keilc51单片机实验指导54演示教学.docx
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keilc51单片机实验指导54演示教学
KeilC51实验项目
一、单片机的IO编程
实验1IO开关量输入实验
目的：
学习单片机读取IO引脚状态的的方法。
内容：
编程读取IO引脚状态。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
首先要把相关的引脚设置在IO的输入状态，然后写一个循环，不停地检测引脚的状态。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将试验箱上的的IO1---IO8分别连接到SWITCH的8个拨码开关的K1---K8的输出端子K1---K8上，连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹IO_INPUT下的工程文件IO_INPUT.Uv2编译程序，上电，在程序注释处设置断点，进入调试状态，打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0,改变开关状态，
运行程序到断点处，观察窗口的数值与开关的对应关系。
实验2IO输出驱动继电器（或光电隔离器）实验
目的：
学习IO输出控制方法。
内容：
通过单片机的IO引脚驱动继电器（或光电隔离器）动作。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
首先要把相关的引脚设置在IO的输出状态，然后写一个循环，依次输出高低电平。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的IO1、IO2分别连接到RELAY的输入R_IN和PHOTO的输入P_IN上，R_OUT和P_OUT分别连接到发光二极管LAMP的输入孔L1和L2上。
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹IO_OUTPUT下的工程文件IO_OUTPUT.Uv2编译程序，上电，进入调试状态，打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0，单步运行程序，观察窗口的数值变化。
4、全速运行程序，观察继电器的发光二极管的亮灭变化，同时确定继电器动作（或光电隔离器导通）与IO输出电平的关系。
实验3IO输入/输出---半导体温度传感器DS18B20实验
目的：
学习IO引脚编程实现交替输入、输出的方法。
内容：
通过单片机的IO引脚与半导体温度传感器实现单线通讯。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
根据18B20的资料（见备注），将IO引脚设置在输出状态，分别模拟出不同的命令时序，例如复位、读寄存器等；再改变IO引脚的为输入状态，接收传感器输出的数据。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的IO1连接到TEMPSENSORDS18B20的DQ。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹IO_INOUTPUT下的工程文件IO_INOUTPUT.Uv2编译程序，上电，进入调试状态，按照程序注释说明设置断点，全速运行程序到断点处，观察寄存器R7中的数据，用手摸住传感器DS18B20芯片，再运行到断点处，比较R7的变化。
4、备注：
DSl8B20数字温度计提供9位（二进制）温度读数指示，器件的温度信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条线（和地线），DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。
因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。
DSl8B20的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在ls（典型值）内把温度变换成数字。
二、单片机的中断系统
实验1外部中断----脉冲计数实验
目的：
学习单片机的外部中断使用方法。
内容：
对外部中断计数显示。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
首先第一步设置单片机的IO为输入状态，第二步设置引脚的中断触发方式，一般设置为边沿触发，第三步，设置外部中断的优先级，第四步，编写中断服务程序，包括中断入口跳转等，第五步，设置中断使能，允许外部引脚触发中断。
第六步，设置死循环，主程序结束，交给中断服务程序完成计数。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的INT0连接到单脉冲输出孔P-，连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹EXT_INT1下的工程文件EXT_INT1.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，按照程序注释说明设置断点，全速运行程序，每按下一次单脉冲开关Paulse，程序运行到断点处一次，观察寄存器R1的变化。
课堂思考题：
（1）编写程序（同时接好硬件电路），采用外部中断INT1及低电平触发方式，使8只二极管从左向右依次循环点亮，中断结束后返回，二极管全灭。
实验2外部中断----故障报警实验
目的：
学习单片机的外部中断使用方法。
内容：
利用外部中断和IO口，改变二极管和蜂鸣器状态，模拟故障报警。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
