单片机实训指导书.docx
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单片机实训指导书
单
片
机
实
训
指
导
书
编制：
胡兴志徐斌高学
目录
1对象系统3
1.1系列产品概述3
1.2装置3
1.2.1实验箱3
1.2.2微处理器模块3
1.2.3软件4
2.微处理器概述及调试方法5
2.1STC51系列单片机概述5
2.2单片机调试方法6
3．单片机实验指导部分11
3.1流水灯实验11
3.2基本指令的编程练习14
3.3旋转灯模拟17
3.4键控数码管加减显示实验20
3.5定时器控制数码显示25
3.6生产流水线模拟系统30
3.7五相步进电机的模拟控制35
3.8十字路口交通灯控制40
3.9机械手动作实验44
1对象系统
1.1系列产品概述
本设备采用西门子S7-200、S7-300、S7-400，以及三菱PLC、欧姆龙PLC、研华ADAM8000等PLC、以及单片机为核心（可根据用户要求另行选择），集可编程逻辑控制器、微处理器控制器、编程软件、工控组态软件、模拟控制实验板、微处理器仿真对象、真实工业对象等于一体。
在本装置上，可直观地进行控制器的基本指令练习、多个控制器实际应用的模拟实验及实物实验。
整个系统结构紧凑、功能多样、使用方便，既能进行验证性、设计性实验，又能提供综合性实验，可满足本科、大专及中专等不同层次的教学实验要求，还可为研究开发提供实验平台。
提供各种形式的硬件装置系统，包括墙面形式、台架形式、桌面形式、斜台箱式与普通铝合金箱式等多种形式。
产品的模块是独立的，可以任意选择安装到小型台架或大型台驾的模块类型。
甚至可以安装其他控制系统，以便进行PLC与其他设备的协同处理或联网运行。
不像其他厂家，完全由发光管组成的实验系统，而是提供了多个真实模型，包括：
小型电梯系统、小型直线机械运动控制系统、小型的旋转角度控制系统、温度控制系统、电机转速控制系统等等。
1.2装置
1.2.1实验箱
A8000B型箱式控制器实验装置由实验箱、控制器、软件、实验选件、配件等部分组成。
实验箱体为钢质喷塑箱，坚固美观。
内部有两个电路板，一个开关电源。
1.2.2微处理器模块
采用8051兼容处理器。
一般提供不少于14DI/10DO的数字量。
如果选择的模块包括模拟量，则一般提供不少于2AI/AO的模拟量。
SST51单片机可以载入兼容KEILC的监控程序。
可以支持ISP，从而节省仿真器和编程器，正适合我们的需求。
方便开发:
具有SOFTICE在片仿真功能,开发工程师不需仿真器和编程器便可开发调试产品.可实现单步、断点、全速的仿真，变量数据一目了然。
并且在片仿真解决了专用仿真器存在的-“不能仿真非标准52的特殊功能;接触不良;编程不能运行”的缺陷.
