單片機(jī)實驗指導(dǎo)書自制設(shè)備

單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)吉林化工學(xué)院信控分院測控教研室TOC\o"1—2”\h\z實驗二LED數(shù)碼管動態(tài)描顯示實驗 7HYPERLINK\l”_Toc371018383”實驗三外部中斷實驗 9實驗五行列式鍵盤實驗 15HYPERLINK\l”_Toc371018386"實驗六D/A轉(zhuǎn)換實驗 17實驗七A/D轉(zhuǎn)換實驗 19實驗八AT24C02存儲器與I2C總線實驗 21實驗九串行口通信實驗 25HYPERLINK\l”_Toc371018390”實驗十DS1302時鐘與SPI總線實驗 28_Toc371018392”實驗十直流電機(jī)驅(qū)動實驗 33一．實驗?zāi)康?．了解keil軟件程序設(shè)計與調(diào)試方法；2．掌握I/O接口電平輸出控制方法；3．掌握延時函數(shù)程序的設(shè)計原理和調(diào)試方法。二．實驗要求編寫一個延時函數(shù)程序，控制接在P1口的八個發(fā)光二極管逐次點亮（即每次中斷點亮一個），形成“流水燈”效果。三．實驗電路連線AT89C51單片機(jī)的P1.0~P1。7口接LED顯示模塊的D0～D7。四．實驗說明方法1：采用延時函數(shù)的流水燈程序。在單片機(jī)中每條語句的執(zhí)行都是要消耗系統(tǒng)時間的，所以簡單的延時程序只需要執(zhí)行一些語句就可以實現(xiàn)，但這些語句不應(yīng)該影響到單片機(jī)工作狀態(tài)(例如IO口狀態(tài)）。因此延時程序通常都是由一些空循環(huán)語句來實現(xiàn)，例如空操作的for語句或者while語句實現(xiàn)，為了能夠方便的改變延時時間,通常我們可以為延時函數(shù)設(shè)置一個傳遞參數(shù),以便在不同情況下調(diào)用產(chǎn)生不同的延時時間。實驗參考程序如下：#include〈reg51。h>#defineBYTEunsignedcharBYTEIntTimes=0;BYTEt=0x01；voidLed_Loop(){ P1=～t； t=t〈〈1; if（t==0x00） t=0x01;}voidDelay（intmS）｛BYTEI;While（mS—-）｛for（i=0；i〈100；i++);}}voidmain(){ while(1){Led_Loop(）；Delay(500）;｝｝方法2：拓展實驗，采用定時計數(shù)器的延時流水燈程序。程序設(shè)計思路為：主程序?qū)0初始化為定時器，工作在方式1，定時時間為100ms。同時將立即數(shù)0x01賦值給t，并將t的內(nèi)容送P1口輸出。每當(dāng)定時時間到，在T0的中斷服務(wù)程序中完成定時初值的重新賦值，同時將t的內(nèi)容循環(huán)左移一次并從P1口輸出。運行如下程序后就可以看到流水燈的效果了。程序設(shè)計的參考流程如圖1所示。(a）主程序流程圖(b）T0中斷服務(wù)子程序流程圖圖1流水燈程序流程圖實驗參考程序如下：＃include〈reg51。h>#defineBYTEunsignedcharBYTEIntTimes=0；BYTEt=0x01;voidT0_INT（)interrupt1{ IntTimes++; if（IntTimes>=10) { IntTimes=0； P1=～t; t=t<〈1; if(t==0x00）｛ t=0x01;｝ ｝ TH0=0x4c;TL0=0x00；｝Timer_Init()｛ TMOD｜=0x01; //T0和T1定時模式，方式一 TH0=0x4c;TL0=0x00； //設(shè)T0初值，50毫秒,晶振：11。0592MHz ET0=1； //開啟T0中斷 EA=1； //開啟總中斷 TR0=1； //啟動T0}voidmain（)｛ Timer_Init（）； while（1）;}一．實驗?zāi)康?．了解七段數(shù)碼管顯示的基本原理；2．掌握LED數(shù)碼管動態(tài)顯示的基本原理；3．掌握數(shù)碼管動態(tài)顯示程序的設(shè)計方法。二．實驗要求利用動態(tài)掃描方法在六位數(shù)碼管上顯示出穩(wěn)定的123456.三．實驗電路連線AT89C51單片機(jī)的P0。0～P0。7口接段選a~p，P2。5~P2。0口接位選LD0～LD5.數(shù)碼管硬件電路如圖1所示。圖1數(shù)碼管硬件電路四．實驗原理所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出“段碼”和相應(yīng)的“位選”，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用,使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。其電路將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由“位選”控制是哪一位數(shù)碼管有效，這樣一來,就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路.實驗電路中的Led數(shù)碼管采用共陽型數(shù)碼管。顯示原理：將相應(yīng)的“位選”信號有效（低電平)，相應(yīng)的數(shù)碼段置以低電平，對應(yīng)的段就會變亮。五．實驗說明單片機(jī)的P0口輸出顯示段碼，P2口輸出位碼控制，輸出6個字符.執(zhí)行如下程序后,觀察LED顯示結(jié)果。實驗參考程序如下:＃include〈reg51。