全国高等教育物理工自考试题.docx
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全国高等教育物理工自考试题
目录
系统结构及使用说明3
实验一单片机IO口应用实验9
实验四I/O口简单扩展实验15
实验五译码器实验16
实验六继电器控制实验18
实验七音频控制—音乐播放实验19
实验八LED动态显示实验20
实验九定时器应用——时钟模拟实验22
实验十中断应用——按键计数实验25
实验十一查询式按键27
实验十二矩阵键盘实验28
实验十三DAC0832数模转换应用实验——函数信号发生器30
实验十四ADC0809模数转换实验33
实验十五并入串出实验35
实验十六串入并出实验36
实验十七步进电机控制实验37
实验十八PWM调光39
实验十九直流电机PWM调速实验40
实验二十LCD1602显示实验41
实验二十一12864显示实验44
实验二十二I2C实验46
实验二十三16*16点阵显示实验47
实验二十四电子琴实验48
实验二十五计算器模拟实验50
实验二十六DS18B20温度控制实验52
实验二十七时钟芯片DS1302控制实验——万年历54
实验二十八串口通信实验56
实验二十九工业顺序控制58
实验三十红外遥控实验59
实验三十一串行静态显示60
实验三十二看门狗复位实验62
实验三十三语音录放实验63
实验三十四8255IO口扩展65
系统结构及使用说明
该单片机实验装置集学习、开发为一体。
32个I/O口全部引出,全开放的模块化设计,所有硬件资源对用户开放,搭配随心所欲,不会出现硬件束缚软件的情况。
采用USBASP下载方式,USB接口下载,可用于台式电脑,也可用于笔记本用户。
一、单片机MCU系统结构及资源
1、MCU:
AT89S52(也可选择STC系列单片机),与其他MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符等。
2、八位四色逻辑显示、4*4矩阵键盘、八位逻辑电平输出、八个轻触开关、六位扫描数码管、两位串行静态显示、LCD1602液晶、12864液晶、16*16汉字点阵、语音录放接口。
3、集成应用:
译码器电路、锁存电路、74LS244/74LS273电路、温度传感器、时钟芯片、I2C读写、AD并行与串行转换(ADC0809、ADC0832)、串入并出、并入串出、红外遥控、看门狗电路、RS232通信、USB通信等
4、步进电机、直流电机、喇叭、继电器
5、电源部分:
±12V,+5V三组常用电源;
6、单次脉冲:
两组单次脉冲输出
7、USB下载,使用方法详见51下载器使用说明。
二、51下载使用说明
1、将USB数据线接入USB下载接口处,电脑即弹出如下对话框
2、在光盘中找到“51下载器驱动”。
3、点击下一步即可完成驱动。
4、此时,在设备管理处即可发现有USBASP设备。
5、在光盘中找到“51单片机下载软件”文件夹中
,双击打开,弹出对话框,如下图所示,请按照图中1、2、3步操作即可,其他为默认值。
6、如若出现“没有发现USB设备”,请检查USB下载驱动是否成功或者USB接触是否良好。
在设备管理器中查看是否发现USBASP设备。
如若发现
,请检查单片机系统是否处于正常工作的状态,主要从晶振、复位等方面看手检查,并检查JP5和JP6是否连接(连接JP5和JP6的数据线绝对不能太长)。
如果仍即不能解决,请联系厂家——浙江南市教仪有限公司工程部。
⑦、注意:
在下载程序时,JP5和JP6必须连接,并且保证P1口悬空,不能连接其他高电平端口,如:
开关输出端口、具有上拉电阻的端口等等。
但在实验时,JP5和JP6应该断开连接;或者在JP5和JP6连接的时候,必须保证USB线连接正常,否则会影响P1端口的输出,造成实验错误。
三、Keil安装方法
1、光盘下“编程软件”文件夹下“keil完全版”文件夹下“setup”文件夹下“Setup.exe”双击安装。
点击FullVersion进行全面安装。
2、点击下一步,进行安装。
选择Browse指定安路径。
3、输入安装序列号,其他选项随便填写。
点击下一步直至完成
五、KEIL工程的新建
(在光盘中有“KEIL使用教程“,内含有文字说明、视频教程)
1、双击桌面上图标
2、新建工程
3、指定新建工程的位置和名称。
4、设置keil工作属性。
5、点击确定。
新建文件。
6、输入程序。
7、保存文件,如果你用C语言编写,后缀名为.c,如果你用汇编编写程序,后缀名.asm
8、按照下图添加文件。
添加成功后,工程建立成功。