方便生产.芯片的批量编程,仅需一个芯片搞定.既不需生产部配备电脑,编程器,编程插座等生产设备,又避免了因为人为因素的选错文件,程序泄密等弊端.简单,安全,保密,易于生产管理。
编程注意：
不要试图写P3.0，P3.1，或者整体P3口写。
因为这两个端口用于与计算机通信。
由于原来的设计问题不是用于仿真模式，而连接到了I1.0,I1.1，所以这两个端口已经从硬件断开。
输入I0.0-I0.7对应P1.0-P1.7。
P3.2对应I1.2，P3.3对应I1.3，P3.4对应I1.4，P3.5对应I1.5，P3.6对应I1.6。
I1.0,I1.1不能用。
注意：
输入高电平，对应为单片机内部0，输入低电平或者断开，则单片机内部为1。
P2.0-P2.7对应Q0.0-Q0.7。
P3.6对应Q1.0，Q3.7对应Q1.1。
单片机输出高电平，则Q输出为22-24V。
低电平时0V-0.7V。
1.2.3软件
编程软件
针对各个8051的编程软件，KEILC，以及各种编译器。
实验软件
提供所有实验的参考例程，并加以详细注解，是教师教学以及学生学习的有力帮手和实验的平台。
有关软件，请参考对应的说明书。
2.微处理器概述及调试方法
2.1STC51系列单片机概述
STC89C52单片机，它是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机，片内寄存器可反复擦洗，含有32个可编程双向I/O口，3个16位定时/计数器，共8个中断源。
需要指出且注意的是，单片机在系统设计时，管脚EA要始终接高电平。
因为EA接高电平时，单片机读取内部程序存储器。
当扩展有外部ROM时，读取完内部ROM后自动读取外部ROM,EA接低电平时，单片机直接读取外部ROM。
而设计中使用的STC89C52是有内部ROM的，所以此引脚始终接高电平。
2.2单片机调试方法
1：
打开KeilC51程序
，新建一个工程；
2：
保存在自己新建的文件夹中；
3：
点击保存出现CPU选择对话框，选择ATMEL系列的AT89C51；
选择AT89C51
4：
出现是否添加标准51初始代码对话框，选“否”；
5：
工程建立之后新建源程序文件，点击”File”菜单下“New”选项；
6：
保存在工程文件夹内，C程序文件后缀为”.C”，汇编程序文件后缀为“.ASM”;
7:
在文本编辑区编写源程序并保存；在SourceGroup上右击选择“AddFilesToGroup…”选项添加源文件至工程；
8：
将本实验指导书下面的实验例程复制到此文本编辑区内，点击编译。
9：
点击编译按钮，编译工程；
10：
进入目标板调试选项设置，点击“Project”菜单下“OptionsforTarget…”选项；
或者点击这个图标
11.点击Output,勾选CreateHEXFile
注意：
：
：
.最后，再点击编译按钮进行编译，看到下图位置出现creatinghexfilefrom……后，进行下面烧录步骤。
向单片机烧录程序步骤如下
12.在面板编写程序，之后点击编译，打开烧录软件
STC_ISP.
。
13．选择STC89C52RC
14.点击OpenFile/打开文件，选择要烧录的HEX文件。
15.点击Download/下载，给单片机进行复位（断电再给电!
!
!
）。
16.此时如果显示下载OK，则程序成功烧录到单片机内部，此时可在实验板看到程序执行效果。
3．单片机实验指导部分
3.1流水灯实验
一、实验目的
1、熟悉单片机实验装置。
特别是电平高低与输入输出的关系。
2、熟悉编程软件操作。
3．熟悉烧录软件的使用。
二、实验步骤
1、通过防转叠插锁紧线与单片机的主机相应的输入输出插孔相接。
（I为输入点，Q为输出点。
钮子开关和按动按钮是输入设备，模拟开关量的输入；LED2指示灯是输出负载，用以模拟输出负载的通与断。
）
2、在编程软件keilc中编写基本指令练习程序，并通过STC-ISP软件烧录进单片机。
3．在单片机中运行程序，并观察效果。
三、输入输出分配
输入后直接送输出。
可以连接线路，观察输入输出的对应关系。
序号
面板符号
输出点
0
R0
Q0.0
1
R1
Q0.1
2
R2
Q0.2
3
R3
Q0.3
4
R4
Q0.4
5
R5
Q0.5
6
R6
Q0.6
7
R7
Q0.7
四、参考程序（c语言）
#include//此文件中定义了51的一些特殊功能寄存器
#include
sbitI00=P1^0;
sbitI01=P1^1;
sbitI02=P1^2;
sbitI03=P1^3;
sbitI04=P1^4;
sbitI05=P1^5;
sbitI06=P1^6;
sbitI07=P1^7;
//sbitI10=P3^0;
//sbitI11=P3^1;
sbitI12=P3^2;
sbitI13=P3^3;
sbitI14=P3^4;
sbitI15=P3^5;
sbitQ00=P2^0;
sbitQ01=P2^1;
sbitQ02=P2^2;
sbitQ03=P2^3;
sbitQ04=P2^4;
sbitQ05=P2^5;
sbitQ06=P2^6;
sbitQ07=P2^7;
sbitQ10=P3^6;
sbitQ11=P3^7;
voiddelayms（unsignedcharms）
//延时子程序
{
unsignedchari;
while（ms--）
{
for（i=0;i<120;i++）;
}
}
main（）
{
unsignedcharLED;
LED=0xfe;
while
（1）
{
P2=~LED;
if（LED==0x00）
{LED=0xfe;}
delayms（250）;
LED=LED<<1;//循环右移1位，点亮下一个LED"<<"为左移位
}
}
五、实验步骤
1、按照输入和输出两个配置表，将单片机的输入输出与相应面板符号的插孔用连接线连好；
2、按照输入输出配置，参照参考程序，编写实验程序；
3、下载编写程序到单片机，运行程序；
4、观看实验效果。
3.2基本指令的编程练习
在基本指令的编程练习实验区完成本实验。
一、实验目的
1、熟悉单片机实验装置。
特别是电平高低与输入输出的关系。
2、熟悉编程软件操作。
二、实验步骤
1、通过防转叠插锁紧线与单片机的主机相应的输入输出插孔相接。
（I为输入点，Q为输出点。
钮子开关和按动按钮是输入设备，模拟开关量的输入；LED2指示灯是输出负载，用以模拟输出负载的通与断。
）
2、在编程软件中编写基本指令练习程序，并烧录到单片机中运行。
3、在单片机中运行程序，动作相应的输入设备，观察能够正确输入输出。
三、输入输出分配
输入后直接送输出。
可以连接线路，观察输入输出的对应关系。
序号
输入点
面板编号
输出点
面板编号
0
I0.0
P0
Q0.0
Q0
1
I0.1
P1
Q0.1
Q1
2
I0.2
P2
Q0.2
Q2
3
I0.3
P3
Q0.3
Q3
4
I0.4
P4
5
I0.5
P5
6
I0.6
P6
7
I0.7
P7
四、程序代码
#include
#defineHIGH1
#defineLOW0
sbitI00=P1^0;
sbitI01=P1^1;
sbitI02=P1^2;
sbitI03=P1^3;
sbitI04=P1^4;
sbitI05=P1^5;
sbitI06=P1^6;
sbitI07=P1^7;
//sbitI10=P3^0;
//sbitI11=P3^1;
sbitI12=P3^2;
sbitI13=P3^3;
sbitI14=P3^4;
sbitI15=P3^5;
sbitQ00=P2^0;
sbitQ01=P2^1;
sbitQ02=P2^2;
sbitQ03=P2^3;
sbitQ04=P2^4;
sbitQ05=P2^5;
sbitQ06=P2^6;
sbitQ07=P2^7;
sbitQ10=P3^6;
sbitQ11=P3^7;
//初始化函数
voidinit（）
{
I00=HIGH;
I01=HIGH;
I02=HIGH;
I03=HIGH;
I04=HIGH;
I05=HIGH;
I06=HIGH;
I07=HIGH;
//I10=HIGH;
//I11=HIGH;
I12=HIGH;
I13=HIGH;
I14=HIGH;
I15=HIGH;
Q00=LOW;
Q01=LOW;
Q02=LOW;
Q03=LOW;
Q04=LOW;
Q05=LOW;
Q06=LOW;
Q07=LOW;
Q10=LOW;
Q11=LOW;
}
//主函数
voidmain（）
{
init（）;//思考实际I0口电平与单片机内部电平关系，验证基本输入输出逻辑关系。
while
（1）
{
Q00=I00&I01;
Q01=I02|I03;
Q02=~（I04|I05）;
Q03=~（I06&I07）;