h〉＃defineSegment_IOP0＃defineBit_IOP2unsignedcharseg_code［11]=｛0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99,0x92，0x82，0xf8,0x80,0x90,0x7f｝；//段碼表/＊0123456789。*/unsignedcharbit_code［6］={0xdf，0xef，0xf7，0xfb,0xfd，0xfe}；//位選碼，從右到左unsignedcharbuffer［6];//顯示數(shù)據(jù)段碼緩存unsignedcharbit_sel；//位選變量voiddelay(void）//延時｛unsignedchart0；for（t0=30000；t0〉0；t0--）；}voidLedDisplay(floatNUM）{buffer［0］=NUM％10；buffer［1]=NUM%100/10;buffer[2]=NUM％1000/100;buffer[3］=NUM%10000/1000;buffer［4]=NUM%100000/10000； buffer[5］=NUM/100000;Bit_IO=0xdf; Segment_IO=seg_code[buffer［bit_sel］]; Bit_IO=bit_code[bit_sel]; bit_sel++; if（bit_sel>5） { bit_sel=0; ｝ delay()；｝voidmain(void){ bit_sel=0； while(1) { LedDisplay（123456)； }｝一．實驗?zāi)康?．了解MCS-51系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu);2．掌握MCS—51系列單片機(jī)中斷地址與中斷向量號；3．掌握MCS-51系列單片機(jī)外部中斷INT0、INT1程序設(shè)計方法。二．實驗要求用單次脈沖申請外部中斷INT0或者INT1，在中斷處理程序中使P1.0的輸出狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn),并通過發(fā)光二極管觀察P1。0的電平。三．實驗電路連線單片機(jī)P1。0口接LED顯示模塊的D0，INT0（P3。2)或者INT1(P3。3)口接按鍵模塊的K0。四．實驗原理AT89C51單片機(jī)有5個中斷源,有兩個中斷優(yōu)先級，高優(yōu)先級的中斷源可以中斷低優(yōu)先級的服務(wù)程序，反之不行。當(dāng)兩個同樣級別的中斷申請同時到來時，則按一個固定的查尋次序來處理中斷響應(yīng)。AT89C51單片機(jī)的5個中斷源及其優(yōu)先級次序如表1所示.表1AT89C51單片機(jī)的中斷源中斷源入口地址優(yōu)先級順序說明外部中斷00003H最高來自P3.2引腳（INT0）的外部中斷請求定時/計數(shù)器0000BH定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求外部中斷10013H來自P3.3引腳（INT1）的外部中斷請求定時/計數(shù)器T1001BH定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求串行口0023H最低串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收中斷AT89C51單片機(jī)沒有專門的開中斷和關(guān)中斷指令，中斷的開放和關(guān)閉是由特殊功能寄存器IE來實現(xiàn)兩級控制的.所謂兩級控制是指在寄存器IE中有一個總允許位EA，當(dāng)EA=0時，就關(guān)閉了所有的中斷申請，CPU不響應(yīng)任何中斷申請。而當(dāng)EA=1時，對各中斷源的申請是否開放,還要看各中斷源的中斷允許位的狀態(tài)。中斷允許寄存器IE的地址為A8H，其中各位都可以位尋址，位地址為A8H~AFH.總允許位EA和各中斷源允許位在IE寄存器中的分布如下：D7D6D5D4D3D2D1D0EA—-ESET1EX1ET0EX0其中各控制位的含義如下:EA:中斷總允許位。EA=0時，CPU關(guān)閉所有的中斷申請，只有EA=1時，才能允許各個中斷源的中斷申請，但還要取決于各中斷源中斷允許控制位的狀態(tài)。ES:串行口中斷允許位。ES=1，串行口開中斷，ES=0，串行口關(guān)中斷。ET1：定時/計數(shù)器T1的溢出中斷允許位。ET1=1允許T1溢出中斷,ET1=0則不允許T1溢出中斷。EX1:外部中斷1（INT1）的中斷允許位。ET1=1允許外部中斷1申請中斷，EX1=0則不允許中斷。ET0:定時/計數(shù)器T0的溢出中斷允許位。ET0=1允許中斷,ET0=0不允許中斷.EX0：外部中斷0(INT0）的中斷允許位.EX0=1允許中斷，EX0=0不允許中斷。AT89C51單片機(jī)在復(fù)位時，IE各位的狀態(tài)都為“0”AT89C51單片機(jī)的中斷優(yōu)先級控制比較簡單,每個中斷源的優(yōu)先級別由特殊功能寄存器IP來管理。IP寄存器的地址為B8H，格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0—--PSPT1PX1PT0PX0其中各位的含義如下：PS：串行口中斷優(yōu)先級控制位.PT1：定時器/計數(shù)器T1中斷優(yōu)級控制位。PX1：外部中斷INT1中斷優(yōu)先級控制位。PT0：定時器/計數(shù)器T0中斷優(yōu)先級控制位。PX0：外部中斷INT0中斷優(yōu)先級控制位。IP寄存器中若某一個控制位置“1”，則相應(yīng)的中斷源就規(guī)定為高優(yōu)先級中斷，反之，若某一個控制位置“0"外部中斷觸發(fā)方式通過特殊功能寄存器TCON(地址為88H）控制,TCON中各控制位分布如下：D7D6D5D4D3D2D1D0TF1-TF0-IE1IT1IE0IT0其中各控制位的含義如下：IT0:選擇外中斷INT0的中斷觸發(fā)方式。