湖南城市学院实验报告2018-2019 学年上学期姓名：***班级学号：******实验课程：单片机原理及应用实验室名称：电子工程实验室湖南城市学院信息与电子工程学院实验中心印制实验项目名称：实验一指示灯和开关控制器实验一、实验目的及要求1、学习51单片机I/O基本输入/输出功能，掌握汇编语言的编程与调试方法；2、熟悉proteus软件，了解软件的结构组成与功能；3、学会在ISIS模块中进行汇编程序录入、编译和调试；4、理解单片机程序控制原理，实现指示灯/开关控制器的预期功能。
二、实验原理实验电路原理图如图1所示，图中输入电路由外接在P3口的8只拨动开关组成；输出电路由外接在P2口的8只低电平驱动的发光二极管组成。
此外，还包括时钟电路、复位电路和片选电路。
图1 实验原理图在编程软件的配合下，要求实现如下指示灯/开关控制功能：程序启动后，8只发光二极管先整体闪烁3次（即亮→暗→亮→暗→亮→暗，间隔时间以肉眼可观察到为准），然后根据开关状态控制对应发光二极管的灯亮状态，即开关闭合相应灯亮，开关断开相应灯灭，直至停止程序运行。
软件编程原理为：（1）8只发光二极管整体闪烁3次亮灯：向P2口送入数值0；灭灯：向P2口送入数值0FFH；闪烁3次：循环3次；闪烁快慢：由软件延时时间决定。
（2）根据开关状态控制灯亮或灯灭开关控制灯：将P3口（即开关状态）内容送入P2口；无限持续：无条件循环。
程序流程图如图2所示。
图2 实验程序流程图三、实验仪器设备及装置（1）硬件：电脑一台；（2）仿真软件：Proteus；（3）编程软件Keil uVision4。
其中，仿真软件ISIS元件清单如表1所示。
表1 仿真软件ISIS元件清单四、实验内容和步骤（一）实验内容：（1）熟悉ISIS模块的汇编程序编辑、编译与调试过程;（2）完成实验的汇编语言的设计与编译；（3）练习ISIS汇编程序调试方法，并最终实现实验的预期功能。
（二）实验步骤：（1）提前阅读与实验相关的阅读材料；（2）参考指示灯/开关控制器的原理图和实验的元件清单，在ISIS中完成电路原理的绘制；（3）参考程序流程图在Keil uVision4中编写和编译汇编语言程序；（4）利用ISIS的汇编调试功能检查程序的语法和逻辑错误；（5）观察仿真结果，检验与电路的正确性。
五、实验数据记录与处理或实验现象与分析1、实验程序#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid delay(uchar k){uint j;while(k--)for(j=0;j<1000;j++);}void main(void){uchar temp;uint i;for (i=0;i<3;i++){P2=0;delay(100);P2=0xff;delay(100);}while(1){temp=P1;P2=temp;}}2、实验现象①程序开始运行后，8只发光二极管先整体闪烁3次（亮→暗→亮→暗→亮→暗）实验结果如图3图4所示。
图3 二极管灯亮图图4 二极管灯灭图②开关可以控制二极管的最终状态（即开关闭合则对应二极管最后的状态为亮，开关断开则对应二极管最后的状态为暗）。
（1）当按下开关1 2 7 8时结果如图5.1所示。
图5.1 二极管状态图（2）当按下开关1 3 4 6时结果如图5.2所示。
图5.2 二极管状态图实验结果分析：当程序启动时，可以看到8只发光二极管整体循环闪烁三次，闪烁快慢由延时时间决定，然后根据所设开关的状态对应二极管的亮灯状态。
六、问题讨论下图6中单片机80C51中31号引脚为什么接+5V？图6 问题分析图答：31号引脚为使能端（EA非），通过+5V电压是使单片机访问内部程序存储器，但当PC（程序计数器）值超过某值时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
实验项目名称：实验二LED灯和数码显示器的中断控制一、实验目的及要求1.掌握外部中断原理，学习中断编程与程序调试方法；2.熟悉Keil uVision4平台软件调试方法。
二、实验原理实验电路原理图如图1所示，图中按键K1和K2分别接于P3.2和P3.3，发光二极管D1接于P0.4，共阴极数码管LED1接于P2口。
时钟电路、复位电路、片选电路忽略。
图1实验原理图在编程软件的配合下，要求实现如下功能：程序启动后，D1处于熄灯、LED1处于黑屏状态；单击K1，可使D1亮灯状态反转一次；单击K2，可使LED1显示增加1，并按十六进制数显示，达到F后重新从1开始。
软件编程原理为：K1和K2的按键动作分别作为INT0和INT1的中断请求，在中断函数中进行指示灯与数码管的信息处理。
初始化后，主函数处于无限循环状态，等待中断请求。
三、实验仪器设备及装置（1）硬件：电脑一台；（2）仿真软件：Proteus；（3）编程软件Keil uVision4。
其中，仿真软件ISIS元件清单如表1所示。
四、实验内容和步骤（一）实验内容：（1）熟悉Keil uVision4的软件调试方法；（2）完成实验的C51语言编程；（3）练习Keil uVision4与ISIS的联机仿真方法。
（二）实验步骤：（1）提前阅读与实验相关的阅读材料；（2）参考实验电路原理图和元件清单在ISIS中完成电路原理图的绘制；（3）在Keil uVision4中编写和编译C51程序，生成可执行文件；（4）在Keil uVision4中启动ISIS的仿真运行，并进行联机调试；（5）观察仿真结果，检验与电路的正确性。
