Keil-C51单片机实验指导.5.4

Keil C51实验项目

Keil C51实验项目 (1)

一、单片机的IO编程 (3)

实验1 IO开关量输入实验 (3)

实验2 IO输出驱动继电器（或光电隔离器）实验 (4)

实验3 IO输入/输出---半导体温度传感器DS18B20实验 (5)

二、单片机的中断系统 (6)

实验 1 外部中断----脉冲计数实验 (6)

实验 2 外部中断----故障报警实验 (7)

三、单片机的定时器/计数器 (8)

实验1 计数器实验 (8)

实验2 秒时钟发生器实验 (10)

四、单片机的串口特点和编程 (11)

实验1 PC机串口通讯实验 (11)

实验2 RS485通讯实验 (13)

五、存储器 (14)

实验1 RAM存储器读写实验 (14)

六、PWM发生器 (15)

实验1 PWM发生器（模拟）实验 (15)

实验2 蜂鸣器实验 (16)

七、WDG看门狗 (17)

实验1 外扩WDG（MAX705）实验 (17)

实验2 WDG（内部）实验 (18)

八、SPI总线 (19)

实验1 SPI（模拟）实验-----TLC2543 AD转换实验 (19)

实验2 SPI（模拟）实验-----TLV5616 DA转换实验 (20)

九、I2C总线 (21)

实验1 I2C（模拟）实验-----IC卡（AT24C01）读写实验 (21)

十、综合实验 (23)

实验1 HD7279LED数码管显示实验 (23)

实验2 HD7279键盘实验 (23)

实验3 电机转速实验 (24)

十一、步进电机实验 (26)

实验1 步进电机正反转实验 (26)

十二、TFT液晶显示实验 (26)

实验1 TFT液晶显示彩色条纹实验 (26)

十三、16X16LED点阵显示汉字实验 (27)

实验1 16X16LED点阵显示汉字实验 (27)

一、单片机的IO编程

实验1 IO开关量输入实验

目的：学习单片机读取IO引脚状态的的方法。

内容：编程读取IO引脚状态。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先要把相关的引脚设置在IO的输入状态，然后写一个循环，不停地检测引脚的状态。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用导线将试验箱上的的IO1--- IO8分别连接到SWITCH的8个拨码开关的K1---K8的输出端子K1---K8上，连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹IO_INPUT 下的工程文件IO_INPUT.Uv2编译程序，上电，在程序注释处设置断点，进入调试状态，打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0,改变开关状态，

运行程序到断点处，观察窗口的数值与开关的对应关系。

实验2 IO输出驱动继电器（或光电隔离器）实验

目的：学习IO输出控制方法。

内容：通过单片机的IO引脚驱动继电器（或光电隔离器）动作。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先要把相关的引脚设置在IO的输出状态，然后写一个循环，依次输出高低电平。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用导线将MCU的IO1、IO2分别连接到RELAY的输入R_IN和PHOTO的输入P_IN上，R_OUT和P_OUT分别连接到发光二极管LAMP的输入孔L1和L2上。连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹IO_OUTPUT下的工程文件IO_OUTPUT.Uv2编译程序，上电，进入调试状态，打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0，单步运行程序，观察窗口的数值变化。

4、全速运行程序，观察继电器的发光二极管的亮灭变化，同时确定继电器动作（或光电隔离器导通）与IO输出电平的关系。

实验3 IO输入/输出---半导体温度传感器DS18B20实验

目的：学习IO引脚编程实现交替输入、输出的方法。

内容：通过单片机的IO引脚与半导体温度传感器实现单线通讯。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：根据18B20的资料（见备注），将IO引脚设置在输出状态，分别模拟出不同的命令时序，例如复位、读寄存器等；再改变IO引脚的为输入状态，接收传感器输出的数据。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用导线将MCU的IO1连接到TEMP SENSOR DS18B20的DQ。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹IO_INOUTPUT下的工程文件IO_INOUTPUT.Uv2编译程序，上电，进入调试状态，按照程序注释说明设置断点，全速运行程序到断点处，观察寄存器R7中的数据，用手摸住传感器DS18B20芯片，再运行到断点处，比较R7的变化。

4、备注：DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示，器件的温度信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条线(和地线)，DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSl8B20的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在l s(典型值)内把温度变换成数字。

