单片机原理与接口技术实验指导书921.docx
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单片机原理与接口技术实验指导书921.docx
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单片机原理与接口技术实验指导书921
绪论
通过03版指导书的实际使用,该指导书基本上能够满足学生的使用要求。
本版对三个实验名称做了部分修改,主要是其更能体现实验的内容,其它地方未改变。
随着对学生工程能力要求的提高和创新意识的培养,建议教师能够适当增加部分实验,提高学生的动手能力,特别是解决部分工程问题的能力。
随着大众化教育的进一步推进,指导书内容需要进一步的完善,希望广大读者能够及时提出改进意见,以便为下一版的修改奠定基础。
编者
2005年
目录
实验一:
P1口控制信号灯实验(验证性)……………………4
实验二:
继电器控制实验(验证性)…………………………...6
实验三:
定时器控制信号灯实验(验证性)………………….7
实验四:
交通灯控制实验(综合性实验)…………………………9
实验五:
用8255I/O口控制信号灯(验证性实验)……10
实验六:
键盘扫描显示实验(综合性实验)……………12
实验一:
P1口控制信号灯实验(验证性实验)
一、实验目的
1、熟悉单片机的操作过程。
2、学习P1口的使用方法;
3、学习延时程序的使用。
二、实验内容
P1口做输出口,接八只发光二极管(相当于信号灯),编写程序,使发光二极管循环点亮。
三、实验电路及连线
连线
连接孔1
连接孔2
1
P1.0
L0
2
P1.1
L1
3
P1.2
L2
4
P1.3
L3
5
P1.4
L4
6
P1.5
L5
7
P1.6
L6
8
P1.7
L7
四、实验仪器及设备
伟福单片机,普通配装windows2000以上的PC计算机
五、实验原理
P1口作为准双向口,P1的每一位都能独立地定义为输出线或输入线,作为输入口线时,必须向锁存器相应位写入“1”,该为才能作为输入。
8031所有口锁存器复位时均置为“1”,如果后来在口锁存器写入过“0”,在需要时写入一个“1”,使它再成为一个输入。
再来看一下延时程序的实现。
现常用的有两种方法,一是用定时器中断来实现,一是用指令循环来实现。
在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。
本实验系统晶振为6MHZ,则一个机器周期为2us。
现要写一个延时0.1s的程序,程序内容如下:
MOV R7,#200
DE1:
MOV R6,#X
DE2:
DJNZ R6,DE2
DJNZ R7,DE1
上面MOV,DJNZ指令均需两个机器周期,所以每执行一条指令需4us,现求出X的值125。
下面是供编程参考的流程图。
六、实验步骤
将P1口与八个发光二极管相连后,打开伟福仿真器,检查其与主机通讯系统是否工作正常。
然后在windows平台下打开伟福编译器。
建立项目文件后,输入相关程序。
执行程序,并观察输出结果。
结果异常时,重新调试程序。
七、实验分析
对实验过程及结果进行分析,如调试中遇到过长延时问题是什么原因造成的,机器偶尔不正常工作有哪些原因,如何解决?
如果要反方向循环需要如何调整程序的哪些语句等等。
八、思考题
1、直接向P1口输出数据和直接其地址输出数据的结果有休差别,为什么?
8051有几个可以这样直接进行数据交换的I/O口?
2、请解释左移和右移与除2和乘2的关系。
3、验证一下DAA的运算指令。
实验二:
继电器控制实验(验证性实验)
一、实验目的
1、学习I/O口的使用方法;
2、掌握继电器控制的基本方法;
3、了解弱电控制强电的方法。
二、实验内容
用P1口的一位输出电平控制继电器的吸合和断开,实现对外部装置的控制。
三、实验电路及连线
连线
连接孔1
连接孔2
1
P1.0
继电器输入
2
5V
继电器常闭输入
3
L0
继电器中间输入
四、实验仪器及设备
伟福单片机,普通配装windows2000以上的PC计算机
五、实验原理
自动控制设备中,一般都存在一个电子电路与电气电路的互相连接问题,一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件(电动机、电磁铁、电灯等),中一方面要为电子线路的电气电路提供良好的电气隔离,以保护电子电路和人身的安全。
继电器便能完成这一桥梁的作用。
本实验采用的继电器其控制电压为5V。
本电路的控制端为高电平时,继电器工作常开触点吸合,对应的LED灯被点亮。
当控制端为低电平时,继电器不工作。
执行时,对应的LED将随继电器的开关而亮灭。
利用前述的延时程序为基础编制一个闪烁程序来控制发光二极管的闪烁。
参考流程图如下:
六、实验步骤
将P1口一位与继电器和发光二极管的输入连接好后,打开伟福仿真器,检查其与主机通讯系统是否工作正常。
然后在windows平台下打开伟福编译器。
建立项目文件后,输入相关程序。
执行程序,并观察输出结果。
结果异常时,重新调试程序。
七、实验分析
对实验过程及结果进行分析,可以用继电器实现大功率的方波输出。
八、问题讨论
1、I/O口输出信号是如何控制继电器工作的?
