单片机实验题目(无表格)

实验一：单个LED等闪烁（2人）

一、实验说明：

本实验使用单片机的一个引脚控制一个LED灯，让它每半秒钟一亮一灭循环闪烁。

二、实验电路图：

通常单片机引脚输出电流较小而灌入电流可以较大，故LED灯的阳极通过一个1K的限流电阻接到电源正极，LED灯的阴极接单片机的P2.0引脚（图中使用的是网络标号）。限流电阻的大小与电源电压、LED灯的类型和期望的亮度有关，需要使用者实际测试后确定。当单片机的P2.0引脚为高电平时，LED灯的阳极和阴极电压都是高电平，没有电流流过，LED不亮；当单片机的P2.0引脚为低电平时，电流从VCC经过限流电阻和LED流入单片机的P2.0引脚，LED会发光。

图4-1 单个LED灯电路

实验二：跑马灯（2人）

一、实验说明：

本实验使用单片机的一个输出端口Port2控制8个LED灯，让它们从左到右每半秒钟依次点亮，以产生跑马灯的效果。

二、实验电路图：

与单个LED灯电路类似，8个LED灯的阴极分别接到单片机的P2.0至P2.7引脚上。某一个引脚为低电平，则对应的LED发光；为高电平的引脚，对应的LED熄灭。

图4-2 8个LED灯电路

实验三：使用独立按键控制LED等亮灭（2人）

一、实验说明：

本实验使用4个独立按键控制4个LED灯，某一个按键按下，则对应的LED灯发光，否则熄灭。

二、实验电路图：

按键电路如下图所示，4个按键分别接到单片机的P3.2~P3.5引脚。当按键松开时，对应的单片机引脚是高电平；当按键按下时，对应的单片机引脚是低电平。LED灯电路与上个实验相同，不过本实验只使用了LED0~LED3。

实验四：单个LED数码管（2人）

一、实验说明：

在单片机系统中，经常用LED(发光二极管)数码显示器来显示单片机系统的工作状态、运算结果等各种信息，LED数码显示器是单片机与人对话的一种重要输出设备。它实际上是由8个发光二极管构成的，其中7个发光二极管排列成“8”字形的笔画段，另一个发光二极管为圆点形状，安装在显示器的右下角，作为小数点使用。通过发光二极管亮暗的不同组合，从而可显示出0～9的阿拉伯数字符号以及其他能由这些笔画段构成的各种字符。

图4-4 单个数码管外观和各个LED灯位置

LED数码有共阳和共阴两种。把8个LED发光二极管的正极接到一块组成公共端，8个发光二极管的负极各自独立引出，就叫共阳的。把8个LE D发光二极管的负极接到一块组成公共端，8个发光二极管的正极则各自独立引出，就叫共阴的。

图4-1 单个数码管内部结构和引脚排列图

为了显示数字或符号，要为LED数码显示器提供代码，因为这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码。

7段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8位代码，由一个数据字节提供。各数据位的对应关系如下表所示：

注意：此处段码的值是与硬件的连接方式有关的，A段二极管必须与端口的最低位D0相连，其他各段的连接方式见下表。如果不完全是这种连接方式，段码值要做相应的改变。

二、实验电路图：

LED数码显示器中的发光二极管有两种连接方法：

共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起，使用时公共阳极接+5 V，这时阴极接低电平的发光二极管就导通点亮，而接高电平的则不点亮。

共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起，使用时公共阴极接地，这时阳极接高电平的发光二极管就导通点亮，而接低电平的则不点亮。

驱动电路中的限流电阻R，通常根据LED的工作电流计算而得到

R=(Vcc-V

LED )／I

LED

式中，Vcc为电源电压(+5 V)；V

LED 为LED压降(一般取2 V左右)；I

LED

为工作电流(可取1～20 mA)。R

通常取数百欧姆，此处采用1K欧姆的限流电阻。

实验中使用的89C51单片机，其PO～P3口具有20 mA的灌电流输入能力，因此可直接驱动共阳极的LED 数码显示器。本实验使用P1口连接单个共阳结构LED数码管，循环显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，时间每半秒钟变化一次。