二、单片机的中断系统

实验 1 外部中断----脉冲计数实验

目的：学习单片机的外部中断使用方法。

内容：对外部中断计数显示。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先第一步设置单片机的IO为输入状态，第二步设置引脚的中断触发方式，一般设置为边沿触发，第三步，设置外部中断的优先级，第四步，编写中断服务程序，包括中断入口跳转等，第五步，设置中断使能，允许外部引脚触发中断。第六步，设置死循环，主程序结束，交给中断服务程序完成计数。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用导线将MCU的INT0连接到单脉冲输出孔P-，连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹EXT_INT1下的工程文件EXT_INT1.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，按照程序注释说明设置断点，全速运行程序，每按下一次单脉冲开关Paulse，程序运行到断点处一次，观察寄存器R1的变化。

课堂思考题：

（1）编写程序（同时接好硬件电路），采用外部中断INT1及低电平触发方式，使8只二极管从左向右依次循环点亮，中断结束后返回，二极管全灭。

实验 2 外部中断----故障报警实验

目的：学习单片机的外部中断使用方法。

内容：利用外部中断和IO口，改变二极管和蜂鸣器状态，模拟故障报警。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先编写初始化程序，设置单片机IO状态，设置中断触发方式，一般设置为边沿触发，设置外部中断的优先级；第二步，编写主程序，调用初始化程序，对IO口状态写无限循环，使发光二极管处于稳定发光，蜂鸣器无发声状态，第三步，编写中断服务子程序，使二极管闪烁发光，蜂鸣器断续鸣叫，模拟故障报警；第四步，编写延时子程序，控制二极管闪烁和蜂鸣器鸣叫的间隔时间。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用导线将MCU的INT0连接到单脉冲输出孔P-，同时将MCU的IO0、IO1分别与发光二极管L1、蜂鸣器BUZZER孔相连，连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹EXT_INT2下的工程文件EXT_INT2.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，按照程序注释说明，全速运行程序，发光二极管处于稳定发光状态，蜂鸣器无声音，每按下一次单脉冲开关Paulse，观察二极管L1和蜂鸣器的变化。

课堂思考题：

（1）编写程序（同时接好硬件电路），采用外部中断INT0、跳变触发方式，将8支二极管分为2组，使L1、L3、L5、L7与L2、L4、L6、L8交替亮灭闪烁，中断结束后返回，8支二极管全亮。

（2）编写程序（同时接好硬件电路），采用外部中断INT0、跳变触发方式，实现5次中断请求后，进入中断服务子程序，使L1亮灭闪烁，蜂鸣器断续发声，中断结束后返回，二极管发亮。

三、单片机的定时器/计数器

实验1 计数器实验

目的：学习单片机的定时/计数器的计数功能使用方法。

内容：对外部单脉冲信号进行计数，计数10个后产生计数中断。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：使用定时/计数器的计数功能，将外部时钟信号加在计数器的计数时钟输入引脚上，当计数10次后，计数器溢出，触发标志位，编程控制分频输出引脚电平翻转，产生分频后的时钟信号。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用导线将MCU的IO1和T0分别连接到发光二极管L1的输入L1上和单脉冲输出孔P-，连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹COUNTER 下的工程文件COUNTER.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、上电全速运行程序，按下5次单脉冲按键后发光二极管点亮，再按5次后发光二极管熄灭，如此重复。

实验2 秒时钟发生器实验

目的：学习单片机的定时/计数器的定时功能使用方法。

内容：产生频率为0.5Hz的时钟输出。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：使用定时/计数器的定时功能，时钟源采用系统时钟，根据时钟源的频率配置初值寄存器，使能定时器中断，在中断服务程序中翻转一个IO引脚输出，产生0.5Hz的时钟输出。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用导线将MCU的IO1连接到发光二极管L1的输入L1上，连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹TIMER_SECOND下的工程文件TIMER_SECOND.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、全速运行程序，观察发光二极管的亮灭情况。

5、备注：现在的单片机系统时钟较高，难于产生1秒的定时中断，所以，可以设置定时时间为50毫秒，在中断服务程序中设置程序计数，当累加到1秒后，控制输出IO引脚电平翻转，驱动发光二极管。

