《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》

1、單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編寫：張?zhí)祜w 審定：段毅安徽信息工程學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院2019年2月單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書第一部分 緒論一、實(shí)驗(yàn)的基本要求本實(shí)驗(yàn)課是單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程的重要組成部分。通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)在“做中學(xué)”，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力并培養(yǎng)一定的單片機(jī)開發(fā)能力。本課程主要內(nèi)容為熟悉51單片機(jī)的內(nèi)部組成及工作原理，掌握51單片機(jī)的C51語言程序設(shè)計(jì)方法，并能綜合運(yùn)用單片機(jī)的軟、硬件技術(shù)分析實(shí)際問題。通過安排項(xiàng)目化的實(shí)驗(yàn)，要求每位學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)和開發(fā)任務(wù)，分析并回答相關(guān)的思考題內(nèi)容，認(rèn)真完成項(xiàng)目規(guī)定

2、的功能，仔細(xì)分析項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題與現(xiàn)象。通過本課程的學(xué)習(xí)，使電類專業(yè)的學(xué)生系統(tǒng)掌握單片機(jī)的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)方法和編程技巧，為將來從事單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和嵌入式的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，對實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)三個(gè)階段提出基本要求。1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行的必要步驟。學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)前都應(yīng)做好預(yù)習(xí)，才能對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟和注意事項(xiàng)等做到心中有數(shù)，從而提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效率。認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，對于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和保證人身及實(shí)驗(yàn)設(shè)備安全等都具有重要意義。預(yù)習(xí)應(yīng)做到：(1)復(fù)習(xí)教科書有關(guān)章節(jié)內(nèi)容，熟悉與本次項(xiàng)目相關(guān)的

3、理論背景知識(shí)。(2)認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，了解本次項(xiàng)目的目的和內(nèi)容，掌握項(xiàng)目中涉及的實(shí)驗(yàn)原理和方法，仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)安全操作說明，明確實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題。(3)寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，其中應(yīng)包括項(xiàng)目相關(guān)的主要知識(shí)點(diǎn)及設(shè)計(jì)方案等，經(jīng)教師檢查認(rèn)為確實(shí)做好了實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，方可開始實(shí)驗(yàn)。2.實(shí)驗(yàn)在完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)后，就可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段。實(shí)驗(yàn)時(shí)要做到以下幾點(diǎn)：(1)預(yù)習(xí)報(bào)告完整，熟悉項(xiàng)目所需背景知識(shí)及相關(guān)元器件設(shè)備實(shí)驗(yàn)開始前，指導(dǎo)教師要對學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告做檢查，要求學(xué)生了解本次項(xiàng)目的目的、內(nèi)容和方法，只有滿足此要求后，方能允許實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)老師要對項(xiàng)目所用焊接工具等設(shè)備作詳細(xì)介紹，特別是對實(shí)驗(yàn)中的安全必須認(rèn)真講解，學(xué)生

4、必須熟悉該次實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備，明確這些設(shè)備的功能與使用方法。(2)建立小組，合理分工每次實(shí)驗(yàn)都以小組為單位進(jìn)行，每組4人組成。項(xiàng)目進(jìn)行中，軟硬件設(shè)計(jì)、實(shí)物焊接、調(diào)試分析等工作都應(yīng)有明確的分工，以保證項(xiàng)目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)可靠完成。 (3)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí)應(yīng)對基本項(xiàng)目內(nèi)容做到心中有數(shù)。正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟完成相應(yīng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)請指導(dǎo)老師檢查每次課的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可后，關(guān)閉所有電源，并把實(shí)驗(yàn)中所用的物品整理好，放至原位。3.實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)對項(xiàng)目整體實(shí)施過程進(jìn)行分析并撰寫項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告。每組同學(xué)要獨(dú)立完成一份項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告，報(bào)告的編寫應(yīng)持嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告是根據(jù)

5、項(xiàng)目具體實(shí)施過程完成相關(guān)內(nèi)容，經(jīng)過分析研究或分析討論后寫出的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和心得體會(huì)，應(yīng)簡明扼要、字跡清楚、結(jié)論明確。項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）整體方案概述。（2）軟、硬件電路詳細(xì)設(shè)計(jì)。（3）仿真及實(shí)物焊接。（4）對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象、遇到的問題進(jìn)行分析討論，寫出心得體會(huì)，并對實(shí)驗(yàn)提出自己的建議和改進(jìn)措施。二、實(shí)驗(yàn)的安全操作說明為了順利完成單片機(jī)原理及接口技術(shù)的全部項(xiàng)目，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)人身安全及設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)人員要嚴(yán)格遵守如下安全規(guī)則：1.上電前，應(yīng)做如下工作：(1)檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)與電腦間的電纜線是否正確可靠連接。(2)檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備間的電纜線是否正確可靠連接。2.上電后，實(shí)驗(yàn)過程中勿