首先编写初始化程序，设置单片机IO状态，设置中断触发方式，一般设置为边沿触发，设置外部中断的优先级；第二步，编写主程序，调用初始化程序，对IO口状态写无限循环，使发光二极管处于稳定发光，蜂鸣器无发声状态，第三步，编写中断服务子程序，使二极管闪烁发光，蜂鸣器断续鸣叫，模拟故障报警；第四步，编写延时子程序，控制二极管闪烁和蜂鸣器鸣叫的间隔时间。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的INT0连接到单脉冲输出孔P-，同时将MCU的IO0、IO1分别与发光二极管L1、蜂鸣器BUZZER孔相连，连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹EXT_INT2下的工程文件EXT_INT2.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，按照程序注释说明，全速运行程序，发光二极管处于稳定发光状态，蜂鸣器无声音，每按下一次单脉冲开关Paulse，观察二极管L1和蜂鸣器的变化。
课堂思考题：
（1）编写程序（同时接好硬件电路），采用外部中断INT0、跳变触发方式，将8支二极管分为2组，使L1、L3、L5、L7与L2、L4、L6、L8交替亮灭闪烁，中断结束后返回，8支二极管全亮。
（2）编写程序（同时接好硬件电路），采用外部中断INT0、跳变触发方式，实现5次中断请求后，进入中断服务子程序，使L1亮灭闪烁，蜂鸣器断续发声，中断结束后返回，二极管发亮。
三、单片机的定时器/计数器
实验1计数器实验
目的：
学习单片机的定时/计数器的计数功能使用方法。
内容：
对外部单脉冲信号进行计数，计数10个后产生计数中断。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
使用定时/计数器的计数功能，将外部时钟信号加在计数器的计数时钟输入引脚上，当计数10次后，计数器溢出，触发标志位，编程控制分频输出引脚电平翻转，产生分频后的时钟信号。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的IO1和T0分别连接到发光二极管L1的输入L1上和单脉冲输出孔P-，连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹COUNTER下的工程文件COUNTER.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、上电全速运行程序，按下5次单脉冲按键后发光二极管点亮，再按5次后发光二极管熄灭，如此重复。
实验2秒时钟发生器实验
目的：
学习单片机的定时/计数器的定时功能使用方法。
内容：
产生频率为0.5Hz的时钟输出。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
使用定时/计数器的定时功能，时钟源采用系统时钟，根据时钟源的频率配置初值寄存器，使能定时器中断，在中断服务程序中翻转一个IO引脚输出，产生0.5Hz的时钟输出。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的IO1连接到发光二极管L1的输入L1上，连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹TIMER_SECOND下的工程文件TIMER_SECOND.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、全速运行程序，观察发光二极管的亮灭情况。
5、备注：
现在的单片机系统时钟较高，难于产生1秒的定时中断，所以，可以设置定时时间为50毫秒，在中断服务程序中设置程序计数，当累加到1秒后，控制输出IO引脚电平翻转，驱动发光二极管。
四、单片机的串口特点和编程
实验1PC机串口通讯实验
目的：
学习单片机串口的使用方法。
内容：
与PC机实现通讯。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
第一步，配置串口工作在8位，波特率可变异步通讯工作方式，波特率由定时器1确定，同时使能其中断并清除其中断标志位；第二步，配置定时器1，工作在8位自动重装入模式，根据波特率计算其初值。
第三步，编写串口中断服务程序，只处理接收中断，对发送中断只清除标志，不做其他处理。
第四步，设置死循环，交由中断服务程序处理。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用附带的直连串口线连接试验箱的DB9和计算机的串口，接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹RS232下的工程文件RS232.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化,全速运行程序，拔掉开发板上的串口线，强制关闭RS232工程，然后将串口线连接到实验箱上的的串口上。
4、实验箱上MCU部分的TXD、RXD连接到RS232的TXD和RXD上，并将开发板上的跳线帽JP2短接在下侧。
4、打开PC机的超级终端，设置波特率9600、数据位8、无流控、无校验等信息，PC机全速运行实验程序，在超级终端里输入可显示字符，观察超级终端的显示，断开连接的串口线，再输入字符，观察显示有什么不同。
5、备注：
在串口中断服务程序中，要清除中断标志位。
在发送数据前，要检测发送状态位在发送结束状态。
实验2RS485通讯实验
目的：
学习单片机串口的使用方法以及RS485通讯。
内容：
使用Max485芯片进行电平转换，实现差分方式通讯。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
AT89S51/52/53芯片两个（需2套）
步骤：
1、将两个实验箱的CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2端都跳在下侧。
2、连线：
发送设备：
（1）用导线将MCU的TXD、RXD、IO1、INT0分别连接到RS485的TXD、RXD、E485和单脉冲输出P-孔。
（3）用两根导线顺序连接两个实验箱的UR1差分接口（上、下分别对接）。
接收设备：
（1）用导线将MCU的TXD、RXD分别连接到RS485的TXD、RXD；
