单片机原理与应用实验课程讲义.pdf

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1、学习文档仅供参考单片机原理与应用实验讲义2011-2012-2学期授课教师：肖婧授课年级：电信2009级湖南商学院计电学院电子技术实验室二一二年三月学习文档仅供参考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、存储器、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、开发应用方便等优点，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学生，学习和掌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须具备的职业技能要求。单片机与普通电脑不同，它是一个集成电路芯片，它只能运行程序而本

2、身没有开发的能力。因此，对于单片机应用系统的设计，必须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存储器中。这样单片机才能按照设计者的要求来执行相关指令。如此以来，要掌握单片机应用系统的设计方法，首先就必须掌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控制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实验课程，其目的就是掌握单片机应用系统的设计方法，其学习过程就是刚刚说到的先学习开发调试软件的使用方法，其

3、次掌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控制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、实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详细的讲解。单片机原理与应用实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，必须在上实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，实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的这本北京邮电大学出版社出版的单片机系统及

4、应用实验教程以外，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，可以及时地查阅到相关内容，节省时间。2、关于课前的准备上课前，大家必须做好课前的准备。这些准备工作包括：了解本次课的具体内容，学习和掌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，则还需先行了解相关控制部件的一些使用方法，以及系统电路图的初步绘制。在做这些准备的过程中，大家必然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，大家才好解决问题，并真正掌握课程的内容。3、关于实验作业本学

5、期，大家上实验课程，其作业就是实验报告。实验报告是大家对于当次实验全过程文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1

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12、报告中，一方面方便教师实验后查看，另一方面也方便大家课后自行查看。4、关于上课时未做完的实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及时完成。由于本学期单片机原理与应用实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教师演示结果，这样也可算是完成了实验的全部内容。5、关于上课的纪律上课不能迟到早退，有特殊原因不能来上课必须请假，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，方可离开实验室。本学期实验课程共24 学时，分 12 次课，时间

13、为第5 周至第 16 周，每周1 次课。实验报告，在当次实验完成后的下一周的星期一上午下班前交到教师手中。三、课程成绩评定方式课程成绩的评定采用5:5 的综合评定方法，即期末考试成绩占50%；平时成绩占50%。平时成绩包括：1实验报告成绩占总成绩40%未完成预习报告者，当次实验不计分；2平时能力考核成绩占总成绩10%根据上课情况的记录来计分。四、实验内容具体安排实验序号实 验 名 称参考教材页码实验时间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实验1、5 第 8 周4 按键程序设计部

14、分参考教材实验 6、10 第 9 周5 定时器程序设计参考教材实验13 第 10周6 中断程序设计教材实验12 第 11周7 可调频率波形程序设计教材实验17 第 12周8 串口通信程序设计教材实验14 第 13周9 单片机程序下载实验第 14周10 数码管显示实验教材实验16 第 15周11 外扩芯片程序设计AD 教材实验18 第 16周文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B

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21、验一 单片机软硬件操作介绍一、实验目的1、了解单片机系统设计的软硬件构成情况。2、学习 keil 软件的基本使用方法。二、实验仪器设备电脑、keil uVinsion4 软件三、实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控制硬件。单片机的编程软件有很多，目前实验室中有两种，一个是WAVE，另一个是keil。其中 WAVE对于汇编程序的调试效果比较好，但对于C51 语言的调试则需要使用keil 软件。keil 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管理；源程序的编辑、汇编、编译、链接；

22、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 介绍和展示了keil 软件调试时各单元显示窗口的观察方法以及变化情况。在调试时大家可以结合其说明来使用。四、实验内容与步骤1、新建求和运算程序自行启动keil 软件，并根据教材的介绍，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

23、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、调试程序根据教材的介绍，将新建的程序进行具体调试，注意观察和记录单步调试时各调试窗口中相关数据的变化情况。两种语言的源程序分别都调试一下，以便熟悉软件调试的操作方法。3、新建并调试查表求数平方程序。根据教材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 语言。注意观察和记录相关数据的变化。五实验报告要求1、整理实验中记录的数据，并抄录到实验报告中。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。文档编码:CC

