AVR单片机实验报告

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实验一：流水灯的设计和实现

实验原理图：

实验原理：

    AVR单片机的高低电平和TTL电路的一致，即 高电平=5V，低电平=0V。AVR单片机的驱动能力比51单片机强，可以直接驱动LED。所以将8个LED二极管正极接在ATmega16的PD0～PD7端口，负极经过限流电阻接到GND，通过控制PD口的电平的高低，就可以实现LED的亮灭。

实验源程序：

实验程序使用iccavr编译器编译：

#include <iom16v.h>
#include<macros.h>

void delay(int ms)             //延时函数
{
    int i,j;
    for(i=ms;i>0;i--)
      for(j=0;j<1141;j++);
}

void main()
{
    int i;
    DDRA=0XFF;              //配置PD端口为输出
    while(1)
    {
       for(i=0;i<=7;i++)     //循环逐次显示每个LED二极管
      {
         PORTA|=BIT(i);
         delay(1000);
         PORTA&=~BIT(i);
      }
    }
}

实验心得体会：

通过学习，首先我了解了一些关于单片机的知识，包括单片机的分类，功能等，还有软硬件结合编程使用单片机，单片机的编程语言和EDA的使用，比如ICCAVR,AVR Studio 4等。

其次我了解了AVR单片机的一些基本知识，学会了控制端口的输入输出方向，和电平的高低的方法。同时，AVR单片机的C语言编程基本和标准C语言一致，它在C语言的基础上，添加了一些适合单片机的头文件。所以，在编程方面我遇到的障碍不是很大。

我觉得最大的收获是学会怎么看相关的技术文档，技术文档一般内容很多，并且都是以前没有学过的知识，所以快速的查阅到自己想看的内容，是一件很有学问的能力。

实验二：交通灯

实验原理图：

实验原理：

数码管有共阴和共阳两种，8段数码管由8段LED组成，共阴极数码管的8段LED的阴极相连，共用一个阴极；共阳极数码管的8段LED的阳极相连，共用一个阳极。

控制数码管的方式有两种。第一种为静态显示，这种方式的优点是原理简单，编写程序容易，而且二极管的亮度比较亮，缺点是占用的端口多，单片机上的I/O口资源很珍贵，所以这种方式一般不采用。第二种是动态控制显示二级管，这种方式的优点是节省端口资源，缺点是程序编写不容易，而且，二极管的亮度比较暗。

实验源程序：

1.静态实现：

#include <iom16v.h>
#include <macros.h>

void delay(unsignedint ms)
{
    int i,j;
    for(i=0;i<ms;i++)
      for(j=0;j<1141;j++);
}
const  table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,
                 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

void main()
{
    int i,j;
    DDRA=0XFF;           //LED
    DDRB=0XFF;           //数码管1
    DDRD=0XFF;           //数码管2
    while(1)
    {
       for(i=2;i>=0;i--)        //绿灯
         {
            PORTA=0X01;
            PORTB=table[i];
            for(j=9;j>=0;j--)
            {
               PORTD=table[j];
                delay(1000);
            }
         }
      //黄灯
      PORTA=0X02;
      PORTB=table[0];
      for(j=9;j>=0;j--)
         {
            PORTD=table[j];
            delay(1000);
         }
      //红灯
      for(i=2;i>=0;i--)
         {
            PORTA=0X04;
            PORTB=table[i];
            for(j=9;j>=0;j--)
            {
               PORTD=table[j];
                delay(1000);
            }
         }
    }
}

2.动态实现：

#include <iom16v.h>
#include <macros.h>

void delay(unsignedint ms)
{
    int i,j;
    for(i=0;i<ms;i++)
      for(j=0;j<1141;j++);
}
const  table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,
                 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

              
void main()
{
    int i,j,k;
    DDRD=0XFF;//位选
    DDRB=0XFF;//段选
    while(1)
    {
     //绿灯
    for(i=2;i>=0;i--)
      for(j=9;j>=0;j--)
         for(k=1;k<=500;k++)
            {
             PORTB=table[i];
             PORTD=0b11111010;
             delay(1);
             PORTB=table[j];
             PORTD=0b11111001;
             delay(1);
            }
   //黄灯
   for(i=0;i>=0;i--)
      for(j=9;j>=0;j--)
         for(k=1;k<=500;k++)
            {
             PORTB=table[i];
             PORTD=0b11110110;
             delay(1);
             PORTB=table[j];
             PORTD=0b11110101;
             delay(1);
            }
   //红灯
   for(i=2;i>=0;i--)
      for(j=9;j>=0;j--)
         for(k=1;k<=500;k++)
            {
             PORTB=table[i];
             PORTD=0b11101110;
             delay(1);
             PORTB=table[j];
             PORTD=0b11101101;
             delay(1);
            }
    }
}

