杭州電子科技大學單片機自主式學習實驗系統(tǒng)實驗指導書

1、單片機自主式學習實驗系統(tǒng)（單片機基礎實驗部分）實驗指導書杭州電子科技大學2016年1月目錄目錄1實驗一 開關量輸入輸出實驗2實驗二 LED輪換點亮實驗3實驗三 LED數(shù)碼管顯示實驗5實驗四 脈沖計數(shù)實驗9實驗五 LED數(shù)碼管顯示與按鈕輸入實驗11實驗六 點陣顯示實驗17實驗七 單溫度采集實驗19 實驗一 開關量輸入輸出實驗一、實驗要求1利用STC12C5A16S2單片機的P0口作開關量輸入口，P1口作開關量輸出口；2當P0.x端開關閉合時，對應的P1.x口的LED發(fā)光二極管點亮；當P0.x端開關斷開時，對應的P1.x口的LED發(fā)光二極管不亮；3完成全部程序和電路調(diào)試工作。二、實驗目的1掌握ST

2、C12C5A16S2單片機的最基本電路的設計；2了解單片機I/O端口的使用方法。三、電路圖1 電路圖四、接線說明1JP0連接JP10；2JP1連接JP4；3請勿將液晶屏和步進電機插上。五、原理說明1當P0.x端開關閉合時，P0.x端對應的IO口為低電平，將相應P0.x端對應的IO口值賦給P1.x端，二極管低電平點亮即可滿足實驗要求。六、程序設計入口P0電平值賦給P1循環(huán)圖2 流程圖實驗二 LED輪換點亮實驗一、實驗要求1利用SN74HC573對STC12C5A16S2單片機的P0口進行擴展，驅(qū)動LED控制輸出；2編寫程序，使P0.0P0.7上的發(fā)光二極管循環(huán)點亮；P2.7控制SN74HC573

3、芯片的使能；3完成全部程序和電路調(diào)試工作。二、實驗目的1掌握STC12C5A16S2單片機的I/O電路設計；2學習SN74HC573數(shù)據(jù)鎖存輸出方法。三、電路圖1 電路圖四、接線說明1JP0連接JP15； 2請勿將液晶屏和步進電機插上。五、原理說明1數(shù)碼管低電平有效；2SN74HC573芯片，當鎖存使能端LE為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。 圖2 SN74HC573引腳功能圖 圖3 SN74HC573控制邏輯圖圖4 SN74HC573控制電路六、程序設計入口573鎖存端打開點亮LED燈延時循環(huán)圖5 程序流程圖實

4、驗三 LED數(shù)碼管顯示實驗一、實驗要求1P0口的2個擴展口作為段控口和位控口，通過使用P2.6和P2.7對SN74HC573芯片的使能。并在數(shù)碼管上顯示18。2完成全部程序和電路調(diào)試工作；二、實驗目的1了解八段共陰極LED工作動態(tài)顯示原理；2掌握單片機LED工作動態(tài)顯示的方法；三、電路圖1 電路圖四、接線說明1. JP0連接JP15； 2請勿將液晶屏和步進電機插上。五、原理說明1U9作為數(shù)碼管的段選，U7作為數(shù)碼管的位選；2SN74HC573鎖存芯片使用詳見實驗六。3LED采用的是七段共陰極數(shù)碼管，顯示器由8個發(fā)光二極管LED組成，其中包括7個細長型的LED和1個小數(shù)點型的LED。分別為a、b

5、、c、d、e、f、g、dp共8段，其中dp為小數(shù)點。如下圖：圖2 數(shù)碼管原理圖六、程序設計開始設定初現(xiàn)內(nèi)容調(diào)用顯示子程序圖3 主程序流程圖現(xiàn)場保護設定顯示緩沖器首地址設定掃描碼初值址查段碼址送段碼址清位控碼址送位控碼址延時顯示緩沖單元地址加1址掃描碼是否到頭？清段碼址清位控碼址恢復現(xiàn)場址返回掃描碼左移址保存新的掃描碼址Y N 圖4 顯示子程序圖實驗四 脈沖計數(shù)實驗一、實驗要求1利用單片機的T1口對輸入脈沖信號進行計數(shù)并在LED數(shù)碼管上進行；2脈沖信號輸入可來自T1按鈕或外部信號，并進2級74LS14整形后再輸入到T1端；3P0口的2個擴展口作為段控口和位控口，通過使用P2.6和P2.7對SN7

