- - -.51系列单片机原理与应用实验华南师X大学物理与工程工程学院微机教研室20010年9月目录实验须知 (2)实验一数字量输入输出实验 (4)实验二定时与中断实验 (6)实验三串行通信实验 (9)实验四串行A/D转换实验 (11)实验五交通灯控制实验 (12)实验六现实人体视觉暂留特性测试实验 (14)实验七实时时钟制作实验 (17)实验八简易电子琴制作实验 (18)实验九EEPROM应用—数字密码锁 (20)实验十综合实验：教学板自检程序设计 (25)实验十一数据采集—火灾报警装置的软硬件设计 (26)附录一实验教学板 (27)附录二实验用软件使用说明 (28)实验须知一、预习要求1．实验前认真阅读实验指导书的相关内容，明确实验目的和实验任务。

2．实验前应做好预习报告，在报告中，要求画出所设计的实验电路原理图、程序流程图，编写好程序，并对程序加以注释，还要拟订好实验步骤。

二、实验要求1．按实验中心安排的时间到指定实验室上实验课，不要迟到、缺席。

有特殊原因不能在原安排时间来实验时，须提前一天通知实验中心负责教师。

2．认真完成每次实验的各项任务，实验结果要请指导教师检查。

教师对实验内容提问，并对完成者进行记录。

3．爱护设备，保持清洁，不得在实验室内大声喧哗，不要将食物带入实验室，不擅自更换设备。

4．在实验箱（板）通电状态下，不要用手随意触摸电路板上除按键和开关以外的芯片等其它元器件。

，严禁带电操作，即所有接线、改线和拆线操作均应在不带电的状态下进行。

5．实验中若发生异常情况应立即切断电源，并向指导教师报告，检查原因，避免再次发生类似情况。

6．实验完毕，请整理好实验设备后再离开实验室。

三、实验报告要求实验报告必须使用实验报告专用纸，书写要工整、清楚，并在下一次实验时交给指导教师。

实验报告应包括以下内容：1．实验名称、实验人XX、学号、班级、同组人XX。

2．实验目的、任务（内容）。

3．各任务程序流程图、自编程序清单，对程序须给出适量注释（例如：变量和某些寄存器的作用，关键程序段的功能等）。

4．应画出所设计的完整实验电路图。

5．记录和分析实验调试过程中遇到的问题并给以合理的解释，简述是如何解决的。

记录实验结果，6．解答思考题。

实验一数字量输入输出实验一、实验目的1．熟悉教学板电路及其结构。

2．掌握利用μVision C51 软件编辑、调试（包括仿真调试、单步调试）、运行单片机程序的步骤和方法，掌握利用STC-ISP V39软件和下载线将程序写入单片机的方法。

3．通过实验熟悉51单片机的并行I/O口，并掌握它们的应用。

4．掌握矩阵键盘、LED动态显示的工作原理。

二、实验设备PC机一台、实验教学板一块。

三、实验准备1．阅读实验讲义附录一、实验教学板电路图和附录二、μVision软件使用说明2．按实验题目要求设计好硬件电路，画出电路原理图，设计出相应程序，并给程序加上较详细的注释。

四、实验内容1. 1.实验线路如附图所示，51单片机的P0口输出接8个发光二极管的阴极，P2.4经NPN三极管9011控制发光管的阳极。

P3口支持一个8位行列式键盘，其中P3.4~P3.7供键盘扫描输出，P3.2、P3.3作键盘扫描输入。

2.实验要求：编程实现键盘对发光二极管的控制，每按一个按键，使对应的二极管点亮。

2．51单片机P0口输出同时接4个数码管的阴极，P2.0~P2.3，经NPN三极管9011接数码管的阳极，该端口用于分别控制相应数码管的导通。

实验要求：编程实现对任意按键动作的次数进行计数（最大99次），同时将计数值实时显示。

五、实验步骤1.将实验板与PC机通过口连接。

启动PC机，进入μVision软件环境，选择建立新工程文件，即可开始输入源程序。

2．完成汇编、编译、连接，若有错误，则修改源程序，直至编译、连接通过为止。

3．接上实验板上的电源。

3．运行“STC-ISP V39.EXE”，将程序代码下载到实验板的单片机中。

操作的顺序是：1）选择单片机（MCU TYPE）型号。

如：“STC89C51RC”要与实验板上所装单片机的型号一至。

2）打开文件（Open File）。

即把要下载到单片机的程序文件（已通过编译了的机器码文件——二进制（.Bin）或十六进制（.Hex）的）调到“文件缓冲区”，这时可看到右边的“文件缓冲区”有数字变化。

3）选择串行通信口。

选对时，软件上的小灯会变绿。

否则小灯是灰色。

且在左下窗口提示“出错信息”。

4）下载：按“Download/下载”按键下载。

5）把实验板上的供电的直流电源拔掉或关掉3秒钟再插入或打开电源（为单片机上电复位）。

注意：4)和5)顺序不能反！4．观察单片机运行情况，验证程序是否能完成题目给出的控制要求，若不能达到要求，分析原因、查找错误，修改源程序，再次汇编、连接，重新下载、运行，直至达到题目的控制要求。

六、参考程序流程图实验内容1流程图实验内容2流程图键盘处理程序流程图七、思考题1.在调试程序过长中，你是如何发现程序中的错误？2.按键程序为什么要有去抖动功能，如何去抖动？3. 在显示时，为什么要延时1ms，这个时间过长或过短，会出现什么现象？实验二定时与中断实验一、实验目的1．通过实验掌握51单片机的定时/计数器的应用。

