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1

PIC16F877A单片机实验指导书

目录

PIC16F877A单片机实验指导书................................................... 1

PIC16F877A硬件电路与接口..................................................... 7

1.1 核心板原理图 ..............................................................7

1.2 核心板PCB丝印图 ...........................................................8

1.3 引脚对照表 ................................................................9

实验一 IO开关量输入实验................................................ 10

一、实验目的.................................................................10

二、实验设备和器件 ...........................................................10

三、实验内容.................................................................10

四、实验要求.................................................................11

五、实验步骤.................................................................11

六、实验预习要求.............................................................12

七、参考程序.................................................................12

八、实验思考题...............................................................13

实验二 IO驱动实验 ............................................. 14

一、实验目的.................................................................14

二、实验设备和器件 ...........................................................14

三、实验内容.................................................................14

四、实验要求.................................................................15

五、实验步骤.................................................................15

六、实验预习要求.............................................................16

七、参考程序.................................................................16

八、实验思考题...............................................................16

实验三外部中断实验 ............................................. 17

一、实验目的.................................................................17

二、实验设备和器件 ...........................................................17

三、实验内容.................................................................17

四、实验要求.................................................................18

五、实验步骤.................................................................18

六、实验预习要求.............................................................19

七、参考程序.................................................................19

八、实验思考题...............................................................19

实验四定时器实验 ............................................. 20

一、实验目的.................................................................20

二、实验设备和器件 ...........................................................20

三、实验内容.................................................................20

四、实验要求.................................................................21

五、实验步骤.................................................................21

2

六、实验预习要求.............................................................22

七、参考程序.................................................................22

八、实验思考题...............................................................22

实验五计数器实验 ............................................. 23

一、实验目的.................................................................23

二、实验设备和器件 ...........................................................23

三、实验内容.................................................................23

四、实验要求.................................................................24

五、实验步骤.................................................................24

六、实验预习要求.............................................................25

七、参考程序.................................................................25

八、实验思考题...............................................................25

实验六模拟比较器实验.................................................. 26

一、实验目的.................................................................26

二、实验设备和器件 ...........................................................26

三、实验内容.................................................................26

四、实验要求.................................................................27

五、实验步骤.................................................................27

六、实验预习要求.............................................................28

七、参考程序.................................................................28

八、实验思考题...............................................................28

实验七 PWM控制LED实验 ............................................. 29

一、实验目的.................................................................29

二、实验设备和器件 ...........................................................29

三、实验内容.................................................................29

四、实验要求.................................................................30

