1、单片机原理及应用课件单片机原理及应用机电信息学院 吴茂 电话：了解单片机生活中哪里有单片机，他们有什么作用？如何学习单片机1、 首先要培养学习单片机的兴趣。如何培养兴趣？2、 要有工具（实验装置介绍）单片机开发的全过程一、 1、 接受任务（可以是自定的、别人给定的）2、 总体规划系统（功能、外形、结构等）3、 硬件设计（线路板的设计、元件的安装）4、 软件设计（本课程主要解决的问题）1、 编辑程序2、 编译 （检查语法错误，如有错误返回第一步）3、 试验运行 （检查逻辑错误，如有错误返回第一步） 这是程序开发的主要工作，通常有以下几种手段：A、软件仿真（仅适用于没有对硬件操作的系统） B、仿镇
2、器（最方便，但成本贵） C、下载线（底成本，仅有部分CPU有此功能） D、使用编程器直接将程序写到CPU（每次要插拔 CPU，太麻烦）4、 调试完毕，用编程器将程序写到CPU。5、 成品。实验装置介绍：根据我校学生对单片机课程学习的需求,我们在参考其他公司的产品的基础上，结合课程的实际情况，开发了适合学生入门学习的单片机学习板，FD-51学习板，该学习板设置了包括LED数码管、LCD1602液晶、ADDA转换器件等单元电路，可以做几十个单片机实验，而且本实验板我们是以配件的形式提供给学生，让学生自己焊接调试线路板。学生不但可以学习软件编程技术，还可以学习硬件焊接及调试技术，可以更好地锻炼学生的
3、动手操作能力。原理图开发板图实验装置可以完成的主要硬件实验：1、P1口亮灯实验（输出流水灯实验）2、P1口亮灯实验（输出交通灯实验）3、简单I/O口扩展实验4、键盘实验5、遥控解码实验6、计数器实验7、继电器控制实验8、定时器实验9、AT24C02读写实验10、93C46读写实验11、八段数码管显示实验12、电子时钟13、LCD12864点阵型液晶控制显示实验14、LCD1602字符型液晶控制显示实验15、工业顺序控制16、A/D转换器实验(数字电压表)17、D/A转换器实验(波形发生器)18、计算机温度数据采集与处理19、外部中断实验（急救车与交通灯）20、单片机串行口通讯实验软件实验一伟福
4、软件的使用一、实验目的1、了解并熟悉伟福软件wave6000的使用2、学会在伟福软件环境下编写、修改、调试、和运行程序二、实验说明1、 福软件集成了编辑器、编译器、调试器，源程序编辑、编译、下载、调试全部可以在一个环境下完成。且伟福的多种仿真器，及所支持各种CPU仿真全部集成在一个环境下。可仿真MCS51系列，MCS196系列等等。2、 福软件支持多语言多模块混合调试，支持ASM（汇编）、PLM、C语言多模块混合源程序调试，在线直接修改、编译、调试源程序。如果源程序有错，可直接定位错误所在行。三、实验内容及步骤 1 伟福软件的下载和安装伟福软件的最新版本可以从伟福公司的网站上下载，其网址为。本
5、实验以WAVE6000版本为使用软件，其它实验亦如此。在安装过程中，如果用户没有指定安装目录，安装完成后，会在C：盘建立一个C：WAVE6000目录，2 建立新程序 选择菜单文件|关闭项目； 选择菜单文件|新建文件，或点新建文件按钮 编辑程序，如下图3 保存程序 选择菜单文件|保存文件或点保存文件按钮，默认的文件保存位置为C:WAVE6000SAMPLES，再给出文件名，例如MY1.ASM。 注意：汇编源程序的文件名扩展名必须是ASM。 4 仿真器设置 选择菜单设置|仿真器设置，对开对话框。伟福软件有两种工作方式：硬件仿真和软件仿真。本实验只使用软件部分，故使用软件仿真工作方式。具体设置如下图
6、所示。5 编译程序 选择菜单项目|编译或按编译按钮，进行编译。如果程序完全正确，编译成功，就会生成目标文件MY1.ASM，如下图所示。如果在编译过程中出现有错，可以在信息窗口中显示出来，双击错误信息，可以在源程序中定位所在行。纠正错误后，再次编译直到没有错误。6 执行程序 选择执行|跟踪或按跟踪按钮进行单步跟踪调试程序。 单步跟踪就是一条一条地执行指令，若有子程序调用，也会跟踪到子程序中去。可以观察到程序每步执行的结果，“”所指的就是下次将要执行的程序指令。“O”代表此行为可执行指令 也可以选择全速执行，所有指令一次性全执行完。程序运行的结果可以在全类窗口中观看到。四、实验报告要求 1、实验目
7、的 2、写清调试相关程序的过程和步骤，并详细说明结果的正确性 3、总结实验中需要注意的地方和伟福软件使用说明软件实验二 清零程序一 实验目的：1、掌握仿真器设置、程序编译和调试的方法，了解各仿真窗口的含义和用途，为后续单片机实验打下应用基础。2、通过本实验，学生应比较了解单片机仿真实验系统程序编辑、编译、调试、运行的流程和方法。二 实验内容：1、掌握微机仿真单片机开发系统的操作方法。 2、把20-2FH的内容清零。三 实验步骤：1、进入软件界面，从开始菜单（或者桌面）双击WAVE图标。2、伟福软件设置 1、语言：编译器选择：选中伟福汇编器2、在仿真器一栏中选中lab2000 3、在仿真器一栏中
8、选中MCS-514、在cpu一栏中选中8031/80323、新建文件使用文件菜单新建一个文件，此文件为程序的内容记录。如： org 00hljmp starorg 30hstar: mov r0,#20h mov a,#00h mov b,#16lop1: mov r0,a inc r0 djnz b,lop1 sjmp $ end程序录入完毕后保存文件，或另存为。如：文件另存为my.asm 4、新建及保存项目文件新建项目my.asm打开加入包含文件取消保存项目my保存 5、修改程序或运行在项目窗口中双击my.asm将出现汇编程序内容，可修改。运行程序前必须先编译，然后再执行（全速、跟踪、单步
9、）四、实验框图五、实验报告要求。1、在实验报告上填写实验项目、实验目的、实验日期，指导老师等项目。2、单步运行程序，填写下表内容。程序语句运行前寄存器值理论分析值实际运行结果值Org 00hLjmp starOrg 30hStar: mov r0,#20hMov a,#00hMov b,#16Lop1: mov r0,aInc r0Djnz b,lop1Sjmp $写出20-2F中执行程序前后的内容变化，说明是否实现实验内容要求。软件实验三拆字程序一、实验目的学习汇编语言程序设计方法。学习和熟练使用汇编指令。学习伟福编译系统调试运行汇编程序的方法。二、实验内容把2000H的内容拆开，高位送20
10、01H低位，低位送2002H低位，2001H、2002H高位清零，一般本程序用于把数据送显示缓冲区时用。三、程序框图四、实验步骤用连续或单步方式运行程序，检查20002002H中内容变化情况。五、实验程序org 00hljmp starorg 30hstar: mov a,20h swap a anl a,#0fh mov 21h,a mov a,20h anl a,#0fh mov 22h,a sjmp $ end六、思考1 如何用断点方式调试本程序。2 运行程序前分析程序及变量值，上机对照分析结果是否一致，不一致找出原因。实验软件四拼字程序一、实验目的学习汇编语言程序设计方法。学习和熟练使
11、用汇编指令。学习伟福编译系统调试运行汇编程序的方法。二、实验内容把2000H、2001H的低位分别送入2002H高低位，一般本程序用于把显示缓冲区的数据取出拼装成一个字节。三、实验框图四、实验步骤单步或用断点方式运行程序，检查2002H内容变化情况。五、实验程序org 00hljmp starorg 30hstar: mov a,20h anl a,#0fh swap a mov b,a mov 21h,a anl a,#0fh orl a,b mov 22h,a sjmp $ end软件实验五数据区传送子程序一、实验目的学习汇编语言程序设计方法。学习和熟练使用汇编指令。学习伟福编译系统调试运
12、行汇编程序的方法。 学习单片机内部RAM的编程及使用。二、实验内容把R2、R3源RAM区首址内的R6、R7字节数据传送到R4、R5目的RAM区。三、程序框图四、实验步骤在R2、R3中输入源首址（例如0000H），R4、R5中输入目的地址（例如2000H），R6、R7中输入字节数（例如1FFFH），运行程序，检查00001FFFH中内容是否和20003FFFH中内容完全一致。五、实验程序org 00hljmp startorg 30hstart: nop mov r2,#20h mov r3,#10h mov r4,#40h lop1: mov a,r2 mov r0,a mov a,r4 mo
13、v r1,a mov a,r0 mov r1,a inc r2 inc r4 djnz r3,lop1 sjmp $ end实验六查找相同数个数一、实验目的学习汇编语言程序设计方法。学习和熟练使用汇编指令。学习伟福编译系统调试运行汇编程序的方法。学习单片机外部RAM的编程及使用。二、实验内容在2000200FH中查出有几个字节是零，把个数放在2100H中。三、程序框图四、实验步骤在2000200FH的几个单元中填入零，运行本程序后检查2100H中是几个单元数。五 实验程序ORG 00HLJMP MAINORG 30HMAIN: MOV R0,#20H MOV B,#10H MOV 30H,#0
14、0HLOP1: MOV A,R0 CJNE A,#00H,LOP2 INC 30HLOP2: INC R0 DJNZ B,LOP1 SJMP $ END硬件实验一 P1口亮灯实验 （输出流水灯实验）一 、验目的1、学习P1口的使用方法。2、学习延时子程序的编写和使用。二、实验内容：1、P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。三、程序框图四、实验步骤 1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考六、实验报告要求1、在实验报告纸上填写实验项目，实验日期，指导老师等项目，抄写实验目的，实验内容，画出实验框图，写出实验程序。硬件实验二 P1口亮灯实验（输出交通灯实验）一