IT0=0為電平觸發(fā)方式，低電平有效。IT0=1為負(fù)邊沿觸發(fā)方式，INT0腳上的負(fù)跳變有效。IT0的狀態(tài)可以用指令來置“1”或清“0IE0：外中斷INT0的中斷申請標(biāo)志。當(dāng)檢測到INT0上存在有效中斷申請時，由硬件使IE0置位。當(dāng)CPU轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件清“0"IE0中斷申請標(biāo)志。IT1：選擇外中斷INT1的觸發(fā)方式（功能與TI0類似)。IE1：外部中斷INT1的中斷申請標(biāo)志（功能與IE0類似）。TF0:定時/計數(shù)器T0溢出中斷申請標(biāo)志.當(dāng)T0溢出時，由內(nèi)部硬件將TF0置“1"，當(dāng)CPU轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件將TF0清“0”TF1：定時器1溢出中斷申請標(biāo)志(功能與TF0相同).可見定時/計數(shù)器溢出中斷和外部中斷的申請標(biāo)志,在CPU響應(yīng)中斷之后能夠自動撤除。AT89C51單片機(jī)在接收到中斷源發(fā)來的中斷申請以后，先把這些申請鎖定在各自的中斷標(biāo)志位中，然后在下一個機(jī)器周期按表2—1規(guī)定的內(nèi)部優(yōu)先順序和中斷優(yōu)先級分別來查詢這些標(biāo)志，并在一個機(jī)器周期之內(nèi)完成檢測和優(yōu)先排隊。響應(yīng)中斷的條件有三個:（1）必須沒有同級或更高級別的中斷正在得到響應(yīng)，如果有的話，則必須等CPU為它們服務(wù)完畢，返回主程序并執(zhí)行一條指令之后才能響應(yīng)新的中斷申請。（2)必須要等當(dāng)前正在執(zhí)行的指令執(zhí)行完畢以后,CPU才能響應(yīng)新的中斷申請.（3）若正在執(zhí)行的指令是RETI（中斷返回）或是任何訪問IE寄存器或IP寄存器的指令，則必須要在執(zhí)行完該指令以及緊隨其后的另外一條指令之后才可以響應(yīng)新的中斷申請.CPU響應(yīng)中斷后將自動跳轉(zhuǎn)到中斷源的入口地址開始執(zhí)行程序,每個中斷源都有其固定的入口地址，它們的處理過程也有所區(qū)別.一般情況下，中斷處理包括兩個部分：一是保護(hù)現(xiàn)場，二是為中斷服務(wù)。所謂保護(hù)現(xiàn)場就是將需要在中斷服程序中使用而又不希望破壞其中原來內(nèi)容的工作寄存器壓入堆棧中保護(hù)起來,等中斷服務(wù)完成后再從堆棧中彈出以恢復(fù)原來的內(nèi)容。通常需要保護(hù)的寄存器有PSW、ACC以及其他工作寄存器.五．實驗說明采用外部中斷INT0觸發(fā)P1。0的輸出狀態(tài)反轉(zhuǎn)。P1.0接LED燈,INTO（P3.2）端接單脈沖發(fā)生器。執(zhí)行如下程序，每按一次單脈沖按鈕，注意觀察LED的狀態(tài)。＃include〈reg51。h〉sbitLED=P1^0；voidexter0()interrupt0//用外部中斷0｛ LED=！LED;｝voidmain（){ EX0=1;//開外部中斷0 IT0=1；//TCON=0x01,IT0=1時下降沿觸發(fā)，IT0=0時低電平觸發(fā)EA=1;//開總中斷 while（1）｛｝}一．實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗了解MCS-51單片機(jī)內(nèi)部定時/計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)，掌握定時/計數(shù)器的初始化方法，以及中斷處理程序的編程方法。二．實驗要求1．定時器模式實驗：AT89C51內(nèi)部定時器T0用中斷方式計時,實現(xiàn)每一秒鐘使P1.0的輸出狀態(tài)發(fā)生一次反轉(zhuǎn)，從而形成方波輸出，并點亮發(fā)光二極管LED0。2．計數(shù)器模式實驗：AT89C51內(nèi)部定時計數(shù)器T0，按計數(shù)器模式和方式1工作，對P3.4（T0）引腳進(jìn)行計數(shù)，計數(shù)值通過P1、P2口驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示出來三．實驗電路連線1．AT89C51單片機(jī)的P1。0口接發(fā)光二極管模塊的D0。2．單片機(jī)P2.0口接數(shù)碼管顯示模塊的位選，P1.0～P1。7口接段選a～p,P3。4口接按鍵模塊的K0。四．實驗原理AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個16位可編程定時/計數(shù)器,記為T0和T1。它們的工作方式可以通過指令對相應(yīng)特殊功能寄存器編程來設(shè)定，或作定時器用，或作外部事件計數(shù)器用。定時/計數(shù)器在硬件上由雙字節(jié)加法計數(shù)器TH和TL組成，作定時器使用時，計數(shù)脈沖由單片機(jī)內(nèi)部振蕩器提供，計數(shù)頻率為fosc/12，每個機(jī)器周期加1。作計數(shù)器使用時，計數(shù)脈沖由P3口的P3.4(或P3。5）即T0（或T1）引腳輸入,外部脈沖的下降沿觸發(fā)計數(shù),計數(shù)器在每個機(jī)器周期期間采樣外部脈沖，若一個周期的采樣值為1，下一個周期的采樣值為0，則計數(shù)器加1，故識別一個從0到1的跳變需要2個機(jī)器周期，所以對外部計數(shù)脈沖的最高計數(shù)頻率為fosc/24，同時還要求外部脈沖的高低電平保持時間均要大于一個機(jī)器周期.