}
}
五、实验步骤
1、按照输入和输出两个配置表，将单片机的输入输出与相应面板符号的插孔用连接线连好；
2、按照输入输出配置，参照参考程序，编写实验程序；
3、下载编写程序到单片机，运行程序；
4、观看实验效果。
验证逻辑输入输出关系。
3.3旋转灯模拟
在旋转灯模拟系统区完成本实验。
一、实验目的
1．通过对工程实例的模拟，熟练地掌握单片机的编程和程序调试方法；
2．进一步熟悉单片机的I/O连接；
3．熟悉单片机I/O的具体应用。
二、控制要求
程序启动后，以C1为起点逆时针每隔1s点亮一排发光管，一周后以1s顺时针关闭一排发光管。
三、输入/输出分配
（一）输出：
序号
名称
面板符号
程序符号
输出点
0
C1
C1
QB0
Q0.0
1
C2
C2
Q0.1
2
C3
C3
Q0.2
3
C4
C4
Q0.3
4
C5
C5
Q0.4
5
C6
C6
Q0.5
6
C7
C7
Q0.6
8
C8
C8
Q0.7
四、参考程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitI00=P1^0;
sbitI01=P1^1;
sbitI02=P1^2;
sbitI03=P1^3;
sbitI04=P1^4;
sbitI05=P1^5;
sbitI06=P1^6;
sbitI07=P1^7;
//sbitI10=P3^0;
//sbitI11=P3^1;
sbitI12=P3^2;
sbitI13=P3^3;
sbitI14=P3^4;
sbitI15=P3^5;
sbitQ00=P2^0;
sbitQ01=P2^1;
sbitQ02=P2^2;
sbitQ03=P2^3;
sbitQ04=P2^4;
sbitQ05=P2^5;
sbitQ06=P2^6;
sbitQ07=P2^7;
sbitQ10=P3^6;
sbitQ11=P3^7;
voidDelayMS（uintx）
{
uchart;
while（x--）
{
for（t=120;t>0;t--）;
}
}
voidmain（）
{
uchari;
P2=0x01;
for（i=7;i>0;i--）
{
P2=_crol_（P2,1）;
DelayMS（150）;
}
for（i=7;i>0;i--）
{
P2=_cror_（P2,2）;
DelayMS（150）;
}
}
五、实验步骤
1、按照输入和输出两个配置表，将单片机的输入输出与相应面板符号的插孔用连接线连好；
2、按照输入输出配置，参照参考程序，编写实验程序；
3、下载编写程序到单片机，运行程序；
4、观看实验效果。
3.4键控数码管加减显示实验
在LED数码显示实验区完成本实验。
一、实验目的
1、通过对工程实例的模拟，熟练地掌握单片机的编程和程序调试方法。
2、进一步熟悉单片机的I/O连接。
3、熟悉数码显示指令的应用。
二、控制要求
按启动按钮后，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始加数显示：
显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，再返回初始显示0，并循环不止。
如果按下保持按钮，当前显示的状态将会减数显示，每次减一。
按
如果按下停止按钮，将会清零显示。
三、输入输出分配
（一）输入：
序号
名称
面板符号
程序符号
输入点
0
加计数
START
E00
I0.0
1
减计数
KEEP
E01
I0.1
2
清零
STOP
E02
I0.2
（二）输出：
序号
名称
面板符号
程序符号
输出点
0
A
A
QB0
Q0.0
1
B
B
Q0.1
2
C
C
Q0.2
3
D
D
Q0.3
4
E
E
Q0.4
5
F
F
Q0.5
6
G
G
Q0.6
7
DP
DP
Q0.7
数字
HGFEDCBA
16进制
0
00111111
3FH
1
00000110
06H
2
01011011
5BH
3
01001111
4FH
4
01100110
66H
5
01101101
6DH
6
01111101
7DH
7
00000111
07H
8
01111111
7FH
9
01101111
6FH
四、参考程序
/*按键控制数码管加减显示实验*/
/*I00I01I02分别接在STARTKEEPSTOP.Q00--Q07分别接在A--DP.