6、4HC573芯片的使能。并在數(shù)碼管上顯示脈沖數(shù)據(jù)；4利用INT0按鈕作為啟動/停止鍵，INT1按鈕作為清0鍵，并按鍵采用中斷響應；5系統(tǒng)復位時，顯示“000000”，當?shù)谝淮伟聪聠?停止鍵時，并有脈沖輸入時開始計時，再按一次INT0按鈕停止計數(shù)，再按又原基礎上繼續(xù)計數(shù)；當按下清0鍵時，停止計數(shù)并將數(shù)值恢復到“000000” 6完成全部程序和電路調(diào)試工作；二、實驗目的1單片機計數(shù)原理；2掌握單片機多字節(jié)十進制值的加1表示方法；3掌握外部中斷方法。三、電路圖1 電路圖四、接線說明1JP0連接JP15，J2的INP1口接脈沖（建議選用50%占空比，頻率為500Hz的方波）； 2請勿將液晶屏和步進電

7、機插上。五、原理說明1SN74HC573鎖存芯片使用詳見實驗六；2定時器、計數(shù)器說明參考實驗十一。注：按鈕控制均在外部中斷中進行，建議將外部中斷的引腳輸入電平設置為下降沿有效，同時將外部中斷的優(yōu)先級設置為高。將計數(shù)器工作方式設置為2，并將其設置為每來一個脈沖即中斷計數(shù)。六、程序設計計數(shù)中斷該值到99？LED數(shù)碼管最低2位十六進制值加1恢復現(xiàn)場中斷返回YNLED數(shù)碼管最低2位十六進制值清0該值到99？LED數(shù)碼管次低2位十六進制值加1YNLED數(shù)碼管次低2位十六進制值清0該值到99？LED數(shù)碼管次高2位十六進制值加1YNLED數(shù)碼管次高2位十六進制值清0該值到99？LED數(shù)碼管次高2位十六進制值

8、加1YNLED數(shù)碼管次高2位十六進制值清0圖2 計數(shù)中斷子程序?qū)嶒炍?LED數(shù)碼管顯示與按鈕輸入實驗一、實驗要求1P0口的2個擴展口作為段控口和位控口，通過使用P2.6和P2.7對SN74HC573芯片的使能。P3.2（INT0）作為按鈕輸入口構(gòu)成一個“0#7”的8個按鈕和8個LED的顯示按鈕電路，系統(tǒng)復位時，顯示“HELLO-88”，當按下任意鍵時，在最右邊LED上顯示該鍵號，原顯示內(nèi)容自動左移。2完成全部程序和電路調(diào)試工作；二、實驗目的1了解八段共陰極LED工作動態(tài)顯示原理；2掌握單片機LED工作動態(tài)顯示的方法；3掌握LED顯示和按鍵輸入聯(lián)合控制的方法。三、電路圖1電路圖四、接線說明1JP

9、0連接JP15； 2請勿將液晶屏和步進電機插上。五、原理說明1U9作為數(shù)碼管的段選，U7作為數(shù)碼管的位選；2SN74HC573鎖存芯片使用詳見實驗六。3LED采用的是七段共陰極數(shù)碼管，顯示器由8個發(fā)光二極管LED組成，其中包括7個細長型的LED和1個小數(shù)點型的LED。分別為a、b、c、d、e、f、g、dp共8段，其中dp為小數(shù)點。如下圖：圖2 數(shù)碼管原理圖4、通過對段控口寫入不同的值，該LED將顯示出相應的數(shù)。8個LED顯示時，要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式，即在每一瞬間只使某一位顯示相應字符。在此瞬間，段控口輸入相應的段選碼，位控口選擇相應的LED，如此輪流，使得每一位顯示該位