2、单片机如何实现大功率方波输出的?
实验三:
定时器控制信号灯实验(验证性实验)
一、实验目的
了解利用定时器实现编程的基本方法,使学生对定时器及综合编程方法的应用有更深一步的了解。
本实验可与交通灯控制实验合起来做。
二、实验要求
利用定时器进行信号灯的转换控制,将P1口与红、绿、蓝三个发光二要管相连,通过定时器延时来控制其转换时间。
三、实验电路及连线
连线
连接孔1
连接孔2
1
P1.0
L0
2
P1.1
L1
3
P1.2
L2
4
P1.3
L3
5
P1.4
L4
6
P1.5
L5
7
P1.6
L6
8
P1.7
L7
四、实验设备和工具
伟福单片机,普通配装windows2000以上的PC计算机
五、实验原理
根据定时器的编程方法,设置定时器的相关参数,并将其作为一个子程序调用。
如果定时器的最大工作时间不能满足要求时,可采用循环控制,增加延时时间。
仿照实验一,用程序控制P1口的状态变换,中间时间延时可调用带有定时器的延时子程序。
定时器延时程序可以书上的例子为基础,直接输入即可。
本实验通常与交通灯控制实验合并进行。
本程序参考流程图如下。
六、实验步骤
将P1口与红、绿、蓝三个二极管相连后,重复实验一的相关步骤,检查伟福仿真器与主机的通讯系统是否工作正常。
在编译状态下,输入相关程序,执行并观察输出结果。
结果异常时,重新调试程序。
七、实验分析
对定时器的工作原理进行详细分析,特别是其在控制信号灯转换过程所起到的延时作用要做分析研究,如如何能够用一个延时子程序实现多个延时控制等。
八、问题讨论
1、定时器与一般循环延时程序有何区别?
2、定时器与计数器有何区别?
3、实现几个小时以上的长延时,需要采用什么方法?
实验四:
交通灯控制实验(综合性实验)
一、实验目的
学习外部中断技术的基本使用方法。
学习中断处理程序的编程方法。
使学生对中断的工作原理和单片机的工程应用有所了解。
二、实验内容
利用中断、定时器等所学的相关知识实现对交通灯的信号控制,模拟实际交通灯的工作状况。
将P1口与红绿蓝两组信号灯相连,一级代表东西方向,另一组代表南北方向。
当有急救车到达时,交通口的两组信号都为红灯。
急救车过后,恢复原状态。
三、实验线路
连线
连接孔1
连接孔2
1
P1.0
L0
2
P1.1
L1
3
P1.2
L2
4
P1.3
L3
5
P1.4
L4
6
P1.5
L5
7
P1.6
L6
8
P1.7
L7
四、实验设备及工具
伟福单片机,普通配装windows2000以上的PC计算机
五、实验原理
本实验通过交通灯的模拟控制来了解单片机在工程上的应用情况。
首先对交通灯的工作状态要有全面的了解,建立交通灯状态变换图。
以此为基础,利用所学过的定时器、中断等编程知识,编写交通灯控制程序。
本实验主要是中断处理程序的应用,最主要是中断如何保护,使得中断程序执行完毕后能回到交通灯中断前的状态。
要保护的地方,除了累加器ACC、标志寄存器PSW外,还要注意:
一是主程序中的延时程序和中断处理程序中的延时相关地
址单元不宜混用,否则容易导致工作台状态异常。
二是主程序中控制P1口状态的寄存器和控制其延时所用的相关寄存器都必须加以保护,否则有可能进入中断后,不能正确回到原状态。
定时器编程可直接用前面实验的程序。
中断程序可仿照书上的例子稍加改动即可应用。
六、实验步骤
将P1口与六个发光二极管相连后,重复实验一的相关步骤,检查伟福仿真器与主机的通讯系统是否工作正常。
在编译状态下,输入相关程序,执行并观察输出结果。
结果异常时,重新调试程序。
七、实验分析
子程序、延时程序、中断服务程序等如何在这个实验过程中起作用,以及参数变化对程序运行过程的一些影响是本实验分析要讨论的重点。
八、问题讨论
1、为何要保护现场和恢复现场?
