评定采纳5:5 的综合评定方法,
7、即期末考试成果占50%;平常成果占50%;平常成果包括:1试验报告成果占总成果40%未完成预习报告者,当次试验不计分;2平常才能考核成果占总成果10%依据上课情形的记录来计分;试验序号实 验 名 称参考教材页码试验时间四、试验内容具体支配1单片机软硬件操作介绍部分参考教材实验 2第 6 周2设计流程及仿真练习部分参考教材实验 1、3、 4第 7 周3输入输出口程序设计及仿真部分教材试验 1、5第 8 周4按键程序设计部分参考教材实验 6、10第 9 周5定时器程序设计参考教材试验13第10 周6中断程序设计教材试验12第11 周7可调频率波形程序设计教材试验17第12 周8串口通信程序设计教材
8、试验14第13 周9单片机程序下载试验第14 周10数码管显示试验教材试验16第15 周11外扩芯片程序设计 AD 教材试验18第16 周欢迎下载精品学习资源试验一 单片机软硬件操作介绍一、试验目的1、明白单片机系统设计的软硬件构成情形;2、学习 keil 软件的基本使用方法;二、试验仪器设备电脑、 keil uVinsion4软件三、试验原理单片机应用系统设计中使用的软件和硬件,实际是指编程软件以及各种掌握硬件;单片机的编程软件有很多,目前试验室中有两种,一个是WAVE ,另一个是 keil ;其中 WAVE对于汇编程序的调试成效比较好,但对于C51 语言的调试就需要使用keil 软件;ke
9、il 软件是德国 KEIL 公司开发的基于 WINDOWS 操作系统下的 MCS-51 系统单片机的集成开发软件;它可以实现工程项目的治理;源程序的编辑、汇编、编译、链接;程序的仿真和调试运行,是一种功能很强大的单片机集成开发平台;教材 P10-13 介绍了 keil 软件启动、新文件的建立和使用的全部过程,大家使用时可以参考;教材 P14-15 介绍了利用 keil 软件对于程序进行单步调试、连续调试和断点调试的方法和步骤,具体使用时大家可以参考;此外教材 P15-18 介绍和展现了 keil 软件调试时各单元显示窗口的观看方法以及变化情形;在调试时大家可以结合其说明来使用;四、试验内容与步
10、骤1、新建求和运算程序自行启动 keil 软件, 并依据教材的介绍, 新建一个求和运算程序; 利用汇编程序和C51两种语言分别新建成汇编源程序和C51 源程序;程序名称可参考使用教材中的名称,也可自取,但后缀不能错,即汇编源程序后缀为.asm, C51 源程序后缀为 .c;2、调试程序依据教材的介绍,将新建的程序进行具体调试,留意观看和记录单步调试时各调试窗口中相关数据的变化情形;两种语言的源程序分别都调试一下,以便熟识软件调试的操作方法;3、新建并调试查表求数平方程序;依据教材 P19-21 的介绍,自行新建一个查表求一个数平方值的源程序,并完成该程序的调试;源程序语言可选汇编语言或者C51
11、 语言;留意观看和记录相关数据的变化;五试验报告要求1、整理试验中记录的数据,并抄录到试验报告中;2、绘制两个程序的程序流程图;3、分析和总结keil软件编程和调试的基本步骤;欢迎下载精品学习资源试验二 设计流程及仿真练习一、试验目的1、明白单片机系统设计的基本流程;2、回忆和明白 Proteus 软件的界面以及基本应用情形;3、进一步把握 keil 软件的编程和使用方法;二、试验仪器设备电脑、 keil uVinsion4软件、 Proteus 软件三、试验原理上次试验中,我们以及对于单片机应用系统设计中使用的keil软件进行了具体操作练习,这次试验我们主要是明白单片机应用系统的具体设计流程
12、,同时进一步把握 keil 软件编程的方法,并具体设计和调试一些程序;单片机应用系统的设计流程:第一,使用编程软件编写源程序代码,并具体调试,生成可执行文件;其次,将可执行文件写入单片机; 然后,将单片机与掌握部件连接构成具体的应用系统电路;最终,对系统电路进行具体通电调试,直至得到能完成设计要求的系统;这里编程软件是用keil 软件,而硬件调试可先用硬件仿真调试软件Proteus 来完成,最终再连接实际的硬件;Proteus 软件在前面的电子技术试验等课程中,大家已经有所明白,有些同学可能仍能比较娴熟地使用;因此,对于Proteus 软件,我们就不再从头重新开头讲解,只在使用时再针对大家遇到
13、的问题进行具体讲解;四、试验内容与步骤本次试验主要的内容仍旧是keil 软件编程练习;1、程序编程练习利用 keil 软件,依据教材P26 次序结构的汇编语言程序设计试验内容以及教材P32 软件延时的程序设计试验内容,新建两个程序; 并将程序进行实际调试, 观看并记录调试中的结果;这里教材P26 次序结构的汇编语言程序,实际上就是设计一个数据传送程序;而教材P32 软件延时程序,是设计一个延时100mS 的延时程序;2、程序设计依据教材P27 分支结构的程序设计试验内容说明和介绍,完成判定数值正负仍是零的程序设计;程序可以采纳C 语言,也可采纳汇编语言;要求写出源程序代码,并具体调试, 写出结
14、果;3、课后完成的设计内容;依据教材 P35 求平方和的汇编语言程序设计试验内容的介绍,完成求平方和程序的设计;程序可以采纳 C 语言,也可采纳汇编语言;要求写出源程序代码,并具体调试,写出结果;五试验报告要求1、整理程序编程练习试验中的数据,并将各数据抄录到试验报告中;2、写出程序设计试验的源程序代码,记录调试的过程,分析运行的结果;3、对课后完成的设计内容进行整理后,写出设计的源程序代码,并列出调试的过程以及运行的结果,并对结果进行分析;欢迎下载精品学习资源试验三 输入输出口程序设计及仿真一、试验目的1、明白单片机软硬件结合解决应用问题的方法;2、把握单片机输入输出口编程掌握的方法;3、进
15、一步把握 keil 软件和 Proteus 软件的编程和使用方法;二、试验仪器设备电脑、 keil uVinsion4软件、 Proteus 软件三、试验原理1、单片机并行接口简介MCS-51 单片机具有 4 个并行接口, 分别为 P0、P1、P2 和 P3;他们都是双向并行接口, 既可以输入数据, 也可以输出数据; 每个接口都有 8 个引脚, 在使用时, 他们可以单独使用, 因此,单片机就具有 32 个并行输入 /输出引脚;单片机的并行接口引脚作为输入引脚时,该引脚上必定连接了可以供应高 /低电平的掌握部件,如按键;我们可以通过编程来读取该引脚上的电平,从而猎取输入的数据值;当单片机的并行接
16、口引脚作为输出引脚时,该引脚上可以连接具有显示功能的掌握部 件,如发光二极管、 LED灯等等;我们可以通过编程将需要掌握电平信号,传送到该引脚上,从而实现显示部件的点亮或熄灭;2、Proteus 软件和 Keil 软件联调的设置方法;在设计中,大家也可以将两个软件进行系统联调,具体设置方法如下:打开 Proteus 软件,创建原理图文件, 在主菜单中挑选 “ Debug”;打开子菜单, 选中“ use romote debugger monitor ”选项,即挑选第三方调试工具;再打开 keil 软件,在工程菜单中,挑选“options for target target1”,即目标 1 属性
17、设置;然后挑选 Debuger 选项,单击“ Use:”按钮,显示黑点表示选中;然后旁边的对话框下拉菜单中选中“ Proteus VSM Monitor ”;接下来,在设置选项中挑选“Output ”选项,将其下的“ Create HEX File ”项前面的复选框打勾选中,表示编译链接后产生烧录程序储备器的HEX 文件;这里省略了 Keil 软件中通信接口的设置,当调试的仿真电路在另外一台电脑上时,才需要设置,大家届时留意修改其默认设置;四、试验内容与步骤1、单片机 P1 口掌握 LED 小灯亮灭的系统设计练习利用 keil 软件和 Proteus 软件,依据教材 P3-4 的介绍,完成利用
18、单片机P1 口掌握一个LED 小灯亮灭的简洁系统设计试验;大家先在 Keil 软件中完成源程序的编程设计,其次在 Proteus 中绘制电路图, 然后将编译得到的 HEX 文件下载到单片机中,最终运行调试;2、系统修改设计练习依据教材 P45-47 试验内容说明和介绍,完成P1 口掌握 8 个 LED 小灯循环亮灭的系统设计试验内容;五试验报告要求1、将系统的电路原理图打印粘贴到试验报告中;2、记录源程序代码,记录软件和硬件调试的过程,分析运行的结果;3、分析总结单片机输入输出口掌握的编程方法;欢迎下载精品学习资源试验四 按键程序设计一、试验目的1、把握单片机按键输入数据采集编程掌握的方法;2
19、、进一步把握 keil 软件和 Proteus 软件的编程和使用方法;二、试验仪器设备电脑、 keil uVinsion4软件、 Proteus 软件三、试验原理1、按键结构和数据采集接线方法按键的结构很简洁,它是一个有两个端子的元件,当没按下按键触点时,两个端子是断开的;当按下按键触点时,两个端子是导通的;依据按键的结构,我们对于按键数据采集掌握时,一般连接方法如下图,将它一端与地连接,另一端连接掌握接收的线路;这样一来,当没有按键时, 掌握线路等于是处于悬空的状态,电路默认为高电平;当有按键时,掌握线路与地导通,电路接入低电平;图 4.1 按键接线示意图2、按键程序编程我们在系统中连接按键
20、的目的,往往是要通过按键,让系统接收按键数据后,接下来进行某种预定的操作; 于是我们进行按键程序设计时,必需考虑到由于按键是一种机械结构, 手动按键的过程难免会产生抖动,因此我们编程时必需进行除抖动的设计,以免系统显现误判;除抖动的方法, 就是利用延时程序, 让系统稍等一段时间,然后再重新判定接收按键的数据;按键程序编程的思路就是:先预先设置按键连接引脚为高电平;然后判定按键是否为低电平,假设为低电平, 就延时除抖动, 之后再次判定是否为低电平,假设是就接收该引脚的当前电平值, 接收后引导系统做下一阶段的处理程序;假设不是, 就判定按键是否已松开, 假设未松开,就进行等待或做其它处理程序;教材
21、 P87 有 c51 语言延时子程序, 该程序为单片机晶振频率为11.0592MHz 时,可以产生 1ms 的延时时间;四、试验内容与步骤1、单片机采集一个按键数据并掌握一个LED 灯亮灭的系统设计练习利用 keil 软件和 Proteus 软件, 依据教材 P85-87 的参考程序, 修改后, 完成利用单片机接收一个按键的数据,并掌握一个LED 灯进行相应亮灭的简洁系统设计试验;2、系统设计练习教材 P49 选做题中,依据自己的学习情形,挑选其中一个完成系统设计练习;前一个题为一个按钮连接到单片机的一个引脚上,单片机接收按钮的按键次数后,将结果的二进制值通过4 个小灯的亮灭来进行显示;后一个
22、题为利用 3 个开关,实现单片机流水灯不同点亮方式的掌握; K0 为 8 个小灯都亮; K1 为 8 个小灯先从左至右依次亮,然后从右至左依次亮,反复循环; K2 为 8 个小灯都灭;开关实现掌握的方式,大家也可以自行另外定义;五试验报告要求1、将系统的电路原理图打印粘贴到试验报告中;2、记录源程序代码,记录软件和硬件调试的过程,分析运行的结果;欢迎下载精品学习资源3、将试验内容2 设计的电路原理图、源程序、调试过程以及运行结果分别列入试验报告中;欢迎下载精品学习资源一、试验目的试验五 定时器程序设计欢迎下载精品学习资源1、把握单片机定时 /计数器的基础学问,懂得定时/计数器的基本应用;2、把
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- 2022 单片机 原理 应用 实验 课程 讲义
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