9、编译你的程序,选择Project->Rebuildalltargetfiles
10、编译完毕之后,选择Debug->Start/StopDebugSession,就进入仿真了。
默认下进入的是软仿,如果要连接实验装置,需另配仿真器,并且需要相应的设置。
具体的详见“51单片机软件部分使用说明书“仿真芯片使用”。
实验一单片机IO口应用实验
一、实验目的
1、掌握P1口简单使用。
2、学习延时程序的编写和使用。
二、实验内容
1、P1外接8只发光二极管,编写程序,使得8只发光二极管做出跑马灯效果。
2、P1口做输出口接8只发光二极管,使8只发光二极管以各种彩灯效果亮灯。
三、实验说明
1、延时子程序的延时计算。
对于延时程序
DELAY:
MOVR6,#00H
DELAY1:
MOVR7,#80H
DJNZR7,$
DJNZR6,DELAY1
查指令表可知MOV、DJNZ指令均需用两个机器周期,而一个机器周期时间长度为12/6.0MHZ,所以该段指令执行时间为:
(((128+1)×256)+1)×2×(12÷6000000)=132.1ms。
四、实验原理图
四、程序流程图
跑马灯流程图如下:
五、实验步骤
实验一:
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载"跑马灯.hex"程序。
下载后断开JP5和JP6。
2、用数据线连接P1口和“逻辑输入”的JP1
3、八位发光二极管以跑马灯的效果亮灯。
实验二:
1、连接USB下载线,下载"彩灯.hex"程序。
2、用数据线连接P1口和“逻辑输入”的JP1
3、八位发光二极管以多种彩灯的效果亮灯。
实验二I/O口输入输出实验
一、实验目的
学习IO口即做输入又做输出的方法
二、实验内容
P1作为输出口,接八位发光二极管;P2作为输入口,接八位开关量。
编写程序使得开关的状态相应的反映在发光二极管上。
三、实验说明
P1、P2、P3口都是准双向口,它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。
但由准双向口结构可知:
当P1、P2、P3口作为输入口时,必须先对它置高电平,使内部MOS管截止,因内部上拉电阻是20KΩ—40KΩ,故不会对外部输入产生影响。
若不先对它置高,且原来是低电平,则MOS管导通,读入的数据不正确。
4、实验原理图
六、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载程序。
下载后断开JP5和JP6。
2、用数据线连接P1口和“逻辑输入”的JP1,连接P2口和“逻辑输出”的JP8。
3、八位发光二极管将反映出开关量的状态
实验三红绿灯模拟实验
一、实验目的
1、学习和掌握单片机IO口编程的方法
二、实验内容
编程使得L1、L2(作为红灯)先亮60S,然后L2、L3(作为黄灯)亮5S,然后L4、L5(作为绿灯)亮50S,黄灯亮5S,红灯亮60S........以此循环。
两位数码显示灯亮的时间。
三、实验原理图
四、程序流程图
五、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载“红绿灯.HEX”程序。
下载后断开JP5和JP6。
2、用数据线连接P1口和“逻辑输入”的JP1,连接“扫描式数码显示”JP2、JP3和P0、P2。
3、D1、D2亮60S——>D3、D4亮5S——>D5、D6亮50S——>D3、D4亮5S——>D1、D2亮60S.......数码管显示灯亮的时间。
实验四I/O口简单扩展实验
一、实验目的
学习74LS244和74LS273利用单片机WR和RD两个读写端口来简单扩展IO口的方法。
二、实验内容
74LS244是一个输入扩展口,同量也是一个单向驱动器,74LS273可以作为一个输出扩展口。
本实验利用74LS244做为输入口,读取开关状态,并将此状态通过发光二极管显示出来。
四、实验原理图
五、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载"IO口简单扩展.hex"程序。
2、连接“IO口扩展一”的JP6、G、JP5和P0口、RD、“逻辑输出”的JP8;
连接“IO口扩展二”的JP8、CLK、JP7和P0、WR、“逻辑输入”的JP1。
3、拨动开关,可以发现发光二极管根据开关量的变化而变化。
实验五译码器实验
一、实验目的
学习译码电路及编程方法
二、实验内容
译码器74LS138的输出端接八个发光二极管,三个输入端接IO口控制,编程使得八位发光二极管出现“跑马灯”的现象。
三、实验说明
