功能包括顯示姓名 學號（工號） 紅外遙控電機啟動停止 播放音樂 測室內溫度 串口傳輸數據等
第一章 緒論
1.1 單片機基礎知識
1.2 單片機的應用領域 2
1.3 單片機的發展趨勢 3
第二章 實驗相關 4
2.1 實驗目的 4
2.2 實驗內容 4
2.3 程序流程圖 5
2.4 實驗功能匯總 5
第三章 實驗功能的原理 6
3.1 液晶屏顯示姓名、學號 6
3.2 液晶屏顯示矩陣鍵盤鍵值 7
3.3 數碼管顯示矩陣鍵盤鍵值 8
3.4 液晶屏顯示紅外遙控器鍵值 9
3.5 遙控器控制電機開關 10
3.6 音樂播放器 10
3.7 單片機與計算機之間的串口通信 11
3.8 液晶屏顯示DS18B20溫度 12
第四章 使用說明 13
4.1啟動 13
4.2 功能選擇 13
4.3 返回 18
實驗目的- 了解51單片機各個模塊內部結構及特點；
- 掌握軟件設計的基本知識，學會使用Keil進行編程；
- 通過編程設計完整程序來實現51單片機各項功能組合。
2.2 實驗內容- 熟悉51單片機，并完成51單片機開發板的調試；
- 運用Keil軟件進行編程實現不同功能的組合：
（1）液晶屏顯示姓名、學號； （2）液晶屏顯示矩陣鍵盤鍵值； （3）數碼管顯示矩陣鍵盤鍵值； （4）液晶屏顯示紅外遙控器鍵值； （5）遙控器控制電機開關； （6）蜂鳴器播放音樂； （7）單片機與計算機之間串口通信； （8）液晶屏顯示DS18B20溫度。 2.3 程序流程圖
2.4 實驗功能匯總- 用液晶器顯示自己的姓名、學號以及按鍵值；
- 用數碼管顯示任意字符；
- 利用遙控器顯示按鍵值；
- 利用遙控器控制風扇的開/關；
- 利用蜂鳴器演奏一段音樂；
- 單片機與PC機之間利用串口進行“聊天”；
- 用按鍵切換蜂鳴器演奏的音樂；
- 用液晶屏顯示ASCII碼表；
- 液晶屏顯示DS18B20溫度；
第三章 實驗功能的原理3.1 液晶屏顯示姓名、學號a.LCD1602模塊 圖3.1.1 LCD1602模塊 圖3.1.2 操作時序
液晶顯示器（Liquid Crystal Display,LCD）的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面并配合背部燈管構成畫面。各種型號的液晶通常是按照顯示字符的行數和液晶點陣的行、列數來命名的。比如：1602的意思是每行顯示16個字符，一共可以顯示兩行。 液晶體積小、功耗低、顯示操作簡單，但它有個致命的弱點，其使用的溫度范圍很窄，因此在設計相應產品時，務必要考慮周全，選取合適的液晶。 LCDEN為使能端，RS為數據/命令選擇口，RW為讀/寫選擇口，D0—D9為數據線。先給使能端一個高電平使LCD1602進行工作，需要寫入數據時，設置RS=1，RW=0；需要讀數據時，設置RS=0，RW=1，通過數據線給1602輸送數據，可以實現1602顯示不同字符。 而液晶顯示屏顯示的字符已經存儲在液晶屏內部存儲器中，以ASCII碼形式存放在相應地址單元中，可以通過編程選擇相應的地址單元從而顯示所需要的字符。也可以通過相關軟件，如漢字取模軟件等自行編輯字符。 3.2 液晶屏顯示矩陣鍵盤鍵值a.LCD1602模塊 b.矩陣鍵盤模塊 圖3.2 矩陣鍵盤模塊
為了減少鍵盤與單片機接口時所占用I/O線的數目，在鍵數較多時，通常都將鍵盤排列成行列矩陣形式。每一水平線（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通。利用這種行列矩陣結構只需N條行線和M條列線，即可組成具有N  M個按鍵的鍵盤。
掃描顯示鍵值是通過行列反轉法讀入矩陣鍵值，然后返回給LCD1602屏顯示。行列反轉法工作原理如下： 如圖，選擇P3口與矩陣鍵盤的行線和列線相連,P30-P33接行線,P34-P37接列線。按鍵識別時，首先判斷是否有鍵按下，并進行消抖確定鍵按下；首先將行作為輸出，列作為輸入，給P3口一個0FH信號，使行線輸出全為0，從而讀入列線值；再將行列進行反轉，行作為輸入，列作為輸出，給一個F0H信號，將上一步讀取到的列線輸入值從列線輸出，讀取行線值，根據輸出的列線值和讀取到的行線值就可以確定按下鍵所在的位置，從而查表確定鍵值。然后將掃描所得的鍵值返回給key_value，從而在LCD1602的函數中進行調用。
3.3 數碼管顯示矩陣鍵盤鍵值圖3.3.1 數碼管鎖存器模塊 圖3.3.2 8位共陰極數碼管 實習所用單片機開發板使用的是八位共陰極數碼管，其內部為八個陰極相連的二極管，當給一個高電平時，二極管導通，從而二極管發光，數碼管相應的段點亮。 數碼管和數碼管鎖存器相連，打開鎖存器時，數據可以流通，從而數碼管可以顯示相應的數值。通過編程進行位選，選擇哪一位數碼管點亮，在通過段選信號選擇數碼管哪一段點亮，數碼管八段分別為a～g和dp，對應八位二進制碼的低位到高位，通過掃描按鍵值，發送相應的十六進制數值，可以給數碼管不同的段賦高電平和低電平，從而實現數碼管顯示按鍵數值。
