单片机原理及应用技术项目化教程 项目四
《单片机应用技术》000-9(周君芝)课件 项目四 显示器与键盘接口技术的应用
（第 2 版）
目录
项目1 项目2 项目3 项目4 项目5 项目6 项目7
C语言基础知识 单片机开发软件及硬件系统的认识
中断系统与定时/计数器的应用 显示器与键盘接口技术的应用
串行接口技术的应用 A/D与D/A转换技术的应用
单片机综合实践
显示器与键盘接口技术 的应用
项目导读
单片机应用系统在运行时需要与外部设备交换 信息，其中显示器与键盘是实现人机交互不可或 缺的设备。
共阳极LED数码管显示器的结构 原理如图所示，由于所有段的阳 极均连接高电平，因此在使用时， 需要在相应段上加低电平，才能 使其发光。
bit 变量名 = 变量值;
4.1.1 LED数码管显示器
如果说我们国家是块闪闪发光的显示器，那么我们 每个人都是属于这块显示器的一个“数码管”，是 这块显示器不可缺少的部分。所谓“天生我材必有 用”，随着国家的蓬勃发展，各行各业都亟须专业 人才。我们作为新时代的青年，应当正视自己，发 挥自己的优势，学成一技之长，为祖国的发展贡献 自己的力量。
4.1.1 LED数码管显示器
2．LED数码管显示器的字形码
LED数码管显示器只要控制LED段的亮与灭即可显示相应的字符。当LED数码管显 示器的连接方式确定时，若要显示某一特定字符，其控制字形是固定不变的。控制字 形控制的是LED数码管显示器上要显示的字符形状，称为字形代码，简称为字形码。
LED数码管显示器八段的各代码位与显示段的对应关系如表所示。
【确定方法】
➢ 在共阴极连接中，要点亮的段为高电平， 不点亮的段为低电平，则各显示段的状态 如表所示。
显示段 dp g f e d c b a 各段状态 0 1 1 1 1 1 0 1
单片机原理与应用实验教案
《单片机原理及应用》实验教学大纲课程编号：B04611016课程类别：专业课实验学时：16学时学分：2.5适用专业：计算机科学与技术一、实验教学目的和任务本课程是计算机及应用专业一门重要的专业课。
其教学内容直接面向生产。
同时，微机向小型化、超小型化方面发展愈来愈迅猛。
单片机应用已渗透社会各个领域，特别在通信技术中的应用，大大提高了通信技术水平。
学生应具备这方面的知识与技能，为今后参加工作，打下坚实的基础。
二、实验教学基本要求本课程是一门很注重实践的课程。
以研究MCS－51系列单片机入手，掌握其硬件结构、指令系统和程序设计，以及常用接口技术和典型应用实例。
三、实验教学内容实验项目一：清零程序1、实验目的及要求要求学生掌握软件的结构和键盘的调试。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）了解MCS-51软件的构造（2）掌握清零程序的输入方法（3）了解起始伪指令的输入方法实验项目二：拼字和拆字程序1、实验目的及要求要求学生掌握存储器分配和汇编语言的简单应用。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）进一步掌握MCS-51软件的基本使用方法（2）掌握指令的寻址方式（3）掌握数据传送指令和地址内容的分配实验项目三：数据区传送子程序1、实验目的及要求要求学生掌握RAM数据存储器实际操作。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）掌握MCS-51逻辑运算指令和位操作指令（2）进一步掌握数据传送子程序的简单方法（3）掌握查表程序的编写实验项目四：数据排序实验1、实验目的及要求要求学生掌握汇编语言的应用和实际操作。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）掌握MCS51逻辑运算指令和位操作指令（2）进一步掌握简单顺序程序的编写和调试方法（3）掌握查表程序的编写实验项目五：查找相同个数1、实验目的及要求熟悉汇编语言程序，使用环移指令和加1指令。
2、实验内容及学时分配（2学时）（1）掌握赋值指令（2）掌握带进位的环移指令和加1程序的编写实验项目六：双字节无符号数的乘法实验1、实验目的及要求要求学生掌握MCS-51汇编语言设计和调试方法。
《单片机原理及应用》PPT课件全集
常用伪指令包括数据定义伪 指令、符号定义伪指令、段
定义伪指令等。
指令集是处理器可以识别和执 行的一组机器指令的集合，每 种处理器都有自己独特的指令
集。
顺序、分支和循环程序设计方法
顺序程序设计方法是指程序按照语句 的先后顺序逐条执行，不改变执行顺 序。
循环程序设计方法是指程序中某段代 码重复执行多次，直到满足退出条件 为止，常用的循环结构有for循环、 while循环和do-while循环。