实验心得：

通过学习，首先我学会了8段数码管的基本原理，以及共阴，共阳两种二极管的连接方式，还有二极管的两种控制方式：静态显示和动态显示。

其次，通过交通灯的程序编写，我进一步学习了单片机的C语言程序的编写，同时学会了在ICCAVR和AVR Studio中怎样软仿真调试程序和硬仿真调试，比如单步执行，设置断点，观察变量的地址和值的变化等。

实验三：蜂鸣器

实验原理图：

实验原理：

    与AVR 单片机的I/O口相关的寄存器有3个，DDRx,PORTx,PINx.通过C语言中的条件控制语句if语句，判断端口的寄存器的值，可以实现检测开关是否按下，编写程序控制蜂鸣器，使其在按键开关按下的时候鸣响。当开关断开时不响。

实验源程序:

#include <iom16v.h>
#include <macros.h>
int main(void)
{
 DDRD &= ~(1<<6);
 PORTD |= (1<<6);

 DDRA |= (1<<3);
 PORTA &= ~(1<<3);

   while (1)
   {
     if(PIND & (1<<6))
     {
        PORTA &= ~(1<<3);
      }
     else
       {
        PORTA |=(1<<3);
       }
   }
}

实验心得：

    通过学习，首先，我学会了蜂鸣器的电路原理以及在ATmega16最小系统下，将蜂鸣器接入电路的方式。

其次我学会了通过I/O的寄存器的值查询按键是否按下。编写程序，控制蜂鸣器的正极的电平的高低，使得在开关按下的时候，蜂鸣器正极为高电平，当开关断开时，蜂鸣器的正极为低电平。

实验四：秒表计时器

实验原理图：

实验原理：

    当计算机执行正常程序时，系统中会出现某些急需处理的异常情况和特殊请求，此时CPU会暂时中止执行程序，转去对随机发生的更为紧迫的事件进行处理，处理完毕后，CPU自动返回原来的程序继续执行，此过程就叫做中断。实现中断功能的硬件和软件统称为中断系统。

    ATmega16单片机中有2个8位和1个16位定时/计数器。可以利用定时/计数器和中断来实现秒表的功能。

实验源程序：

#include <iom16v.h>
#include <macros.h>
#define  uchar unsigned char
#define  uint  unsigned int
uchar num=0;
#pragma interrupt_handler miao:9

const  table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,
                 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};

void delay(uint ms)
{
        uint i,j;
   for(i=0;i<ms;i++)
      {
      for(j=0;j<1141;j++);
       }
}

void miao()
{
    if(num==60)
      num=0;
    num++;
   TCNT1H=0X85;
   TCNT1L=0XED;
}
void main()
{
  
   TCCR1B=0X04;//控制寄存器，分频
   TCNT1H=0X85;//计数器寄存器
   TCNT1L=0XED; //
   TIMSK|=BIT(2);//中断屏蔽寄存器
   SREG|=BIT(7);//
  
   DDRB=0XFF;
   DDRD=0XFF;
  
   while(1)
   {
      PORTB=table[num/10];
      PORTD=table[num%10];
   }
}

实验心得：

    通过这个实验，首先我了解了中断的含义。

其次，我了解了ATmega16单片机的内部中断源有哪些，中断的触发方式和中断函数的编写。

并且，我了解了ATmega16单片机内部的计数器的工作原理和分类。通过计数器和中断函数的编写，可以实现秒表的功能。

实验 过程&结果

实验心得：

通过这次AVR单片机的实验，我学习到了很多知识。

实验的第一天，我们听老师讲解了一些关于单片机的内容后，就开始看教学视频和相关的资料学习AVR单片机。在假期的时候，我预习了一下单片机的内容，从图书馆内借了几本关于51单片机的书。直到第一天上课，我才知道我们学习的是AVR单片机。于是我到图书馆里面又借了几本关于AVR的书。

