1、 單片機(jī)原理與接口技術(shù)實驗講義 目 錄第一章 開發(fā)環(huán)境安裝使用說明3第二章 基于51單片機(jī)系統(tǒng)資源實驗.12實驗1 IO開關(guān)量輸入實驗.12實驗2 IO輸出驅(qū)動繼電器（或光電隔離器）實驗.13實驗3 IO輸入/輸出-半導(dǎo)體溫度傳感器DS18B20實驗14實驗 4 外部中斷-脈沖計數(shù)實驗15實驗5 計數(shù)器實驗.16實驗6 秒時鐘發(fā)生器實驗.17實驗7 PC機(jī)串口通訊實驗.18實驗8 RS485通訊實驗.19實驗9 PWM發(fā)生器（模擬）實驗.20實驗10 蜂鳴器實驗.21第一章 開發(fā)環(huán)境安裝使用說明一、KeilC51集成開發(fā)環(huán)境的安裝1.Keil u Vision2的安裝步驟如下 將安裝文件拷貝到

2、電腦根目錄下，然后雙擊圖標(biāo)，如圖1-1所示： 注意：去掉屬性里的只讀選項。 圖1-1 啟動安裝環(huán)境對話框2.選擇Eval Version。然后一直next直至安裝完成，如圖1-2所示：二在Keil uVision2中新建一個工程以及工程配置1.打開Keil C環(huán)境，如圖1-3所示。圖1-3打開工程對話框2.新建工程或打開工程文件：在主菜單上選“Project”項，在下拉列表中選擇“New Project”新建工程，瀏覽保存工程文件為擴(kuò)展名為“.Uv2”的文件。或在下拉列表中選擇“Open project”打開已有的工程文件。如圖1-4所示： 圖1-4 新建工程3.環(huán)境設(shè)置：新建工程文件后，在工

3、具欄中選擇如下圖選項設(shè)置調(diào)試參數(shù)及運行環(huán)境，或從主菜單“Project”項中選擇“Options for Target Target1”，打開如下圖1-5設(shè)置窗口。圖1-5選擇目標(biāo)器件 在“Device”項下選擇要仿真的芯片類型，如：Atmel AT89S51。 在“Target”項下的晶振設(shè)置中修改為硬件電路所用晶振頻率，如：6MHz。 在“Output”項下如在Creat HEX File 選項前打鉤，則在編譯的同時生成可下載執(zhí)行的HEX文件，用仿真芯片仿真時可以不進(jìn)行此項設(shè)置。 在“Debug”項下選擇使用硬件仿真。如圖1-6所示：圖1-6 Debug 窗口設(shè)置點擊“Settings”按

4、鈕，進(jìn)入串口選擇及波特率設(shè)置窗口，如圖1-7所示。 圖1-7 端口設(shè)置選擇合適的波特率和串口號。項不可選，把前面的勾打掉，點OK保存設(shè)置。在“Option for Target Target1”窗口中，點確定，退出環(huán)境設(shè)置。 4.新建文件：在主菜單的“File”下拉列表中選“New.”新建文件。編輯文件并保存文件。文件保存為擴(kuò)展名為“.c”或“.asm”的文件，如圖1-8所示。 圖1-8新建main.c或.asm文件5.添加文件：在左邊的“Project Window”窗口中，用右鍵選取“Source Group1”，在彈出的列表中選擇“Add Files to Group Source Gr

5、oup1”，彈出瀏覽窗口，如圖1-9所示： 圖1-9 添加main.c或.asm文件瀏覽添加編輯好的C或ASM文件。添加完畢點“close”，關(guān)閉窗口。這時發(fā)現(xiàn)添加的文件名已經(jīng)出現(xiàn)在“Project Window”窗口中。雙擊剛添加的C或ASM文件。打開編輯文件窗口如圖1-10所示：圖1-10 工程窗口3 工程的編譯、調(diào)試1.譯鏈接：在“Build Bar”工具條中，選第二項編譯當(dāng)前文件，第三項為編譯全部。編譯完成、在下方“Out put”窗口中出現(xiàn)編譯結(jié)果，如圖1-11所示：圖1-11編譯窗口2.仿真調(diào)試：點擊調(diào)試按鈕，或從主菜單選取調(diào)試“Start/Stop Debug Session”