分支程序设计方法是根据条件判断结 果来选择不同的执行路径，常用的分 支结构有if-else结构和switch-case结 构。
子程序设计和参数传递技巧
子程序是一段完成特定功能的程序代码，可以被主程序或其他子程序调用 。
子程序设计需要注意参数传递、返回值处理、局部变量和全局变量的使用 等问题。
参数传递可以通过寄存器、堆栈或内存等方式实现，具体实现方式取决于 处理器架构和编程语言规范。
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
07
综合项目：智能小车控制系统设计
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
I/O接口
单片机与外部设备进行数据传输的通道， 包括并行接口、串行接口等。
指令系统与寻址方式
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传 送指令、控制转移指令等。
寻址方式
单片机在执行指令时确定操作数地址的方式，包括立即寻址、直接寻址、间接寻 址、寄存器寻址等。不同的寻址方式可以实现对不同存储空间的访问，提高单片 机的灵活性和效率。
《单片机原理及应用技术(第4版_李全利)》电子课件 第1章绪论
借助开发机完成： 排除硬件故障和软件错误 程序固化到程序存储器芯片中。
2020/4/2
19
指令的表示形式
指令是让单片机执行某种操作的命令，按一定的 顺序以二进制码的形式存放于程序存储器。如：
0000 0100B
04H
04H:累加器A的内容加1，难记！ INC A，记忆容易。称为符号指令。
2020/4/2
2020/4/2
16
1.3 单片机的特点及应用领域
1.3.1 单片机的特点
突出的控制性能 可靠性较高，CPU、存储器及I/O接口集成在片内， 数据传送不易受环境条件的影响；控制功能强，位 控能力独特，集成有ADC、PWM、WDT等部件。
优秀的嵌入品质 价格低（批量产品）；品种多（应用广泛）引脚少 体积小（印制板减较小），产品结构灵活精巧。
普通高等教育“十一五”国家级规划教 材
单片机原理及应用技术
( 第4 版)
主编 李全利
课程特点：
实践性强，旨在应用 硬件、软件结合紧密
学习方法：
课前预习，课后复习 软硬兼顾，上机实践 广阅书刊，用好网络
2020/4/2
2
第1章 绪论
1.1 电子计算机概述 1.2 单片机的发展过程及产品近况 1.3 单片机的特点及应用领域 1.4 单片机应用系统开发过程 实践1 熟悉µVision开发平台
2020/4/2
8
微型计算机的应用形态
桌面应用 CPU芯片
I/O接口芯片
2020/4/2
存储器芯片
9
输 出 设 备
输入设备
嵌入式应用
输出设备
CPU、存储 器和I/O接口 集成于同一
芯片
2020/4/2
项目式教学体系改革“单片机原理及应用”课程教学的研究与实践
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·108·2021年第23期文章编号：2095－6835（2021）23－0108－02项目式教学体系改革“单片机原理及应用”课程教学的研究与实践＊苏渤力，于瑞红，王新刚，马洪蕊（防灾科技学院电子科学与控制工程学院，河北廊坊065201）摘要：“单片机原理及应用”是电子信息大类专业一门综合性、实践性较强的课程。
根据课程特点结合项目式教学体系建设，对“单片机原理及应用”课程的教学模式、实践教学方式、教学内容进行了研究和探索。
实践表明，该教学改革有效提高了学生分析问题和解决问题的能力，综合素质显著提高，教学效果十分理想。
关键词：“单片机原理及应用”；教学改革；项目式教学体系；教学研究中图分类号：G642文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.23.044“单片机原理及应用”课程讲授8位、16位和32位微控制器的设计及应用，是电子信息大类一门综合性和实践性较强的课程[1-2]。
随着半导体技术的进步，微控制器作为核心控制器件在汽车电子、航天与国防、工业自动化与控制系统、无线基础设施以及个人消费类电子器件等领域有着广泛的应用。
该课程讲授先进的微控制器架构和外设、实时处理、数据分析和安全功能，使学生掌握如何提高微控制系统的自动化程度和能效[3-4]。
为了提升学生进行高性能低功耗微控制系统设计的能力，使学生通过本课程的学习达到企业和行业要求的综合设计能力，课题组根据“单片机原理及应用”课程的综合性和实践性，对课程的教学进行了创新尝试和改进研究[5-6]，探索了项目式教学体系模式，提高教学内容的深度、广度和趣味性。
实践教学改革取得了较好的教学效果。
1教学模式探索1.1课堂讲授与演示各种型号的微控制器在具体的应用领域均有独特的优势，集成开发环境较多，微控制器是设计基础，程序设计是核心。
北京信息科技大学单片机原理与应用实验4实验报告
实验报告课程名称单片机原理与应用实验项目串行通信指导教师学院信息与通信工程 _ 专业电子信息工程班级/学号学生姓名实验日期成绩______________________一、实验目的1、掌握串行口编程控制方法；2、掌握串口调试和仿真器的烧写方法；3、综合应用定时器、串行接口及中断等。
二、实验内容1、编写一个程序, 利用单片机的串行口向PC机循环发送0x55。
三、编写一个程序, 每当串行口接收到PC机发送的0x55（ASCII码为字母U）时, 返回一个0x41（ASCII码为字母A）。
在PC机一端, 以接收窗口收到0x41为完成（可以循环此过程）。
四、PC机向单片机发送0—9（无需编程, 在DPFlash的串口调试软件下配置即可）, 单片机在接收到数据后送数码管显示；同时, 单片机每隔0.5S向PC机发送a—z的ASCII码(0x61~0x7a, 每秒发2个), 在PC机的串口调试软件中显示结果。
五、实验步骤1、新建工程, 编写程序, 实现通过串行口向PC机发送0x55（可采用串口模式1, 波特率2400）, 注意工程的环境变量设置, Target窗口下code和xdata memory设置为空, 无须加入startup.A51, Output窗口下选中CreateHex选项, 编译生成HEX文件。
2、阅读网上的实验指导书及下面的说明, 掌握DPFlash软件的使用, 掌握仿真器的两种工作方式使用。
仿真器拨到load方式, 打开DPFlash软件,文件菜单中选择装载, 加入编译生成的*.HEX文件, 点击编程按扭, 使用默认配置即可, 烧入仿真器的Flash中。
3、关闭电源, 将仿真器拨到run方式, 并将连接在仿真器上的PC串口通信电缆拔下, 然后与实验仪上的单片机串口相连。
开机复位后将自动运行单片机程序, 在PC机的DPflash软件中的串口调试器下观察结果。
编写程序实现单片机接收到PC机发来的0x55后回送0x41,在串口调试软件的处理字符串中发送0x55,可以选中下栏的自动发送单选框来实现每隔1S发送一次, 观察结果。
《单片机原理及应用》课程标准
《单片机原理及应用》课程标准一、学习领域（课程）综述（一）学习领域定位“单片机原理及应用”学习领域由岗位群的“电子产品技术支持岗位”行动领域转化而来，是构成应用电子技术专业框架教学计划的专业学习领域之一，其定位见表一：表一学习领域定位（二）设计思路本学习领域注重培养分析问题、解决问题的能力、强化学生动手实践能力，遵循学生认知规律，紧密结合应用电子专业的发展需要，为将来从事应用电子产品的设计、检测奠定坚实的基础。
将本课程的教学活动分析设计成若干项目或工作情景，以项目为单位组织教学、并以典型设备为载体，通过具体案例，按单片机项目实施的顺序逐步展开，让学生在掌握技能的同时，引出相关专业理论知识，使学生在技术训练过程中加深对专业知识、技能的理解和应用、培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。
本课程在内容组织形式上强调了学生的主体性学习，在每个项目实施前，先提出学习目标，再进行任务分析，学生针对项目的各项任务进行相关知识的学习，并通过多种实践活动实施项目以实现学习目标。
最后根据多元化的评分标准进行自我评价。
（三）学习领域（课程）目标1.方法能力目标：能根据项目任务或工作，制订项目完成工作计划；学会自我学习、收集和检索信息、查阅技术资料；在单片机应用程序调试过程中会选择各种仪器仪表；学会单片机应用程序KEIL的仿真调试方法；学会学习和工作的方法，勤于思考、做事认真的良好作风；培养学生一丝不苟、刻苦钻研的职业道德；学会在产品制作过程中进行技术指导、质量管理和成本核算方法。
2.社会能力目标：建立团结协作的精神，能与人沟通和合作完成工作任务；养成勇于创新、敬业乐业的工作作风；形成清晰的逻辑思维意识，正确辨别事物的真假；了解电子行业技术应用的发展前景，拓宽产品开发的思路；掌握产品生产工艺要求，培养工作的质量意识、安全意识；具有较强的社会责任感，为祖国发展强大贡献力量的责任意识；积累丰富的工作经验。
3.专业（职业）能力目标：能熟悉和了解不同厂商、不同型号单片机器件并掌握其性能特点；能读懂单片机应用系统电路原理，包括复位电路、时钟电路、最小单片机应用系统电路，掌握各I/O的区别及与外围电路连接的方法，区分辩别单片机的地址线、数据线及控制线，熟练掌握单片机拥有的系统资源及资源利用，掌握汇编语言的指令格式、寻址方式，学会汇编语言的程序编写，学会简单的应用系统设计；能识别各种外围元器件并进行元器件焊接、KEIL仿真调试；能根据应用系统原理图编写控制程序；能在单片机系统调试和维修过程中，通过工程计算和理论分析，判断故障点和提供解决问题的途径；会使用常用仪器仪表如万用表、示波器、频率计对单片机应用系统进行判断分析、调试，直至调试成功；掌握程序流程图的画法、子程序的编写方法、中断程序的编写方法、子程序和中断调用、伪指令的熟练使用、熟练掌握顺序程序结构、循环程序结构、分支程序结构，掌握仿真器的使用及结合软硬件调试程序。