數碼管顯示和按鍵值對應表： 3.4 液晶屏顯示紅外遙控器鍵值-
 運用到的模塊
圖3.4 紅外接收模塊 實現紅外遙控需要信號的發送和接收，發送數據的一方將紅外信號進行調制后發送給接收數據的一方，接收方收到調制后的信號后需要進行解調才能讀取信息的內容。 遙控器內部電路將遙控器的按鍵信息進行編碼、調制后，發送紅外信號；紅外接收頭收到遙控器發送的信號后，通過1引腳給P32口輸出信號，然后我們通過編寫程序，對接收到的信號進行解碼，讀取原有信息。 通常為了使信號能更好的被傳輸，發送端將基帶二進制信號調制為脈沖串信號，通過紅外發射管發射。 遙控器使用的是NEC協議，NEC標準下的編碼：引導碼高電平約9000us左右，低電平約4500us左右；用戶碼16位，數據碼16位，共32位；數據0是用“高電平約560us加上低電平約560us”表示；數據1可用“高電平約560us加低電平約1680us”表示。 3.5 遙控器控制電機開關-
 運用到的模塊
圖3.5 電機驅動模塊 電機驅動模塊上有4個端口：1IN到4IN，分別控制電機的接入端口ABCD,將P10引腳與4IN引腳相連，電機(不區分正負端)接在驅動輸出接口的“D”和“+”，然后通過P10引腳輸出高低電平控制電機的轉動與停止。 通過紅外接收裝置，對遙控器發送的信號進行接收，在通過變成解調，讀取其中信息，然后通過P10輸出。按“+”鍵，P10=1，電機轉動；按“-”鍵，P10=0時，電機停止工作。 3.6 音樂播放器-
 運用到的模塊
圖3.6 蜂鳴器模塊 音樂的產生主要是通過單片機的I/O口輸出高低不同的脈沖信號來控制蜂鳴器發音，要想產生音頻脈沖信號，需要算出某音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時間。利用單片機定時器計時這個半周期的時間，每當計時到后就輸出脈沖的I/O口反相，這樣就在此I/O口上得到此脈沖的頻率。 本實驗中，蜂鳴器與P23相連，輸入低電平時，蜂鳴器工作。使用定時器1，工作在方式1，改變計數初始值TH0和TL0來產生不同的頻率。 首先定義音符數組和音調數組，再通過編寫代碼來確定歌曲的歌譜，三個數為一組，第一個數表示音符，數值表示定義音符數組的第幾個十六進制數；第二個數表示音調，數值對應音調數組的相應值；第三個數表示延時時間（節拍）。然后通過P23口輸出高低電平使蜂鳴器進行工作，播放已經編寫好的音樂代碼。 通過掃描按鍵值，進行歌曲間的切換。 3.7 單片機與計算機之間的串口通信-
 運用到的模塊
圖3.7 串口通信模塊 在串行通信中，數據是在兩個站之間傳送的。傳送數據還需要一個中間媒介，將傳輸的文件段存儲，即SBUF。SUBF分為兩個寄存器，一個是發送緩沖寄存器SBUF，另一個是接收緩沖寄存器SBUF。如果CPU寫SBUF，數據就會被送入發送寄存器準備發送；如果CPU讀SBUF，則讀入的數據一定來自接收緩沖器。即CPU對SBUF的讀寫，實際上是分別訪問上述兩個不同的寄存器。 串行控制寄存器SCON用于設置串行口的工作方式、監視串行口的工作狀態、控制發送與接收的狀態等。它是一個既可以字節尋址又可以位尋址的8位特殊功能寄存器。其中，SM0、SM1為串行口工作方式選擇位，實習中我們選擇工作方式1；REN為允許接受控制位，在進行串口通訊時設置REN=1；TI和RI分別為發送中斷標志和接收中斷標志。 在串行通信中，收發雙方對發送或接收數據的速率要有約定。波特率表示每秒鐘傳輸二進制代碼的位數，單位是：位／秒（bps）。本實驗中設置波特率為9600bps。 本實驗進行串口通信時，設置定時器T1工作在模式2，打開串行口中斷，當中斷觸發，檢測到接受完成，即RI=1時，讀取接收緩存器的數值，然后通過對此數值進行處理，在液晶顯示屏上顯示相應的字符，從而實現串口通信。 3.8 液晶屏顯示DS18B20溫度-
 運用到的模塊
圖3.8 溫度傳感器接口 DS18B20具有如下特點：通信采用1-Wire接口，有唯一的64位序列碼儲存在板載ROM中，可測量的溫度范圍在-55℃ ～ +125℃，溫度計分辨率可設置為9～12位，12位時分辨率對應為0.0625℃。 單總線訪問DS18B20時，首先初始化，再執行ROM操作指令，再執行功能指令，對溫度進行轉換和讀取暫存器內容，再通過函數在LCD1602顯示屏上進行顯示。 第四章 使用說明4.1啟動首先將單片機通過數據線與電腦相連，按下電源開關，電源指示燈亮，同時LED1亮，單片機正常啟動。LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“MENU”，第二行顯示“AnJ：0→7；Retn：15”。效果： 圖4.1 菜單頁面 4.2功能選擇（1）液晶屏顯示姓名、學號： 按矩陣鍵盤的鍵S6（KEY0），進入功能1，LCD1602液晶顯示屏第一行顯示姓名“name:Zhong Ye”，第二行顯示學號“num:20161001271”。