从第二天开始，我和我的搭档领到实验板和实验器材后，就开始正式的学习。在接下来的4天时间里，我通过看视频教程和相关的技术文档，还有图书馆的书，比较全面地了解了一些AVR单片机的知识。从最基础的I/O的控制，到中断系统的使用，以及一些其他的原件的使用，比如蜂鸣器，按键开关，共阴极8段数码管等。通过学习，我们做了4个小实验，分别是流水灯，交通灯，蜂鸣器和秒表计数器。

在做这4个小实验的时候，由于我们一开始学习的知识不是很多，对开发板和其他原件的使用方法不够了解，出现了一些莫名其妙的问题，我们开始以为是自己的开发板出现故障，后来在老师的指导下，我学会了逐步检查电路的问题，按照一定的次序，我逐一检查，最后终于发现问题，并解决问题。在实验过程中，我遇到的问题可以分为两类：软件和硬件。在软件方面，我学习了两种编译器的使用，分别是ICCAVR和GCC编译器。在不同的编译器内，有不同的函数和定义，所以，在编译仿真的时候，我一开始遇到了一些软件方面的问题，比如编译失败，下载不到板子上等。后来，经过查阅书籍，我基本上掌握了他们的区别和联系，可以保证编译，下载不出问题。在硬件方面，我遇到的问题主要是连线问题和原件出故障。后来听老师讲解，发现是自己连接的时候没有限流导致故障。原件出故障后，换了一个新的以后问题也解决了。

综合实验，由于小车不够，我和同组的郭晋开始着手写计划和流程图。经过再三考虑我们决定做一个电子钟，因为这个涉及到了DS1302芯片的使用，需要查阅更多资料，而且在完成基本功能的同时，还可以添加其他附加的东西。由于对整个单片机的运行机制并不了解，所以在写流程图的时候，我们只用了最平实的框架描述，为后来的编程打了个草稿。可实现性我们写得比较详细，我觉得这个对我们后来的功能拓展帮助很大。

       第二天我们开始编程，我负责液晶的初始化和显示。遇到了很多困难，首先就是不知道该从哪下手，因为我并没有在书上找到类似的例子，最后通过请教其他同学才知道应该多看教学视频，但是没太看懂，最后在参考了别人的程序后，我明白了液晶屏显示的原理，最后初始化和显示成功了。

       之后我们很容易的完成了键盘和液晶连接，然后我们就开始着手DS1302的研究。手头只有一份英文的芯片说明，看了一天也只明白了个大概。晚上回寝室的时候，我上网查了很多资料，有中文的说明，也有其他语言编写的程序。第二天到机房继续研究，基本搞明白了芯片的读写原理，开始编程。编程的过程并不顺利，我们总是遇到一个个误区，困惑很长时间才明白过来，然后继续写。通过这次对DS1302芯片的研究，我认为当接触一个新的芯片时，首先要了解的就是芯片各个管脚的使用，哪些管脚是由单片机控制的，哪些管脚接高低电平；其次应该知道芯片的读写原理，是利用时钟的上升沿还是下降沿；编写好程序之后，最好采用硬件调测，观察芯片中数据的变化，是否和自己所了解的一样。因为判别哪些是芯片的功能，哪些是编程来实现的事在调测中不断发现的。

小学期后期的大部分时间都是在不断调测中度过的，不断编写、下载、检测……正如老师所说的那样，一个困难摆在面前是巨大的，但当解决以后才发现也许只是一个小问题，但发现问题的过程却十分困难。在这次小学期的过程中，我觉得锻炼最大的就是发现问题的能力，有些问题能一直困扰我们好几天。比如上下午的翻转问题，我们研究了快四天，有时候实在没有思路，就先编写其他功能，然后再想这个问题。但克服了这个困难之后，我们的编程能力一下提高很多，思路开阔了不少，接下来的编程都十分的轻松。

       另外，在写实验报告的时候，我们才开始真正理清了设计思路，或者说两个人的设计才更好的整合。我想如果当初在开始编程之前，对单片机的了解更透彻，设计好步骤，各个子程序，一定会大大提高我们的工作效率。我想在以后的学习中都是值得借鉴的一点。