10、應顯示字符，并保持延時一段時間，就可獲得穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。5、按鍵檢測可使用中斷查詢的方式：（1）當有按鍵按下，由于每個按鍵都與P3.2相連，就會觸發(fā)INT0中斷。（2）進入中斷，使用while循環(huán)語句，向每一個位控口輪流發(fā)送低電平。（3）P3.2口檢測到低電平時，說明對應的此按鍵是按下的，返回按鍵值。六、程序設計初始化開始顯示子程序按鍵掃描子程序按鍵處理子程序圖3 主程序流程圖調(diào)用12次顯示子程序現(xiàn)場保護送1#鍵掃描碼？有按鍵按下？有按鍵按下？送2#鍵掃描碼？有按鍵按下？。送8#鍵掃描碼？有按鍵按下？新鍵標記位置0送全0掃描碼圖4 按鍵掃描程序流程圖新鍵標記位置1送全0掃描碼調(diào)用顯示子程序有按

11、鍵按下？8#暫存現(xiàn)場恢復返回1#暫存2#暫存實驗九 LED數(shù)碼管顯示與按鈕輸入實驗一、實驗要求1P0口的2個擴展口作為段控口和位控口，通過使用P2.6和P2.7對SN74HC573芯片的使能。P3.2（INT0）作為按鈕輸入口構(gòu)成一個“0#7”的8個按鈕和8個LED的顯示按鈕電路，系統(tǒng)復位時，顯示“HELLO-88”，當按下任意鍵時，在最右邊LED上顯示該鍵號，原顯示內(nèi)容自動左移。2完成全部程序和電路調(diào)試工作；二、實驗目的1了解八段共陰極LED工作動態(tài)顯示原理；2掌握單片機LED工作動態(tài)顯示的方法；3掌握LED顯示和按鍵輸入聯(lián)合控制的方法。三、電路圖1電路圖四、接線說明1JP0連接JP15；

12、2請勿將液晶屏和步進電機插上。五、原理說明1U9作為數(shù)碼管的段選，U7作為數(shù)碼管的位選；2SN74HC573鎖存芯片使用詳見實驗六；3LED采用的是七段共陰極數(shù)碼管，顯示器由8個發(fā)光二極管LED組成，其中包括7個細長型的LED和1個小數(shù)點型的LED。分別為a、b、c、d、e、f、g、dp共8段，其中dp為小數(shù)點。如下圖：圖2 數(shù)碼管原理圖4、通過對段控口寫入不同的值，該LED將顯示出相應的數(shù)。8個LED顯示時，要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式，即在每一瞬間只使某一位顯示相應字符。在此瞬間，段控口輸入相應的段選碼，位控口選擇相應的LED，如此輪流，使得每一位顯示該位應顯示字符，并保持

13、延時一段時間，就可獲得穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。5、按鍵檢測可使用中斷查詢的方式：（1）當有按鍵按下，由于每個按鍵都與P3.2相連，就會觸發(fā)INT0中斷。（2）進入中斷，使用while循環(huán)語句，向每一個位控口輪流發(fā)送低電平。（3）P3.2口檢測到低電平時，說明對應的此按鍵是按下的，返回按鍵值。六、程序設計初始化開始顯示子程序按鍵掃描子程序按鍵處理子程序圖3 主程序流程圖調(diào)用12次顯示子程序現(xiàn)場保護送1#鍵掃描碼？有按鍵按下？有按鍵按下？送2#鍵掃描碼？有按鍵按下？。送8#鍵掃描碼？有按鍵按下？新鍵標記位置0送全0掃描碼圖4 按鍵掃描程序流程圖新鍵標記位置1送全0掃描碼調(diào)用顯示子程序有按鍵按下？8#暫存現(xiàn)