定時/計數(shù)器的工作方式由特殊功能寄存器TMOD編程決定,定時/計數(shù)器的啟動運行由特殊功能寄存器TCON編程控制。不論用作定時器還是用作計數(shù)器，每當(dāng)產(chǎn)生溢出時，都會向CPU發(fā)出中斷申請。方式控制寄存器TMOD的地址為89H,控制字格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0低4位為T0的控制字，高4位為T1的控制字，其中各位的具體含義介紹如下。GATE為門控位。它對定時/計數(shù)器的啟動起輔助控制作用.GATE=1時，定時/計數(shù)器的計數(shù)受外部引腳P3。2（INT0）或P3.3（INT1）輸入電平的控制,此時只有當(dāng)P3口的P3.2（或P3.3）引腳即INT0（或INT1)上的電平為1才能啟動計數(shù)；GATE=0時,定時器/計數(shù)器的運行不受外部引腳輸入電平的控制。表2定時/計數(shù)器的方式選擇M1M0工作方式00方式0，為13位定時/計數(shù)器。01方式1，為16位定時/計數(shù)器.10方式2，為自動重裝常數(shù)的8位定時/計數(shù)器。11方式3，僅適用于T0，分成2個8位定時/計數(shù)器。C/T為方式選擇位。C/T=0為定時器方式，采用單片機(jī)內(nèi)部振蕩脈沖的12分頻信號作為計數(shù)脈沖，若采用12MHz的晶振，則計數(shù)頻率為1MHz,從計數(shù)值便可計算出定時時間。C/T=1為計數(shù)器方式，采用外部引腳（T0為P3。4,T1為P3.5）的輸入脈沖作為計數(shù)脈沖，當(dāng)T0（或T1）上的輸入信號發(fā)生從高到低的負(fù)跳變時，計數(shù)器加1.最高計數(shù)頻率為單片機(jī)晶振頻率的1/24。M1、M0二位的狀態(tài)確定定時/計數(shù)器的工作方式，詳見表2。定時/計數(shù)器控制寄存器TCON的地址為88H，格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1為定時/計數(shù)器T1的溢出標(biāo)志位。當(dāng)T1被允許計數(shù)以后，T1從初值開始加1計數(shù)，計數(shù)器的最高位產(chǎn)生溢出時置“1”TF1，并向CPU申請中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時，由硬件清“0”TF1.TF1也可由軟件查詢清“TR1為定時/計數(shù)器的運行控制位,由軟件置位和復(fù)位.當(dāng)方式控制寄存器TMOD中的GATE位為0，且TR1為1時允許T1計數(shù)，TR1為0時禁止T1計數(shù)。當(dāng)GATE為1時，僅當(dāng)TR1為1且INT1（P3.2）輸入為高電平時才允許T1計數(shù)，當(dāng)TR1為0或INT1輸入為低電平時都禁止T1計數(shù)。TR0為定時器T0的運行控制位，其功能與TR1類似。TF0為定時器T0的溢出標(biāo)志位，其功能與TF1類似。五．實驗說明51單片機(jī)的定時/計數(shù)器在進(jìn)行定時或計數(shù)之前要進(jìn)行初始化編程，通常包括如下幾個步驟：（1）確定工作方式，即給方式控制寄存器TMOD寫入控制字。（2）計算定時器/計數(shù)器初值，并將初值寫入寄存器TL和TH。（3）根據(jù)需要對中斷控制寄存器IE置初值，決定是否開放定時器中斷。（4）使TCON中的TR0或TR1置“1”，啟動定時器/計數(shù)器。在初始化過程中，要設(shè)置定時或計數(shù)的初始值,則計算初值X的公式如下:計數(shù)方式：式中M取決于不同工作方式，可以是213、216或28。定時方式：式中，稱為定時周期。1．用T0中斷方式定時,每秒鐘使P1.0輸出狀態(tài)發(fā)生一次反轉(zhuǎn)將T0作定時器定時1秒，由于實驗系統(tǒng)，為了實現(xiàn)定時1秒，通過中斷服務(wù)程序進(jìn)行定時擴(kuò)展，即設(shè)置T0定時50ms產(chǎn)生一次中斷，同時設(shè)置一個軟件計數(shù)器來計數(shù)中斷次數(shù)，當(dāng)達(dá)到中斷20次時即完成了定時1秒鐘。執(zhí)行如下程序,注意觀察LED的狀態(tài)的變化。＃include<reg51。h〉＃defineBYTEunsignedcharsbitLED=P1^0；BYTEIntTimes=0;voidT0_INT()interrupt1｛ IntTimes++； if（IntTimes==20） { IntTimes=0; LED=！LED; ｝ TH0=0x4c;TL0=0x00；} Timer_Init（) ｛ TMOD｜=0x01; //T0定時模式，方式1 TH0=0x4c;TL0=0x00；//設(shè)T0初值，50毫秒，晶振:11。0592MHz ET0=1； //開啟T0中斷 EA=1； //開啟總中斷 TR0=1； //啟動T0｝voidmain(){ Timer_Init(）; while(1）；｝2．用T0計數(shù)外部脈沖，通過P1口顯示計數(shù)值采用T0作計數(shù)器，外部計數(shù)脈沖由P3。4引入，51單片機(jī)在每個機(jī)器周期采樣一次輸入信號,因此至少需要兩個機(jī)器周期才能檢測到一次脈沖跳變。這就要求被采樣的外部脈沖高低電平保持時間均要大于一個機(jī)器周期，以保證電平在變化之前即被采樣，并且外部計數(shù)脈沖的最高計數(shù)頻率為fosc/24。程序設(shè)計的參考流程如圖1示。運行程序，每按一次單脈沖按鈕,T0將計數(shù)一個脈沖，注意觀察數(shù)碼管的狀態(tài)。