单片机原理及应用——C51编程+Proteus仿真(第3版)课件第4章-keil与Proteus的使
35
占用程序存储器共89字节。最后生成的.hex文件名为“流水灯.hex”，至 此，整个程序编译过程就结束了，生成的.hex文件就可在后面介绍的 Proteus环境下进行虚拟仿真时，装入单片机运行。
下面对用于编译、连接时的快捷按钮
与 作简要说明：
（1） 用于编译正在操作的文件。。
这些图标大多数是与菜单栏命令【Debug】下拉菜单中的各项子命令是 相对应的，只是快捷按钮图标要比下拉菜单使用起来更加方便快捷。
24
图4-15与图4-16中常用的快捷按钮图标的功能介绍图4-14中各个窗口的开与关。
25
（2）各调试功能的快捷按钮
片机可以运行的二进制文件（.hex格式文件），文件的扩展名为.hex。 （2）Select Folder for objects—选择最终的目标文件所在的文件夹，默认
与项目文件在同一文件夹中，通常选默认。 （3）Name of Executable—用于指定最终生成的目标文件的名字，默认与
项目文件相同，通常选默认。
（2） 按钮—用于编译修改过的文件，并生成相应的目标程序（.hex文 件），供单片机直接下载。
（3） 按钮—用于重新编译当前项目中的所有文件，并生成相应的目标 程序（.hex文件），供单片机直接下载。主要用在当项目文件有改动时 ，来全部重建整个项目。
36
因为一个项目不止一个文件，当有多个文件时，可用本按钮进行编译。 用C51编写的源代码程序不能直接使用，一定要对该源代码程序编译，生
窗口会出现一个空白的文件编辑画面，用户可在这里输入编写的程序源 代码。
11
（2）单击图4-1中快捷按钮
图4-7 建立新文件
（2）单击图4-1中快捷按钮 ，保存用户程序文件，这时会弹出如图4-8 所示窗口。，保存用户程序文件，这时会弹出如图4-8所示窗口。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图4-1 51单片机定时器/计数器的内部结构图
由图4-1可知，定时器/计数器0、定时器/计数器1是16位 加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成：定时器0由 TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。TL0、TL1、 TH0、TH1的访问地址依次为8AH～8DH，每个寄存器均可 单独访问。定时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚 T0(P3.4)或T1(P3.5)上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲， 加法计数器加1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计 数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确 定。TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及 逻辑电路连接，TMOD用于设置定时器的工作方式，TCON 用于控制定时器的启动与停止。
4.1 项 目 描 述
单片机的定时器/计数器在工业控制与测量领域有着 广泛的应用，比如定时检测、定时计数及定时扫描等。本 项目通过设计一个由定时器控制的报警旋转灯，使学生掌 握定时器/计数器的工作原理、工作方式和定时器/计数器 的初值计算。
4.2 项目目的与要求
本项目的目的就是设计一个由定时器控制的报警旋转 灯系统。通过控制P2口的8个LED灯，要求它们旋转闪烁红 灯并发出报警声。项目在实施过程中需要解决以下关键问题：
M1和M0：操作方式控制位。两位可形成四种编程，对 应于四种操作方式，如表4-1所示。
M1 M0 00 01 10 11
表 4-1 M1、M2 控制的四种工作方式
工作方式
功能说明
方式 0
13 位定时器/计数器工作方式
方式 1
16 位定时器/计数器工作方式
方式 2
自动再装入的 8 位定时器/计数器工作方式