图4-2 单个数码管电路

实验五：按键检测（2人）

一、实验说明：

本实验使用独立按键KEY32作为输入，P1连接一个共阳极的七段数码管。程序执行时，数码管首先显示0，之后用户每按一下KEY32，数码管显示的数字就会加1，直到9之后又恢复到0。

二、实验电路图：

按键电路和数码管电路请参阅实验三、四。

实验六：四位数码管（2人）

一、实验说明：

编写一个动态扫描数码管程序，要求4个LED数码管依次显示1234。实验板所用的数码管为FJS3461BH，

其实物和说明如下图所示。

图4-7 四位数码管上视图和说明

这是一个共阳极的数码管，从互联网上可以查到它的内部结构如下图所示。与单个数码管的结构类似，只是在内部将标号相同的阴极连接在一起。

图4-8 四位数码管内部结构

管脚顺序：从数码管的正面看，左下脚是第1脚，按逆时针方向分别是第2、3、4、……、12脚。二、实验电路图：

数码管部分的原理图如下所示：

图4-9 四位数码管电路

P2.4、P2.5、P2.6、P2.7分别为第一、第二、第三、第四位数码管的控制端口。令相应的控制端口为1，则对应的PNP三极管不导通，电流不能从对应的数码管的公共阳极流过，这个数码管就不会发亮；令相应的控制端口为0，则对应的PNP三极管导通，电流可以从对应的数码管的公共阳极流过，此时对应的数码管上显示的数字由段码（P0口）决定。

由单片机控制4个数码管轮流显示，由于人眼的视觉暂留作用，当扫描的速度足够快时，看起来4个

数码管上都有稳定的数字显示。

用这种扫描方式驱动数码管，其亮度和稳定度是个问题。如果要亮一点，则扫描的频率要低一些，以提高工作周期；但是如果扫描频率太低，则会有闪烁的感觉。建议将扫描频率控制在60Hz以上，也就是在16ms以内将各个数码管扫描一遍，才不会有闪烁。可以通过适当降低限流电阻值或选用高亮度LED数码管来提高亮度。

实验七：矩阵键盘（2人）

一、实验说明：

本实验学习4×4矩阵键盘的识别方法。将读取到的按键值显示在一位数码管上，按键10~16分别用A、b、C、d、E、F和小数点来表示。

4×4矩阵键盘中包含了4根行线和4根列线，分别接到单片机的IO口上。在按键没有按下时，行线与列线断开；当某一行和某一列交叉点的按键被按下时，此行和此列的连线接通。

按键识别的方法很多，比较常见的有逐行（列）扫描法、行列翻转法、行列互换法等。下面以逐行扫描法进行说明，逐列扫描法与此相似。逐行扫描法的步骤如下：

将接行线的IO口设为输出口，接列线的IO口设为输入口。

通过输出口逐一使一条行线为低电平，其它行线为高电平；然后通过输入口读4根列线的状态，若全为高电平，则此行无键按下；若不全为高电平，说明这一行有键按下，且按键位于此行与电压为低电平的列线交叉点。

二、实验电路图：

矩阵键盘电路如下图所示，行线分别接P2.0~P2.3，列线分别接P2.4~P2.7。其中列线通过1K的电阻连接到单片机相应的端口，这主要是为了防止损坏单片机的IO口。有些单片机在高电平时可以输出大电流，当行线和列线接通时，若一个端口输出高电平，另一个端口输出低电平，如果没有此限流电阻，则有很大的电流流过这两个IO口。对于在高电平时不能输出大电流的单片机来说，就不需要这4个限流电阻。