24、7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K

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30、7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9学习文档仅供参考实验二设计流程及仿真练习一、实验目的1、了解单片机系统设计的基本流程。2、回忆和了解Proteus 软件的界面以及基本应用情况。3、进一步掌握keil 软件的编程和使用方法。二、实验仪器设备电脑、keil uVinsion4 软件、Proteus 软件三、实验原理上次实验中，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，这次实验我

31、们主要是了解单片机应用系统的具体设计流程，同时进一步掌握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：首先，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，将单片机与控制部件连接构成具体的应用系统电路。最后，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，最后再连接实际的硬件。Proteus 软件在前面的电子技术实验等课程中，大家已经有所了解，有些同学可能还能比较熟练地使用。因此，对于Proteus软件，我们就不再从头重新

32、开始讲解，只在使用时再针对大家遇到的问题进行具体讲解。四、实验内容与步骤本次实验主要的内容仍然是keil 软件编程练习。1、程序编程练习利用 keil 软件，根据教材P26 顺序结构的汇编语言程序设计实验内容以及教材P32 软件延时的程序设计实验内容，新建两个程序。并将程序进行实际调试，观察并记录调试中的结果。这里教材P26 顺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、程序设计根据教材P27 分支结构的程序设计实验内容说明和介绍，完成判断数值正负还是零的程序设计。程序可以采用C 语言，也可采用汇编语言。要求写出源

33、程序代码，并具体调试，写出结果。3、课后完成的设计内容。根据教材P35 求平方和的汇编语言程序设计实验内容的介绍，完成求平方和程序的设计。程序可以采用C 语言，也可采用汇编语言。要求写出源程序代码，并具体调试，写出结果。五实验报告要求1、整理程序编程练习实验中的数据，并将各数据抄录到实验报告中。2、写出程序设计实验的源程序代码，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。文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V

34、8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:

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36、8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:

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40、8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9学习文档仅供参考实验三 输入输出口程序设计及仿真一、实验目的1、了解单片机软硬件结合解决应用问题的方法。2、掌握单片机输入输出口编程控制的方法。3、进一步掌握keil 软件和 Proteus 软件的编程和使用方法。二、实验仪器设备电脑、keil uVinsion4 软件、Proteus 软件三、实验原理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，

41、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，该引脚上必然连接了可以提供高/低电平的控制部件，如按键。我们可以通过编程来读取该引脚上的电平，从而获取输入的数据值。当单片机的并行接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控制部件，如发光二极管、LED 灯等等。我们可以通过编程将需要控制电平信号，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，在主菜单中选择“Debug”。

42、打开子菜单，选中“use romote debugger monitor”选项，即选择第三方调试工具。再打开 keil 软件，在工程菜单中，选择“options for target target1”，即目标 1 属性设置。然后选择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，在设置选项中选择“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存储器的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

43、上时，才需要设置，大家届时注意修改其默认设置。四、实验内容与步骤1、单片机P1 口控制 LED 小灯亮灭的系统设计练习利用 keil 软件和 Proteus 软件，根据教材P3-4 的介绍，完成利用单片机P1 口控制一个LED 小灯亮灭的简单系统设计实验。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，最后运行调试。2、系统修改设计练习根据教材P45-47 实验内容说明和介绍，完成P1 口控制 8 个 LED 小灯循环亮灭的系统设计实验内容。五实验报告要求1、将系统的电路原理图打印粘贴到实验报告中。2、记录源程序

44、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控制的编程方法。文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1

45、B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5

46、U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1

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50、U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9文档编码:CC7B6G8I1B7 HR5P3W1V8K9 ZP4Z5U9Z8I9学习文档仅供参考实验四 按键程序设计一、实验目的1、掌握单片机按键输入数据采集编程控制的方法。2、进一步掌握keil 软件和 Proteus 软件的编程和使用方法。二、实验仪器设备电脑、keil uVinsion4 软件、Proteus 软件三、实验原理1、按键结构和