五、实验步骤.................................................................30

六、实验预习要求.............................................................31

七、参考程序.................................................................31

八、实验思考题...............................................................31

实验八外扩WDT看门狗实验 ............................................. 32

一、实验目的.................................................................32

二、实验设备和器件 ...........................................................32

三、实验内容.................................................................32

四、实验要求.................................................................33

五、实验步骤.................................................................33

六、实验预习要求.............................................................34

七、参考程序.................................................................34

八、实验思考题...............................................................35

实验九内部模数转换实验................................................ 36

一、实验目的.................................................................36

二、实验设备和器件 ...........................................................36

三、实验内容.................................................................36

四、实验要求.................................................................37

3

五、实验步骤.................................................................37

六、实验预习要求.............................................................38

七、参考程序.................................................................38

八、实验思考题...............................................................38

实验十 DAC0832 实验 .................................................... 39

一、实验目的.................................................................39

二、实验设备和器件 ...........................................................39

三、实验内容.................................................................39

四、实验要求................................................................40

五、实验步骤.................................................................40

六、实验预习要求.............................................................41

七、参考程序.................................................................41

八、实验思考题...............................................................41

实验十一 74LS164 串入并出移位实验 ......................................... 42

一、实验目的.................................................................42

二、实验设备和器件 ...........................................................42

三、实验内容.................................................................42

四、实验要求.................................................................43

五、实验步骤.................................................................43

六、实验预习要求.............................................................44

七、参考程序.................................................................44

八、实验思考题...............................................................44

实验十二 74LS165 并入串出移位实验 ......................................... 46

一、实验目的.................................................................46

二、实验设备和器件 ...........................................................46

三、实验内容.................................................................46

四、实验要求.................................................................48

五、实验步骤.................................................................48

六、实验预习要求.............................................................49

七、参考程序.................................................................49

八、实验思考题...............................................................49

实验十三 AT24C02 串行总线（TWI）读写实验 .................................. 50

一、实验目的.................................................................50

二、实验设备和器件 ...........................................................50

三、实验内容.................................................................50

四、实验要求.................................................................52

五、实验步骤.................................................................52

六、实验预习要求.............................................................53

七、参考程序.................................................................53

八、实验思考题...............................................................53

实验十四 PC机串口通信实验................................................ 54

一、实验目的.................................................................54

二、实验设备和器件 ...........................................................54

三、实验内容.................................................................54

4

四、实验要求.................................................................55

五、实验步骤.................................................................55