图4-10 矩阵键盘电路

实验八：边沿触发外部中断0（2人）

一、实验说明：

本实验练习边缘触发的外部中断的处理方法，要求每产生一个外部中断，4位数码管显示的数字加1。

二、实验电路图：

硬件电路由单片机最小系统电路、4位数码管电路和KEY32按键电路组成，请参阅前面相关的电路。其中KEY32按键电路连接至单片机的P3.2/INT0端口，按下此按键即模拟产生外部中断信号。

实验九：电平触发外部中断1（2人）

一、实验说明：

本实验练习电平触发的外部中断的处理方法，要求每产生一个外部中断，4位数码管显示的数字加1。

二、实验电路图：

硬件电路由单片机最小系统电路、4位数码管电路和KEY33按键电路组成，请参阅前面相关的电路。其中KEY33按键电路连接至单片机的P3.3/INT1端口，按下此按键即模拟产生外部中断信号。

实验十：两个外部中断实例（2人）

一、实验说明：

主程序正常执行时，P2所连接的8个LED灯闪烁，即每半秒钟全亮，每半秒钟全灭。若按下KEY32，即模拟产生外部中断0，P2所连接的8个LED灯将变成每半秒钟单灯左移，左移三圈后恢复到闪烁的状态。若按下KEY33，即模拟产生外部中断1，P2所连接的8个LED灯将变成每半秒钟单灯右移，右移三圈后恢复到闪烁的状态。另外，在此要求单灯左移（INT0）中断优先级比单灯右移（INT1）中断优先级高。

二、实验电路图：

本实验使用了单片机最小系统电路和8个LED灯电路，8个LED灯的阴极分别接到单片机的P2.0至P2.7引脚上。某一个引脚为低电平，则对应的LED发光；为高电平的引脚，对应的LED熄灭。

实验十一：定时器0控制数码管显示（2人）

一、实验说明：

在本实验中我们学习如何利用单片机的定时器溢出中断来实现准确的延时。本实验使用单片机的P1端口连接到一个数码管，使其在指定的时间间隔内依次显示出0~9。

二、实验电路图：

使用共阳极的单个数码管电路，内置的8个LED灯的阳极接VCC，阴极分别接到单片机的P1.0至P1.7引脚上。某一个引脚为低电平，则对应的LED发光；为高电平的引脚，对应的LED熄灭；这种亮灭的组合可以显示出相应的数字。

图6-4 单个数码管电路

实验十二：使用定时中断进行按键检测（2人）

一、实验说明：

本实验使用两个弹跳式按钮作为输入，KEY32是上数按钮，KEY33是下数按钮。PORT1连接到一个共阳极数码管，程序执行时，数码管首先显示0。之后每当用户单击一次上数按钮，数码管显示的数字就会加1，加到9之后不再增加。而当用户单击一次下数按钮，数码管显示的数字就会减1，减到0之后不再减小。

二、实验电路图：

单片机最小系统电路、独立按键电路和1位数码管电路请参考前面相应的电路图。

实验十三：定时扫描四位LED数码管（2人）

一、实验说明：

使用定时器，在定时中断服务程序里采用轮流驱动的方式，让4个共阳极的七段显示器上从0000显示到9999，不断加1。

二、实验电路图：

实验十四：同时扫描矩阵键盘和四位LED数码管（3人）

一、实验说明：

本实验板矩阵键盘的列线和4位数码管的4个选择控制线是共用的，这样的设计可以节省单片机的IO口。我们可以使用定时器，在定时中断服务程序里扫描数码管的同时扫描矩阵键盘。这样做可以减少CPU的工作负担，也增加了按键响应的实时性。本实验要求将使用者按下的按键值显示在4位数码管上，比如按下KEY13，则在数码管上显示13。其它显示的数据是01、02、03、04、05、06、07、08、09、10、11、12、