6、(快捷鍵CTRL+F5),程序下載到仿真芯片中。窗口下方顯示下載進(jìn)度條。100%下載完成后出現(xiàn)如圖1-12所示。圖1-12下載窗口3.序仿真：運行“Debug Bar”調(diào)試工具條，進(jìn)行單步、進(jìn)入、跳出、運行到光標(biāo)、全速運行等。第二章 基于51單片機(jī)系統(tǒng)資源實驗實驗1 IO開關(guān)量輸入實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)單片機(jī)讀取IO引腳狀態(tài)的的方法。內(nèi)容：編程讀取IO引腳狀態(tài)。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。編程：首先要把相關(guān)的引腳設(shè)置在IO的輸入狀態(tài)，然后寫一個循環(huán)，不停地檢測引腳的狀態(tài)。步驟：1、將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：用導(dǎo)

7、線將試驗箱上的的IO1- IO8分別連接到SWITCH的8個撥碼開關(guān)的K1-K8的輸出端子K1-K8上，連接好仿真器。3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾IO_INPUT下的工程文件IO_INPUT.Uv2編譯程序，上電，在程序注釋處設(shè)置斷點，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，打開窗口Peripherals-IO-Port-P0,改變開關(guān)狀態(tài)，運行程序到斷點處，觀察窗口的數(shù)值與開關(guān)的對應(yīng)關(guān)系。實驗2 IO輸出驅(qū)動繼電器（或光電隔離器）實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)IO輸出控制方法。內(nèi)容：通過單片機(jī)的IO引腳驅(qū)動繼電器（或光電隔離器）動作。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53

8、 CPU板。編程：首先要把相關(guān)的引腳設(shè)置在IO的輸出狀態(tài)，然后寫一個循環(huán)，依次輸出高低電平。步驟：1、將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：用導(dǎo)線將MCU的IO1、IO2分別連接到RELAY的輸入R_IN和PHOTO的輸入P_IN上，R_OUT和P_OUT分別連接到發(fā)光二極管LAMP的輸入孔L1和L2上。連接好仿真器。3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾IO_OUTPUT下的工程文件IO_OUTPUT.Uv2編譯程序，上電，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，打開窗口Peripherals-IO-Port-P0，單步運行程序，觀察窗口的數(shù)值變化。4、全

9、速運行程序，觀察繼電器的發(fā)光二極管的亮滅變化，同時確定繼電器動作（或光電隔離器導(dǎo)通）與IO輸出電平的關(guān)系。實驗3 IO輸入/輸出-半導(dǎo)體溫度傳感器DS18B20實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)IO引腳編程實現(xiàn)交替輸入、輸出的方法。內(nèi)容：通過單片機(jī)的IO引腳與半導(dǎo)體溫度傳感器實現(xiàn)單線通訊。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。編程：根據(jù)18B20的資料（見備注），將IO引腳設(shè)置在輸出狀態(tài)，分別模擬出不同的命令時序，例如復(fù)位、讀寄存器等；再改變IO引腳的為輸入狀態(tài)，接收傳感器輸出的數(shù)據(jù)。步驟：1、將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：用導(dǎo)線將MC

10、U的IO1連接到TEMP SENSOR DS18B20的DQ。 3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾IO_INOUTPUT下的工程文件IO_INOUTPUT.Uv2編譯程序，上電，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，按照程序注釋說明設(shè)置斷點，全速運行程序到斷點處，觀察寄存器R7中的數(shù)據(jù)，用手摸住傳感器DS18B20芯片，再運行到斷點處，比較R7的變化。4、 備注： DSl8B20數(shù)字溫度計提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)指示，器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機(jī)CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)，DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需

11、要外部電源。因為每一個DSl8B20在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號，因此任意多個DSl8B20可以存放在同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的測量范圍從-55到+125增量值為0.5可在l s(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。實驗 4 外部中斷-脈沖計數(shù)實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)單片機(jī)的外部中斷使用方法。內(nèi)容：對外部中斷計數(shù)顯示。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。編程：首先第一步設(shè)置單片機(jī)的IO為輸入狀態(tài)，第二步設(shè)置引腳的中斷觸發(fā)方式，一般設(shè)置為邊沿觸發(fā)，第三步，設(shè)置外部中斷的優(yōu)先級，第四步，編寫中斷服務(wù)程序，包括中斷入口跳轉(zhuǎn)等，第五步

