51单片机学习板实验指导书

MDD-1单片机学习板实验指导书

第一章 引言

单片微型计算机，以其体积小、价格低、使用方便、可靠性高等一系列优点，被广泛用于国防、工农业生产和商业管理等领域。特别是近年来微处理器的讯速发展，它已渗透到人类生活的各个领域，给人类世界带来了难以估量的变革。纵观单片微型机的发展，可以明显地看出其正朝着两个方向进行：一方面，是朝着面向数据运算、信息处理等功能的系统机方向发展。系统机以速度快、功能强、存储量大、软件丰富、输入/输出设备齐全为主要特点，采用高级语言编程，适用于数据运算、文字信息处理、人工智能、网络通信等场合。另一方面，在有些应用领域中，如智能化仪器仪表、通讯设备、自动控制设备、汽车电子乃至家用电器等，要求的运算、控制功能相对并不很复杂，但对体积、成本、功耗等的要求却比较苛刻。单片机在我们的工作、生活和学习中正在变得越来越重要。

在教学、实验和电子设计制作中，单片机充当着重要的角色。目前市场上，有关单片机的学习实验设备种类繁多，如开发板、实验板、实验仪、实验箱等，但是普遍存在系列问题，由于大多数高校开的都是51系列单片机的课程，一些高档的开发板与实际教学脱节，学生难以在短时间内接受，而且价格昂贵；而一些低档的实验板缺少开发必需的应用模块，在实践中造成诸多不便。

学习单片机离不开实验，以往单片机的实验往往依赖于仿真机和单片机学习系统，价格昂贵，至使学习单片机的门槛很高，很多人不能跨入单片机学习的大门。近年来，随着FLASH型单片机的广泛应用，采用软件模拟加写片验证成为一种经济实用的实验方法，尤其是随着单片机技术的发展，很多单片机都具有了ISP功能，只要一根下载线即可以编程，即使不用仿真机、编程器，也可以学习单片机，使得单片机入门门槛大为降低。

我们根据当前的教学、实验、电子制作和指导电子设计大赛的经验，并考虑到成本问题，我们设计了这一款功能齐全、使用方便、成本较低的MDD-1型51单片机学习板。该板采用模块化模式，配备了丰富的硬件、详细的实验内容和实验程序，可以让单片机学习者由浅入深、分层次进行实验，激发学习兴趣，为进一步研究和开发单片机奠定一个良好的基础。该板与单片机编程软件和下载软件（免费提供）构成一个完整的单片机实验系统，该系统为51单片机的初学者提供了一个服务平台，是学习和实践之间的一个桥梁。我们设计该开发该板是让单片机初学者达到“一板在手，单片机学习无忧愁！”

第二章 学习板系统简介

（一）硬件介绍 1、系统框图

该学习板采用模块式结构，由13个模块组成，其中包括11个配备模块和2个自选模块。如图1所示。核心是单片机目标机，它是由Atmel公司的89S51芯片构成的单片机最小系统，安装在零插拔底座上，拆装方便。ISP串口下载模块由单片机源机和串口模块组成，其中单片机源机是AT89S51单片机，串口模块是由MAX232和电容组成的串行通信单元，该模块主要是实现程序在线下载和通信实验的功能。红外遥控是由SAA3010T遥控器和HRM380017一体化红外接收头组成，实现信号的红外发射、传输和接收。时钟单元是由DS1302芯片组成的时钟电路模块，主要完成电子时钟或者万年历等实验项目。静态显示部分可以实现6位数码显示，由6片串并转换芯片74164和6个共阴极8段数码管构成，该部分特点是占用口线少，显示亮度高。LED发光管为8个独立的发光二极管，可以实现逻辑指示功能。报警模块由蜂鸣器和驱动电路组成，可以实现某一任务的声音报警功能。继电器模块是由继电器和驱动电路组成，可以输出一路控制信号。I2C模块以由24C04为核心的存储单元。电源指示控制部分实现+5V电源的开关控制、指示和温压功能。自选模块的温度模

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块是由数字温度传感器DS18B20实现的温度采集单元。液晶显示模块是由2*16的字符液晶1602构成的显示单元。

（液晶显示模块） ISP串口下载模块 静态 显示 单片机 串口 6位 源机 模块 PC LED 发光管 8个 红外遥控 报警 模块 时钟单元 继电器 模块 独立按键 I2C 模块 （温度模块） ＋5V 电源指示控制 单片机 目标机 注：括号内单元为自选模块

图1 系统结构框图

2、单片机目标机

目标机为一个以89CS51单片机为核心的单片机最小系统，负责控制各个模块，完成实验及相关操作。各模块接口与引脚分配如下： （1）P2口：8个发光二极管接； （2）P0.0~P0.3：4个独立按键；

（3）P0.4~P0.7：外扩展液晶模块数据线；

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（4）P1.0：J5短路冒，为外扩展DS18B20数据线和DS1302复位线共用； （5）P1.1：J4短路冒，为24C01数据线和DS1302时钟线共用； （6）P1.2：J6短路冒，为24C01时钟线和DS1302数据线共用； （7）P1.3：J9短路冒，为继电器控制端和液晶使能端共用； （8）P1.4：液晶模块读写控制端；

（9）P1.5：J7短路冒，为液晶复位端和下载线共用； （10）P1.6~P1.7：下载线；

（11）P3.0：J1短路冒，为下载线和串行通信线共用； （12）P3.1：J2短路冒，为下载线和串行通信线共用； （13）P3.2：一体化红外接收头； （14）P3.3：蜂鸣器驱动端；

（15）P3.4~P3.5：定时器/计数器预留接口； （16）P3.6：164串行显示数据线； （17）P3.7：164串行显示时钟线。

图2 89C51单片机引脚图

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3、ISP串口下载模块

ISP串口下载模块由单片机源机和串口模块组成，其中单片机源机是AT89S51单片机，串口模块是由MAX232和电容组成的串行通信单元，该模块主要是实现程序在线下载和通信实验的功能。其硬件电路原理图如下：

图3 ISP串口下载模块

4、红外遥控单元

红外接收单元由HRM380017一体化红外接收头组成，接单片机的P3.2引脚；可配任何款式的红外遥控发射器，通过软件编程解码实现数据发射、传输和接收。与单片机接口如图4所示。

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图4 红外接收头HRM3800接口 图5 时钟DS1302单元电路

5、时钟单元

时钟单元是由DS1302芯片组成的时钟电路模块，可以完成电子时钟或者万年历等实验项目。与单片机接口如图5所示。 6、独立按键

在P0口的P0.0~P0.3接4个独立按键， 可以按照独立式非编码键盘进行编码， 完成各种键盘控制实验。如图6所示。 7、LED发光管

P2口外接8个发光LED，经过510Ω的电 阻连接到VCC，当P2口输出为低电平时，对 应发光二极管点亮。电路如图7所示。

图6 独立按键电路 图7 LED发光管电路 8、静态显示模块

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1、掌握静态显示的编程技术。

2、学会利用I/O口线模拟串行口方式1的方法。 二、实验设备

1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 三、实验要求

1、6个数码管均闪烁显示0和8。 2、用P3.6、P3.7模拟串行口。 四、实验流程图 开 始 #0FE→A 调用模拟静态显示子程序 N 6位发送完？ Y

延时200ms

#00→A

调用模拟静态显示子程序 6位发送完？ Y 延时200ms

五、实验注意问题

注意模拟串口静态显示子程序的编写。

实验五 红外遥控解码实验

一、实验目的

1、掌握红外遥控码的基本格式和红外接收头的应用。 2、会用软件编程实现遥控解码。 二、实验设备

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1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 三、实验要求

1、将SAA3010T遥控器的32个按键解读。 2、熟练用中断或者定时的方法识别按键。 四、实验流程图

主 程 序 中断按键识别子程序

初始化 延时屏蔽引导码

等待中断 位码→C

N 8位采集完？

Y 取反，A→30H 采集后8位反码→A

N A=(30H)? Y

存码值

中断返回

五、实验注意问题

1、原码与反码比较可以采用的方法。 2、可以采用定时方式解码。

实验六 继电器控制实验

一、实验目的

1、了解继电器与单片机的接口和继电器的通断控制。 2、会用软件编程实现继电器控制。 二、实验设备

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1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 三、实验要求

1、将继电器实现常开和常闭触点的通断切换。 2、用一个LED灯指示通断状态。 四、实验流程图 开 始 关继电器，关指示灯 延时1S 开继电器，开指示灯 延时1S

五、实验注意问题

1、延时1S可以通过定时器定时实现。

2、继电器的输出可以控制指示灯以显示控制效果。

实验七 单片机奏乐实验

一、实验目的

1、掌握蜂鸣器的控制及应用。 2、会用软件编程实现蜂鸣器奏乐。 二、实验设备

1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 三、实验要求

1、由蜂鸣器顺序发出设定的9首音乐。

2、用1个LED灯闪烁，动态显示奏乐效果。 四、实验流程图

开始 T0中断入口

初始化T0 重装T0初值 13

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装第一首歌的初值到T0 关蜂鸣器 启动T0定时 中断返回 1首奏完？ N Y 关定时器T0 装下一首歌初值到T0

实验八 I2C存储器实验

一、实验目的

1、学习I2C总线接口技术的使用。

2、掌握AT24C01A芯片的用法，提高编程能力。 二、实验设备

1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 三、实验要求

1、通过24C04统计并记录开机和复位次数。 2、并用LED显示该次数。

四、实验流程图 开始 从 24C04中读出本次开机之前的开机次数 14

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调用显示子程序 加上本次开机复位次数 数据送24C04

实验九 串行通信实验

一、实验目的

1、学习串行通讯的有关原理。

2、掌握51单片机串行口的结构、串行口编程的方法。 二、实验设备

1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 三、实验要求

1、串口收发数据采用查询方式。

2、接收到数据5，P20输出低电平D0亮。

3、接收到数据8，P21输出低电平D1亮，同时发送数据5个'A'到PC机显示。

四、实验流程图 开 始 初始化串口 15

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N 有数据否？ Y

ASCII码转换成8421BCD码

调用显示子程序 ＝35H？ 点亮D0 N ＝38H？ N Y

点亮D1

发送5个‘A’到PC

五、实验注意问题

1、本程序配合发光管和数码管串口调试工具(060831完成)使用。 2、只能实现串口和数码管调试使用。

实验十 数字万年历实验

一、实验目的

1、了解DS1302及其相关知识。

2、掌握51对DS1302实现数字万年历编程的方法。 二、实验设备

1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 三、实验要求

1、采用6位模拟静态显示。 2、循环显示时间、日期和星期。 四、实验流程图

开 始

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初始化 取消写保护 产生复位信号 写1302时间数据 N 完成？ Y 产生复位信号 读1302时间数据 完成？ N Y 显示数据

实验十一 LCD液晶显示实验

一、实验目的

1、学习LCD液晶显示技术的使用。

2、掌握1602液晶的用法，提高编程能力。 二、实验设备

1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 3、1602液晶一片（2×16）。 三、实验要求

1、通过液晶模块1602完成实验十里面的万年历显示。 2、LCD采用逐行显示的方式。

实验十二 数字温度传感器应用实验一、实验目的

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1、掌握单总线技术的使用。

2、掌握DS18B20的用法，完成实时温度采集。 二、实验设备

1、装有WAVE仿真环境和Easy 51Pro软件的PC机一台。 2、MDD-1单片机学习板一套。 3、DS18B20数字温度传感器一片。 三、实验要求

1、通过DS18B20实现实时温度采集。 2、用LED显示采集到的温度值。。 四、实验流程图 开 始

18B20存在？ N 指示灯亮 Y

复位DS18B20

写18B20数据 N 完成？ Y 复位DS18B20 读18B20数据

完成？ N Y 存温度值并显示 附录

（一）程序清单

实验一 流水灯实验程序

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;调试晶振为12MHz

;实现八个LED灯单个循环轮流显示

ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: MOV P2,#0FFH MOV A,#0FEH MOV R3,#08H CIRCLE: MOV P2,A ACALL DELAY RL A

DJNZ R3,CIRCLE MOV R3,#08H AJMP CIRCLE

;-----------------DELAY--------------------- DELAY: MOV R6,#00H DELAY1: MOV R7,#00H DJNZ R7,$

DJNZ R6,DELAY1 RET END

实验二 独立按键显示实验

;对应的键S1-S4按下时,相应的LED灯D1-D4亮 KEY DATA 30H

PY EQU P1 ;I/O口可设置

ORG 0000H AJMP START ORG 0030H

START: SETB P0.0 ;设P0.0-P0.3为输入口 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 DULI_KEY:

JB P0.0,DK1 ;P0.0=0有键按下，顺序执行，不等于0转判断下一个键 CLR P2.0 SETB P2.1 SETB P2.2 SETB P2.3

DK1: JB P0.1,DK2 SETB P2.0 CLR P2.1

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SETB P2.2 SETB P2.3

DK2: JB P0.2,DK3 SETB P2.0 SETB P2.1 CLR P2.2 SETB P2.3

DK3: JB P0.3,DULI_KEY SETB P2.0 SETB P2.1 SETB P2.2 CLR P2.3

AJMP DULI_KEY END

实验三 键盘控制流水灯实验 ;键盘控制流水灯实验

;S1键按下,D1D3D5D7LED灯顺序点亮

;S2键按下,D1D2、D3D4、D5D6、D7D8灯相邻顺序点亮 S1 BIT P0.0 S2 BIT P0.1 ORG 0000H LJMP START ORG 0030H START: MOV SP,#70H

MOV P2,#0FFH ;初始灯全暗

SETB S1 ;设S1/S2为输入口 SETB S2

KCLED: JNB S1,SINGLE JB S2,KCLED

DOUBLE: MOV A,#0FCH ;S2按下,开始D1D2先亮 DOUBLE1: MOV P2,A SETB S1

JNB S1,SINGLE ACALL D100MS ACALL D100MS

RL A ;S1没有按下,仍顺序点亮相邻LED RL A

AJMP DOUBLE1

SINGLE: MOV A,#0FEH ;S1键按下,D1D3D5D7LED灯顺序点亮SINGLE1: MOV P2,A SETB S2

JNB S2,DOUBLE ACALL D100MS

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vudd.html