（2）用导线将MCU的SDA连接到RS485的E485；
（3）用导线将MCU的IO1-IO8分别连到LAMP的L1-L8；
（4）用两根导线顺序连接两个实验箱的UR1差分接口（A、B分别对接）。
3、分别连接好仿真器，试验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开试验程序文件夹RS485下的RS485_TX里的工程，编译程序，将程序下载到“发送设备”的CPU板中。
再打开RS485下的RS485_RX里的工程，编译程序，将程序下载到“接收设备”的CPU板中。
4、同时给两个实验箱上电。
按下发送设备上的单脉冲按键。
观察“接收设备”实验箱上的LED灯变化。
再结合程序分析为什么。
5、备注：
在该RS485的通讯中，关键是设置RS485的E485端的状态，从而决定是接收回来数据还是发送出去数据。
五、存储器
实验1RAM存储器读写实验
目的：
学习存储器数据读写方法。
内容：
将内部RAM中的一段数据复制到另一RAM空间。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
首先设置源的首地址和目的首地址，再设置数据块的长度，设置一个变量，先从源读取一个字节，再写入到目的地址中，如此循环，直至到数据块的长度。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹RAM下的工程文件RAM.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、按照注释设置断点，打开变量观察窗口，全速运行实验程序到断点处，观察2个数组内容的变化。
5、备注：
在汇编中，对内部存储器的操作使用指令MOV，外部存储器的操作使用MOVX和MOVC，其他相同。
6、KeilC环境下观察变量的方法：
在地址框填写：
C:
0000查看CODE区
D:
0000查看DATA区
I:
0000查看IDATA区
X:
0000查看XDATA区
六、PWM发生器
实验1PWM发生器（模拟）实验
目的：
学习利用定时器和IO产生PWM的方法。
内容：
产生占空比变化的PWM波形输出。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板，示波器。
编程：
使用定时/计数器的定时功能，分别产生PWM的高电平和低电平。
第一步，首先选择使用单片机的定时/计数器0的定时功能，确定工作方式。
第二步，根据PWM频率要求确定初值。
第三步，使能定时器的中断。
第四步，编写定时器中断服务程序，确定PWM波形高低电平的保持时间，控制IO引脚输出翻转电平。
做一个死循环，一切交给中断处理。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹PWM_IO下的工程文件PWM_IO.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、全速运行程序，用示波器的单片机的IO1的波形。
5、备注：
定时器产生中断的定时时间是PWM波形占空比调整的最小单位，即分辨率，在定时器中断服务程序中对中断计数，控制IO电平的翻转。
实验2蜂鸣器实验
目的：
学习AT89S51的定时器定时功能使用方法。
内容：
用定时器产生PWM方波驱动蜂鸣器鸣叫。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、用导线将MCU的IO1连接到BUZZER的BUZZER孔，连接好仿真器。
3、试验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开试验程序文件夹BUZZER下的工程文件BUZZER.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、全速运行程序，观察蜂鸣器的鸣叫情况，同时伴随继电器动作。
七、WDG看门狗
实验1外扩WDG（MAX705）实验
目的：
学习外扩看门狗控制器的使用方法。
内容：
配置外扩看门狗电路。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
配置一个IO输出翻转电平信号喂狗，配置一个IO输出驱动发光二极管显示状态。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上。
2、用导线将MCU的IO1、IO2分别连接到WDG的WDI和发光二极管L1的输入孔L1上，用导线将WDG的RST连接到光耦的的P_IN孔，P_OUT连接到74LS244的D0，74LS244的Q0接MCU的RST上，74LS244的/G1、/G2接GND。
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹EXT_WDG下的工程文件EXT_WDG.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、将CPU板上的仿真芯片换成可烧录的芯片AT89S51/52/53，通过ISP电缆烧录HEX文件。
复位后运行程序，观察发光二极管在上电时亮一次，然后保持熄灭状态。
去除IO1到WDI的连线，观察发光二极管会重复亮灭。
5、备注：
在程序开始处，点亮发光二极管约1秒钟，在程序正常运行中，发光二极管熄灭，如果在设定的时间内不能喂狗，程序回到开始处运行，重新点亮发光二极管。
实验2WDG（内部）实验
目的：
学习内部看门狗控制器的使用方法。
内容：
配置内部看门狗。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
配置一个IO输入控制信号，控制喂狗。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上。
2、连线：
用导线将MCU的IO1、IO2分别连接到平推开关K1的输出插孔K1和发光二极管L1的输入孔L1上。
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹INT_WDG下的工程文件INT_WDG.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、将CPU板上的仿真芯片换成可烧录的芯片AT89S51/52/53，通过ISP电缆烧录HEX文件。
复位后运行程序，把平推开关K1拨到H侧，观察发光二极管L1的状态。
把平推开关K1拨到L侧，比较发光二极管L1的状态变化。
5、备注：
在程序开始处，点亮发光二极管约1秒钟，在程序正常运行中，发光二极管熄灭，如果在设定的时间内不能喂狗，程序回到开始处运行，重新点亮发光二极管。
八、SPI总线
实验1SPI（模拟）实验-----TLC2543AD转换实验
目的：
学习SPI总线通讯编程方法、串行AD应用。
内容：
利用SPI总线配置AD转换芯片，并读取转换结果。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
编程3个IO引脚为输出，一个IO为输入；3个输出引脚一个模拟CLK，一个模拟CS，另一个模拟DO，1个输入引脚模拟DI。
根据芯片的技术资料，模拟输出3个输出引脚的时序。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、用导线将MCU的IO1--IO5分别连接到AD的AD_CS、AD_CLK、AD_IN、AD_OUT、AD_EOC，用导线将AD_IN1连接到ANOUT.。
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹EXT_ADC下的工程文件EXT_ADC.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、上电，运行程序，在程序的注释处设置断点，全速运行程序到断点，调节输入的模拟量，观察30H、31H单元中的数的变化
实验2SPI（模拟）实验-----TLV5616DA转换实验
目的：
学习SPI总线通讯编程方法、串行DA应用。
内容：
利用SPI总线配置DA转换芯片，并用万用表测量输出电压值。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
编程4个IO引脚为输出，4个输出引脚：
一个模拟CLK,一个模拟CS，一个模拟DATA，另一个模拟FS。
根据芯片的技术资料，模拟出4个输出引脚的时序。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、用导线将MCU的IO1--IO4分别连接到DA的DA_CS、DA_CLK、DA_IN、DA_FS，用导线将DA_REF连接到插孔Vref2.5V.。
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹EXT_DAC下的工程文件EXT_DAC.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、上电，全速运行程序，用万用表观察插孔DA_OUT的电压值；再修改程序中31H-30H单元的值，看电压值的变化。
九、I2C总线
实验1I2C（模拟）实验-----IC卡（AT24C01）读写实验
目的：
学习I2C总线通讯编程方法。
内容：
利用I2C总线读取存储器IC卡（AT24C01）的数据。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
编程2个IO引脚模拟I2C总线，按照AT24C01的操作时序，访问AT24C01存储器的内容。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的IO1--IO4分别连接到IC_CARD的SCK、SDA、DET、PWR。
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹IIC_CARD下的工程文件IIC_CARD.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、实验箱上电，按照注释设置断点，插入IC卡，全速运行程序到断点处，观察30H~36H单元的数据是否与写入数据一致！
十、综合实验
所谓混合总线，是指由3线组成的总线：
CS、CLK、IO，典型应用是芯片HD7279，特别分出来单独实验。
实验1HD7279LED数码管显示实验
目的：
学习HD7279的通讯方法。
内容：
利用IO向HD7279写入控制命令和数据。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
配置IO，向HD7279写入控制命令，控制数码管的显示。
步骤：
1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。
2、连线：
用导线将MCU的IO1----IO3分别连接到HD7279的7279_CS、7279_CLK、7279_DATA。
用导线将HD7279的7279_A、7279_B、7279_C、7279_D、7279_E、7279_F、7279_G、7279_DP分别连接到LEDDISP的LED_A、LED_B、LED_C、LED_D、LED_E、LED_F、LED_G、LED_DP；用导线将HD7279的7279_C1、7279_C2、7279_C3、7279_C4分别连接到LEDDISP的LED_C1、LED_C2、LED_C3、LED_C4。
连接好仿真器。
3、实验箱上电，在PC机上打开KeilC环境，打开实验程序文件夹HD7279DISP下的工程文件HD7279DISP.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。
4、全速运行程序，观察LED数码管的显示变化。
实验2HD7279键盘实验
目的：
学习HD7279的通讯方法。
内容：
利用总线向HD7279写入控制命令并显示键值。
设备：
EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53CPU板。
编程：
配置2个IO输出作为SPI的CS和CLK，配置1个
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