四、单片机的串口特点和编程

实验1 PC机串口通讯实验

目的：学习单片机串口的使用方法。

内容：与PC机实现通讯。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：第一步，配置串口工作在8位，波特率可变异步通讯工作方式，波特率由定时器1确定，同时使能其中断并清除其中断标志位；第二步，配置定时器1，工作在8位自动重装入模式，根据波特率计算其初值。第三步，编写串口中断服务程序，只处理接收中断，对发送中断只清除标志，不做其他处理。第四步，设置死循环，交由中断服务程序处理。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：用附带的直连串口线连接试验箱的DB9和计算机的串口，接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹RS232下的工程文件RS232.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化,全速运行程序，拔掉开发板上的串口线，强制关闭RS232工程，然后将串口线连接到实验箱上的的串口上。

4、实验箱上MCU部分的TXD、RXD连接到RS232的TXD和RXD上，并将开发板上的跳线帽JP2短接在下侧。

4、打开PC机的超级终端，设置波特率9600、数据位8、无流控、无校验等信息，PC机全速运行实验程序，在超级终端里输入可显示字符，观察超级终端的显示，断开连接的串口线，再输入字符，观察显示有什么不同。

5、备注：在串口中断服务程序中，要清除中断标志位。在发送数据前，要检测发送状态位在发送结束状态。

实验2 RS485通讯实验

目的：学习单片机串口的使用方法以及RS485通讯。

内容：使用Max485芯片进行电平转换，实现差分方式通讯。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。A T89S51/52/53芯片两个（需2套）

步骤：

1、将两个实验箱的CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2端都跳在下侧。

2、连线：

发送设备：

（1）用导线将MCU的TXD、RXD、IO1、INT0分别连接到RS485的TXD、RXD、E485和单脉冲输出P-孔。

（3）用两根导线顺序连接两个实验箱的UR1差分接口（上、下分别对接）。

接收设备：

（1）用导线将MCU的TXD、RXD分别连接到RS485的TXD、RXD；

（2）用导线将MCU的SDA连接到RS485的E485；

（3）用导线将MCU的IO1-IO8分别连到LAMP的L1-L8；

（4）用两根导线顺序连接两个实验箱的UR1差分接口（A、B分别对接）。

3、分别连接好仿真器，试验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开试验程序文件夹RS485下的RS485_TX里的工程，编译程序，将程序下载到“发送设备”的CPU板中。再打开RS485下的RS485_RX里的工程，编译程序，将程序下载到“接收设备”的CPU板中。

4、同时给两个实验箱上电。按下发送设备上的单脉冲按键。观察“接收设备”实验箱上的LED灯变化。再结合程序分析为什么。

5、备注：在该RS485的通讯中，关键是设置RS485的E485端的状态，从而决定是接收回来数据还是发送出去数据。

五、存储器

实验1 RAM存储器读写实验

目的：学习存储器数据读写方法。

内容：将内部RAM中的一段数据复制到另一RAM空间。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先设置源的首地址和目的首地址，再设置数据块的长度，设置一个变量，先从源读取一个字节，再写入到目的地址中，如此循环，直至到数据块的长度。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹RAM下的工程文件RAM.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、按照注释设置断点，打开变量观察窗口，全速运行实验程序到断点处，观察2个数组内容的变化。

5、备注：在汇编中，对内部存储器的操作使用指令MOV，外部存储器的操作使用MOVX和MOVC，其他相同。

6、Keil C环境下观察变量的方法：

在地址框填写：

C:0000 查看CODE 区

D:0000 查看DATA 区

I:0000 查看IDATA 区

X:0000 查看XDATA 区

六、PWM发生器

实验1 PWM发生器（模拟）实验

目的：学习利用定时器和IO产生PWM的方法。

内容：产生占空比变化的PWM波形输出。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板，示波器。

编程：使用定时/计数器的定时功能，分别产生PWM的高电平和低电平。第一步，首先选择使用单片机的定时/计数器0的定时功能，确定工作方式。第二步，根据PWM频率要求确定初值。第三步，使能定时器的中断。第四步，编写定时器中断服务程序，确定PWM波形高低电平的保持时间，控制IO引脚输出翻转电平。做一个死循环，一切交给中断处理。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线：连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹PWM_IO 下的工程文件PWM_IO.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、全速运行程序，用示波器的单片机的IO1的波形。

