单片机原理及应用课件.docx

单片机原理及应用课件.docx

《单片机原理及应用课件.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用课件.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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、AD\DA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:

\WAVE6000\SAMPLES，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、在仿真器一栏中选中MCS-51

4、在cpu一栏中选中8031/8032

3、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：

org00h

ljmpstar

org30h

star:

movr0,#20h

mova,#00h

movb,#16

lop1:

mov@r0,a

incr0

djnzb,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）

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

Org00h

Ljmpstar

Org30h

Star:

movr0,#20h

Mova,#00h

Movb,#16

Lop1:

mov@r0,a

Incr0

Djnzb,lop1

Sjmp$

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2001H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2000~2002H中内容变化情况。

五、实验程序

org00h

ljmpstar

org30h

star:

mova,20h

swapa

anla,#0fh

mov21h,a

mova,20h

anla,#0fh

mov22h,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

org00h

ljmpstar

org30h

star:

mova,20h

anla,#0fh

swapa

movb,a

mov21h,a

anla,#0fh

orla,b

mov22h,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0000~1FFFH中内容是否和2000~3FFFH中内容完全一致。

五、实验程序

org00h

ljmpstart

org30h

start:

nop

movr2,#20h

movr3,#10h

movr4,#40h

lop1:

mova,r2

movr0,a

mova,r4

movr1,a

mova,@r0

mov@r1,a

incr2

incr4

djnzr3,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2000~200FH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2000~200FH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

ORG00H

LJMPMAIN

ORG30H

MAIN:

MOVR0,#20H

MOVB,#10H

MOV30H,#00H

LOP1:

MOVA,@R0

CJNEA,#00H,LOP2

INC30H

LOP2:

INCR0

DJNZB,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、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、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，

　　PD＝CPD×VCC×f1+∑（CL×VCC2×f0）

　　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

　　Q0…Q715，1，7并行数据输出

　　GND8地

　　Q7’9串行数据输出

　　MR10主复位（低电平）

　　SHCP11移位寄存器时钟输入

　　STCP12存储寄存器时钟输入

　　OE13输出有效（低电平）

　　DS14串行数据输入

　　VCC16电源

　　6、功能表

　　输入输出功能

　　SHCPSTCPOEMRDSQ7’Qn

　　××L↓×LNCMR为低电平时仅仅影响移位寄存器

　　×↑LL×LL空移位寄存器到输出寄存器

　　××HL×LZ清空移位寄存器，并行输出为高阻状态

　　↑×LHHQ6NC逻辑高电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。

　　×↑LH×NCQn’移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出

　　↑↑LH×Q6’Qn’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，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０，编中断服务程序的关键是：

　　⑴.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。

　　⑵.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K1K2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？