六、实验预习要求.............................................................56

七、参考程序.................................................................56

八、实验思考题...............................................................56

实验十五 DS1302 时钟实验 ............................................. 57

一、实验目的.................................................................57

二、实验设备和器件 ...........................................................57

三、实验内容.................................................................57

四、实验要求.................................................................58

五、实验步骤.................................................................59

六、实验预习要求.............................................................59

七、参考程序.................................................................60

八、实验思考题...............................................................60

实验十六 DS18B20 温度传感器实验 .......................................... 61

一、实验目的.................................................................61

二、实验设备和器件 ...........................................................61

三、实验内容.................................................................61

四、实验要求.................................................................62

五、实验步骤.................................................................63

六、实验预习要求.............................................................63

七、参考程序.................................................................64

八、实验思考题...............................................................64

实验十七 HS1011 湿度传感器实验 ........................................... 65

一、实验目的.................................................................65

二、实验设备和器件 ...........................................................65

三、实验内容.................................................................65

四、实验要求.................................................................66

五、实验步骤.................................................................66

六、实验预习要求.............................................................67

七、参考程序.................................................................67

八、实验思考题...............................................................68

实验十八八路继电器控制实验.............................................. 69

一、实验目的.................................................................69

二、实验设备和器件 ...........................................................69

三、实验内容.................................................................69

四、实验要求.................................................................70

五、实验步骤.................................................................70

六、实验预习要求.............................................................70

七、参考程序.................................................................71

八、实验思考题...............................................................71

实验十九八路光耦隔离控制实验............................................ 72

一、实验目的.................................................................72

二、实验设备和器件 ...........................................................72

5

三、实验内容.................................................................72

四、实验要求.................................................................73

五、实验步骤.................................................................73

六、实验预习要求.............................................................73

参考程序.....................................................................74

八、实验思考题...............................................................74

实验二十直流电机测速控制实验............................................ 75

一、实验目的.................................................................75

二、实验设备和器件 ...........................................................75

三、实验内容.................................................................75

四、实验要求.................................................................77

五、实验步骤.................................................................78

六、实验预习要求.............................................................78

七、参考程序.................................................................79

八、实验思考题...............................................................79

实验二十一步进电机控制实验................................................ 80

一、实验目的.................................................................80

二、实验设备和器件 ...........................................................80

三、实验内容.................................................................80

四、实验要求.................................................................81

五、实验步骤.................................................................81

六、实验预习要求.............................................................81

七、参考程序.................................................................82