圖1序流程圖實驗參考程序：unsignedintcn=0；voidmain（void）｛TMOD=0x05；//初始化程序TH0=TL0=0；ET0=0；EA=1；TR0=1;while（1)｛cn=TH0*256+TL0;//讀計數(shù)值Display（cn）；//調(diào)用動態(tài)顯示函數(shù)，函數(shù)同實驗二}}一．實驗?zāi)康?．掌握鍵盤的鍵輸入的基本原理。2．加深對鍵盤的消抖的理解和認(rèn)識，掌握如何運用消抖來消除機(jī)械觸點對實驗的影響。3．掌握行列式鍵盤的鍵盤掃描方式。二．實驗要求用AT89C51的P1口接4×4矩陣鍵盤，從鍵盤中按下相應(yīng)的按鈕,數(shù)碼管會顯示出相應(yīng)的數(shù)字0～9，A~F十六種數(shù)字。對應(yīng)的按鍵的序號排列如圖4所示圖4按鍵序號排列圖三．實驗電路連線AT89C51單片機(jī)的P1.0～P1.3口接行線C0～C3，P1.4～P1。7口接列線R0～R3,P0.0～P.7口接LED顯示模塊的段選a～g，P2.7和P2。6口分別接位選LD4和LD5。四．實驗原理在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中,每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接.掃描法要逐列掃描查詢，當(dāng)被按下的鍵處于最后1列時,則要經(jīng)過多次掃描才能最后獲得此按鍵所處的行列值。而線反轉(zhuǎn)法則顯得很簡練，無論被按鍵是處于第1列或最后1列,均只需要經(jīng)過2步便能獲得此按鍵所在的行列值，線反轉(zhuǎn)法的原理如圖5所示。這樣,一個端口就可以構(gòu)成4×4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵(9鍵）。圖1矩陣鍵盤電路原理圖下面介紹線反轉(zhuǎn)法的2個具體操作步驟：第1步，讓行線編程為輸入線，列線編程為輸出線,并使輸出線輸出為全低電平，則行線中電平由高變低的所在行為按鍵所在行。第2步，再把行線編程為輸出線,列線編程為輸入線，并使輸出線輸出為全低電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。結(jié)合上述2步的結(jié)果，可確定按鍵所在行和列，從而識別出所按的鍵。五．實驗說明編寫程序,從矩陣鍵盤中按下按鍵，觀察LED數(shù)碼管的狀態(tài)。一．實驗?zāi)康?．了解D/A轉(zhuǎn)換的基本原理.2．了解D/A轉(zhuǎn)換芯片0832的性能及編程方法.3．了解單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展D/A轉(zhuǎn)換的基本方法。二．實驗要求1.DAC0832將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并用電壓表測量輸出電壓.2.編制程序產(chǎn)生正弦波、鋸齒波、三角波。（需用示波器觀察,選作）三．實驗電路連線將P0、P2總線開關(guān)閉合,使DAC0832的連接至51單片機(jī)總線即可。四．實驗說明DAC0832在實驗箱上是采用外部總線方式連接的，總線地址為9000H，單片機(jī)的外部總線擴(kuò)展電路如圖1所示,DAC0832電路圖如圖2所示，為DAC0832提供電壓基準(zhǔn)的電路如圖3所示。圖1單片機(jī)外部總線原理圖圖2DAC0832電路原理圖圖3實驗箱基準(zhǔn)電路原理圖在電路圖2中DAC0832電路是雙極性DAC轉(zhuǎn)換電路，實驗時僅需要將數(shù)字量B由CPU送至9000H端口即可.電壓關(guān)系：（Vref為2.5V）任意1字節(jié)數(shù)D/A轉(zhuǎn)換的參考程序如下：#include<reg51.h>#include〈absacc。h〉＃defineBYTEunsignedchar#defineDA_ADDR0x9000voidDA_Out（BYTEx){ XBYTE［DA_ADDR]=x;｝voidmain（）｛ DA_Out（128）；while(1) { }｝一．實驗?zāi)康?．掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)的接口原理。2．了解A/D芯片ADC0804轉(zhuǎn)換性能及編程。3．通過實驗了解單片機(jī)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采集.二．實驗要求編寫實驗程序，采用ADC0804對電位器產(chǎn)生的模擬電壓進(jìn)行測量，測量結(jié)果在數(shù)碼上進(jìn)行顯示。三．實驗電路連線1.模塊電位器Vout點接ADC0804的ADIN；2。閉合P0、P2總線開關(guān)連接DAC；3。單片機(jī)P2。3～P2。0口接數(shù)碼管顯示模塊的位選LD2～LD5,P1.0~P1.7口接段選a～p.四．實驗說明其中總線電路如圖1,A/D轉(zhuǎn)換原理圖如圖2所示，電位器模擬電壓產(chǎn)生電路如圖3所示。ADC0804的總線地址8000HADC0804電路的電壓基準(zhǔn)Vref為VCC，即5V供電電源。電壓與測量數(shù)據(jù)關(guān)系為:（D為采用ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果)圖1單片機(jī)外部總線原理圖圖2ADC0804電路原理圖圖3電位器模擬電壓產(chǎn)生電路原理圖一．實驗?zāi)康牧私釯2C總線協(xié)議，器件地址、器件子地址含義，掌握I2C總線控制時序；掌握AT二．實驗要求編寫調(diào)試基于I2C的EEPROM芯片AT24C三．實驗電路連線將AT89C51單片機(jī)的P1.1和P1。2口分別接EEPROM芯片AT24C02的SCL和SDA。四．實驗原理1．信號定義I2C總線的時鐘線SCL與數(shù)據(jù)線SDA均為雙向傳輸線。在總線備用時,這兩條線均保持高電平。當(dāng)時鐘線保持高電平，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由高電平向低電平變化時,啟動I2C總線，這就是I2C總線的啟動信號。在時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)由低到高的電平變化，將結(jié)束I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸，此信號即為I2C圖8I2C起始和終止信號都是由主機(jī)發(fā)出的，在起始信號產(chǎn)生后，總線就處于被占用的狀態(tài);在終止信號產(chǎn)生后，總線就處于空閑狀態(tài)。連接到I2C總線上的器件,若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測到起始和終止信號。對于不具備I2C2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸過程I2C總線上的數(shù)據(jù)傳輸如圖9所示。由圖可見，I2C總線上每一次數(shù)據(jù)傳輸均開始于主控器發(fā)出的啟動信號,傳輸?shù)拿恳蛔止?jié)均為8位，但每啟動一次I圖9I2C與每一字節(jié)后的應(yīng)答信號相對應(yīng)的時鐘（第9個時鐘)由主控器產(chǎn)生。數(shù)據(jù)發(fā)送器件必須在這一時鐘位上釋放數(shù)據(jù)線，使其處于高電平狀態(tài)，以便使數(shù)據(jù)接收器件能在這一位上送出應(yīng)答信號，如圖10所示。若接收器輸出低電平,則為應(yīng)答信號ACK,輸出高電平則為非應(yīng)答信號NOACK。當(dāng)主控器發(fā)送數(shù)據(jù)時,如果被控器不產(chǎn)生應(yīng)答信號，主控器就產(chǎn)生一個停止信號來終止傳輸過程。圖10I2C當(dāng)主控器接收數(shù)據(jù)時，若不想再接收或接收完最后一個字節(jié)，必須給被控器發(fā)送一個非應(yīng)答位,使被控器釋放總線，然后主控器再發(fā)一個停止信號結(jié)束傳輸過程。當(dāng)總線上的接收器接收一字節(jié)后,如果無法立即接收下一字節(jié)數(shù)據(jù)，可將SCL鉗位于低電平,這樣總線就進(jìn)入等待狀態(tài),直到接收器準(zhǔn)備好接收新數(shù)據(jù)時再釋放時鐘線，使數(shù)據(jù)傳輸能繼續(xù)正常進(jìn)行。I2C總線上的數(shù)據(jù)傳輸必須符合一定的格式，每次數(shù)據(jù)傳輸均始于主控器發(fā)出的啟動信號，然后為尋址字節(jié)，包括7位的被控器地址和1位方向位。方向位為“0”代表主控器要對被控器進(jìn)行寫入操作，為“五．實驗說明根據(jù)EEPROM芯片AT24C02的手冊，嚴(yán)格按照其時序編寫程序。啟動I2C、停止I2/＊名稱：I2C_Start＊/voidI2C_Start（）{ SDA=1； delay（）; SCL=1; delay(）; SDA=0; delay(）; SCL=0; //鉗位I2C}/*名稱：I2C_StopvoidI2C_Stop(）{ SDA=0; delay（）; SCL=1; delay(); SDA=1； delay（)；}/＊名稱：Ack功能：應(yīng)答信號*/voidAck（）{ SDA=0; delay()； SCL=1； delay（）; SCL=0； delay（)； SDA=1; delay（）；}/＊名稱：NoAck功能：發(fā)送非應(yīng)答信號＊/voidNoAck（){ SDA=1; delay(）; SCL=1； delay（）; SCL=0； delay()； SDA=0； delay（);｝/*名稱:Test_Ack()功能：檢測應(yīng)答位＊/bitTest_Ack(）{ SCL=0; SDA=1； //I/O口準(zhǔn)備讀數(shù)據(jù) _nop_(）;_nop_（）；_nop_（）;_nop_(）; SCL=1； _nop_（）;_nop_(）；_nop_（）；_nop_()； if(SDA==0) flag=1； else flag=0；SCL=0; return（flag);｝/*名稱：SendData(）功能:發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)＊/voidSendData(BYTEbuffer）｛ BYTEBitCnt=8; //一字節(jié)8位 while（BitCnt>0) { //temp=buffer； SCL=0； delay()； if（（buffer&0x80)==0） //判斷最高位是0還是1 SDA=0; else SDA=1； delay(); SCL=1； buffer=buffer<<1； BitCnt—-; } SCL=0;｝/＊名稱：BYTEReceiveData（）功能：接收一字節(jié)數(shù)據(jù)*/BYTEReceiveData(）｛ BYTEBitCnt=8,tmp； SDA=1; //IO口讀數(shù)據(jù) while（BitCnt) { SCL=0； delay(); SCL=1； delay（）； if(SDA==1) tmp=tmp|0x01；//低位置1 else tmp=tmp&0x0fe;//低位清0 if（BitCnt-1) { tmp=tmp〈〈1; ｝ BitCnt-—; } SCL=0; returntmp；｝一．