74LS138为3线-8线译码器,通过对选通端G和地址端A、B、C的控制,可将地址端(A、B、C)的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
在单片机系统中,当多种不同外围器件的位选端接在译码器的输出端,使得每个器件的地址唯一化,从而方便单片机同时控制多种外围器件。
四、实验原理图
五、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载“译码器.hex”程序。
2、用导线连接“译码器”的Y0——Y7和“逻辑输入”的L1——L8。
3、通电实验,D1——D8将以跑马灯的形式点亮。
实验六继电器控制实验
1、实验目的
1.学习I/O端口的使用方法
2.掌握继电器的控制的基本方法
3.了解用弱电控制强电的方法
二、实验内容
编程使P1.1口输出高低电平,控制继电器的吸合,J02挂箱中的D4和D5的轮流亮灯。
三、实验说明
现代自动控制设备中,都存在一个电子电路的互相连接问题,一方面要使电子电路的控制信号能控制电气电路的执行元件(电动机,电磁铁,电灯等),另一方面又要为电子线路和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任务。
四、实验原理图
五、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载“继电器.hex”程序。
2、用导线连接“继电器”中的IN和RXD。
3、通电实验,“继电器”的D4和D5将轮流点亮。
实验七音频控制—音乐播放实验
一、实验目的
1、学习单片机驱动喇叭的方法
2、学习音乐编程的方法
二、实验内容
编程控制喇叭发声,并演奏出优美的旋律——兰花草。
三、实验说明
1、要产生音频脉冲,只要算出某一音频的周期(1/频率),然后将此周期除以2,即为半周期的时间,利用计时器计时(此半周期时间),计时到后即反向输出,重复此过程即得到此频率的脉冲。
2、让定时器工作在计数方式,改变计数值TH0及TL0,以产生不同的频率。
3、每个音符使用一个字节,字节的高四位代表音符的高低,低四位代表音符的节拍。
4、低音1至高音1所对应的频率(Hz)依次是:
131、147、165、175、196、220、247、262、294、330、349、392、440、494、523。
乘以二就提升该声音一个八度音阶,减半则降一个八度。
四、实验原理图
将J1短接中间脚和BUZ,则接入电路的为峰鸣器,短接中间脚和SPK,则说明接入电路的喇叭。
实验时,可将此两种发声装置分别接入电路中观察发声有什么区别。
6、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载"音乐播放.hex"程序。
2、用导线连接“电子音响”的IN和“MCS51主板”的RXD。
“电子音响”的J1短接到SPK一边。
3、通电实验,喇叭即可以唱出曲调。
实验八LED动态显示实验
一、实验目的
学习LED动态显示的编程方法
二、实验内容
编程控制六位共阳数码管显示-HELL0
三、实验说明
动态扫描方法:
即在动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法。
当循环显示频率较高时,利用人眼的暂留特性,看不出闪烁显示现象,这种显示需要一个接口完成字形码的输出(字形选择),另一接口完成各数码管的轮流点亮(位码)。
对于显示的字形码数据我们采用查表方法来完成。
四、实验原理图
五、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载“动态显示.hex”程序。
2、用数据线连接“扫描式数码显示”的JP2、JP3和P1、P2。
3、通电实验,数码管即可显示-HELLO。
实验九定时器应用——时钟模拟实验
一、实验目的
1.学习89S52内部计数器的使用和编程方法
2.进一步掌握中断处理程序的编写方法
二、实验内容
编程模拟24小时时钟,第一二位显示小时、第三四位显示分钟、第五六位显示秒钟。
并且之间用小数点隔开显示,SB1为小时调整键,SB2为分钟调整键。
三、实验说明
关于内部计数器的编程主要是定时常数的设置和有关控制寄存器的设置。
内部计数器在单片机中主要有定时器和计数器两个功能。
本实验使用定时器1定时10mS,中断100次即可定时为一秒钟。
CPU运用定时中断方式,实现每一秒钟输出秒钟标志位加1,满60秒分钟标志位加1,满60分钟标志位加1,满24小时清零。
定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。
TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0-3,并确定用于定时还是用于计数。
TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位,并控制定时器的运行或停止等。
内部计数器用作定时器时,是对机器周期计数。
每个机器周期的长度是12个振荡器周期。
因为实验系统的晶振是11.0592MHZ,本程序工作于方式1,即16位定时器,定时器10mS中断一次,中断100次后,满1S。
四、实验原理图
五、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载“时钟模拟.hex”程序。
2、用数据线连接“扫描式数码显示”的JP2、JP3和P1、P2,连接“开关量输出”的SB1、SB2和P36、P37。
3、通电实验,数码管即可显示时钟显示了,SB1为小时调整键,SB2为分钟调整键。
实验十中断应用——按键计数实验
一、实验目的
1.掌握外部中断技术的基本使用方法
2.掌握中断处理程序的编写方法
2、实验内容
在外中断0的IO口P32/INT0处接入单次开关,每按下一下,则数码管显示加1。
计数满100后清零。
三、实验说明
1.外部中断的初始化设置共有三项内容:
中断总允许即EA=1,外部中断允许即EXi=1(i=0或1),中断方式设置。
中断方式设置一般有两种方式:
电平方式和脉冲方式,本实验选用后者,其前一次为高电平后一次为低电平时为有效中断请求。
因此高电平状态和低电平状态至少维持一个周期,中断请求信号由引脚INT0(P3.2)和INT1(P3.1)引入,本实验由INT0(P3.2)引入。
2.中断服务的关键:
a.保护进入中断时的状态。
堆栈有保护断点和保护现场的功能使用PUSH,在转中断服务程序之前把单片机中有关寄存单元的内容保护起来。
b.必须在中断服务程序中设定是否允许中断重入,即设置EX0位。
c.用POP指令恢复中断时的现场。
3.中断控制原理:
中断控制是提供给用户使用的中断控制手段。
实际上就是控制一些寄存器,51系列用于此目的的控制寄存器有四个:
TCON、IE、SCON及IP。
4.中断响应的过程:
首先中断采样然后中断查询最后中断响应。
采样是中断处理的第一步,对于本实验的脉冲方式的中断请求,若在两个相邻周期采样先高电平后低电平则中断请求有效,IE0或IE1置“1”;否则继续为“0”。
所谓查询就是由CPU测试TCON和SCON中各标志位的状态以确定有没有中断请求发生以及是那一个中断请求。
中断响应就是对中断请求的接受,是在中断查询之后进行的,当查询到有效的中断请求后就进行响应一次中断。
四、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载"按键计数.hex"程序。
2、用数据线连接“扫描式数码显示”的JP2、BIT1、BIT2和P0、P10、P11。
用导线连接“单次脉冲”P2+和INT0。
3、通电实验,单次开关按下后,每输出一个脉冲,数码计数便加1。
实验十一查询式按键
一、实验目的
学习查询式按键的编程方法。
二、实验内容
按键SB1按下后,发光二极管发二进制计数的形式记录按键的次数。
三、实验说明
本实验提供了8个按钮的小键盘,可选择其一(如SB1)接到单片机的并行口,如果有键按下,则相应输出为低,否则输出为高。
单片机通过识别,判断是否有键按下。
但有键按下后,要有一定的延时,防止由于键盘抖动而引起误操作。
四、程序流程图
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载“独立按键实验.hex”程序。
2、用导线连接“开关量输出”中的SB1和RXD,用数据线连接“逻辑输入”JP1和P1。
3、通电实验,每当SB1按下一次,则发光二极管显示则会以二进制的形式自动加一。
实验十二矩阵键盘实验
一、实验目的
学习51单片机矩阵键盘扫描编程方法
二、实验内容
开机时数码管显示PC--,矩阵键盘中若有键按下则在六个共阳数码管上显示对应的按键值,数码管显示格式为PC--**,最后两位显示输入的键值,并且移动显示。
三、实验说明
本实验提供了一个4X4小建盘,向P3口的低四位逐个输出低电平,如果有键盘按下,则相应的高位就会输入低,如果没有键按下,则高位则输入为高。
通过输出的行码(低四位)和读取的列码(高四位)来判断按下什么键。
有键按下后,要有一定的延时,并且需判断按键是否弹起,防止由于键盘抖动而引起误操作。
四、实验原理图
五、程序流程图
键扫描部分流程图:
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载"矩阵按键.hex"程序。
2、用数据线连接“扫描式数码显示”的JP2、JP3和P1,P2,连接“矩阵键盘”的JP9和P3。
3、通电实验,按下矩阵键盘中的键,即会在数码管上显示相应的键值。
实验十三DAC0832数模转换应用实验——函数信号发生器
一、实验目的
学习DAC0832数模转换的编程方法
二、实验内容
利用DAC0832数模转换编程制作简易的函数波发生器。
拨下开关K1时,输出方波,拨下开关K2时,输出锯齿波,拨下开关K3时,输出三角波。
三、实验说明
DAC0832是8位D/A转换器,它采用CMOS工艺制作,具有双缓冲器输入结构,其引脚排列如图所示,DAC0832各引脚功能说明:
DI0~DI7:
转换数据输入端。
CS:
片选信号输入端,低电平有效。
ILE:
数据锁存允许信号输入端,高电平有效。
WR1:
第一写信号输入端,低电平有效,
Xfer:
数据传送控制信号输入端,低电平有效。
WR2:
第二写信号输入端,低电平有效。
Iout1:
电流输出1端,当数据全为1时,输出电流最大;当数据全为0时,输出电流最小。
Iout2:
电流输出2端。
DAC0832具有:
Iout1+Iout2=常数的特性。
Rfb:
反馈电阻端。
Vref:
基准电压端,是外加的高精度电压源,它与芯片内的电阻网络相连接,该电压范围为:
-10V~+10V。
VCC和GND:
芯片的电源端和地端。
DAC0832内部有两个寄存器,而这两个寄存器的控制信号有五个,输入寄存器由ILE、CS、WR1控制,DAC寄存器由WR2、Xref控制,用软件指令控制这五个控制端可实现三种工作方式:
直通方式、单缓冲方式、双缓冲方式。
直通方式是将两个寄存器的五个控制端预先置为有效,两个寄存器都开通只要有数字信号输入就立即进入D/A转换。
单缓冲方式使DAC0832的两个输入寄存器中有一个处于直通方式,另一个处于受控方式,可以将WR2和Xfer相连在接到地上,并把WR1接到89S52的WR上,ILE接高电平,CS接高位地址或地址译码的输出端上。
双缓冲方式把DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器都接成受控方式,这种方式可用于多路模拟量要求同时输出的情况下。
三种工作方式区别是:
直通方式不需要选通,直接D/A转换;单缓冲方式一次选通;双缓冲方式二次选通。
四、实验原理图
当开关K1按下时,方波输出;当开关K2按下时,锯齿波输出;当开关K3按下时,三角波输出。
五、程序流程图
如下页图所示
六、实验步骤
1、连接USB下载线,用15cm的短线(一定要短线)连接JP5和JP6并下载“DAC0832.HEX”程序。
2、用数据线连接“DA转换”的JP12、WR、CS和P0、WR、GND,连接“逻辑输出”的JP8和P1。
3、通电实验,先将K1,K2,K3全部拔上,即高电平输出,然后将K1拔下,用示波器测试OUT是否输出方波;将K1拨上,K2拨下,测试OUT是否输出锯齿波;将K1、K2均拔上,K3拔下,测试OUT是否输出三角波。
实验十四ADC0809模数转换实验
一、实验目的
学习和掌握并行模数转换的编程方法
二、实验内容
根据输入的不同模拟量,在数码管上显示相应的数字量。
三、实验说明
本实验使用ADC0809模数转换器,ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片,片内有模拟量通道选择开关及相应的通道锁存、译码电路,A/D转换后的数据由三态锁存器输出,由于片内没有时钟需外接时钟信号。
下图为该芯片的引脚图。
各引脚功能如下:
IN0~IN7:
八路模拟信号输入端。
ADD-A、ADD-B、ADD-C:
三位地址码输入端。
八路模拟信号转换选择由这三个端口控制。
CLOCK:
外部时钟输入端(小于1MHz)。
D0~D7:
数字量输出端。
OE:
A/D转换结果输出允许控制端。
当OE为高电平时,允许A/D转换结果从D0~D7端输出。
ALE:
地址锁存允许信号输入端。
八路模拟通道地址由A、B、C输入,在ALE信号有效时将该八路地址锁存。
START:
启动A/D转换信号输入端。
当START端输入一个正脉冲时,将进行A/D转换。
EOC:
A/D转换结束信号输出端。
当A/D转换结束后,EOC输出高电
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