12、，設(shè)置中斷使能，允許外部引腳觸發(fā)中斷。第六步，設(shè)置死循環(huán)，主程序結(jié)束，交給中斷服務(wù)程序完成計數(shù)。步驟： 1、 將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：用導(dǎo)線將MCU的INT0連接到單脈沖輸出孔P-，連接好仿真器。3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾EXT_INT1下的工程文件EXT_INT1.Uv2，編譯程序，上電，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，按照程序注釋說明設(shè)置斷點，全速運行程序，每按下一次單脈沖開關(guān)Paulse，程序運行到斷點處一次，觀察寄存器R1的變化。實驗5 計數(shù)器實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)單片機(jī)的定時/計數(shù)器的計數(shù)功能使用方法。內(nèi)容：對外部單脈沖信

13、號進(jìn)行計數(shù)，計數(shù)10個后產(chǎn)生計數(shù)中斷。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。編程：使用定時/計數(shù)器的計數(shù)功能，將外部時鐘信號加在計數(shù)器的計數(shù)時鐘輸入引腳上，當(dāng)計數(shù)10次后，計數(shù)器溢出，觸發(fā)標(biāo)志位，編程控制分頻輸出引腳電平翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生分頻后的時鐘信號。步驟：1、將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：用導(dǎo)線將MCU的IO1和T0分別連接到發(fā)光二極管L1的輸入L1上和單脈沖輸出孔P-，連接好仿真器。3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾COUNTER下的工程文件COUNTER.Uv2，編譯程序，上電，進(jìn)入

14、調(diào)試狀態(tài)，單步運行程序觀察每條語句執(zhí)行后相關(guān)寄存器的變化。4、上電全速運行程序，按下5次單脈沖按鍵后發(fā)光二極管點亮，再按5次后發(fā)光二極管熄滅，如此重復(fù)。 實驗6 秒時鐘發(fā)生器實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)單片機(jī)的定時/計數(shù)器的定時功能使用方法。內(nèi)容：產(chǎn)生頻率為0.5Hz的時鐘輸出。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。編程：使用定時/計數(shù)器的定時功能，時鐘源采用系統(tǒng)時鐘，根據(jù)時鐘源的頻率配置初值寄存器，使能定時器中斷，在中斷服務(wù)程序中翻轉(zhuǎn)一個IO引腳輸出，產(chǎn)生0.5Hz的時鐘輸出。步驟：1、將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：用導(dǎo)線將MC

15、U的IO1連接到發(fā)光二極管L1的輸入L1上，連接好仿真器。3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾TIMER_SECOND下的工程文件TIMER_SECOND.Uv2，編譯程序，上電，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，單步運行程序觀察每條語句執(zhí)行后相關(guān)寄存器的變化。4、全速運行程序，觀察發(fā)光二極管的亮滅情況。5、備注：現(xiàn)在的單片機(jī)系統(tǒng)時鐘較高，難于產(chǎn)生1秒的定時中斷，所以，可以設(shè)置定時時間為50毫秒，在中斷服務(wù)程序中設(shè)置程序計數(shù)，當(dāng)累加到1秒后，控制輸出IO引腳電平翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)光二極管。實驗7 PC機(jī)串口通訊實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)單片機(jī)串口的使用方法。內(nèi)容：與PC機(jī)實現(xiàn)通訊。設(shè)備：EL-EMCU

16、-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。編程：第一步，配置串口工作在8位，波特率可變異步通訊工作方式，波特率由定時器1確定，同時使能其中斷并清除其中斷標(biāo)志位；第二步，配置定時器1，工作在8位自動重裝入模式，根據(jù)波特率計算其初值。第三步，編寫串口中斷服務(wù)程序，只處理接收中斷，對發(fā)送中斷只清除標(biāo)志，不做其他處理。第四步，設(shè)置死循環(huán)，交由中斷服務(wù)程序處理。步驟：1、將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：用附帶的直連串口線連接試驗箱的DB9和計算機(jī)的串口，接好仿真器。3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾RS232下的工程文件

17、RS232.Uv2，編譯程序，上電，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，單步運行程序觀察每條語句執(zhí)行后相關(guān)寄存器的變化,全速運行程序，拔掉開發(fā)板上的串口線，強(qiáng)制關(guān)閉RS232工程，然后將串口線連接到實驗箱上的的串口上。4、實驗箱上MCU部分的TXD、RXD連接到RS232的TXD和RXD上，并將開發(fā)板上的跳線帽JP2短接在下側(cè)。4、打開PC機(jī)的超級終端，設(shè)置波特率9600、數(shù)據(jù)位8、無流控、無校驗等信息，PC機(jī)全速運行實驗程序，在超級終端里輸入可顯示字符，觀察超級終端的顯示，斷開連接的串口線，再輸入字符，觀察顯示有什么不同。5、備注：在串口中斷服務(wù)程序中，要清除中斷標(biāo)志位。在發(fā)送數(shù)據(jù)前，要檢測發(fā)送狀態(tài)位在發(fā)送結(jié)束狀

18、態(tài)。實驗8 RS485通訊實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)單片機(jī)串口的使用方法以及RS485通訊。內(nèi)容：使用Max485芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)差分方式通訊。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。AT89S51/52/53芯片兩個（需2套）步驟：1、將兩個實驗箱的CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2端都跳在下側(cè)。2、連線：發(fā)送設(shè)備：（1）用導(dǎo)線將MCU的TXD、RXD、IO1、INT0分別連接到RS485的TXD、RXD、E485和單脈沖輸出P-孔。（3）用兩根導(dǎo)線順序連接兩個實驗箱的UR1差分接口（上、下分別對接）。接收設(shè)備： （1）用導(dǎo)線將MCU的TXD、RXD

19、分別連接到RS485的TXD、RXD；（2）用導(dǎo)線將MCU的SDA連接到RS485的E485；（3）用導(dǎo)線將MCU的IO1-IO8分別連到LAMP的L1-L8；（4）用兩根導(dǎo)線順序連接兩個實驗箱的UR1差分接口（A、B分別對接）。3、分別連接好仿真器，試驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開試驗程序文件夾RS485下的RS485_TX里的工程，編譯程序，將程序下載到“發(fā)送設(shè)備”的CPU板中。再打開RS485下的RS485_RX里的工程，編譯程序，將程序下載到“接收設(shè)備”的CPU板中。4、同時給兩個實驗箱上電。按下發(fā)送設(shè)備上的單脈沖按鍵。觀察“接收設(shè)備”實驗箱上的LED燈變化。再結(jié)合程序

20、分析為什么。5、備注：在該RS485的通訊中，關(guān)鍵是設(shè)置RS485的E485端的狀態(tài)，從而決定是接收回來數(shù)據(jù)還是發(fā)送出去數(shù)據(jù)。實驗9 PWM發(fā)生器（模擬）實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)利用定時器和IO產(chǎn)生PWM的方法。內(nèi)容：產(chǎn)生占空比變化的PWM波形輸出。設(shè)備：EL-EMCU-I試驗箱、EXP-89S51/52/53 CPU板，示波器。編程：使用定時/計數(shù)器的定時功能，分別產(chǎn)生PWM的高電平和低電平。第一步，首先選擇使用單片機(jī)的定時/計數(shù)器0的定時功能，確定工作方式。第二步，根據(jù)PWM頻率要求確定初值。第三步，使能定時器的中斷。第四步，編寫定時器中斷服務(wù)程序，確定PWM波形高低電平的保持時間，控制IO引腳輸出翻轉(zhuǎn)電平。做一個死循環(huán)，一切交給中斷處理。步驟：1、將CPU板正確安放在CPU接口插座上，跳線帽JP2短接在上側(cè)。2、連線：連接好仿真器。3、實驗箱上電，在PC機(jī)上打開Keil C環(huán)境，打開實驗程序文件夾PWM_IO下的工程文件PWM_IO.Uv2，編譯程序，上電，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，單步運行程序觀察每條語句執(zhí)行后相關(guān)寄存器的變化。4、全速運行程序，用示波器的單片機(jī)的IO1的波形。5、備注：定時器產(chǎn)生中斷的定時時間是PWM波形占空比調(diào)整的最小單位，