6、帶電插拔元器件。3.實(shí)驗(yàn)過程中，人體不可接觸帶電線路。4.實(shí)驗(yàn)過程中，電烙鐵需放置在烙鐵架上，不得隨意擺放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按照正確步驟關(guān)閉電腦，并等電烙鐵冷卻后再放入工具箱整理。第二部分 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指導(dǎo)項(xiàng)目一 花樣彩燈一、項(xiàng)目目的1.了解單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)花樣彩燈項(xiàng)目的硬件電路和軟件編程技巧。2.熟悉發(fā)光二極管的特點(diǎn)；熟悉軟件延時(shí)的編程方法。3.掌握單片機(jī)I/O口的工作原理；掌握查表方法在花樣彩燈中的的應(yīng)用。二、項(xiàng)目儀器(元器件)1.萬能板2.電烙鐵套件(焊臺(tái)、焊錫海綿等)3.導(dǎo)線4.單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板5.發(fā)光二極管6.電阻7.萬用表三、項(xiàng)目背景知識(shí)1.發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡稱LED，

7、可用來指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，制作節(jié)日彩燈、廣告牌匾等。不同材料制作的二極管可發(fā)出不同顏色的光，常見的有紅光，綠光，黃光和藍(lán)光。發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?，大部分發(fā)光二極管的工作電流在15mA之間，其內(nèi)阻為20100。發(fā)光二極管在不超過額定工作電流情況下，流經(jīng)的電流越大，顯示亮度越高。2.發(fā)光二極管與單片機(jī)的連接P0口作通用I/O用，由于漏極開路，需外接上拉電阻。而P1P3口內(nèi)部有30k左右上拉電阻。與P1、P2、P3口相比，P0口每位可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL輸入，而P1P3口每一位驅(qū)動(dòng)能力，只有P0口一半。當(dāng)P0口某位為高電平時(shí)，可提供400µA的拉電流；當(dāng)P0口某位為低電平（0.45V）時(shí)

8、，可提供3.2mA的灌電流，而P1P3口內(nèi)有30k左右上拉電阻，如高電平輸出，則從P1、P2和P3口輸出的拉電流Id僅幾百µA，驅(qū)動(dòng)能力較弱，亮度較差，見圖1（a）。如端口引腳為低電平，能使灌電流Id從單片機(jī)外部流入內(nèi)部，則將大大增加流過的灌電流值，見圖1（b）。AT89S51任一端口要想獲得較大的驅(qū)動(dòng)能力，要用低電平輸出。如一定要高電平驅(qū)動(dòng)，可在單片機(jī)與發(fā)光二極管間加驅(qū)動(dòng)電路，如74LS04、74LS244等。圖1 發(fā)光二極管與單片機(jī)并行口的連接3.I/O端口的編程控制對I/O端口編程控制時(shí)，要對I/O端口特殊功能寄存器聲明，在C51的編譯器中，這項(xiàng)聲明包含在頭文件reg51.h中

9、，編程時(shí)，可通過預(yù)處理命令#include<reg51.h>，把這個(gè)頭文件包含進(jìn)去。四、項(xiàng)目內(nèi)容在單片機(jī)的P0端口的P0.0P0.7引腳外接8個(gè)LED發(fā)光二極管D1D8，在P2端口的P2.0P2.7引腳外接8個(gè)LED發(fā)光二極管D9D16實(shí)現(xiàn)各種燈亮的效果，具體要求為：1.D1D16發(fā)光二級管自上而下依次輪流點(diǎn)亮；2.D1D16發(fā)光二級管自下而上依次輪流點(diǎn)亮；3.D1D16發(fā)光二級管自上而下每間隔一個(gè)依次點(diǎn)亮；4.上下交替點(diǎn)亮；5.全亮；6.全滅；7.重復(fù)循環(huán)以上6個(gè)過程。五、項(xiàng)目步驟1.布置項(xiàng)目內(nèi)容（此項(xiàng)目所需掌握知識(shí)目標(biāo)、項(xiàng)目所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能）2.整體方案制定3.硬件電路設(shè)計(jì)

10、（硬件電路，分模塊介紹）4.軟件程序編寫（1）設(shè)計(jì)思路（有哪些子程序，或者相關(guān)流程圖）（2）程序代碼5.仿真調(diào)試（Proteus仿真圖）6.實(shí)物焊接7.項(xiàng)目驗(yàn)收（項(xiàng)目答辯、項(xiàng)目報(bào)告）六、項(xiàng)目注意事項(xiàng)1.發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮，時(shí)間間隔設(shè)置要恰當(dāng)。2.二極管具有單向?qū)щ娦?，焊接時(shí)，注意二極管的極性。項(xiàng)目二 數(shù)字電子鐘一、項(xiàng)目目的1.了解數(shù)字電子鐘的組成，功能以及特點(diǎn)。2.熟悉數(shù)字電子鐘的外圍電路模塊，以及各模塊與單片機(jī)的連接。3.掌握數(shù)碼管顯示原理，按鍵檢測原理以及定時(shí)器，蜂鳴器的工作原理。二、項(xiàng)目元器件1.萬能板2.電烙鐵套件(焊臺(tái)、焊錫海綿等)3.導(dǎo)線4.單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板5.數(shù)碼管6.電阻7

11、.按鍵8.蜂鳴器9.74LS37310.萬用表三、項(xiàng)目背景知識(shí)1.開關(guān)檢測原理用I/O端口來進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)檢測，開關(guān)一端接到I/O端口引腳上，并通過上拉電阻接+5V上，開關(guān)另一端接地，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，I/O引腳為高電平，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，I/O引腳為低電平。因此，讀入I/O端口電平，即可檢測開關(guān)處于閉合狀態(tài)還是打開狀態(tài)。2.數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及顯示原理（靜態(tài)顯示原理和動(dòng)態(tài)顯示原理）（1）數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理LED數(shù)碼管：“8”字型，7段（不包括小數(shù)點(diǎn)）或8段（包括小數(shù)點(diǎn)），每段對應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管，有共陽極和共陰極兩種，共陽極數(shù)碼管的陽極連接在一起，接+5V；共陰極數(shù)碼管陰極連在一起接地。對于共陰極數(shù)碼管，當(dāng)

12、某發(fā)光二極管陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)段被顯示。同樣，共陽極數(shù)碼管陽極連在一起，公共陽極接+5V，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管陰極接低電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)段被顯示。圖1 8段LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及外形為使LED數(shù)碼管顯示不同字符，要把某些段點(diǎn)亮，就要為數(shù)碼管各段提供一字節(jié)的二進(jìn)制碼，即字型碼（也稱段碼）。習(xí)慣上以“a”段對應(yīng)字型碼字節(jié)的最低位。表1LED數(shù)碼管段碼如要在數(shù)碼管顯示某字符，只需將該字符字型碼加到各段上即可。（2）數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示與靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示方式無論多少位LED數(shù)碼管，都同時(shí)處于顯示狀態(tài)。多位LED數(shù)碼管工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或接

13、+5V）；每位數(shù)碼管段碼線（adp）分別與一個(gè)8位I/O口鎖存器輸出相連。如果送往各個(gè)LED數(shù)碼管所顯示字符的段碼一經(jīng)確定，則相應(yīng)I/O口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入下一個(gè)顯示字符段碼。靜態(tài)顯示方式顯示無閃爍，亮度較高，軟件控制較易。 圖2為4位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，各數(shù)碼管可獨(dú)立顯示，只要向控制各位I/O口鎖存器送相應(yīng)顯示段碼，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。這樣在同一時(shí)間，每一位顯示的字符可各不相同。靜態(tài)顯示方式占用I/O口端口線較多。圖1電路，要占用4個(gè)8位I/O口（或鎖存器）。如數(shù)碼管數(shù)目增多，則需增加I/O口數(shù)目。圖2 4位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示示意圖動(dòng)態(tài)顯示方式顯示位數(shù)較

14、多時(shí)，靜態(tài)顯示所占的I/O口多，這時(shí)常采用動(dòng)態(tài)顯示。為節(jié)省I/O口，通常將所有顯示器段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，各顯示位公共端分別由另一單獨(dú)I/O口線控制。圖3：4位8段LED動(dòng)態(tài)顯示器電路示意圖。其中單片機(jī)發(fā)出的段碼占用1個(gè)8位I/O（1）端口，而位選控制使用I/O（2）端口中4位口線。 動(dòng)態(tài)顯示就是單片機(jī)向段碼線輸出欲顯示字符的段碼。每一時(shí)刻，只有1位位選線有效，即選中某一位顯示，其他各位位選線都無效。每隔一定時(shí)間逐位輪流點(diǎn)亮各數(shù)碼管（掃描方式），由于數(shù)碼管余輝和人眼的“視覺暫留”作用，只要控制好每位數(shù)碼管顯示時(shí)間和間隔，則可造成“多位同時(shí)亮”的假象，達(dá)到同時(shí)顯示效果。

15、各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮的時(shí)間間隔（掃描間隔）應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況定。發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時(shí)，如果點(diǎn)亮?xí)r間太短，發(fā)光太弱，人眼無法看清；時(shí)間太長，產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，且此時(shí)間越長，占用單片機(jī)時(shí)間也越多。另外，顯示位數(shù)增多，也將占用單片機(jī)大量時(shí)間，因此動(dòng)態(tài)顯示實(shí)質(zhì)是以執(zhí)行程序時(shí)間來換取I/O端口減少。圖3 4位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示示意圖3.定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作方式AT89S51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)見圖4，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0由特殊功能寄存器TH0、TL0構(gòu)成，T1由特殊功能寄存器TH1、TL1構(gòu)成。圖4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖T0、T1具有4種工作方式（方式0、1、2和3），圖3特殊功能寄存器TMOD用于選

16、擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的工作模式和工作方式。 TMOD用于選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式和工作方式，字節(jié)地址為89H，不能位尋址，格式見圖5。圖5 寄存器TMOD格式M1、M0工作方式選擇位：M1、M0 4種編碼，對應(yīng)于4種工作方式的選擇，見表2。表2 M1、M0工作方式選擇方式0為13位計(jì)數(shù)器，由TLx（x = 0，1）的低5位和THx的高8位構(gòu)成。TLx低5位溢出則向THx進(jìn)位，THx計(jì)數(shù)溢出則把TCON中的溢出標(biāo)志位TFx置“1”。方式1和方式0差別僅僅在于計(jì)數(shù)器的位數(shù)不同，方式1為16位計(jì)數(shù)器，由THx高8位和TLx低8位構(gòu)成（x = 0，1）

17、，方式0則為13位計(jì)數(shù)器，有關(guān)控制狀態(tài)位含義（GATE、C/T* 、TFx、TRx）與方式0相同。方式0和方式1最大特點(diǎn)是計(jì)數(shù)溢出后，計(jì)數(shù)器為全0。因此在循環(huán)定時(shí)或循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)用時(shí)就存在用指令反復(fù)裝入計(jì)數(shù)初值的問題，這會(huì)影響定時(shí)精度，方式2就是為解決此問題而設(shè)置的。工作方式2為自動(dòng)恢復(fù)初值（初值自動(dòng)裝入）的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，TLx（x=0，1）作為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TLx計(jì)數(shù)溢出時(shí)，在溢出標(biāo)志TFx置“1”的同時(shí)，還自動(dòng)將THx中的初值送至TLx，使TLx從初值開始重新計(jì)數(shù)。方式3是為增加一個(gè)附加的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器而設(shè)置的，從而使AT89S51具有3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。方式3只適用于T0，T1不能

18、工作在方式3。T1方式3時(shí)相當(dāng)于TR1 = 0，停止計(jì)數(shù)（此時(shí)T1可作為串口波特率產(chǎn)生器）。以方式1為例講解定時(shí)器初值的計(jì)算：定時(shí)時(shí)間=(216X)×12/晶振頻率，其中X計(jì)數(shù)初值四、項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，使用8個(gè)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示時(shí)分秒，格式hh-mm-ss，并且能夠?qū)r(shí)分秒進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整功能，以及整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。五、項(xiàng)目步驟1.布置項(xiàng)目內(nèi)容（此項(xiàng)目所需掌握知識(shí)目標(biāo)、項(xiàng)目所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能）2.整體方案制定3.硬件電路設(shè)計(jì)（硬件電路，分模塊介紹）4.軟件程序編寫（1）設(shè)計(jì)思路（有哪些子程序，或者相關(guān)流程圖）（2）程序代碼5.仿真調(diào)試（Proteus仿

19、真圖）6.實(shí)物焊接7.項(xiàng)目驗(yàn)收（項(xiàng)目答辯、項(xiàng)目報(bào)告）六、項(xiàng)目注意事項(xiàng)1.數(shù)碼管分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管，在使用時(shí)要注意數(shù)碼管的極性以及對應(yīng)的段碼的改變。2.焊接時(shí)注意單片機(jī)各引腳與各個(gè)器件的連接。項(xiàng)目三 雙機(jī)通信一、項(xiàng)目目的1.了解TTL電平與RS-232電平區(qū)別，串口調(diào)試助手、虛擬串口軟件的使用。2.熟悉電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232電路的設(shè)計(jì)，“D”型9針插頭的電路設(shè)計(jì)。3.掌握單片機(jī)串行通信的工作原理及工作方式。4.掌握利用串行口實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)間通信的方法。5.掌握串行口初始化的內(nèi)容和編程方法。二、項(xiàng)目元器件1.萬能板2.電烙鐵套件(焊臺(tái)、焊錫海綿等)3.導(dǎo)線4.單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板

20、5. MAX232芯片6.電阻7. DB9母頭8. USB轉(zhuǎn)RS232串口線9.電容(10uf)10.發(fā)光二極管11.萬用表三、 項(xiàng)目背景知識(shí)1.SBUF串行口數(shù)據(jù)緩沖器共兩個(gè)：一個(gè)發(fā)送寄存器SBUF，一個(gè)接收SBUF，二者共用一個(gè)地址99H。SCON串行口控制寄存器圖1 串行口控制寄存器SCON的格式（1）SM0、SM1串口4種工作方式選擇表1串口的 4種工作方式（2）SM2多機(jī)通信控制位（3）REN允許串行接收位，由軟件置“1”或清“0”。 REN=1，允許串行口接收數(shù)據(jù)。 REN=0，禁止串行口接收數(shù)據(jù)。（4）TB8發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)（5）RB8接收的第9位數(shù)據(jù)（6）TI發(fā)送中斷標(biāo)志位TI

21、=1，表示1幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。注意：TI必須由軟件清“0”。（7）RI接收中斷標(biāo)志位RI=1，表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，要求CPU從接收SBUF取走數(shù)據(jù)。注意：RI必須由軟件清“0”。 特殊功能寄存器PCON 電源及波特率選擇寄存器圖2特殊功能寄存器PCON的格式僅最高位SMOD與串口有關(guān)，SMOD位：波特率選擇位。當(dāng)SMOD=1時(shí)，比SMOD=0時(shí)波特率加倍，所以也稱SMOD位為波特率倍增位。 2.串行口的4種工作方式（1）方式0以8位數(shù)據(jù)為1幀，沒有起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。波特率是固定的，為fosc/12。（2）方式1收發(fā)一幀數(shù)據(jù)為10位，1個(gè)起始位（0），8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位（1

22、），先發(fā)送或接收最低位。 （3-1）（3）方式2每幀數(shù)據(jù)均為11位，1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位（先低位），1位可程控為1或0的第9位數(shù)據(jù)及1位停止位。 （3-2）（4）除了波特率外，方式3和方式2相同。 （3-3）3.串行口在查詢方式工作時(shí)的初始化，具體步驟如下：對TMOD賦值（不可位尋址），以確定T1的工作方式；波特率的設(shè)置：計(jì)算T1的初值，并將其寫入TH1、TL1；對TCON賦值（可位尋址），使TR1置1，啟動(dòng)T1；對SCON賦值，以確定串行口控制。串行口在中斷方式工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程IE、IP寄存器）。4.波特率的計(jì)算串行口工作在方式0，波特率固定為fosc/12串行口工作在方式2

23、，波特率固定，為（2SMOD/64）×fosc串行口工作在方式1或3，T1作在方式2，波特率=四、 項(xiàng)目內(nèi)容1.實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的接收，具體要求：計(jì)算機(jī)通過串口調(diào)試助手隨意的向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)（8位），如果單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮來顯示，收不到數(shù)據(jù)，發(fā)光二級管則不亮。單片機(jī)選用振蕩頻率為11.0592MHz，選用T1工作在方式2定時(shí)作為波特率發(fā)生器，波特率設(shè)置為9600。2.實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的發(fā)送，具體要求：單片機(jī)發(fā)給數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)，如果計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)，發(fā)光二極管依次循環(huán)點(diǎn)亮來顯示，收不到數(shù)據(jù)，發(fā)光二級管則不亮，同時(shí)能在串口調(diào)試助手中顯示出來。單片機(jī)選用振蕩頻率為11.0592MHz，選用

24、T1工作在方式2定時(shí)作為波特率發(fā)生器，波特率設(shè)置為9600。五、項(xiàng)目步驟1.布置項(xiàng)目內(nèi)容（此項(xiàng)目所需掌握知識(shí)目標(biāo)、項(xiàng)目所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能）2.整體方案制定3.硬件電路設(shè)計(jì)（硬件電路，分模塊介紹）4.軟件程序編寫（1）設(shè)計(jì)思路（有哪些子程序，或者相關(guān)流程圖）（2）程序代碼5.仿真調(diào)試（Proteus仿真圖）6.實(shí)物焊接7.項(xiàng)目驗(yàn)收（項(xiàng)目答辯、項(xiàng)目報(bào)告）六、項(xiàng)目注意事項(xiàng)1.直接用COMPIM元件，它內(nèi)部集成了TTL-RS232的電平轉(zhuǎn)換，在Proteus中連接虛擬終端時(shí)不需要加MAX232。但是在實(shí)際硬件電路連接中，MAX232必須得加上。 項(xiàng)目四 溫度報(bào)警系統(tǒng)一、項(xiàng)目目的 1.了解DS18B2

25、0的引腳功能及特性。2.熟悉控制LED數(shù)碼管顯示數(shù)字的原理。3.掌握DS18B20測溫原理以及單片機(jī)I/O實(shí)現(xiàn)單總線協(xié)議的方法。二、項(xiàng)目元器件1.萬能板2.電烙鐵套件(焊臺(tái)、焊錫海綿等)3.導(dǎo)線4.單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊5.發(fā)光二極管 6.兩位八段數(shù)碼管7.DS18B20(溫度傳感器) 8.74LS3739.電阻10.蜂鳴器11.萬用表三、項(xiàng)目背景知識(shí)1.單總線單總線（也稱1-Wire bus）由美國DALLAS公司推出的外圍串行擴(kuò)展總線。只有一條數(shù)據(jù)輸入/輸出線DQ，總線上所有器件都掛在DQ上，電源也通過這條信號線供給。2.單總線溫度傳感器DS18B20簡介 DS18B20是美國DALLAS公司

26、生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器，體積小、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)?？芍苯訉囟绒D(zhuǎn)化成數(shù)字信號傳送給單片機(jī)處理，因而可省去傳統(tǒng)的信號放大、A/D轉(zhuǎn)換等外圍電路。DS18B20測量溫度范圍-55+128，在-10+ 85范圍內(nèi)，測量精度可達(dá)±0.5，非常適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，也可用于各種狹小空間內(nèi)設(shè)備的測溫，如環(huán)境控制、過程監(jiān)測過程監(jiān)測、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品以及多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)。3.DS18B20的工作時(shí)序（1）初始化時(shí)序，單片機(jī)將數(shù)據(jù)線電平拉低480960µs后釋放，等待1560µs，單總線器件即可輸出一持續(xù)60240µs的低電平，單片機(jī)收到此應(yīng)答后即可進(jìn)行操作。

27、（2）寫時(shí)序，當(dāng)單片機(jī)將數(shù)據(jù)線電平從高拉到低時(shí)，產(chǎn)生寫時(shí)序，有寫“0”和寫“1”兩種時(shí)序。寫時(shí)序開始后，DS18B20在1560µs期間從數(shù)據(jù)線上采樣。如果采樣到低電平，則向DS18B20寫的是“0”；如果采樣到高電平，則向DS18B20寫的是“1”。這兩個(gè)獨(dú)立時(shí)序間至少需拉高總線電平1µs時(shí)間。（3）讀時(shí)序，當(dāng)單片機(jī)從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生讀時(shí)序。此時(shí)單片機(jī)將數(shù)據(jù)線電平從高拉到低使讀時(shí)序被初始化。如果在此后15µs內(nèi)，單片機(jī)在數(shù)據(jù)線上采樣到低電平，則從DS18B20讀的是“0”；如果在此后的15µs內(nèi)，單片機(jī)在數(shù)據(jù)線上采樣到高電平，則從DS18

28、B20讀的是“1”。4.DS18B20的命令圖1 DS18B20的命令當(dāng)主機(jī)需要對多個(gè)單總線上的某一DS18B20進(jìn)行操作時(shí)，首先應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與DS18B20掛接，讀出其序列號（33H）；然后再將所有的DS18B20掛接到總線上，單片機(jī)發(fā)出匹配ROM命令（55H），緊接著主機(jī)提供的64位序列號之后的操作就是針對該DS18B20的。如果主機(jī)只對一個(gè)DS18B20進(jìn)行操作，就不需要讀取ROM編碼以及匹配ROM編碼，只要用跳過ROM（CCH）命令，就可執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換和讀取命令。如下圖：圖2 DS18B20的命令5.DS18B20工作過程（1）初始化 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)