八、实验思考题...............................................................82

实验二十二 BCD译码显示实验................................................. 83

一、实验目的.................................................................83

二、实验设备和器件 ...........................................................83

三、实验内容.................................................................83

四、实验要求.................................................................84

五、实验步骤.................................................................84

六、实验预习要求.............................................................85

七、参考程序.................................................................85

八、实验思考题...............................................................86

实验二十三数码管驱动显示实验.............................................. 87

一、实验目的.................................................................87

二、实验设备和器件 ...........................................................87

三、实验内容.................................................................87

四、实验要求.................................................................88

五、实验步骤.................................................................88

六、实验预习要求.............................................................89

七、参考程序.................................................................90

八、实验思考题...............................................................90

实验二十四 LCD1602 显示实验（IO方式驱动）.................................. 91

一、实验目的.................................................................91

6

二、实验设备和器件 ...........................................................91

三、实验内容.................................................................91

四、实验要求.................................................................92

五、实验步骤.................................................................92

六、实验预习要求.............................................................93

七、参考程序.................................................................93

八、实验思考题...............................................................93

实验二十五 16X16 点阵汉字显示实验 .......................................... 94

一、实验目的.................................................................94

二、实验设备和器件 ...........................................................94

三、实验内容.................................................................94

四、实验要求.................................................................96

五、实验步骤.................................................................96

六、实验预习要求.............................................................97

七、参考程序.................................................................98

八、实验思考题...............................................................98

实验二十六矩阵键盘扫描实验................................................ 99

一、实验目的.................................................................99

二、实验设备和器件 ...........................................................99

三、实验内容.................................................................99

四、实验要求................................................................100

五、实验步骤................................................................100

六、实验预习要求............................................................101

七、参考程序................................................................101

八、实验思考题..............................................................102

实验二十七 TFT320X240 触摸屏控制实验 ...................................... 103

一、实验目的................................................................103

二、实验设备和器件 ..........................................................103

三、实验内容................................................................103

四、实验要求................................................................104

五、实验步骤................................................................104

六、实验预习要求............................................................105

七、参考程序................................................................105

八、实验思考题..............................................................105

7

PIC16F877A硬件电路与接口

1.1 核心板原理图

8

1.2 核心板PCB丝印图

说明：

1.所使用的排针 J7，J8 为间距 2.54mm 的双排针，作为处理器的标准接口

2.处理器核心板的大小为：长 80mm，宽 80mm，如图所示

3.排针里排的焊盘中心距离为 68mm，如图所示

4.排针最上排焊盘中心到板边距离为 16mm，如图所示

5.其他的处理器板尺寸和接口类型同上

6.下面的处理器板就不再赘述，可按照上述尺寸来扩展自己需要的处理器资源。

9

1.3 引脚对照表

底板丝印 PIC16F877AA

P00~P07 RB0~RB7

P10~P15 RA0~RA5

P20~P27 RD0~RD7

P30~P37 RC0~RC7

P40~P47

P50~P57

P60~P62 RE0~RE2

P70~P77

其他控制脚 RST

10

实验一 IO开关量输入实验

一、实验目的

学习端口的模式设置方法；掌握按键键值的读入和处理；学习程序的编写包括熟悉移

位指令和软件延时程序。

二、实验设备和器件

PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：8 位独立 LED

11

图：8 位独立按键

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 8 位独立按键 8 位独立 LED

P20~P27 K1~K8

P00~P07 D1~D8

四、实验要求

