单片机原理及应用.docx
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单片机原理及应用
单片机原理及应用
实验指导书
张晓虎陶曾杰编
湖南文理学院电气与信息工程学院
2008年3月
目录
实验装置说明书………………………………………………………………………………3
实验一单片机认识及简单开关量输入/输出实验(验证)…………………6
实验二定时/计数器实验(设计)……………………………………………………8
实验三数码管显示实验(综合)………………………………………………………10
实验四键盘及显示实验(综合)………………………………………………………13
实验五D/A及A/D转换模块实验(综合)…………………………………………15
实验六8279键盘显示接口实验(综合)…………………………………………18
实验七串行通信实验(综合)………………………………………………………20
实验八电子钟设计(设计)……………………………………………………………22
实验九波形发生器设计(设计)……………………………………………………24
DPJ单片机综合实验开发装置使用说明书
DPJ单片机综合实验开发装置是浙江高自成套设备有限公司根据我国目前《单片机原理及接口技术》课程教学计划及教学大纲的要求,结合当前单片机领域的实际应用及发展趋势,独立研制的集实验与开发为一体的教学实验与开发装置。
本装置采用模块式结构,分为以下几大部分:
一、显示部分
1.扫描显示模块
由六位LED数码显示器组成
2.静态显示模块
由六位LED数码显示器组成,利用单片机的串型口进行静态显示,可根据需要显示两位,四位或六位
3.八路独立的LED发光二极管显示模块
二、前向通道部分
1.八路八位A/D转换模块
利用ADC0809A/D转换器,分时进行A/D转换
2.31/2A/D转换模块
该模块的A/D转换器为MC14433
3.V/F器件作A/D转换器模块
在需要A/D转换而对精度要求不高,单片机的口线不多的情况下,该模式非常实用
三、后向通道部分
1.D/A转换模块
2.蜂鸣器模块
3.继电器模块
4.微型打印机接口模块
四、通讯部分
1.单片机与PC机的串行通讯模块
2.单片机间的异步串行通讯模块
五、键盘部分
可自行构成独立式键盘或2×8行列式键盘
六、单片机部分
1.DIP40单片机模块
2.DIP20单片机模块
3.DIP68单片机模块
七、存储器部分
1.RAM扩展模块
2.EEPROM扩展模块
3.串型EEPROM扩展模块
本部分中没有EPROM模块,因为目前自带一次性可编程存储器单片机及FLASHROM存储器单片机越来越多,存储器的容量也越来越大,实际使用EPROM存储器的情况越来越少,故省去了这一模块。
八、I/O口扩展部分
1.简单I/O口扩展模块
2.8155I/O口扩展模块
3.8255I/O口扩展模块
4.I/O口驱动能力扩展模块
5.串行-并行I/O转换(扩展)模块
九、设备部分
1.±5V/0.5A具有短路保护自恢复电源一台
2.0-18V可调/0.5A,具有短路保护自恢复,31/2数显电源二台
3.5V连续可调直流信号源一台
说明:
学生可在本实验装置上根据《单片机原理及接口技术》等课程的实验需要,自行选择模块进行组合,完成实验线路的构建,程序的编制,软件仿真,在线实时仿真运行,及脱机单片机系统独立运行等实验。
通过在本实验装置上的实验,学生可对单片机应用系统的实际开发过程有一全面的了解,进而掌握之。
附:
技术指标
1.电源:
220±10%V50HZ
2.功率;≤300W
使用注意事项:
1.在使用本装置前,应通阅本说明书。
2.在做每一实验前,要熟悉实验所涉及的模块的具体电路、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。
3.实验的程序需在PC机上用本装置所附的编辑、汇编、仿真软件编辑、汇编。
软件的安装可参阅所附的软件安装说明书。
本软件具有软件仿真功能,对已编好的程序可先用软件进行仿真,然后用本装置所带的仿真器进行实时在线仿真运行。
在进行实时在线仿真运行时,每一实验装置必须附带一台PC机。
若需脱机运行,可用编程器把程序写入单片机内的ROM中,然后插入对应的单片机座中,进行脱机运行。
4.本装置所附的实验指导书,只提供一部分的实验内容,且基本上都是针对单一模块而要求做的实验,教师完全可根据实际自行决定其它的实验内容,特别是综合性的系统实验。
5.有些模块只提供了接口而没有提供设备,如打印机接口(配置的打印机应为TPμP-16A或TPμP-40A)。
6.有些模块在小系统中并无实际作用,设计的目的主要在于让学生有更多的空间去设想,开展想要实现的实验。
7.如仅为编程实验可在PC机上利用本装置所附的软件进行。
8.电路的建构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。
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)
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、实验内容
1.要求检测开关K0至K3的状态并对应地在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。
四、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。
五、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用集中授课形式。
六、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。
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.将本实验中的P1口换为P2口,实验结果会怎样?