29、格，但是盡可能的短一點(diǎn)）數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。 延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒）。 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60微妙時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。2. 寫數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。按從高位到低位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位），D7到D0的次序。延時(shí)。重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。最后將數(shù)據(jù)線拉高。3. 讀數(shù)據(jù)操作將數(shù)據(jù)線拉低“0”。 延時(shí)。將數(shù)據(jù)線拉高“1”。讀數(shù)據(jù)線的狀

30、態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（5）將數(shù)據(jù)線拉高“1”。延時(shí)。4.啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)化步驟：初始化發(fā)送ROM操作指令0xCC發(fā)送存儲(chǔ)器操作命令0x445.啟動(dòng)溫度讀取步驟：初始化發(fā)送ROM操作指令0xCC發(fā)送存儲(chǔ)器操作命令0xBE讀出2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)四、項(xiàng)目內(nèi)容1.設(shè)計(jì)一款能夠檢測當(dāng)前溫度值的溫度系統(tǒng)：采用溫度傳感器DS18B20采集溫度；2.溫度顯示功能：利用LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前環(huán)境溫度；3.報(bào)警功能：當(dāng)溫度超過設(shè)定的上下限溫度，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。五、項(xiàng)目步驟 1.布置項(xiàng)目內(nèi)容（此項(xiàng)目所需掌握知識(shí)目標(biāo)、項(xiàng)目所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能）2.整體方案制定3.硬件電路設(shè)計(jì)（硬件電路，分模塊介紹）4.軟件程序編寫（

31、1）設(shè)計(jì)思路（有哪些子程序，或者相關(guān)流程圖）（2）程序代碼5.仿真調(diào)試（Proteus仿真圖）6.實(shí)物焊接7.項(xiàng)目驗(yàn)收（項(xiàng)目答辯、項(xiàng)目報(bào)告）六、項(xiàng)目注意事項(xiàng) 1.注意DS18B20的工作時(shí)序及其初始化操作。2.若系統(tǒng)中有多個(gè)DS18B20，需要讀取ROM編碼及匹配ROM編碼。項(xiàng)目五 數(shù)字電壓表一、項(xiàng)目目的 1.了解ADC0809的引腳功能及特性。2.熟悉常見A/D轉(zhuǎn)換器的分類及各自工作原理。3.掌握單片機(jī)控制ADC0809的轉(zhuǎn)換原理。二、項(xiàng)目元器件1.萬能板2.電烙鐵套件(焊臺(tái)、焊錫海綿等)3.導(dǎo)線4.單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊5.ADC08096.電位器7.四位一體數(shù)碼管8.74LS3739.電阻1

32、0.萬用表三、項(xiàng)目背景知識(shí) 1. A/D轉(zhuǎn)換器簡介A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，單片機(jī)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理盡管A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，但目前廣泛應(yīng)用在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的主要有逐次比較型轉(zhuǎn)換器和雙積分型轉(zhuǎn)換器。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，在精度、速度和價(jià)格上都適中，是最常用的A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高、抗干擾性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，與逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器相比，轉(zhuǎn)換速度較慢，近年來在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中也得到廣泛應(yīng)用。2.A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）轉(zhuǎn)換時(shí)間或轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時(shí)間是指A/D完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速率。（2）分辨率在A/D轉(zhuǎn)換器中，分辨率

33、是衡量A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨出輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標(biāo)。分辨率取決于A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，所以習(xí)慣上用輸出的二進(jìn)制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。例如，A/D轉(zhuǎn)換器AD1674的滿量程輸入電壓為5V，可輸出12位二進(jìn)制數(shù)，即用212個(gè)數(shù)進(jìn)行量化，其分辨率為1LSB，也即5V/212=1.22mV，其分辨率為12位，或A/D轉(zhuǎn)換器能分辨出輸入電壓1.22mV的變化。 （3）轉(zhuǎn)換精度A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度定義為一個(gè)實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換器與一個(gè)理想A/D轉(zhuǎn)換器在量化值上的差值，可用絕對誤差或相對誤差表示。3.ADC0809引腳及功能ADC0809是一種逐次比較型8路模擬輸入、8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。圖1