1、利用单片机，按键和发光二极管，构成开关控制 LED 灯的电路；

2、P0 口做输出口接八盏发光二极管，P2 做输入口接按键。上电时, 按下按键对应的

LED 点亮。

五、实验步骤

1、打开 MPLAB IDE 环境，选择菜单 Project 的下拉菜单 Open Project 选项, 加载后

缀名为 mcp 的工程文件。

2、点击菜单 build，选择下拉菜单中的 compile,对文件进行编译。

3、如果无仿真工程时，可跳过下列步骤。有相应的仿真工程文件时，可进行下列步

骤：

12

a、双击打开 P_PROTEUS 文件夹中的后缀为 DSN 的仿真工程文件。

b、在处理器芯片 PIC16F877A 器件上，鼠标右键单击，选择 Edit Properties 选项，

或者双击 PIC16F877A 芯片，在 Program File 的浏览选项中添加上面步骤中生成的 HEX 文

件。点击 OK，完成 HEX 文件添加。

c、点击原理图左下角的运行按键，原理图进入仿真状态，可以在原理图中观察到

程序运行的结果。

d、如果要进行原理图仿真调试，在处理器芯片 PIC16F877A 器件上，鼠标右键单

击，选择 Edit Properties 选项，或者双击 PIC16F877A 芯片，在 Program File 的浏览选

项中添加上面步骤中生成的 OMF 文件。点击 OK，完成 OMF 文件添加。

e、选择菜单 Debug 的下拉菜单 Start/Restart Debugging 选项。此时程序已处于

调试状态，同样再次选择菜单 Debug,选择 Execute 选项，程序开始运行。可通过人机接口

观察程序的效果。

4、接下来程序下载到目标板，打开 ISP 程序下载软件，连接 ISP 下载器一端到 USB

接口，另一端连到目标板。打开实验台电源，点击 ISP 下载软件的“自动识别”按键，就

可以在左边的窗口中看到芯片的类型，然后点击“打开文件（Flash）”按键，然后点击

工程下的.HEX 文件，然后确定，最后勾选“擦除芯片”，“编程 Flash”，“校验 Flash”，

然后点击“自动编程”按键，下载程序到目标板。

5、接下来大家就可以按照硬件连接表连线了，然后测试程序，观察实验现象，理解

程序，最后自己修改程序提高编程能力。

六、实验预习要求

1、主要知识点概述：

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；

正确配置 I/O 口为输入输出端口；

延时子程序的延时计算问题。根据晶振时钟的大小以及指令周期，计算延时时间所要

执行的指令数目。

2、实验效果说明：当有按键按下时对应的 LED 点亮。

七、参考程序

参考程序见光盘

13

八、实验思考题

如何增加按键连续触发的功能，合理安排间隔时间，请编写程序；

14

实验二 IO驱动实验

一、实验目的

掌握单片机最小系统的构成；掌握 I/O 口的使用及电气特性；掌握限流电阻的作用及

电阻值的计算。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路：


15

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 8 位独立 LED

P20~ P27 D1~ D8

四、实验要求

利用单片机的一个 IO 端口及 8 个发光二极管等器件，构成一个流水灯控制电路。

五、实验步骤





骤：




















16



本实验涉及到三个知识点：单片机最小系统的构成、单片机 I/O 口的使用以及软件延

时程序的编写。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。延时子程序

的延时计算问题。根据晶振时钟的大小以及指令周期，计算延时时间所要执行的指令数目。

2、实验效果说明：发光二级管进行流水灯操作，从左到右依次点亮。

七、参考程序



编写代码实现彩灯，控制 LED 的变化方向和速度，使 LED 有规律有节奏的变化。

17

实验三外部中断实验

一、实验目的

掌握单片机外部中断的寄存器配置及外部中断处理方法；


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路


18


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 8 位独立 LED 8 位独立按键

P20~P27 D1~D8

P00（INT0） K1

四、实验要求

在单片机的外部中断引脚上接一个按键做为外部中断输入，每次有中断时，CPU 处理

中断服务程序。

五、实验步骤





骤：


19




















1、主要知识点概述：本实验利用外部中断 INT0，采用边沿触发方式引发中断

2、实验效果说明：当没有中断时 LED 闪烁，当有按键按下产生中断脉冲时，LED 做流

水运动。

七、参考程序



1、在外部中断中，如何解决按键的抖动而产生多次中断的问题。

20

实验四定时器实验

一、实验目的

掌握单片机定时器/计数器的寄存器设置；掌握定时器初值时间的计算；


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路：


21

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 8 位独立 LED

P20 D1

四、实验要求

利用单片机定时器定时 1S。

五、实验步骤





骤：




















22



本实验涉及到三个知识点：定时器的使用、中断响应以及中断程序。

2、实验效果说明：LED 每一秒钟闪烁一次。

七、参考程序



1、试着用定时器设置不同时间，实现不同的变化效果。

2、试着用其它定时器实现类似的效果。

23

实验五计数器实验

一、实验目的

掌握单片机定时器/计数器的寄存器设置；掌握数码管的动态驱动显示；编写代码实

现对外部脉冲计数


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路：

图：4 位共阳数码管

24

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 4 位共阳数码管 8 位独立按键

P00~P07 SA~SH

P20~P23 C3~C0

P30 K1

四、实验要求

掌握定时器计数器的编程方法。

五、实验步骤





骤：
















25







PIC16F877A 单片机内部有 3 个定时器计数器，两个 8 位的分别是 Timer0、Timer2，

一个 16 位的是 Timer1。

2、实验效果说明：

用按键模拟外部时钟发生器产生脉冲信号，用定时器计数器 2 计数并通过数码管显示

出来。每次按下按键，计数器加 1。

七、参考程序



1、熟悉定时器计数器的其他设置，并编程实现。

2、试着用 16 位的定时计数器对外部时钟计数，进一步熟练掌握定时器计数器的使用。

26

实验六模拟比较器实验

一、实验目的

理解模拟比较器的结构及功能；掌握正确配置模拟比较器的各寄存器；熟练应用模拟

比较器模块对外部两个模拟电压的比较判断


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路


27

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 电位器 8 位独立 LED

P10 10K

P11 100K

P20 D1

四、实验要求

利用单片机自带的模拟比较器模块，编写程序实现对外部两个模拟电压的比较判断

五、实验步骤





骤：
















28







模拟比较器正极 AIN0 的值与负极 AIN1 的值进行比较，当正极 AIN0 上的电压比负极

AIN1 上的电压高时，模拟比较器的输出 ACO 置位，可以通过判断 ACO 位来识别 AIN0 和 AIN1

输入引脚上的电压情况

模拟比较器的输出可用来触发定时器/计数器 1的输入捕获功能，也可以触发自己专

有的、独立的中断。


当正极 AIN0 的值 > 负极 AIN1 的值时，LED 点亮报警；当正极 AIN0 的值 < 负极 AIN1

的值时，LED 熄灭。

七、参考程序



1、模拟比较器的多工输入。

29

实验七 PWM控制LED实验

一、实验目的

掌握定时器的使用；熟悉 PWM 波形的产生。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：8位 LED 电路

30

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 8 位 LED 电路

P32 D1

四、实验要求

用定时器设计 PWM 波形输出驱动控制 LED。

五、实验步骤





骤：




















31


1、主要知识点概述：定时器中断的使用； PWM 的产生原理。

2、实验效果说明：PWM 控制 LED 点亮，LED 由暗编亮，由亮变暗

七、参考程序



试编写程序，用 PWM 驱动蜂鸣器演奏歌曲，实现电子钢琴功能。

32

实验八外扩WDT看门狗实验

一、实验目的

理解外部看门狗的作用，比较外部看门狗同软件看门狗的差别。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：看门狗电路

33


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 看门狗电路波动开关 8 位独立 LED

P20 WDT

P00~ P07 D1~ D8

RST RESET

四、实验要求

用外部看门狗实现对单片机的复位,当不喂看门狗的时候，外部看门狗溢出产生一个

复位脉冲使系统复位，流水灯不能正常运行；当按时喂狗后，系统不会自动复位，流水灯

正常运行。

五、实验步骤




34


骤：






















看门狗定时器原理；看门狗定时器的使用；看门狗定时器复位过程。


当开关为高时，按时喂狗系统不复位，流水灯正常运行，反之，系统复位，流水灯不

能正常运行。

七、参考程序


35


编写程序，实现软件看门狗的功能。

36

实验九内部模数转换实验

一、实验目的

掌握 10 位模/数转换的原理和编程技术学会使用与 ADC 有关的特殊功能寄存器；

通过编程实现 10 位 A/D 转换和 ADC 输出数据显示。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路


