一、单片机IO实验

自律学习坚强，拒绝迷茫。

作者：行走的皮卡丘

时间：2021/03/23

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文章目录

一、单片机IO实验
一、实验目的
二、实验原理
- 1、单片机最小系统由单片机芯片、时钟电路以及复位电路构成。
- 2、I/O 口
三、设计步骤：
- 【实验程序设计】
- 【PROTUES 仿真】
四、实验内容
- 1、见图一。通过AT89C51 单片机控制8 个发光二极管发光，实现亮点以由上到下循环移动，间隔时间为0.1S。
- - 实验效果图:
- 2、见图一。通过AT89C51 单片机控制8 个发光二极管发光，循环实现亮点由上到下移动1 次(间隔时间为0.2S)，由下到上移动1 次(间隔时间为0.2S)，闪烁1 次（即先全亮0.1S,再全灭0.1S）。
- 3、用蜂鸣器发出固定电话回音声音。见图三。
五、提交实验报告写作内容要

一、实验目的

1、掌握AT89C51 单片机IO 口的输入输出。
2、掌握用查表方式实现AT89C51 单片机IO 口的控制。
3、练习单片机简单延时子程序的编写。
4、熟练运用Proteus 设计、仿真AT89C51 系统。
5、使用单片机开发试验仪来验证实验结果。

二、实验原理

1、单片机最小系统由单片机芯片、时钟电路以及复位电路构成。

2、I/O 口

P0 口：8 位双向I/O 口。在访问外部存储器时，P0 口可用于分时传送低8 位地址总线和8 位数据总线。能驱动8 个LSTTL 门。

P1 口：8 位准双向I/O 口（“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻）。能驱动4 个LSTTL门。

P2 口：8 位准双向I/O 口。在访问外部存储器时，P2 口可用于高8 位地址总线。能驱动4 个LSTTL 门。

P3 口：8 位准双向I/O 口。能驱动4 个LSTTL 门。P3 口还有第二功能。

P1 口作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。当P1口用为输入口时，必须先对它置1。若不先对它置1，读入的数据可能是不正确的。

三、设计步骤：

【PROTEUS电路设计】

在ISIS 中进行电路图设计，发光二极管流水灯实验装置电路原理图如下图所示。

图一

1、按照元件清单从PROTEUS 库中选取元器件，进行第2、3、4、5、6 步，完成原理图。

元件名称	所属类	所属子类
AT89C51（单片机）	Microprocessor ICs	8051 Family
RES（电阻）	Resistors	Generic
LED－YELLOW（黄色发光二极管）	Optoelectronics	LEDs
CAP（电容）	Capacitors	Generic
CAP-ELEC（电解电容）	Capacitors	Generic
CRYSTAL（晶振）	Miscellaneous	–
SWITCH（按键）	Switich&relays	Switchs

2、放置元器件；
3、放置电源和地；
4、连线；
5、参照原理图进行元件属性设置；
6、电气检查。

【实验程序设计】

1、流程图：
2、在KeilC 中进行源程序设计：
3、编译、生成目标代码

【PROTUES 仿真】

1、在AT89C51 属性页中加载KeilC 中生成的目标代码；
2、仿真、调试代码
3、注意使用观察窗口

四、实验内容

1、见图一。通过AT89C51 单片机控制8 个发光二极管发光，实现亮点以由上到下循环移动，间隔时间为0.1S。

电路连接图：

代码：

#include "reg52.h"
#include "intrins.h"
#define uint unsigned int  //无符号整型
#define uchar unsigned char //无符号字符型
#define led P1  //对整个P2端口进行操作uchar temp;
//ms
void delay(uint z)
{int x,y;for(x = 0; x < z; x++)for(y=0;y<110;y++);
}void Led_Pipeline_1() //先左再右逐个亮起，不熄灭；再从右到左逐个熄灭；{//方法五：led = 0XFF;delay(1);led = 0XFE;  //1delay(1);led = 0XFD;  //2delay(1);led = 0XFB;  //3delay(1);led = 0XF7;  //4delay(1);led = 0XEF;  //5delay(1);led = 0XDF;  //6delay(1);led = 0XBF;  //7delay(1);led = 0X7F;  //8delay(1);led = 0XFF;delay(1);
}void Led_Pipeline_2() //先左再右逐个亮起，不熄灭；再从右到左逐个熄灭；
{// 方法六：P1 = temp;delay(1);temp = _crol_(temp,1);
}void main()
{   temp = 0xfe;while(1){Led_Pipeline_1();Led_Pipeline_2();}}

实验效果图:

2、见图一。通过AT89C51 单片机控制8 个发光二极管发光，循环实现亮点由上到下移动1 次(间隔时间为0.2S)，由下到上移动1 次(间隔时间为0.2S)，闪烁1 次（即先全亮0.1S,再全灭0.1S）。

电路连接图:

代码：

#include "reg52.h"#include "intrins.h"#define uint unsigned int  //无符号整型#define uchar unsigned char //无符号字符型#define led P1   //对整个P2端口进行操作uchar temp;//msvoid delay(uint z){int x,y;for(x = 0; x < z; x++)for(y=0;y<110;y++);    }void Led_Pipeline_1() //先左再右逐个亮起，不熄灭；再从右到左逐个熄灭；
{// 方法六：int i;for(i=0;i<7;i++){P1 = temp;delay(100);temp = _crol_(temp,1);  }for(i=0;i<7;i++){P1 = temp;delay(100);temp = _cror_(temp,1);} }void main()
{   temp = 0xfe;while(1){Led_Pipeline_1();
   }}

实验效果图：

3、用蜂鸣器发出固定电话回音声音。见图三。

固定电话回音声音：450Hz，通1秒断4秒。（1秒时间内，输出频率450Hz信号；另外四秒无声音）

电路连接图：

流程图：

代码：

#include "reg52.h"#define uchar unsigned char#define uint  unsigned int
sbit BUZZ = P1^5;
void OpenBuzz(uint freq);
void StopBuzz();
void delay_ms(uint xms);
uint reload;                     //计算所需定时器重载值
void main()
{TMOD|=0x01;EA=1;while(1){OpenBuzz(450);       //以4KHZ频率启动蜂鸣器delay_ms(1000);StopBuzz();         //停止蜂鸣器delay_ms(4000);}
}
void OpenBuzz(uint freq)
{reload = 65536 - (11059200/12)/(freq*2); TH0 = reload/256;TL0 = reload%256;ET0 = 1;TR0 = 1;
}
void StopBuzz()
{ET0 = 0;TR0 = 0;
}void Timer0() interrupt 1
{TH0 = reload/256;TL0 = reload%256;BUZZ = ~BUZZ;
}
void delay_ms(uint xms)
{uint i,j;for(i=xms;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}

实验效果图：

4、简易模拟交通灯****（********自己作图********）****

说明：东西向绿灯亮10秒，黄灯闪烁3次后红灯亮，红灯亮后，南北向由红灯变为绿灯，15秒后南北向黄灯闪烁3次后变红灯，东西向变绿灯，如此重复。

电路连接图:

流程图：

代码：

#include "reg52.h"#define uint unsigned int  //无符号整型#define uchar unsigned char //无符号字符型sbit red1 = P0^0;sbit yellow1 = P0^1;sbit green1 = P0^2;sbit red2 = P0^3;sbit yellow2 = P0^4;sbit green2 = P0^5;//ms
void delay_ms(uint z)
{int x,y;for(x = 0; x < z; x++)for(y=0;y<110;y++);
}void main()
{P1 = 0XFF;while(1){//     P1 = 0XFF;//       delay_ms(1000);//       P1 = 0;//      delay_ms(1000);red2=0;red1=1;green1 = 0;delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);green1 = 1;yellow1=0;delay_ms(100);yellow1=1;delay_ms(100);yellow1=0;delay_ms(100);yellow1=1;delay_ms(100);yellow1=0;delay_ms(100);yellow1=1;delay_ms(100);red1=0;red2=1;green2 = 0;delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);green2 = 1;yellow2=0;delay_ms(100);yellow2=1;delay_ms(100);yellow2=0;delay_ms(100);yellow2=1;delay_ms(100);yellow2=0;delay_ms(100);yellow2=1;delay_ms(100);}}

实验效果图：

五、提交实验报告写作内容要

请写出实验过程中曾出现的问题和你的解决方法，你对实验有何感想和体会？

一开始自我拟了一道题：做一个十字路口交通灯，带倒计时功能，有暂停功能，绿灯时长控制功能。且暂停时倒计时灯熄灭，十字路口红灯全亮；绿灯时长的控制由另一个单片机进行控制（串口通信）。

实验时：

①我先通过Proteus搭建一个只有十字路口交通灯的电路。搭建完电路后，通过代码编程，实现基本的交通灯功能。具体为按照四个路口方向逐次亮起红灯24秒，绿灯5秒，黄灯3秒。

②搞完交通灯的显示问题后，我去proteus中继续添加一部分电路，用于实现十字路口交通灯的倒计时的显示。这时发现单片机引脚不太够用，毕竟交通灯就占了12个引脚，若倒计时的显示全部直接用单片机的引脚作为控制，则要用到16个引脚。这明显（12+16=28）会用到P3口的引脚。但我又不想用P3口来做这些事，P3口我打算用于功能按键的控制。这时我想起动态数码管的位选其实可以用138译码器来进行，这样只需3个端口用于选择地址，而剩下的5个端口则省下来了。相关电路添加完毕后，我继续通过代码编程，实现基本的交通灯功能+倒计时功能。

③在单片机A中，加了个外部中断0，并在proteus中修改了对应电路。并通过在while(1)死循环中，用if….else….进行分支选择，成功把交通灯暂停功能添加上去了。

④在单片机B中，通过两个按键，并在代码中，实现了绿灯时长的加减，且通过串口发送给了单片机A中。至此完成了自拟题目的功能要求。

最后的最后就是，修改了一些小bug，例如增加了绿灯、红灯时长范围，防止绿灯时间过长等。并且在不影响功能的前提下，优化了下代码，尽量节约单片机的内存空间（虽说是实验而已，没必要，但还是要有一个好习惯），简化代码，使之既层次分明、通俗易懂，又简单直了。