34、 ADC0809的引腳圖共28引腳，雙列直插式封裝。引腳功能如下： IN0IN7：8路模擬信號輸入端。 D0D7：轉(zhuǎn)換完畢的8位數(shù)字量輸出端。A、B、C與ALE：控制8路模擬輸入通道的切換。A、B、C分別與單片機(jī)的三條地址線相連，三位編碼對應(yīng)8個(gè)通道地址端口。C、B、A = 000111分別對應(yīng)IN0IN7通道的地址。各路模擬輸入之間切換由軟件改變C、B、A引腳的編碼來實(shí)現(xiàn)。OE、START、CLK：OE為輸出允許端，START為啟動(dòng)信號輸入端，CLK為時(shí)鐘信號輸入端。VR（+）、VR（）：基準(zhǔn)電壓輸入端。4.輸入模擬電壓與輸出數(shù)字量的關(guān)系5.ADC0809的轉(zhuǎn)換工作原理

35、討論接口設(shè)計(jì)前，先了解單片機(jī)如何控制ADC開始轉(zhuǎn)換，如何得知轉(zhuǎn)換結(jié)束以及如何讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果的問題。 單片機(jī)控制ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換過程如下：首先由加到C、B、A上的編碼決定選擇ADC0809的某一路模擬輸入通道，同時(shí)產(chǎn)生高電平加到ADC0809的START引腳，開始對選中通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，ADC0809發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC（高電平）信號。當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，需控制OE端為高電平，把轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量讀入到單片機(jī)內(nèi)。6.單片機(jī)讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果可采用查詢方式和中斷方式。查詢方式是檢測EOC腳是否變?yōu)楦唠娖剑鐬楦唠娖絼t說明轉(zhuǎn)換結(jié)束，然后單片機(jī)讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果。中斷方式是單片機(jī)啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)

36、換后，單片機(jī)執(zhí)行其他程序。ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC變?yōu)楦唠娖?，EOC通過反相器向單片機(jī)發(fā)出中斷請求，單片機(jī)響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量。很明顯，中斷方式效率高，特適合于轉(zhuǎn)換時(shí)間較長的ADC。四、項(xiàng)目內(nèi)容1.采用1路模擬量輸入，能夠測量0-5V之間的直流電壓；2.電壓顯示用4位一體LED數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)；3. A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809實(shí)現(xiàn)。 五、項(xiàng)目步驟 1.布置項(xiàng)目內(nèi)容（此項(xiàng)目所需掌握知識(shí)目標(biāo)、項(xiàng)目所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能）2.整體方案制定3.硬件電路設(shè)計(jì)（硬件電路，分模塊介紹）4.軟件程序編寫（1）設(shè)計(jì)思路（有哪些子程序，或者相關(guān)流程

37、圖）（2）程序代碼5.仿真調(diào)試（Proteus仿真圖）6.實(shí)物焊接7.項(xiàng)目驗(yàn)收（項(xiàng)目答辯、項(xiàng)目報(bào)告）六、項(xiàng)目注意事項(xiàng) 1.對于ADC0809，OE端為輸出允許信號，OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻，OE=1，才輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 2.對于實(shí)物焊接，單片機(jī)是否正常工作可測量ALE端電壓，正常工作是為1.7V左右，若顯示5V或0V均為非正常工作狀態(tài)。 3.在仿真時(shí)，因?yàn)锳DC0808和ADC0809的引腳功能類似，因此用ADC0808代替ADC0809。 4.ADC0809的復(fù)位為START段的脈沖上升沿，脈沖的下降沿為啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。 項(xiàng)目六 智能窗簾控制系統(tǒng)一、項(xiàng)目目的 1.了解步進(jìn)電機(jī)的工作原理

38、2.熟悉光敏電阻的特性3.掌握單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理二、項(xiàng)目元器件1.萬能板2.電烙鐵套件(焊臺(tái)、焊錫海綿等)3.導(dǎo)線4.單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊5.24BYJ-48步進(jìn)電機(jī)6.電位器7.LM3938.ULN2003A9.光敏電阻10.發(fā)光二極管11.按鍵12.電阻13萬用表三、項(xiàng)目背景知識(shí) 1. 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“

39、步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。2.步進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)（1）相數(shù)：步進(jìn)電機(jī)的線圈數(shù)。（2）步距角：步進(jìn)電機(jī)每執(zhí)行一步所能轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。=360/N*Z，其中N為運(yùn)行拍數(shù)，Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。（3）拍數(shù)：指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，定子繞組通電的次數(shù)。3.ADC0809引腳及功能3.ULN2003ULN2003是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個(gè)硅NPN 復(fù)合晶體管組成，每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻，在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。是一種最常用的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的芯片。4.光敏電阻光敏電阻（photor