15、、验目的1、学习P1口的使用方法。2、学习延时子程序的编写和使用。二、实验内容：1、编写程序，使连接在P1口的LED发光二极管按交通灯的逻辑顺序显示。三、程序框图四、实验步骤 1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考六、实验报告要求1、在实验报告纸上填写实验项目，实验日期，指导老师等项目，抄写实验目的，实验内容，画出实验框图，写出实验程序。硬件实验三 简单I/O口扩展实验一、 实验目的1、学习仿真软件PROTEUS的使用。2、学习使用串行数据转并行数据芯片74HC595的方法及编程技术。二、 实验内容1、使用PROTEUS设计一个包括一个CPU及1片74HC595的串口转并口电路。2、
16、编程使连接在74HC595上的LED实现流水灯功能。三、 实验电路四、实验步骤 1、编写编译程序，下载运行，检验运行结果五、思考74HC595 相关资料 74HC595 1 、描述 74HC595是硅结构的CMOS器件， 兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC标准。 74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在SCHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个
17、并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。三态。2、特点：8位串行输入 /8位串行或并行输出 存储状态寄存器，三种状态输出寄存器可以直接清除 100MHz的移位频率3、输出能力： 并行输出，总线驱动； 串行输出；标准中等规模集成电路 595移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。4、参考数据:CPD决定动态的能耗，PDCPDVCCf1+(CLVC
18、C2f0)F1输入频率，CL输出电容 f0输出频率（MHz） Vcc=电源电压5、引脚说明符号 引脚 描述Q0Q7 15， 1， 7 并行数据输出GND 8 地Q7 9 串行数据输出MR 10 主复位（低电平）SHCP 11 移位寄存器时钟输入STCP 12 存储寄存器时钟输入OE 13 输出有效（低电平）DS 14 串行数据输入VCC 16 电源6、功能表输入 输出 功能SHCP STCP OE MR DS Q7 Qn L L NC MR为低电平时仅仅影响移位寄存器 L L L L 空移位寄存器到输出寄存器 H L L Z 清空移位寄存器，并行输出为高阻状态 L H H Q6 NC 逻辑高电
19、平移入移位寄存器状态0，包含所有的移位寄存器状态 移入，例如，以前的状态6（内部Q6”）出现在串行输出位。 L H NC Qn 移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出 L H Q6Qn 移位寄存器内容移入，先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并出。7、注释H高电平状态L低电平状态上升沿下降沿Z高阻NC无变化无效当MR为高电平，OE为低电平时，数据在SHCP上升沿进入移位寄存器，在STCP上升沿输出到并行端口。硬件实验四 工业顺序控制（设计型）一、实验目的掌握工业顺序控制程序的简单编程，中断的使用。二、设计实验预备知识1、在工业控制中，像冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些断续生产过程
20、，按某种程序有规律地完成预定的动作，对这类断续生产过程的控制称顺序控制，例注塑机工艺过程大致按“合模注射延时开模产伸产退”顺序动作，用单片机最容易实现。2、设计实验中可采用用外部中断，编中断服务程序的关键是：.保护进入中断时的状态，并在退出中断之前恢复进入的状态。.必须在中断程序中设定是否允许中断重入，即设置EX0位。一般中断程序进入时应保护PSW、ACC以及中断程序使用但非其专用的寄存器，本设计实验中未涉及。三、实验设计内容1、设计采用CPU的P1口来控制注塑机的七道工序，利用七只发光二极管的点亮来模拟控制注塑机的每道工序，低电平有效。2、设计采用CPU的P1.7为报警闪光输出。3、设计采用CPU的P3.7为报警声音输出。4、设计采用CPU的P3.2 故障报警按钮，P3.3为解除报警按钮，P3.4为运行按钮。5、要求设定每道工序之间有2秒的延时。四、实验参考接线图： 参考原理图五、实验调试步骤1、用中断方式编写K1 K2功能程序及延时程序。2、用连续方式开始运行程序，此时应在等待开工状态。3、按K3,各道工序应正常运行。4、按K1，应有声音，闪光报警（人为设置故障）。5、按K2，即排除故障，程序应从报警的那道工序继续执行。6、按K3,停止运行。回到等待开工状态。六、思考： 1、如何用数码管显示工序状态及延时时间？