實驗?zāi)康?．掌握AT89C51單片機(jī)串行口的使用方法。2．掌握串行口工作波特率的設(shè)計方法。3．通訊系統(tǒng)編程練習(xí)。二．實驗要求要求單片機(jī)利用串行口方式1向PC機(jī)傳送數(shù)據(jù).三．實驗電路連線實驗箱通過串口線與PC機(jī)RS232COM口相連。實驗箱RS232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換電路如圖11所示.圖11RS232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換電路四．實驗原理MCS—51單片機(jī)內(nèi)部集成了一個全雙工串行接口，通過P3口的兩個引腳與外部設(shè)備進(jìn)行串行通信，其中P3.1為串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD，P3.0為串行通信數(shù)據(jù)接收端TXD,通過串行口，單片機(jī)可以方便地與其它計算機(jī)實現(xiàn)雙機(jī)和多機(jī)通信,或者與外部設(shè)備進(jìn)行串行數(shù)據(jù)交換。由寄存器SCON來進(jìn)行設(shè)置，可選擇通訊模式,允許接收，檢查狀態(tài)位。SCON的結(jié)構(gòu)如下:串行控制寄存器（SCON）可位尋址SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI其中各控制位的含義如下：SM0：串行模式選擇。SM1：串行模式選擇。SM2：多機(jī)通訊允許位,當(dāng)模式0時，此位應(yīng)該為0.模式1時,當(dāng)接收到停止位時，該位將置位。模式2或模式3時,當(dāng)接收的第9位數(shù)據(jù)為1時，將置位。REN:串行接收允許位.TB8：在模式2和模式3中，將被發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。RB8：在模式0中，該位不起作用，在模式1中，該位為接收數(shù)據(jù)的停止位。在模式2和模式3中，為接收數(shù)據(jù)的第9位。TI：串行中斷標(biāo)志位,由軟件清零。RI：接收中斷標(biāo)志位，由軟件清零。UART有一個接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)上一個字節(jié)還沒被處理,下一個數(shù)據(jù)仍然可以緩沖區(qū)接收進(jìn)來，但如果接收完這個字節(jié)如果上個字節(jié)還沒被處理，上個字節(jié)將被覆蓋.因此，軟件必須在此之前處理數(shù)據(jù)。當(dāng)連續(xù)發(fā)送字節(jié)時也是如此。51支持10位和11位數(shù)據(jù)模式,11位數(shù)據(jù)模式用來進(jìn)行多機(jī)通訊。并支持高速8位移位寄存器模式.模式1和模式3中波特率可變。工作在模式0時，UART作為一個8位的移位寄存器使用，波特率為fosc/12數(shù)據(jù)由RXD從低位開始收發(fā).TXD用來發(fā)送同步移位脈沖，因此，方式0不支持全雙工。這種方式可用來和像某些具有8位串行口的EEPROM之類的器件通訊。當(dāng)向SBUF寫入字節(jié)時，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時，TI位將置位。置位REN時,將開始接收數(shù)據(jù)，接收完8位數(shù)據(jù)時，RI位將置位.工作于模式1時，傳輸?shù)氖?0位：1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位.這種方式可和包括PC機(jī)在內(nèi)的很多器件進(jìn)行通訊.這種方式中波特率是可調(diào)的。而用來產(chǎn)生波特率的定時器的中斷應(yīng)該被禁止.PCON的SMOD位為1時，可使波特率翻倍。TI和RI在發(fā)送和接收停止位的中間時刻被置位.這使軟件可以響應(yīng)中斷并裝入新的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理時間取決于波特率和晶振頻率.模式2的數(shù)據(jù)以11位方式發(fā)送：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，第九位，1位停止位。發(fā)送數(shù)據(jù)時,第九位為SCON中的TB8,接收數(shù)據(jù)的第九位保存在RB8中.第九位一般用來多機(jī)通信，僅在第九位為1時，單片機(jī)才接收數(shù)據(jù).多機(jī)通信用SCON的SM2來控制。當(dāng)SM2置位時，僅當(dāng)數(shù)據(jù)的第九位為1時才引發(fā)通訊中斷，當(dāng)SM2為0時，只要接收完11位就產(chǎn)生一次中斷。第九位可在多機(jī)通訊中避免不必要的中斷，在傳送地址和命令時，第九位置位，串行總線上的所有處理器都產(chǎn)生一個中斷,處理器將決定是否繼續(xù)接收下面的數(shù)據(jù)，如果繼續(xù)接收數(shù)據(jù)就清零SM2.否則，SM2置位，以后的數(shù)據(jù)流將不會使他產(chǎn)生中斷。時，模式2的波特率為1/640sc，時，波特率為1/320sc。因此，使用模式2，當(dāng)晶振頻率為11。0592M時，將有高達(dá)345K的波特率。模式3和模式2的差別在于可變的波特率。五．實驗說明執(zhí)行如下程序，觀察PC機(jī)上串口調(diào)試助手的狀態(tài)。