14、場恢復返回1#暫存2#暫存實驗六 點陣顯示實驗一、實驗要求1. 編寫程序，使得LED點陣滾動顯示0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。2. 實驗使用的LED點陣為8*8點陣，使用P0的擴展口和P1端口控制點陣的16個引腳。3. 數(shù)據(jù)來自P0的擴展口，由P2.6控制SN74HC573芯片的使能。4. 數(shù)字變換的為3s。二、實驗目的1 學習LED點陣的控制原理；2 學習定時中斷；3 學習單片機IO端口的使用。三、電路圖1 電路圖四、接線說明1. JP1連接JP13；JP0連接JP15； 2請勿將液晶屏和步進電機插上。五、原理說明1SN74HC573鎖存芯片使用詳見實驗六；2定時器/計數(shù)器單片機的

15、定時器有兩種計數(shù)速率：一種是12T模式，每12個時鐘加1，與傳統(tǒng)8051單片機相同；另外一種是1T模式，每個時鐘加1，速度是傳統(tǒng)8051單片機的12倍。T0的速率由特殊功能寄存器AUXR中的T0x12決定，如果T0x12=0，T0則工作在12T模式；如果T0x12=1，T0工作在1T模式。此處默認設置為12T模式，故與傳統(tǒng)51定時相同，暫時可不必細究。故定時可參照傳統(tǒng)51，介紹如下：51單片機內(nèi)部有兩個16位的可編程定時器/計數(shù)器，稱為定時器0和定時器1。51定時器主要由定時器0，定時器1，定時器工作方式控制寄存器TMOD和定時器控制寄存器TCON組成。定時器0、定時器1是16位加法計數(shù)器，分

16、別由兩個8位專用寄存器組成：定時器0由TH0和TL0組成，定時器1由TH1和TL1組成。每個機器周期的長度是12個振蕩器周期。因為實驗系統(tǒng)的晶振是11.0592MHz，所以定時常數(shù)的設置可按以下方法計算：機器周期=12÷11.0592MHz1.0857s（65536-定時常數(shù)）*1.0857S=50ms定時常數(shù)4C00H=19456 定時器工作方式定時器有四種工作方式，這四種方式由定時器工作方式控制寄存器TMOD中的M1和M0設置。計數(shù)器：MCS-51單片機內(nèi)部有兩個16位計數(shù)器，稱為T0和T1。所謂計數(shù)器，是對外部事件脈沖進行計數(shù)。通過控制寄存器TCON對計數(shù)器進行設置；3中斷/定

17、時器詳見數(shù)據(jù)手冊中斷“51單片機中斷系統(tǒng)詳解(定時器、計數(shù)器)及程序”.六、程序設計定時中斷現(xiàn)場保護重置時間初值字符數(shù)加13秒到？取字符列數(shù)據(jù)緩存首址重置時間循環(huán)次數(shù)單字符體列循環(huán)清0讀字符數(shù)計算字符列數(shù)據(jù)單元地址查表字符列數(shù)據(jù)送字符列數(shù)據(jù)到相應緩存字符列循環(huán)數(shù)加1字符8列數(shù)據(jù)已更新？已更新10個字符？字符數(shù)清0恢復現(xiàn)場中斷返回YYYNNN圖2 流程圖實驗七 單溫度采集實驗一、實驗要求1利用STC12C5A16S2單片機和ADC0808構(gòu)成溫度控制器。2用最左邊的2只共陰極的八段數(shù)碼管用來顯示溫度值。3溫度傳感器采用AT502熱敏電阻，由于實際開發(fā)板資源限制，ADC0809數(shù)據(jù)口接單片機的P1