14、15、16。

二、实验电路图：

单片机最小系统电路和4位数码管电路请参考本书前面相应的电路图，矩阵键盘电路如下图所示。

图6-6 矩阵键盘电路

实验十五：外部计数（2人）

一、实验说明：

使用8051的定时/计数器0的计数功能，统计P3.4脚产生的脉冲个数并显示在4位数码管上。我们使用KEY34

按键来产生脉冲。

二、实验电路图：

单片机最小系统、KEY34独立按键和4位数码管的电路图请参见前面的章节。

实验十六：定时产生各种音调（3人）

一、实验说明：

使用8051产生电子音乐时，必须对于声音的特性有所了解。构成声音的三要素分别是：振幅、频率和音色，其中振幅决定声音的大小，频率决定声音的音调，音色则是声音中谐波的成分。这里我们只考虑声音的音调，让8051产生不同频率的方波控制蜂鸣器发声，就可以产生不同频率的声音。8051产生固定频率的方法是使用Timer0或Timer1的溢出中断，在中断发生时将输出引脚的电压反向。

例如中音的DO，频率是523Hz，周期为T=1/523=1912us，其半周期为956us。如果定时/计数器的计时周期是1us（采用12M晶振，且单片机的计数脉冲是晶振频率的12分频），那么只要让定时/计数器每数956次就产生溢出中断，然后让输出引脚的电压反向，就可以让蜂鸣器发出中音DO的音调。如果使用定时/计数器16位工作模式，则其计数初值就必须设为65535-956=64579=0xFC43。

本实验要求蜂鸣器顺序产生各种音调的声音，各音调频率和定时值如下表所示。我们预先将每一个音符的计数器初始值放在程序存储器里，当我们需要什么频率的声音时，只要将相应的定时器初始值取出并赋值给定时器初值寄存器即可。

表6-1：音调表

二、实验电路图：

蜂鸣器电路如下图所示，此蜂鸣器是交流蜂鸣器，必须流过一定频率的脉冲电流才会发出不同频率的声音。还有一种直流蜂鸣器，在其引脚两端加上合适的电压即可发声，但是发出的声音频率是固定的。蜂鸣器产生的声音比较小，如果要发出比较响亮的声音，必须使用音频功率放大器（如LM386）驱动喇叭发声。

图6-7 蜂鸣器电路

实验十七：电子音乐（3人）

一、实验说明：

本实验要求蜂鸣器演奏一首乐曲。产生乐曲的音乐时，除了频率的高低之外，还必须考虑拍子，也就是音符演奏的长短。如果1拍是0.4秒的时间，1/4拍就是0.1秒，其余的节拍都是1/4拍的倍数。拍子的时间可以用程序延时得到，但必须根据不同的单片机和晶振频率调整。不过并不需要精确的定时，根据对音乐的感觉设置延时的长度就可以了。我们将每一个拍子用一个拍子代码来表示，如下表所示。

表6-2 拍子代码与拍子对照表

在程序中，我们用一个字节来表示一个音符，其中高4位代表音符的音调，低4位代表音符的节拍。下面是通过音乐简谱建立乐曲的步骤：

1、找到一首音乐的简谱。

2、把简谱的音符根据表6-1转化为一个字节的高4位。

3、把同一个音符的拍子根据表6-2转化为这个字节的低4位。

4、把转化好的每个字节按顺序存放在一个数组里，数组要选择程序存储区。

以下是建立一首乐曲的范例。

将此简谱转化为数组并存储在程序存储器中unsigned char code SONG_TABLE[] ={0x82,0x01,0x81,0x94,0x84,0xB4,0xA4,0x04,0x82,0x01,0x81,0x94,0x84,0xC4,0xB4,0x04,0x82,0x01,0x81,0xF 4,0xD4,0xB4,0xA4,0x94,0xE2,0x01,0xE1,0xD4,0xB4,0xC4,0xB4,0x04,0};最后一个字节为0，表示乐曲结束。

二、实验电路图：

硬件电路与实验十六相同。