5、备注：定时器产生中断的定时时间是PWM波形占空比调整的最小单位，

即分辨率，在定时器中断服务程序中对中断计数，控制IO电平的翻转。

实验2 蜂鸣器实验

目的：学习AT89S51的定时器定时功能使用方法。

内容：用定时器产生PWM方波驱动蜂鸣器鸣叫。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、用导线将MCU的IO1连接到BUZZER的BUZZER孔，连接好仿真器。

3、试验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开试验程序文件夹BUZZER 下的工程文件BUZZER.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、全速运行程序，观察蜂鸣器的鸣叫情况，同时伴随继电器动作。

七、WDG看门狗

实验1 外扩WDG（MAX705）实验

目的：学习外扩看门狗控制器的使用方法。

内容：配置外扩看门狗电路。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：配置一个IO输出翻转电平信号喂狗，配置一个IO输出驱动发光二极管显示状态。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上。

2、用导线将MCU的IO1、IO2分别连接到WDG的WDI和发光二极管L1的输入孔L1上，用导线将WDG的RST连接到光耦的的P_IN孔，P_OUT连接到74LS244的D0，74LS244的Q0接MCU的RST上，74LS244的/G1、/G2接GND。连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹EXT_WDG

下的工程文件EXT_WDG.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、将CPU板上的仿真芯片换成可烧录的芯片A T89S51/52/53，通过ISP电缆烧录HEX文件。复位后运行程序，观察发光二极管在上电时亮一次，然后保持

熄灭状态。去除IO1到WDI的连线，观察发光二极管会重复亮灭。

5、备注：在程序开始处，点亮发光二极管约1秒钟，在程序正常运行中，发光二极管熄灭，如果在设定的时间内不能喂狗，程序回到开始处运行，重新点亮发光二极管。

实验2 WDG（内部）实验

目的：学习内部看门狗控制器的使用方法。

内容：配置内部看门狗。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：配置一个IO输入控制信号，控制喂狗。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上。

2、连线：用导线将MCU的IO1、IO2分别连接到平推开关K1的输出插孔K1和发光二极管L1的输入孔L1上。连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹INT_WDG

下的工程文件INT_WDG.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、将CPU板上的仿真芯片换成可烧录的芯片A T89S51/52/53，通过ISP电缆烧录HEX文件。复位后运行程序，把平推开关K1拨到H侧，观察发光二极管L1的状态。把平推开关K1拨到L侧，比较发光二极管L1的状态变化。

5、备注：在程序开始处，点亮发光二极管约1秒钟，在程序正常运行中，发光二极管熄灭，如果在设定的时间内不能喂狗，程序回到开始处运行，重新点亮发光二极管。

八、SPI总线

实验1 SPI（模拟）实验-----TLC2543 AD转换实验

目的：学习SPI总线通讯编程方法、串行AD应用。

内容：利用SPI总线配置AD转换芯片，并读取转换结果。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：编程3个IO引脚为输出，一个IO为输入；3个输出引脚一个模拟CLK，一个模拟CS，另一个模拟DO，1个输入引脚模拟DI。根据芯片的技术资料，模拟输出3个输出引脚的时序。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、用导线将MCU的IO1--IO5分别连接到AD的AD_CS、AD_CLK、AD_IN、AD_OUT、AD_EOC，用导线将AD_IN1连接到ANOUT.。连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹EXT_ADC 下的工程文件EXT_ADC.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

4、上电，运行程序，在程序的注释处设置断点，全速运行程序到断点，调节输入的模拟量，观察30H、31H单元中的数的变化

实验2 SPI（模拟）实验-----TLV5616 DA转换实验

目的：学习SPI总线通讯编程方法、串行DA应用。

内容：利用SPI总线配置DA转换芯片，并用万用表测量输出电压值。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：编程4个IO引脚为输出，4个输出引脚：一个模拟CLK,一个模拟CS，一个模拟DA TA，另一个模拟FS。根据芯片的技术资料，模拟出4个输出引脚的时序。

步骤：

1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2、用导线将MCU的IO1--IO4分别连接到DA的DA_CS、DA_CLK、DA_IN、DA_FS，用导线将DA_REF连接到插孔Vref 2.5V.。连接好仿真器。

3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹EXT_DAC