单片机实验教案.docx
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单片机实验教案
单片机原理及应用
指导教师:
杨民生
湖南文理学院电气与信息工程学院
20010年9月
1、目的与要求
训练学生进行单片微型计算机应用及开发的基本技能,培养学生合理选择单片微型计算机的接口芯片、正确设计单片微型计算机的接口电路、学会程序调试的基本方法以及怎样解决实验中所遇到问题的能力,同时,培养学生理论联系实际、严谨认真的科学态度和良好的工作作风。
学生必须在实验前预习实验内容,设计实验电路、编制实验程序;学生在指导教师讲解仪器设备的正确使用、实验关键点及注意事项后方可进行实验。
实验结果必须经由教师验收合格方可认定完成实验。
2、实验实习的项目及时数
单片机原理及应用实验(12学时)(三性实验10学时)
序号
实验名称
内容提要
实验要求
实验时数
实验类型
1
单片机认识及简单开关量输入/输出实验
①检测开关K0至K3的状态并将相应的状态对应的在LED0至LED3显示。
②根据要求构建单片机电路。
③单片机程序的编制、调试及运行。
必开
2
验证
2
定时/计数器实验
①利用单片机的I/O口将LED0至LED7逐个点亮,间隔时间为0.5秒,此过程循环往复。
②根据要求构建单片机电路。
③单片机程序的编制、调试及运行。
2
设计
3
数码管显示实验
①静态显示实验中,显示电路从00开始显示至99,每0.5S显示值加一,循环往复。
②动态显示实验中,显示电路开始显示123456,然后每隔1S左移显示内容。
③根据要求分别构建单片机静态显示及动态显示电路。
④单片机程序的编制、调试及运行。
4
综合
4
电子钟设计
①设计键盘电路及显示电路等完成电子钟的硬件电路构建。
②编写程序,要求利用定时器的定时中断,控制电子钟走时。
利用实验台的六位数码管显示时、分、秒。
限选
(二选一)
4
设计
5
D/A及A/D转换实验
①D/A转换实验要求产生一电压幅值为2V,频率为100HZ的三角波。
②A/D转换实验要求巡回检测8路模拟信号,数据存入RAM中,每检测8次计算一次每一路的平均值,并显示每一路的路号及平均值,每一路的显示时间为2S。
③单片机程序的编制、调试及运行。
4
综合
6
键盘及显示实验
①按下按键K1,K2至K16,在数码管显示电路上对应显示0,1至F。
②建构利用串行口显示及2×8键盘扫描电路。
③单片机程序的编制、调试及运行。
任选
2
综合
7
8279键盘显示接口实验
①利用实验设备上提供的8279、键盘电路、显示电路,组成一个键盘分析电路。
②编写程序,要求在键盘上按一个数字键,将此键代码显示在LED上。
2
综合
8
串行通信实验
①构建单片机与PC机的串行通信电路。
②编程实现单片机与PC机的通信、调试及运行,要求通过上位机关断指示灯(该单片机需编一接收命令及显示的程序)。
2
综合
9
波形发生器设计
①利用DAC0832模块等完成波形发生器的硬件电路构建。
②编写程序,要求能输出下列波形之一:
正弦波、三角波、矩形波、梯形波、锯齿波、尖脉冲。
4
设计
3、考核方式及占总成绩的比例
指导教师根据学生的报告、回答问题情况、实验态度、实验技能、实验结果等,对学生评定实验成绩,此成绩占单片机原理及应用课程的20%。
目录
实验一单片机认识及简单开关量输入/输出实验(验证)……………2课时
实验二定时/计数器实验(设计)………………………………………………2课时
实验三数码管显示实验(综合)
1、数码管显示实验(静态)……………………………………………2课时
2、数码管显示实验(综合)……………………………………………2课时
实验四电子钟设计(设计)………………………………………………………4课时
实验五D/A及A/D转换模块实验(综合)…………………………………4课时
实验六键盘及显示接口实验……………………………………………………2课时
实验一单片机认识及简单开关量输入/输出实验
实验学时:
2
实验类型:
(验证)
实验要求:
(必做)
☆实验重点:
熟悉单片机实验开发系统,熟悉并掌握单片机程序的编制、调试及运行。
☆实验难点:
单片机编程器的使用。
一、实验目的
1.通过本实验熟悉单片机实验电路的构造。
2.通过本实验掌握单片机对开关量的输入检测及对输出量的控制。
二、实验原理
单片机I/O口的基本输入输出功能。
三、实验条件
1.设备:
PC机、单片机实验开发系统。
2.器材:
连接线。
3.其它:
配套软件。
四、实验内容
1.检测开关K0至K3的状态并将相应的状态对应的在LED0至LED3显示。
2.根据要求构建单片机电路。
3.单片机程序的编制、调试及运行。
五、实验步骤
1.在集成电路插座(DIP14)上插上74LS06集成电路,其2,4,6,8脚分别接至“指示灯模块”的LED0,LED1,LED2,LED3;14脚接+5V电源,7脚接地;1,3,5,9脚接至单片机的P1.4至P1.7脚。
2.单片机的P1.0至P1.3接至扭子开关的K0至K3的“H”位;其电源接至+5V及地。
3.扭子开关的电源也接至+5V及地。
4.编制程序。
5.编译程序、软件仿真运行程序。
6.实时在线仿真运行程序。
A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。
B、检查所有连线,确认无误后打开电源开关,打开仿真器模块开关。
C、运行程序。
D、变化开关的状态,观察LED是否正确反映开关的状态。
E、若有误,则可通过单步,跟踪等方法调试程序,直至正确。
六、实验组织运行要求
本实验主要是为了使学生熟悉单片机实验电路的构造以及掌握单片机对开关量的输入检测及对输出量的控制,为后面的实验做基础,应采用集中授课形式组织教学。
实验前,学生应该预习,然后通过指导老师的实验电路介绍及实验过程演示,学生自己动手,按实验要求完成任务,最后由指导老师检查实验结果后方可离开。
七、实验注意事项
1.在做实验前,要熟悉实验原理、实验的要求。
根据实验指导书,确定电路的具体构成,从而确定编程中所需的有关数据。
2.电路的构建过程中电源的极性及电压值不能错,否则将导致设备及器件损坏。
八、思考题
1.在做单片机实验时,哪几种操作最有可能烧毁单片机芯片?
答:
单片机在实验台上带电插拔或插反,或者单片机的电源接成+18V等。
2.如何将内部RAM30H单元中8位二进制数据用LED0~LED7相应得显示出来(LED亮表示1,灭表示0)。
答:
首先使用P1口与LED模块相连,然后将内部RAM30H单元中8位二进制数据读到累加器A中并取反,最后将取反后累加器A中的内容发送到P1口上即可。
程序如下:
MOVA,30H
CPLA
MOVP1,A
九、实验报告要求
1.画出程序流程图。
2.写出源程序。
3.说明实验过程中出现的问题、原因及解决的方法。
4.画出实验的原理图。
十、实验程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0300H
MAIN:
ORLP1,#0FH
MOVA,P1
ANLA,#0FH
SWAPA
ORLA,#0FH
MOVP1,A
JMPMAIN
END
实验二定时/计数器实验
实验学时:
2
实验类型:
(设计)
实验要求:
(必做)
☆实验重点:
熟悉并掌握单片机定时器的应用。
☆实验难点:
单片机定时器工作方式的选择以及定时器中断的应用。
一、实验目的
1.通过本实验熟悉本单片机的实验电路构成。
2.通过本实验掌握定时/计数器的工作方式及其使用方法。
二、实验原理、方法和手段
1.单片机I/O口的基本输入输出功能。
2.利用单片机定时/计数器T0完成0.5秒的定时功能。
三、实验条件
1.设备:
PC机、单片机实验开发系统。
2.器材:
连接线。
3.其它:
配套软件。
四、实验内容
1.利用单片机的I/O口将LED0至LED7逐个点亮,间隔时间为0.5秒,此过程循环往复。
2.根据要求构建单片机电路。
3.单片机程序的编制、调试及运行。
五、实验步骤
1.将“指示灯模块”的LED0至LED7分别接至单片机的P1.0至P1.7脚。
2.编制程序。
3.编译程序、软件仿真运行程序。
4.实时在线仿真运行程序。
A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。
B、检查所有连线,确认无误后打开电源开关,打开仿真器模块开关。
C、运行程序。
D、变化开关的状态,观察LED是否正确反映开关的状态。
E、若有误,则可通过单步,跟踪等方法调试程序,直至正确。
六、实验组织运行要求
本实验利用定时器设计跑马灯,实验程序并不是很复杂,为了提高学生独立设计的能力,应采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
实验前,学生应该预习,提出实验设计方案,然后在指导老师的监督下,由学生自己动手,按实验要求完成任务,最后由指导老师检查实验结果后方可离开。
七、实验注意事项
1.在做实验前,要熟悉实验原理、实验的要求。
根据实验指导书,确定电路的具体构成,从而确定编程中所需的有关数据。
2.电路的构建过程中电源的极性及电压值不能错,否则将导致设备及器件损坏。
八、思考题
1.如果将LED的显示间隔改为1S,程序上该作何修改?
答:
若延时改为1秒,只须将原设计的0.5秒的软件延时子程序修改为1秒的软件延时的子程序即可。
程序如下:
MOVA,#0FEH
AA1:
MOVP1,A
CALLDELAY
RLA
AJMPAA1
2.如果要求LED0~LED3与LED4~LED7交叉点亮,且时间间隔为0.5秒,程序上该作何修改?
答:
可使用软件延时和定时器两种方法实现,只不果初始编码为0F0H发送到P1口,过0.5秒后将编码的低4位与高4位交换后再发送到P1口即可。
定时器程序如下:
主程序:
MOVR3,#0F0H
MOVR2,#10
MOVTMOD,#10h
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H
SETBEA
SETBET1
SETBTR1
AJMP$
T1中断子程序:
MOVTH1,#3CH
MOVTL1,#0B0H
DJNZR2,AA1
MOVA,R3
MOVP1,A
SWAPA
MOVR3,A
AA1:
RETI
九、实验报告要求
1.画出程序流程图。
2.写出源程序。
3.说明实验过程中出现的问题、原因及解决的方法。
4.画出实验的原理图。
十、实验程序
COUNTEQU30H
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0BH
AJMPDOT0
ORG30H
MAIN:
MOVP1,#01H
MOVR1,#01H
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
MOVCOUNT,#10
SETBTR0
AJMP$
DOT0:
PUSHPSW
PUSHACC
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
DJNZCOUNT,AA1
MOVCOUNT,#10
MOVA,R1
RLA
MOVR1,A
MOVP1,A
AA1:
RETI
实验三数码管显示实验
实验学时:
4
实验类型:
(综合)
实验要求:
(选做)
☆实验重点:
熟悉并掌握单片机数码管显示电路设计方法及编程技巧。
☆实验难点:
1、单片机静态显示电路中串行口方式0的应用。
2、单片机动态显示电路中数码管刷新程序的编制方法。
一、实验目的
1.通过本实验熟悉本单片机的实验电路构成。
2.通过本实验掌握利用单片机的串行口扩展静态显示系统。
3.通过本实验掌握利用单片机的并行口扩展动态显示系统。
二、实验原理、方法和手段
1.共阴极及共阳极数码管的显示原理。
2.利用单片机串行口工作方式0实现数码管的静态显示。
3.利用单片机的并行口实现数码管的动态显示。
三、实验条件
1.设备:
PC机、单片机实验开发系统。
2.器材:
连接线。
3.其它:
配套软件。
四、实验内容
1.静态显示实验中,显示电路从00开始显示至99,每0.5S显示值加一,循环往复。
2.动态显示实验中,显示电路开始显示123456,然后每隔1S左移显示内容。
3.根据要求分别构建单片机静态显示及动态显示电路。
4.单片机程序的编制、调试及运行。
五、实验步骤
1.数码管静态显示实验步骤
(1)电路的建构
A、把显示模块的RXD、TXD分别接至单片机的串行口的RXD、TXD(在此可采用两位显示,即不把U2-13与U3-1,2连接),/CLR接至+5V。
B、接好串行显示模块和单片机模块的电源(+5V)。
(2)编制程序
(3)编译程序、软件仿真运行程序
(4)实时在线仿真运行程序
A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。
B、检查所有连线,确认无误后打开电源开关,打开仿真器模块开关。
C、运行程序。
D、变化开关的状态,观察LED是否正确反映开关的状态。
E、若有误,则可通过单步,跟踪等方法调试程序,直至正确。
2.数码管动态显示实验步骤
(1)电路的建构
A、确定单片机的段选口及位选口,并依次与显示模块的段选及位选接线端相连(P1口的8为数据接片选,P1.0至P1.7分别接到a、b、c、d、e、f、g、dp;P2口的低六位接位选,P2.0至P2.5分别接到A、B、C、D、E、F。
B、接好单片机模块及显示模块的电源线。
(2)编制程序。
(3)编译程序、软件仿真运行程序。
(4)实时在线仿真运行程序。
A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。
B、检查所有连线,确认无误后打开电源开关,打开仿真器模块开关。
C、运行程序。
D、变化开关的状态,观察LED是否正确反映开关的状态。
E、若有误,则可通过单步,跟踪等方法调试程序,直至正确。
六、实验组织运行要求
本实验分别利用单片机的串行口和并行口来实现数码管的静态显示和动态显示,实验程序并不是很复杂,为了提高学生独立设计的能力,应采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。
实验前,学生应该预习,提出实验设计方案,然后在指导老师的监督下,由学生自己动手,按实验要求完成任务,最后由指导老师检查实验结果后方可离开。
七、实验注意事项
1.在做实验前,要熟悉实验原理、实验的要求。
根据实验指导书,确定电路的具体构成,从而确定编程中所需的有关数据。
2.电路的构建过程中电源的极性及电压值不能错,否则将导致设备及器件损坏。
八、思考题
1.作静态显示实验时,若要在十位加上小上数点亮0.5S,暗0.5S,程序上该作何修改?
答:
主程序初始化20H.0为1,每0.5秒在中断子程序中将要发送的共阴极编码放入A,然后对20H.0中的内容取反并判断,若为0,则将A的最高位清0,若为1,则将A的最高位置1。
程序如下:
GWEQU40H
SWEQU41H
JSEQU46H
DSQEQU47H
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH
AJMPINTT0
ORG0030H
MAIN:
;MOVSCON,#10H
MOVSP,#50H
MOVIE,#10000010B
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
MOVJS,#00H
MOVGW,#3FH
SETB20H.0;小数点标志位
LCALLLED
SETBTR0
SJMP$
INTT0:
PUSHPSW
PUSHACC
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
MOVR6,DSQ
DJNZR6,LT1
CLRC
CPL20H.0
MOVA,JS
ADDA,#01H
DAA
MOVJS,A
MOVR5,A
ANLA,#0FH
MOVDPTR,#TABL
MOVCA,@A+DPTR
ACALLSETDOPT
MOVGW,A
MOVA,R5
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
ACALLSETDOPT
MOVSW,A
LCALLLED
MOVR6,#0AH
LT1:
MOVDSQ,R6
POPACC
POPPSW
RETI
LED:
MOVR7,#02H
MOVR0,#GW
LED1:
MOVA,@R0
MOVSBUF,A
LED2:
JNBTI,LED2
CLRTI
INCR0
DJNZR7,LED1
RET
SETDOPT:
JB20H.0,SET1
CLRACC.7
RET
SET1:
SETBACC.7
RET
TABL:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH,
END
2.作动态显示实验时改变点亮时间,改变扫描间隔时间显示会出现何情况?
如何考虑点亮时间及扫描间隔时间?
答:
作动态显示实验时改变点亮时间,改变扫描间隔时间,若时间改长,则显示会出现乱码,若时间短,则不会有影响。
扫描间隔时间应为1ms左右,扫描间隔时间应保持在20ms以内。
九、实验报告要求
1.画出程序流程图。
2.写出源程序。
3.说明实验过程中出现的问题、原因及解决的方法。
4.画出实验的原理图。
十、实验程序
1、数码管静态显示程序
JSEQU46H
DSQEQU47H
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH
AJMPINTT0
ORG0030H
MAIN:
;MOVSCON,#10H
MOVSP,#50H
MOVIE,#10000010B
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
MOVJS,#00H
MOVDSQ,#0AH
LCALLLED
SETBTR0
SJMP$
INTT0:
PUSHPSW
PUSHACC
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
MOVR6,DSQ
DJNZR6,LT1
CLRC
MOVA,JS
ADDA,#01H
DAA
MOVJS,A
MOVR5,A
ANLA,#0FH
MOVDPTR,#TABL
MOVCA,@A+DPTR
MOVGW,A
MOVA,R5
SWAPA
ANLA,#0FH
MOVCA,@A+DPTR
MOVSW,A
LCALLLED
MOVR6,#0AH
LT1:
MOVDSQ,R6
POPACC
POPPSW
RETI
LED:
MOVR7,#02H
MOVR0,#GW
LED1:
MOVA,@R0
MOVSBUF,A
LED2:
JNBTI,LED2
CLRTI
INCR0
DJNZR7,LED1
RET
TABL:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH,
END
2、数码管动态显示程序
GWEQU30H;显示缓冲区个位
SWEQU31H;十位
BWEQU32H
QWEQU33H
WWEQU34H
SWWEQU35H
DSQ1EQU36H;定时次数暂存
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH
AJMPINTT0
ORG0030H
MAIN:
MOVTMOD,#01H
MOVSP,#50H
MOVIE,#10000010B
MOVTL0,#0CFH;定时20MS,晶振为12MHZ
MOVTH0,#0B1H
MOVDSQ1,#50;50次
MOVGW,#7DH;LED“6”七段码
MOVSW,#6DH;LED“5”七段码
MOVBW,#66H;LED“4”七段码
MOVQW,#4FH;LED“3”七段码
MOVWW,#5BH;LED“2”七段码
MOVSWW,#06H;LED“1”七段码
SETBTR0
ACALLDIS
SJMP$
INTT0:
PUSHPSW
PUSHACC
CLRTR0
MOVTL0,#0CFH
MOVTH0,#0B1H
MOVR5,DSQ1
DJNZR5,DD0;判断1秒到没
MOVR4,SWW
MOVSWW,WW
MOVWW,QW;交换数据
MOVQW,BW
MOVBW,SW
MOVSW,GW
MOVGW,R4
MOVR5,#50H
DD0:
MOVDSQ1,R5;保存次数
ACALLDIS;调显示子程序
POPACC
POPPSW
SETBTR0
RETI
DIS:
MOVR7,#06H;显示子程序
MOVR0,#GW
MOVR6,#01H
DIS1:
MOVA,@R0
CPLA
MOVP1,A;送数据
MOVA,R6
MOVP2,A;位选
RLA
MOVR6,A
INCR0
ACALLDELEY;延时1MS
DJNZR7,DIS1
MOVA,#00H
MOVP2,A
RET
DELEY:
MOVR2,#05H;延时1MS子程序
DELEY1:
MOVR3,#100
DELEY2:
DJNZR3,DELEY2
DJNZR2,DELEY1
RET
END
实验四电子钟设计
实验学时:
4
实验类型:
设计
实验要求:
选做
☆实验重点:
熟悉并掌握电子钟的软硬件设计方法。
☆实验难点:
1、单片机按键中断的设计方法。
2、电子钟时间的计算与设置。
一、实验目的
1.进一步掌握定时器的使用和编程方法。
2.了解七段数码显示数字的原理。
二、实验原理
1.利用单片机的定时器定时中断原理控制电子钟的走时。
2.七段数码显示原理,六个数码管显示时、分、秒,做成一个定时钟。
三、实验条件
1.设备:
PC机、单片机实验开发系统。
2.器材:
连接线。
3.其它:
配套软件。
四、实验内容
1.设计键盘电路及显示电路等完成电子钟的硬件电路构建。
2.编写程序,要求利用定时器的定时中断,控制电子钟走时。
利用实验台的六位数码管显示时、分、秒。
五、实验步骤
1.电路建构
2.编制程序
3.编译程序、软件仿真运行程序
4.实时在线仿真运行程序
A、把仿真头接至仿真器模块及单片机座。
B、检查所有连线,确认无误后打开电源开关,打开仿真器模块开关。
C、运行程序。
D、观察显示的数据是否正确。
六、实验组织运行要求
本实验利用单片机的定时器
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 单片机 实验 教案