＃include<reg51.h〉#defineBYTEunsignedcharBYTEx；voidDelay(intcnt）{ while（cnt—-）；}voidUART_Init(）{ SCON=0x50； //方式1，波特率可變8位異步通信 TMOD=0x20; //定時器1工作方式2，8位自動裝載 PCON=0x00; //加倍波特率清”0",可以沒有 ES=1; //串口中斷使能 EA=1； //全局中斷使能}voidT1_Init（）{ TH1=0xfd； //115200kbps TL1=0xfd; TR1=1；｝voidUART0_Interrupt(void)interrupt4｛ if(RI==1) ｛ x=SBUF; }}voidUART_Send（BYTEx)｛ SBUF=x； while(TI==0）; TI=0; ｝voidmain(）｛ UART_Init(）； T1_Init()； while(1） ｛ UART_Send（0xaa）; Delay(1000); ｝}一．實驗?zāi)康?．了解實時時鐘與SPI總線基本原理；2．掌握SPI總線時序與程序設(shè)計方法；3．掌握DS1302的工作原理及編程方法。二．實驗要求利用實驗箱上基于SPI總線的DS1302芯片制作一個可調(diào)時間的萬年歷，并在LCD12864上顯示。三．實驗電路連線將AT89C51的P0口與液晶的數(shù)據(jù)口D0～D7相連，將P2.0、P2。1、P2.4、P2。5、P2。6、P2。7與液晶的RST、CS2、CS1、E、R/W、DI相連，按鍵key0~key4分別與P2。3、P2。2、P1.0、P1。1相連，P1.4、P1.3、P1。2分別與ds1302的sclk、io、rst相連。四．實驗原理SPI接口的基本結(jié)構(gòu)圖如圖12所示.在圖中只給出簡化的連接示意圖。作為功能相對于設(shè)備獨立的SPI接口部件，它具有復(fù)雜的邏輯控制電路,在圖中并未體現(xiàn)。由圖可見，SPI的基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個8位移位寄存器的首尾相接，構(gòu)成16位的環(huán)形移位寄存器.信號用于選擇設(shè)備工作于主方式還是從方式。主設(shè)備啟動發(fā)送并產(chǎn)生SPI移位時鐘,從設(shè)備被動接收時鐘。在時鐘的作用下，兩個移位寄存器同步移位，在數(shù)據(jù)從主機(jī)移向從機(jī)的同時，數(shù)據(jù)也由從機(jī)移向主機(jī)。這意味著在一個移位周期內(nèi)(8個時鐘），主機(jī)與從機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。圖12SPI接口的基本結(jié)構(gòu)圖SPI總線可在軟件的控制下構(gòu)成各種簡單或復(fù)雜的系統(tǒng)，例如,1個主MCU和幾個從MCU構(gòu)成的單主機(jī)系統(tǒng)；幾個MCU相互連接構(gòu)成的多主機(jī)系統(tǒng)（分布式系統(tǒng)）；1個MCU和1個或多個I/O設(shè)備構(gòu)成的單主機(jī)系統(tǒng)。在多數(shù)應(yīng)用場合，使用1個MCU作為主機(jī)，它控制著1個或多個其他外圍器件。實現(xiàn)數(shù)據(jù)在主機(jī)與被選器件之間的傳輸.由SPI總線構(gòu)成的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖13所示。圖13由SPI總線構(gòu)成的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在SPI總線與幾種不同串行芯片相連接時，要注意這些芯片引腳的處理,可用MCU的通用I/O口線來控制它們。對于像AT89C51這樣沒有SPI接口的MCU來說,可用軟件來模擬SPI操作.但此時,在操作速度和資源使用效率上都會降低.五．實驗說明有四個鍵盤key0到key3，key0是修改時間的,首先是秒到分到時到年到月到日到星期，key1是加1，key2是減1，在修改時間狀態(tài)再按一下key3的時候就退出并修改時間日期,在平時狀態(tài)按著key3再按著key2

就會打開lcd的燈，單單是只按key3那就是把燈關(guān)了。DS1302部分參考程序如下:voidWriteByte(unsignedchardat)//將一個字節(jié)數(shù)據(jù)寫入到DS1302｛ unsignedchari=0; for(i=0;i〈8;i++) ｛ IO=（bit）（dat&0x01）；//最低位數(shù)據(jù)加載到IO數(shù)據(jù)線 SCLK=1;//時鐘上升沿，數(shù)據(jù)傳送給DS1302 SCLK=0；//時鐘下降沿 dat=(dat>>1）;//dat右移一位，為下次傳送準(zhǔn)備 ｝｝unsignedcharReadByte（void)//從DS1302讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù){ unsignedchardat=0； unsignedchari=0; for（i=0；i<8;i++) ｛ dat=(dat〉〉1）；//dat右移一位，為下次讀取做準(zhǔn)備，注意：第一次不起作用，一共右移7次 dat｜=(（unsignedchar)（IO））<〈7;//讀取數(shù)據(jù)線IO的值，送到dat的最高位 SCLK=1;//時鐘上升沿 SCLK=0；//時鐘下降沿 } returndat;}voidWriteDS1302（unsignedcharaddress，dat)//將兩個字節(jié)數(shù)據(jù)寫入到DS1302｛ RST=0;//復(fù)位引腳置低 SCLK=0;//