2、中断是如何触发的?
3、中断程序是如何由主程序转过来执行的?
实验五:
用8255I/O口控制信号灯(验证性实验)
一、实验目的
1、了解8255芯片结构及编程方法;
2、了解8255输入/输出实验方法。
二、实验内容
利用8255可编程并行口芯片,实现输入/输出实验,实验中用8255PA口作输出控制信号灯,PB口作输入与开关量相接。
三、实验电路及连线
8255的CS/接地址译码/CS0,则命令字地址为8003H,PA口地址为8000H,PB口地址为8001H,PC口地址为8002H。
PA口接LED0-LED7(LED),PB0-PB7接K0-K7(开关量)。
数据线、读写/控制、地址线、复位信号板上已接好。
连线
连接孔1
连接孔2
1
CS0
8255CS
2
L0
8255-PA0
3
L1
8255-PA1
4
L2
8255-PA2
5
L3
8255-PA3
6
L4
8255-PA4
7
L5
8255-PA5
8
L6
8255-PA6
9
L7
8255-PA7
10
K0
8255-PB0
11
K1
8255-PB1
12
K2
8255-PB2
13
K3
8255-PB3
14
K4
8255-PB4
15
K5
8255-PB5
16
K6
8255-PB6
L7
K7
8255-PB7
四、实验仪器及设备
伟福单片机,普通配装windows2000以上的PC计算机
五、实验原理
可编程通用接口芯片8255A有三个八位的并行I/O口,它有三种工作方式。
本实验采用方式0:
PA、PC口输出,PB口输入。
很多I/O实验都可以通过8255来实现。
根据8255的编程要求,首先将控制字写入地址单元8003H,然后再根据要求调用其它地址,从而实现相关控制要求。
六、实验步骤
将P1口与八个发光二极管相连后,打开伟福仿真器,检查其与主机通讯系统是否工作正常。
然后在windows平台下打开伟福编译器。
建立项目文件后,输入相关程序。
执行程序,并观察输出结果。
结果异常时,重新调试程序。
七、实验分析
对实验过程及结果进行分析,可以通过输入不同的数据观测PA口输出变化,另外也可改变命令字的内容,观察各口内容的变化。
八、问题讨论
1、直接向P1口输出数据和直接向其地址输出数据的结果有休差别,为什么?
8051有几个可以这样直接进行数据交换的I/O口?
2、请解释左移和右移与除2和乘2的关系。
3、验证一下DAA的运算指令。
实验六:
键盘扫描显示实验(综合性实验)
一、实验目的
1、掌握键盘和显示器的接口方法和编程方法;
2、掌握键盘扫描和LED八段码显示器的工作原理。
二、实验内容
利用实验仪器提供的键盘扫描电路和显示电路,做一个扫描键盘和数码显示实验,把按键输入的键码在六位数码管上显示出来。
本实验做之前,要对显示器的控制电路有所了解。
三、实验电路及连线
连线
连接孔1
连接孔2
1
KEY/LED_CS
CS0
四、实验仪器及设备
伟福单片机,普通配装windows2000以上的PC计算机
五、实验原理
本实验信提供了一个6X4的小键盘,向列扫描地址(0X002H)逐列输出低电平,然后从行码地址(0X001H)读回。
如果有键按下,则相应的值应为低,如果无键按下,由于上拉的作用,行码为高。
这样就可以通过输出的列码和读取的行码来判断按下的是什么键。
在判断有键按下后,要有一定的延时,防止键抖动。
地址中的X是由KEY/LED_CS决定的,用相应的地址来访问。
例如将KEY/LED_CS信号接CS0上,则列扫描地址为08002H,行码地址为08001H列扫描还可以分时用作LED的位选通信号。
六、实验步骤
按照上面的规定要求接好线后,打开伟福仿真器,检查其与主机通讯系统是否工作正常。
然后在windows平台下打开伟福编译器。
建立项目文件后,输入相关程序。
执行程序,并观察输出结果。
结果异常时,重新调试程序。
七、实验分析
对实验过程及结果进行分析,改变延时观察程序的运行状况,深刻理解读键的工作过程。
八、问题讨论
1、为什么要进行两次扫描确认所按的键是否有效?
需要三次扫描吗?
2、键上的字符是如何确定的?
3、一般计算机中,键盘的扫描程序是如何工作的?
参考文献
1、伟福LAB2000P单片机实验仿真系统
2、单片微型计算机原理及接口技术
3、张迎新编著.单片微型计算机原理、应用及接口技术(第2版).北京:
国防工业出版社,2004
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- 单片机 原理 接口 技术 实验 指导书 921