18、口，ADC0809的OE接單片機的P2.1，ADC0809的START和ALE接單片機的P2.2，ADC0809的EOC接單片機的P3.4。IN0IN7為 4路502AT熱敏電阻輸入， 4 .P2.6和P2.7作為SN74HC573芯片的使能，P0控制LED數(shù)碼管5完成全部程序和電路調(diào)試工作。二、實驗目的1了解A/D轉(zhuǎn)換的基本原理；2了解A/D轉(zhuǎn)換芯片0808的性能及編程方法；3掌握溫度控制器的工作原理。三、電路圖1 電路圖四、接線說明1. JP0連接JP15，JP1連接JP8； 2. 溫度傳感器接J2的IN0和GND端；3請勿將液晶屏和步進電機插上。五、原理說明1SN74HC573鎖存芯片使

19、用詳見實驗六；2. 定時器說明詳見實驗十一；3溫度傳感器使用的是AT502。它是一個負溫度傳感器。其阻值和溫度的對應關系詳見（附錄一），由于該溫度表為非線性，可以采用查表法，也可以采用分段線性處理方法；4ADC0809資料詳見數(shù)據(jù)手冊中的“ADC0809中文資料及參考程序”；重點說明：傳統(tǒng)8051單片機的ALE腳對系統(tǒng)時鐘進行6分頻輸出，可對外提供時鐘，STC12C5Axx系列不對外輸出時鐘,如果傳統(tǒng)設計利用ALE腳對外輸出時鐘,請利用STC12C5Axx系列的可編程時鐘輸出腳對外輸出時鐘, CLKOUT0/CLKOUT1/CLKOUT2)或XTAL2腳串一個200歐電阻對外輸出時鐘。傳統(tǒng)80

20、51單片機時鐘頻率較高時，ALE腳是一個干擾源，所以STC89系列單片機增了AUXR特殊功能寄存器，其中的Bit0/ALEOFF位允許禁止ALE對系統(tǒng)時鐘分頻輸出。單片機直接禁止ALE腳對系統(tǒng)時鐘進行6分頻輸出,徹底清除此干擾源.也有利于系統(tǒng)的抗干擾設計。ADC0809的時鐘接STC12C5A16S2的ALE腳，故需要單片機內(nèi)部設定高低電平，模擬時鐘，其中還需要設定sfr P4SW = 0xBB，P4SW.5腳必須置高，將ALE/P4.5腳設置成I/O口(相當重要，否者該引腳無輸出)。ADC0809處理信號的快慢，是通過CLK端的輸入信號頻率控制的，而對于ADC0809來說，最高工作頻率是64

21、0KHZ。程序中可用定時器設定，給IO口高低電平模擬時鐘。六、程序設計圖2 流程圖定時器初始化開始每隔1S進行采樣在數(shù)碼管上顯示溫度附錄一 502AT熱敏電阻溫度與阻值的關系: 溫度 阻值k 溫度 阻值k 溫度 阻值k 0 13.2900 41.0000 2.8640 82.0000 0.8371 1.0000 12.7400 42.0000 2.7700 83.0000 0.8149 2.0000 12.2200 43.0000 2.6800 84.0000 0.7933 3.0000 11.7200 44.0000 2.5930 85.0000 0.7725 4.0000 11.2500

22、45.0000 2.5100 86.0000 0.7572 5.0000 10.8000 46.0000 2.4290 87.0000 0.7326 6.0000 10.3700 47.0000 2.3520 88.0000 0.7126 7.0000 9.9500 48.0000 2.2780 89.0000 0.6952 8.0000 9.5680 49.0000 2.2060 90.0000 0.6774 9.0000 9.1950 50.0000 2.1380 91.0000 0.6602 10.0000 8.8290 51.0000 2.0700 92.0000 0.6484 11.0000 8.4940 52.0000 2.0060 93.0000 0.6272 12.0000 8.1660 53.0000 1.9440 94.0000 0.6115 13.0000 7.8520 54.0000 1.8840 95.0000 0.5963 14.0000 7.5520 55.0000 1.8260 96.0000 0.5815 15.0000 7.2660 56.0000 1.7710 97.0000 0.5672 16.0000 6.9920 57.0000 1.7170 98.000