51单片机实验指导书

51系列单片机原理与应用实验目录实验一交通灯控制实验 (4)实验二现实人体视觉暂留特性测试实验 (7)实验三实施时钟制作实验 (9)实验四简易电子琴制作实验 (10)实验五EEPROM应用—数字密码锁 (13)实验六综合实验：教学板自检程序设计 (15)实验七数据采集—火灾报警装置的软硬件设计 (17)附录一实验教学板 (17)附录二实验用软件使用说明 (18)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、实验人姓名、学号、班级、同组人姓名。

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。

实验一交通灯控制实验一、实验目的1．熟悉教学板电路及其结构。

2．掌握利用Kei l 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下载线和相应的软件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．学习延时程序的编写。

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、Kei l C51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，并设计出相应程序，要求画出主程序、子程序、中断服务程序流程图，并给程序加上较详细的注释。

四、实验内容及原理模拟实现一个路口交通灯管理在路口当中，一条为“干线”，另一条为“支线”。

两个方向上各设有红、黄、绿3盏交通灯。

一般情况下（初始状态），干线亮绿灯，支线亮红灯。

当支线上有三辆车到达路口（用按键按下模拟一辆车到达），则6秒后，干线亮黄灯，持续3秒后，转为干线亮红灯，支线亮绿灯，过24秒后，支线转黄灯亮，3秒后，回到初始状态。

五、实验步骤1.将实验板与PC机通过COM口连接。

启动PC机，进入Kei l C51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、连接，若有错误，则修改源程序，直至汇编、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、思考题如何仿真和调试单片机应用程序？附：交通灯实验程序ORG 0000HSTA: MOV P0,#11011011B ;干线亮绿灯，支线亮红灯MOV P2,#0001000B ;选通LEDMOV P3,#11101111B ;K1列线置0MOV R7,#3STA1: JB P3.3,$ ;无按键等待LCALL D ELAY30MS ;去抖动JB P3.3,STA1JNB P3.3,$ ;等键释放DJNZ R7,STA1MOV R6,#200STA2: LCALL D ELAY30MS ;延时30MSDJNZ R6,STA2 ;延时6秒MOV P0,#10111011B ;干线亮黄灯，支线亮红灯MoV R6,#100STA3: LCALL D ELAY30MSDJNZ R6,STA3 ;延时3秒MOV P0,#01111110B ;干线亮红灯，支线亮绿灯MOV R5,#4STA4: MOV R6,#200STA5: LCALL D ELAY30MSDJNZ R6,STA5DJNZ R5,STA4 ;延时24秒MOV P0,#01111101B ;干线亮绿灯，支线亮黄灯MOV R6,#100STA6: LCALL D ELAY30MSDJNZ R6,STA6 ;延时3秒LJMP STADELAY30MS:MOV R4,#55DELAY:MOV R3,#250DJNZ R3,$ ;1.085us（指令周期）*2*250+2=547.5usDJNZ R4,DELAYRET实验二人体视觉暂留特性测试实验一、实验目的1．进一步熟悉利用Kei l C51 软件编辑、调试（包括仿真调试、单步调试）和运行单片机程序的步骤和方法。

2．通过实验熟悉51单片机的定时/计数器，并掌握它们的应用。

3．掌握键盘、LED显示的工作原理。

4. 学习编写定时和外中断服务程序二、实验设备PC机一台、实验教学板一块。

三、实验内容及原理人体视觉暂留特性测试实验编程从一个I/O口输出一扫频信号，驱动一支LED灯闪动，频率范围为10HZ~99HZ，扫描时间为30秒，在LED闪动期间观察，一旦发现无法识别LED灯闪动时，按下按键K1，立即停止输出，并将此时的信号频率显示在数码管上，该信号的周期为测试者的视觉暂留时间。

四、实验要求1．按实验题目要求设计好硬件电路，画出电路原理图。

2. 要求画出主程序、子程序、中断服务程序流程图，设计出相应程序并给程序加上较详细的注释。

3. 在Keil C51编译环境下完成程序编译。

4. 通过下载线和下载软件STC-ISP V39将编译后的程序下载到单片机。

5. 运行程序，用实验结果验证程序的正确性。

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，直至达到题目的要求。

五、思考题1、实验中频率数据是怎样计算出来的？2、总结数码管动态显示方法。

程序流程图主程序实验三实时时钟制作实验一、实验目的1．通过实验进一步掌握51单片机的定时/计数器的应用。

2．掌握矩阵键盘、LED动态显示的工作原理。

3．学习编写实用的时钟程序和矩阵键盘处理、LED动态显示控制程序。

二、实验设备PC机一台、实验教学板一块。

三、实验内容及原理在内存中设置若干个单元存放时钟参数：年、月、日、时、分、秒，开机时所有参数设定一起始值。

编程利用定时器T0或T1定时，在定时中断服务程序中修改时钟参数，而主程序则完成按键处理和时钟显示。

要求：可通过按键对各参数进行修改，并可根据按键循环设置时钟显示内容，显示格式如下：年2008月日XX.XX时分XX.XX分秒XX.XX.按键的设置和使用方法自行决定。

四、实验要求1．按实验题目要求设计好硬件电路，画出电路原理图。

2. 制定按键的功能和使用方法。

3. 要求画出主程序、子程序、中断服务程序流程图，设计出相应程序并给程序加上较详细的注释。

4. 在Keil C51编译环境下完成程序编译。

5. 通过下载线和下载软件STC-ISP V39将编译后的程序下载到单片机。

6. 运行程序，用实验结果验证程序的正确性。

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，直至达到题目的要求。

五、思考题1.如何增加显示的亮度？2.若想用按键快速修改时间参数，有什么好办法？实验四制作简易电子琴的实验一、实验目的1．通过实验进一步掌握51单片机的定时/计数器的应用。

2．掌握51单片机的外断原理及应用。

3. 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。

三、实验原理实验线路见图4-1，通过定时器的定时，产生一定频率的信号，经P2.5输出，驱动蜂鸣器，便可发出某一频率的音调，若按一支乐曲规定的音调和节拍改变输出的变化，即可演奏一首乐曲。

图4-1 音乐输出线路四、实验内容1.电子琴功能用实验板上K1~K7作为电子琴的7个按键，每个按键对应一个音符，规定频率如表1：音符频率T值音符频率T值7SI 494 61443 5 So 740 627671 DO 523 61387 6 La 880 630702 Re 587 61839 7 Si 989 633403 Mi 659 62243 1DO 1109 634614 Fa 698 62427 2RE 1175 63689要求当按下其中一个按键，就通过P2.5口输出对应频率信号使蜂鸣器发出特定音符声音。

2.乐曲演奏若按下K8键，完成自动弹奏“送别”歌曲。

（乐谱见教材258页）其原理为：乐曲弹奏时单片机是根据乐曲的音符和节拍来控制P2.5口输出，音符用于设定定时器的定时值，产生对应的频率，使蜂鸣器发生对应的音调声音，音符与频率关系与表1相同。

节拍据是用于当前音符输出时间长短的控制，可以用延时子程序来完成，假定1拍为延时0.5秒，则1/4拍是延时0.125秒，其余的节拍的时间是1/4拍的整倍数。

程序设计时应先将乐曲音符和节拍转换成数据表，存于计算机的ROM中。

数据表的设计方法如下：（1）表中的一个字节代表乐曲的中一位简谱的音符与该音符的节拍。

高4位用于表示音符，数字与音符的关系如表2；低4位用于表示节拍，数字与节拍及延时时间关系如表3.（2）按乐曲中乐谱顺序将所有的音符和节拍进行编码，得出数据表，最后以00H 作为音乐结束标志。