五、实验数据记录与处理或实验现象与分析1、实验程序#include<reg51.h>#define uchar unsigned charsbit led=P0^4;uchar led_mod[]={0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};uchar i=0;void init(){IT0=1; //中断0边沿触发IT1=1; //中断1边沿触发EA=1;EX0=1;EX1=1; //开总中断、中断0、中断1}void int0() interrupt 0{led=~led;}void int1() interrupt 2{if(++i>=16) i=0; //先加再用}void main(){init();while(1){P2=led_mod[i];}}2.实验现象图2为仿真运行效果图。
图2仿真图按下K1,D1灯亮，如图3(a)所示：图3(a) 二极管状态图再按下K1，D1灯灭，如图3(b)所示：继续按下K1则D1将“亮→灭→亮→灭→亮→灭”如此循环。
当按K2时,每按一次数码显示管上的字符变化一次：持续按K2则数码显示管依次显示1-F ：如图4所示。
图4 LED 状态图实验结果分析：① 持续按下K1则D1将“亮→灭→亮→灭→…→亮→灭”如此循环表明实现了K1对应于D1状态反转这个功能；②持续按下持续按K2则数码显示管依次显示1-F ，实现了K2对应于0-F 间的数码管加一计数显示。
图3(b) 二极管状态图六、问题讨论uchar led_mod[]={0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71};这些就代表0-F，为什么呢？答:数码分为7段式（7个发光二极管）和8段式（8个发光二极管，见图6）的，而二极管的亮灭对应0x3F的一位（1或0），为0时灭，1为亮；比如 0x3f 就是是 0b00111111 那么它对应的数码管的最外面一圈的二极管是1，是亮的，中间的一横和小数点都输0，是灭的，所以显示出来的就是0。
图5二极管示意图实验项目名称：实验三双机通信及PCB设计一、实验目的及要求1.掌握串行口通信工作原理；2.熟悉单片机电路的PCB设计过程。
二、实验原理实验的电路原理图如图1所示，图中1#机的发送线与2#机的接收线相连，1#机的接收线与2#机的发送线相连，共阴极BCD数码管BCD_LED1和BCD_LED2分别接各机的P2 口，两机共地（默认），晶振为11.0592MHz,波特率为2400bps,串口方式1。
软件编程原理如下：1#机采用查寻法编程，根据RI和TI标志的软件查询结果完成收发过程；2#机采用中断法编程，根据RI和TI的中断请求，在中断函数中完成收发过程。
PCB设计原理：在1#机的电路原理图中添加接线端，并定义电源端口，图中BCD数码管需要自定义PCB封装。
图1实验原理图三、实验仪器设备及装置（1）硬件：电脑一台；（2）仿真软件：Proteus ARES；（3）编程软件Keil uVision4。
其中，仿真软件ISIS元件清单如表1所示。
表1 仿真软件ISIS元件清单四、实验内容和步骤（一）实验内容：（1）掌握串行通信原理和中断法通信软件编程；（2）完成实验的C51编程；（3）学习使用ARES软件，完成实验电路（见图1）PCB设计。
（二）实验步骤（1）提前阅读与实验相关的阅读材料；（2）参考图1及表1，在ISIS中完成电路原理图的绘制；（3）采用Keil μVision4进行C51串行通信编程和调试；（4）对电路进行PCB设计，生成Gerber输出文件。
五、实验数据记录与处理或实验现象与分析1、实验程序//实例实现两个单片机点对点的数据通信#include<reg51.h>#define uchar unsigned char void delay (unsigned int time){ unsigned int j=0;for(;time>0;time--)for(j=0;j<125;j++);}void main(void){uchar counter=0;P2=0x3f;TMOD=0x20;TH1=0xf4;TL1=0xf4;PCON=0x00;TR1=1;SCON=0x50;while(1){SBUF=counter;while(TI==0);TI=0;while(RI==0);RI=0;if(SBUF==counter){P2=counter;if(++counter>15) counter=0; delay(500);}}}#include<reg51.h>#define uchar unsigned charvoid main(void){uchar receiv;P2=0x3f;TMOD=0x20;TH1=0xf4;TL1=0xf4;PCON=0x00;TR1=1;SCON=0x50;while(1){while(RI==1){RI=0;receiv=SBUF;SBUF=receiv;while(TI==0);TI=0;P2=receiv;}}}2、实验现象下面的图2.1和图2.2仿真的效果图，发送值和接收值分别显示在双方LED 数码管上。