2．掌握51单片机的中断原理及应用。

3. 进一步学习系统应用程序的设计和调试方法二、实验设备PC机一台、实验教学板一块。

图2-1三、实验内容实验线路如图2-1, 通过定时器的定时，产生一定频率的波形信号，经P2.5输出，驱动蜂鸣器，便可发出某一频率的音调，若按乐曲的音调连续发出，并使其按节拍变化，便可演奏一首乐曲。

实验要求：编程实现演奏一首乐曲C调常用音频及其对应频率如下表：音符频率T值音符频率T值7SI 494 64603 5 So 784 649481 DO 523 64654 6 La 880 650122 Re 587 64751 7 Si 987 650693 Mi 659 64837 1DO 1046 650954 Fa 698 64875 2RE 1174 65143定时器初值计算方法：由于软件是通过定时器溢出后对P2.5取反产生方波，故定时器溢出时间为1//2f，则计数器计数初值为：X = 65536 —n = 65536—(1/2f)/12/fosc = 65536—fosc/24f电路板上的晶振频率为11.0593MHZ，根据不同音调的频率值，就可以计算出上表的初值。

用乐曲最短的1/4拍为一个基本节拍时间，定为0.5秒，基本节拍时间由另一个定时器产生，设此定时器定时时间为50ms，定时时间常数（计数器初值）= 65536 —（50000*12/11.0593）=02C13H，可以分别通过该定时中断10、20、40、80次满足1/4拍、1/2拍、1拍、2拍的定时要求。

软件编程时，要先将乐谱转换成包含有音符和音长信息的代码，然后，以查表方式通过乐谱代码控制喇叭演奏出乐曲。

具体方法如下：（1）乐谱代码用字节结构，字节高4位代表音符，从SI到RE分别用0到9表示；字节低4位代表该音符的节拍，用1、2、3、、、8分别表示1/4拍、1/2拍、1拍、、、4拍，按照这样的规则，将整段音乐变换成相应的代码数据表，最后一个字节内容为00H，代表数据表的结束。

（2）在程序执行时按顺序查表，从字节数据中取出音符代码和节拍代码，查频率表得该音符对应频率的定时初值，再根据节拍代码控制音长，启动两个定时器后，即可发出要求的音，这样就控制演奏出完整的乐曲。

四、实验参考汇编主程序：ORG 0000HRESET: AJMP MAINORG 000BH ;定时器0中断入口AJMP TT0PORG 001BH ；定时器1中断入口AJMP TT1P0RG 0020HMAIN: MOV S P,#70H ；设堆栈区CLR P2.5 ；关声音MOV I E,#**H ；开中断（参数自己填写）MOV R1,#0H ；乐谱数据表偏移量ACALL PTOM2 ；调乐曲输出子程序CLR TR0 ；停止定时器的工作CLR TR1CLR P2.5 ；关声音HERR: AJMP HERR ；程序结束PTOM: MOV T MOD,#****H ；设定时器的工作方式（参数自己填写）PTOM1: MOV D PTR,#MUCI ；乐曲数据表首地址送DPTRMOV A,R1MOVC A,A+DPTR ；取乐谱数据JNZ PTOM2RET ；数据为00时结束PTOM2: MOV R2,A ；暂存ANL A,#0F0H ；保留音符数据SWAP ARL A ；乘2（每个音符要2个字节的定时值）MOV R3,AMOV D PTR,#TABL ；频率表MOVC A,A+DPTR ；查表得定时高8位MOV T H0,AMOV A,R3INC AMOVC A,A+DPTR ；查表得定时值低8位MOV T L0,AMOV A,R2ANL A,#0FH ；保留节拍数据MOV B,#8MUL AB ；乘8得定时中断次数MOV R0,AMOV T H1,#2CH ; 50ms定时的初值MOV T L1,#13HSETB TR1 ；启动定时器SETB TR0HERE: CJNE R0,#0H,HERE ；当前的节拍时间完成了？INC R1 ；是，准备取下一个数据AJMP PTOM1TT0P: 自编定时器0中断服务程序……TT1P: 自编定时器1中断服务程序……TABL: DW64603,64654,64751,64837……；乐曲“送别”的数据表MUCI: DB 54H,32H,52H,88H,64H,82H,62H,58H,54H,12H,22H,34H DB 22H,12H,2CH,54H,32H,52H,86H,72H,64H,84H,58H,54HDB 22H,32H,46H,02H,1CH,64H,84H,88H,74H,62H,72H,88HDB 62H 72H,82H,62H,62H,52H,32H,12H,28H,28H,54H,32HDB 52H 84H 72H,64H,86H,58H,54H,22H,32H,46H,02H,1CHDB 00H五、思考题1．总结程序调试的方法。

2．根据实验板，设计一个任意乐曲的音乐盒子，并给出程序流程图。

实验三 串行通信实验一、实验目的1．了解51单片机串行口的结构、串行通讯的原理。

2．掌握51单片机与PC 机之间通讯的方法。

3. 学习系统应用程序的设计和调试二、实验设备PC 机一台 、 实验教学板一块。

三、实验原理51单片机的串行接口是全双工的，它能做异步接收器/发送器（UART ），也能做同步移位寄存器使用。