       最后我想说的是，两个人的协作问题。这次小学期，我和郭晋的合作十分愉快，既有独立工作的一面，也有共同协作的一面。刚开始的键盘和液晶是我们分开完成的，但开始入手DS1302的时候，遇到的问题大家便开始一起讨论，分析问题产生的原因。如果一方遇到了困难，就会告诉另一个人自己的设计思路，让他帮助查找错误。有时候我们遇到了问题，很长时间都没有结果，我们就静下心来休息一会，这之后往往会有答案。我想两人一组的实验，并不是要依靠谁强谁的工作量就大，而是大家都不断努力，始终保持同样的步伐。

       三周的单片机小学期，我的收获很多，也发现了自己的更多潜能。在接下来的学习中，我会更加努力，善于思考，勇于创新。

第二篇：单片机流水灯

电子信息工程学系实验报告

课程名称：单片机原理及接口（应用）                             

实验项目名称：实验二 流水灯实验        实验时间：2011.10.21       

班级：                       姓名：                  学号：     

                                                                                                                                             

一实验目的:

进一步熟悉keil仿真软件、proteus仿真软件的使用。了解并熟悉单片机I/O口和LED灯的电路结构，学会构建简单的流水灯电路。掌握C51中单片机I/O口的编程方法和使用I/O口进行输入输出的注意事项。

二实验环境：

软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件

三实验原理：

51单片机具有的输入输出接口: P0、P1、P2、P3    4个8位双向I/O口。

I/0口端口功能：

P0口：P0口可以作为输入/输出口，低8位地址与数据线分时使用P0口。

P1口：P1口作为可编程的输入或输出口线。

P2口：P2口可作为输入口或输出口使用，输出高8位地址，与P0口一起组成16位地址总线，P2口一般只作为地址总线使用，而不作为I/O口线直接与外设想连接。

P3口：P3口为双功能口。

                                     P1口的位结构

并行I/0口使用时应注意事项：

1。如果单片机内部有程序存贮器，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，单片机的四个口均可作I/O口使用。

2。四个口在作输入口使用时，均应先对其写“1”，以避免误读。

3。P0口作I/O口使用时应外接10K的上拉电阻，其它口则可不必。

4。P2可某几根线作地址使用时，剩下的线不能作I/O口线使用。

5。P3口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作I/O口线使用。

四实验内容、过程及结果分析:

用proteus或其他仿真软硬件设计流水灯电路，将仿真实验板上51单片机的P1口的8根线与实验板上的8位LED灯连接，I/O口的一根引脚控制一个LED灯。根据实验板上LED灯的硬件连接，编写程序使8个LED灯从最低位依次点亮，每次只亮一盏灯。依此循环。在此基础上编写程序使8个LED灯从两边向中间循环点亮。

1. 使用keil仿真软件编写程序和使用c51编写并进行调试。

         

             新建工程                                      创建HEX文件

                                       选择CPU

用protues进行流水灯的仿真需要的元件有AT89C51、CAP、BUTTON、LED-BLUE、RES、CRYSTAL、

画出仿真图

                                            Protues仿真界面

                                         流水灯仿真图

程序1：

#include<reg51.h>

void delay(int z)

   {int i,j;

    for(i=110;i>0;i--)

     for(j=z;j>0;j--);

   }

main()

{unsigned char i;

while(1)

{P0=0xfe;

delay(1000);

 for(i=0;i<=7;i++)

 { P0=P0<<1;

   P0=P0+0x01;

  delay(1000);

  }

}

 }

程序2：

#include<reg51.h>

void delay(int z)

   {int i,j;

    for(i=110;i>0;i--)

     for(j=z;j>0;j--);

   }

main()

{unsigned char i;

int temp1,temp2;

while(1)

{temp1=0xfe;

temp2=0x7f;

P0=temp1&temp2;

delay(1000);

 for(i=0;i<4;i++)

 {temp1=temp1<<1;

  temp1=temp1+1;

  temp2=temp2>>1;

  temp2=temp2+0x80;

  P0=temp1&temp2;

  delay(1000);

  }

}

 }

8个LED灯从最低位依次点亮，每次只亮一盏灯。依此循环。结果图如下所示；8个LED灯从两边向中间循环点亮。实验结果如下图所示

   

            循环亮一盏等图                            从两边向中循环亮灯图

五实验心得：

通过这次实验进一步熟悉keil仿真软件、proteus仿真软件的使用。了解并熟悉单片机I/O口和LED灯的电路结构，学会构建简单的流水灯电路。掌握C51中单片机I/O口的编程方法和使用I/O口进行输入输出的注意事项。