说明功能：
START键加数，KEEP键减数，STOP键清零。
*/
#include
#include
#defineHIGH1
#defineLOW0
sbitI00=P1^0;
sbitI01=P1^1;
sbitI02=P1^2;
sbitI03=P1^3;
sbitI04=P1^4;
sbitI05=P1^5;
sbitI06=P1^6;
sbitI07=P1^7;
//sbitI10=P3^0;
//sbitI11=P3^1;
sbitI12=P3^2;
sbitI13=P3^3;
sbitI14=P3^4;
sbitI15=P3^5;
sbitQ00=P2^0;
sbitQ01=P2^1;
sbitQ02=P2^2;
sbitQ03=P2^3;
sbitQ04=P2^4;
sbitQ05=P2^5;
sbitQ06=P2^6;
sbitQ07=P2^7;
sbitQ10=P3^6;
sbitQ11=P3^7;
bitC;//全局变量
unsignedlongreg=0;
unsignedcharcodeseg[]={
0x3F,/*0*/
0x06,/*1*/
0x5B,/*2*/
0x4F,/*3*/
0x66,/*4*/
0x6D,/*5*/
0x7D,/*6*/
0x07,/*7*/
0x7F,/*8*/
0x6F,/*9*/
0x77,/*A*/
0x7C,/*b*/
0x39,/*C*/
0x5E,/*d*/
0x79,/*E*/
0x71,/*F*/};
unsignedchari;
//初始化函数
voidinit（）
{
I00=HIGH;
I01=HIGH;
I02=HIGH;
I03=HIGH;
I04=HIGH;
I05=HIGH;
I06=HIGH;
I07=HIGH;
//I10=HIGH;
//I11=HIGH;
I12=HIGH;
I13=HIGH;
I14=HIGH;
I15=HIGH;
Q00=LOW;
Q01=LOW;
Q02=LOW;
Q03=LOW;
Q04=LOW;
Q05=LOW;
Q06=LOW;
Q07=LOW;
Q10=LOW;
Q11=LOW;
}
//晶振12MHz时，大约延时j*10ms
voiddelay_10ms（unsignedintj）
{
unsignedinti;
while（j--）
{
for（i=0;i<767;i++）
{
_nop_（）;
}
}
}
voidbutton（）
{
if（I00==LOW）//启动按键
{
delay_10ms
（1）;//延时再检测，去抖动
if（I00==LOW）i++;//加一
while（!
I00）;//释放按键才退出按键识别
}
if（I01==LOW）//保持按键
{
delay_10ms
（1）;//延时再检测，去抖动
if（I01==LOW）//如果大于0，则减一
{
if（i==0）{i=16;}
i--;
}
while（!
I01）;//释放按键才退出按键识别
}
if（I02==LOW）//停止按键
{
delay_10ms
（1）;//延时再检测，去抖动
if（I02==LOW）i=0;//清零
while（!
I02）;//释放按键才退出按键识别
}
}
//主函数
voidmain（）
{
init（）;
i=0;
while
（1）
{
if（i>=0&&i<=15）
{
button（）;//从这里加入按键识别
P2=seg[i];//显示当前数值，
}
else
{
i=0;
}
}
}
五、实验步骤
1、按照输入和输出两个配置表，将单片机的输入输出与相应面板符号的插孔用连接线连好；
2、按照输入输出配置，参照参考程序，编写实验程序；
3、下载编写程序到单片机，运行程序；
4、观看实验效果。
修改程序后让数码管每次加减2.
3.5定时器控制数码显示
在LED数码显示实验区完成本实验。
一、实验目的
1、通过对工程实例的模拟，熟练地掌握单片机的编程和程序调试方法。
2、进一步熟悉单片机的I/O连接。
3、熟悉数码显示指令的应用。
二、控制要求
按启动按钮后，由八组LED发
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