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果： 圖4.2.1 液晶屏顯示姓名學號效果圖 按矩陣鍵盤的鍵S7（KEY1），進入功能2，此時LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Anjianzhi： 9”。按矩陣鍵盤S6—S20，液晶屏第一行的數值將從0變化至14。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果： 圖4.2.2 液晶屏顯示按鍵值效果圖 按矩陣鍵盤的鍵S8（KEY2），進入功能3，此時LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Shumaguan Anjian”，數碼管左邊第一位顯示，按矩陣鍵盤S6—S15，數碼管第一位從0變換至9，按S16—S20，數碼管第一位從a顯示至e，此時數碼管顯示的實際上是十六進制的0到15。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果： 圖4.2.3 8位共陰極數碼管顯示按鍵值效果圖 按矩陣鍵盤的鍵S9（KEY3），進入功能4，此時LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“HW_Anjianzhi：”，使用遙控器對準紅外接收裝置，按按鍵值0-9，液晶顯示屏第一行末尾將顯示相應的數值。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果： 圖4.2.4 液晶屏顯示紅外遙控器按鍵值 將電機的兩個接口與左下角電機驅動模塊的“+”、“D”相連，無線序要求。用一根杜邦線將單片機P10引腳與電機驅動模塊“4IN”相連。 按矩陣鍵盤的鍵S10（KEY4），進入功能5，此時LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Dianjikongzhi：”，第二行顯示“Zhuangtai：”。使用遙控器，按遙控器“+”鍵，液晶屏第二行顯示狀態“ ON”，電機轉動；按遙控器“-”鍵，液晶屏第二行顯示狀態“OFF”，電機停止工作。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果： 圖4.2.5 電機轉動效果圖 圖4.2.6 電機停止效果圖
按矩陣鍵盤的鍵S11（KEY5），進入功能6，此時LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“MUSIC:”，蜂鳴器工作，播放編寫好的歌曲。 按鍵S19和鍵S20進行歌曲之間的切換。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果： 圖4.2.7 音樂播放器液晶屏效果圖 - 單片機與計算機之間串口通信（用液晶屏顯示ASCII碼表）；
打開燒錄軟件，點擊右上角模塊的“串口助手”，選擇串口為單片機驅動端口，調節波特率為9600，點擊下方“打開串口”按鈕，按矩陣鍵盤的鍵S12（KEY6），進入串口通信功能，此時LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Chuankou:”，液晶顯示屏第二行顯示“C: H: Num： ”，分別表示接受到的文本模式、HEX模式、接收到的數據總數。 在“串口助手”的發送緩沖區輸入一個數據（數字或字母），選擇文本模式，點擊下方“發送數據”，接收緩沖區方框內將顯示相應模式下的數值，同時液晶顯示屏第二行分別顯示發送數據的文本形式、HEX形式和接收到的數據總數。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。 效果：比如顯示#。如表，#對應的ASCII值為35（十進制），這里將它轉換成23（十六進制），
圖4.2.8 液晶屏顯示ASCII碼表效果圖 將DS18B20原件插到單片機預留的位置，注意絲印面向外。 按矩陣鍵盤的鍵S13（KEY7），進入溫度計功能，此時LCD1602液晶顯示屏第一行顯示“Dangqianwendu：”，液晶顯示屏第二行顯示當前溫度值。由于當前溫度會有微小的改變，會發現顯示的溫度值在不停地跳變。 按S21（KEY15）返回主菜單界面。效果：
圖4.2.9 液晶屏顯示DS18B20溫度效果圖 4.3返回按矩陣鍵盤最后一個鍵S21（KEY15），系統將返回主菜單，LCD1602顯示菜單界面。需注意，每次進行功能選擇后，不能直接按KEY0—KEY7進行功能切換，必須按鍵返回主菜單才可繼續進行其他功能的選擇。
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