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)。
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、其它说明
做完实验,整理好实验仪器及相关设备,关掉电源。
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)
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、实验内容
1.要求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。
四、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。
五、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”与“集中授课形式”相结合。
六、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。
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?
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?
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、其它说明
做完实验,整理好实验仪器及相关设备,关掉电源。
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:
(必做)
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、实验内容
1.要求静态显示电路从0开始至99,每0.5S显示值加一,循环往复。
2.要求动态显示电路间隔1S左移显示123456。
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。
四、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。
五、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”与“集中授课形式”相结合。
六、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。
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?
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?
3.如果将静态显示和动态显示实验的要求反过来,软件及硬件上应作哪些修改?
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、其它说明
做完实验,整理好实验仪器及相关设备,关掉电源。
实验四键盘及显示实验
实验学时:
2
实验类型:
(综合)
实验要求:
(必做)
一、实验目的
1.通过本实验熟悉单片机实验的电路构成。
2.通过本实验掌握单片机键盘操作的扫描及处理方面的应用。
二、实验原理、方法和手段
1.利用逐行扫描法确定键值。
2.利用串行口方式0实现数码管静态显示键值。
三、实验内容
1.要求在确定键号后,按下K1,K2至K16分别显示0,1至F。
2.建构利用串行口显示及2×8键盘扫描电路。
3.程序编制、调试及运行。
四、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。
五、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”与“集中授课形式”相结合。
六、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。
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.若将2×8键盘扫描电路改为4×4键盘电路,硬件电路应如何构建,相应的程序如何编制?
2.若键值显示改为动态显示,则相应的软硬件应做怎样的修改?
3.键盘扫描时,通常使用什么方法消除按键抖动的影响?
4.如果采用串口构建2×8键盘电路,则相应的软硬件应做怎样的修改?
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、其它说明
做完实验,整理好实验仪器及相关设备,关掉电源。
实验五D/A及A/D转换实验
实验学时:
4
实验类型:
(综合)
实验要求:
(选做)
一、实验目的
1.通过本实验熟悉单片机实验电路的构成。
2.通过本实验掌握单片机进行D/A转换的方法。
3.通过本实验掌握单片机进行A/D转换及RAM应用的方法。
二、实验原理、方法和手段
1.利用单片机总线扩展D/A转换器的方法。
2.利用单片机总线扩展A/D转换器的方法。
三、实验内容
1.D/A转换实验要求产生一电压幅值为2V,频率为100HZ的三角波。
2.A/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。
四、实验步骤
1.D/A转换实验步骤
(1)电路建构
A、把DAC0832模块的/CS/XFER,/WR1/WR2接线端依次接至单片机模块的P2.7脚及/WR脚。
D0至D7接单片机的P0口的P1.0至P0.7。
B、调整两个0到18V电源的电压至15V,构成±15V电源,关闭电源,接至D/A转换模块对应的接线端。
+5V电源接至D/A模块及单片机模块的对应的接线端。
C、D/A模块的VOUT接示波器的输入端。
(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及示波器电源开关。
C、运行程序。
D、观察显示的波形是否正确。
2.A/D转换实验步骤
(1)电路建构
A、显示模块采用串行方式,其与单片机的连接同实验二。
B、ADC0809模块的ALE、/WR、/RD、(P2.7)、/INT1、P0.0至P0.7分别接至单片机模块的相应接线端子。
(注意8芯排线的方向)
C、ADC0809模块的V1N0至VIN7分别接至按键K0至K7的接线端,而按键的电源接线端(+5V,GND)接“脉冲与直流信号发生器”的直流信号输出端。
D、接好单片机模块及A/D模块的电源。
(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及信号源的电源。
C、运行程序。
D、用万用表测量8路输入的电压值,观察显示的情况。
E、调整信号源的输出电压重复D的步骤。
五、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”与“集中授课形式”相结合。
六、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。
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.如果要求产生的波形能够通过键盘修改幅值和频率,应如何来修改硬件电路及其相应得软件?
2.若要求该电路可以通过按键选择分别产生电压幅值为2V,频率为100HZ正弦波及方波,相应的软件应如何编写,若要求幅值和频率可通过按键修改,并在数码管上显示,相应的软硬件又应该如何修改?
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、其它说明
做完实验,整理好实验仪器及相关设备,关掉电源。
实验六8279键盘显示接口实验
实验学时:
2
实验类型:
综合
实验要求:
选做
一、实验目的
1.在单片机系统中扩展8279键盘显示接口的方法。
2.掌握8279键盘、显示电路的编程方法。
二、实验原理
8279是一种可编程键盘/显示器接口芯片,它含有键盘输入和显示器输出两种功能。
键盘输入时,它提供自动扫描,能与键盘或传感器组成的矩阵相连,接收输入信息。
它能自动消除开关抖动并能对多键同时按下提供保护。
显示输出时,它有一个16×8位显示RAM,其内容通过自动扫描,可由8或16位LED数码管显示。
三、实验内容
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。
四、实验步骤
1.电路构建
A、8279模块的段选口接键盘模块的数据接口,即A、B、C、D、E、F、G、H;RL0、RL1分别接键盘模块的KLO、KL1。
B、8279模块的OUTA0至OUTB3接显示模块的段选口a、b、c、d、e、f、g、dp(此数据接口线选用长50cm的接口线);选串行显示模块中的DIP14管脚插座插上74LS06,1、3、5、9、11、13分别接到8279模块的LED5至LED0,2、4、6、8、10、12分别接到显示模块的F、E、D、C、B、A。
C、DO至D7接P0口的P0.0至P0.7;CLK、A0、CS、RESET、IRQ、/RD、/WR分别接单片机的ALE、P2.0、P2.6、INT1、/RD、/WR。
D、接好键盘模块、单片机模块、显示模块及74LS06(14脚接电源、7脚接地)的电源。
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及信号源的电源。
C、运行程序。
D、按动按键,观察显示模块是否正确反映按键的状态。
E、若有误,则可通过单步,跟踪等方法调试程序,直至正确。
五、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”。
六、实验条件
1.设备:
PC机、8279芯片、单片机实验开发系统。
2.器材:
连接线。
3.其它:
配套软件。
七、实验注意事项
1.在做实验前,要熟悉8279模块的具体电路、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
比较8279键盘显示实验与一般的键盘显示实验有何异同点。
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、其它说明
做完实验,整理好实验仪器及相关设备,关掉电源。
实验七串行通信实验
实验学时:
2
实验类型:
综合
实验要求:
选做
一、实验目的
1.了解单片机与PC机的通信方法。
2.进一步训练编程技巧。
二、实验原理
本实验通讯模块由两个独立的模块组成:
单片机通讯模块与PC机通讯模块。
单片机通讯模块采用异步通讯以帧的形式发送接收字符数据。
串行口有四种工作方式,采用方式3,即一位起始位、八位数据位、一位控制位(发送TB8接收RB8)和一位停止位构成。
由特殊功能寄存器SCON定义可发送和接收数据,由工作方式寄存器TMOD、定时器/计数器的控制寄存器TCON、特殊功能寄存器SCON设定传输数率即波特率。
用SM2和RB8配合可实现PC机与单片机之间的串行通讯。
PC机与单片机之间的串行通讯采用RS232标准。
三、实验内容
1.构建电路。
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)。
四、实验步骤
1.电路的建构
A、RS232模块的TXD、RXD与89C51的TXD、RXD连接
B、P1口接指示灯模块
C、接好RS232模块、89C51模块、扫描显示模块、键盘模块的电源。
2.编制程序、编译程序、软件仿真运行程序
3.实时在线仿真
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及信号源的电源。
C、运行程序。
D、观察运行情况。
五、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件,采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”。
六、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。
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- 关 键 词:
- 单片机 原理 应用