1) 工作方式寄存器TMOD 特殊功能寄存器TMOD用于控制T0和T1的工作方式， 低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。TMOD的地址为89H， 其各位状态只能通过CPU的字节传送指令来设定，而不能用 位寻址指令改变，复位时各位状态为0，其各位的定义如下：
其中，低4位用于T0，高4位用于T1，它们的含义是完 全相同的。TMOD各位的功能如下：
2) 定时器/计数器工作原理 当定时器/计数器设置为定时工作方式时，计数器对内 部机器周期计数，每过一个机器周期，计数器增1，直至计 满溢出。定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关， C51单片机的一个机器周期由12个振荡脉冲组成。当采用12 MHz晶振时，一个机器周期为1 μs，计数频率为1 MHz。因 此，适当选择定时器的初值可获取各种定时时间。
所以，最高检测频率为振荡频率的1/24。计数器对外部 输入信号的占空比没有特别的限制，但必须保证输入信号的 高电平与低电平的持续时间在一个机器周期以上。当设置了 定时器的工作方式并启动定时器工作后，定时器就按被设定 的工作方式独立工作，不再占用CPU的操作时间，只有在计 数器计满溢出时，才可能中断CPU当前的操作。
【项目目标】 1. 知识目标 (1) 理解定时器/计数器的结构和工作原理； (2) 理解寄存器TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、 TL1的功能； (3) 掌握定时器/计数器的工作方式； (4) 掌握定时Байду номын сангаас的定时初值的计算。
2. 能力目标 (1) 根据需要会选择使用定时器/计数器的某种工作 方式； (2) 会计算定时器/计数器的初值； (3) 能熟练使用定时器/计数器； (4) 会运用C51语言对应用程序进行编程。
2．定时器/计数器的相关寄存器 如上所述，要使定时器/计数器按要求工作，得到所需 的定时时间或计数值，必须通过编程进行控制才能实现。通 过对工作方式控制寄存器(TMOD)和定时器/计数器控制寄存 器(TCON)的设置即可实现对定时器/计数器的控制。
51单片机的定时器/计数器(T0、T1)主要由工作方式寄 存器TMOD和控制寄存器TCON等组成。可以通过软件对 这些寄存器进行设置来实现不同的控制目的。其中，TH0 和TL0用来存放定时器T0的计数初值，TMOD用来控制定 时器的工作方式，TCON用作中断溢出标志并控制定时器 的启、停。
方式 3
T0 分为两个 8 位定时器/计数器，T1 停止计数
C/ T ：功能选择位。当C/ T 为0时，选择定时方式。 在定时方式中，以振荡器输出时钟脉冲的12分频信号作为计 数信号，也就是每一个机器周期定时器加1。若晶振频率为 12 MHz，则定时器的计数频率为1 MHz；当C/ T 为1时， 选择计数方式，采用外部引脚T0(P3.4)、T1(P3.5)的输入脉 冲作为计数脉冲，当外部输入脉冲发生1到0的负跳变时，计 数器加1，最高计数频率为时钟频率的1/24。
(1) 与定时器/计数器相关的寄存器的各位的功能是怎 样的；
(2) 选择哪种定时器，采用何种工作方式，如何计算定 时初值；
(3) 编写延时程序； (4) 如何装入初值。
4.3 项目支撑知识链接
4.3.1 定时器/计数器的结构
1．定时器的结构及工作原理 1) 定时器/计数器组成框图 89C51单片机内部有两个16位可编程定时器/计数器：定 时器0(T0)和定时器1(T1)。其逻辑结构如图4-1所示。
模块4 定时器控制的报警灯设计
4.1 项目描述 4.2 项目目的与要求 4.3 项目支撑知识链接 4.4 项目实施 项目小结 项目拓展技能与练习
【项目导入】 在单片机的应用系统中，往往会遇到要求用定时器对某 些控制系统进行设计，例如定时检测系统、定时扫描系统等。 51系列单片机中设置有2个16位定时器/计数器，分别是T0和 T1，要学会对定时器进行编程，必须掌握这两个定时器的 工作方式和初值的计算。在此，我们通过一个项目设计，让 同学们掌握定时器/计数器在单片机控制技术中的使用。
当定时器/计数器设置为计数工作方式时，计数器对来 自输入引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)的外部信号计数，外部脉冲 的下降沿将触发计数。在每个机器周期的S5P2期间采样引 脚输入电平，若前一个机器周期采样值为1，后一个机器周 期采样值为0，则计数器加1。新的计数值是在检测到输入引 脚电平发生1到0的负跳变后，与下一个机器周期的S3P1期 间装入计数器中的。可见，检测一个由1到0的负跳变，需要 两个机器周期。