37

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 4 位共阳数码管电位器

P00~P07 SA~SH

P30~P33 C0~C3

P10 100K

四、实验要求

掌握与 A/D 转换有关的寄存器

五、实验步骤





骤：
















38






1、主要知识点概述：A/D 转换器大致有三类：一是双积分 A/D 转换器，优点是精度高，

抗干扰性好，价格便宜，但速度慢；二是逐次逼近 A/D 转换器，精度、速度、价格适中；

三是并行 A/D 转换器，速度快，价格也昂贵。

2、实验效果说明：调整电位计，得到不同的电压值，转换后的数据通过数码管输出。

七、参考程序



1、编程控制其他通道进行 AD 采样，通过按键进行控制，然后显示。

39

实验十 DAC0832 实验

一、实验目的

学习数/模转换的原理，结构和编程方法，采用多样化的波形输出（包括方波正弦波锯

齿波）；了解 D/A 转换的基本原理及 DAC0832 的性能和编程方法。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：DAC0832 电路

40

2、硬件连接表

四、实验要求

学习数/模转换的原理，结构和编程方法。

五、实验步骤





骤：















MCU-PIC16F877A 数模转换示波器模块

P20 CS

P21 WR

P30~P37 DB0~DB7

DAC 输出 USB 示波器

41








（1）理解数模转换 DAC 的主要性能指标：分辨率、偏移误差、线性度、转换速度等

（2）利用 DAC0832 D/A 转换电路，输出 0－-2.5V 的电压

2、实验效果说明：输出锯齿波，用示波器观看输出的波形。

七、参考程序



1、使用 DA 编写程序产生一个锯齿波、三角波、方波等，三种波形轮流显示，用示波

器观察波形。

42

实验十一 74LS164 串入并出移位实验

一、实验目的

理解串行通讯和并行通讯的含义；了解 74LS164 的工作原理，理解串转并的原理；掌

握单片机端口用于并行输出口扩展的原理。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：74LS164 串入并出移位

43


2、硬件连接表

四、实验要求

利用单片机 IO 端口串行输出，通过移位寄存器 74LS164 转换为并行数据送给 8 个 LED

完成串行端口扩展，实现 LED 灯累加显示。

五、实验步骤




MCU-PIC16F877A 74LS164 串入并出移位 8 位独立 LED

+5v CLR

P36 CP

P37 SI

QA~ QH D1~ D8

44


骤：





















1、主要知识点概述： 74LS164 的工作机制、用单片机端口模拟 SPI 总线输出。

2、实验结果说明：使用 74LS164 的并行输出端接 8 个 LED，利用它串入并出的功能，

把 LED 按预先规定的次序点亮。

七、参考程序



使用 74LS164 串行输入并行输出移位寄存器扩展 IO 做输出驱动数码管显示

46

实验十二 74LS165 并入串出移位实验

一、实验目的

掌握 74LS165 用于并行输入端口扩充的编程方法；理解 74LS165 的工作原理。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：74LS165 并入串出移位

47

图：8 位波动开关


48

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 74LS165 拨码开关 8 位独立 LED

P34 SO

P33 CP

P20 SH

P00~ P07 D1~ D8

QA~ QG SW1~ SW8

四、实验要求

利用 74LS165、8 个按键和 8 个 LED，实现并转串的输入扩充实验。

五、实验步骤





骤：













49









1、主要知识点概述： 74LS165 的工作机制、简单的单片机 IO 口输入。

2、实验效果说明：本实验扩展一个 8位并行的 I/O 口。流程为 8 路开关—74165—3PIN

数据线—8 路指示灯。由此可以看出通过 165 传输，只用了 3 条数据线，就实现了 8个

开关控制 8个灯的目的。从而节约了控制的连线。

七、参考程序



使用 74LS165 并行输入串行输出移位寄存器扩展 IO 做输入

50

实验十三 AT24C02 串行总线（TWI）读写实验

一、实验目的

了解 I2C 器件 AT24C02 的读写时序；

掌握 TWI 串行总线的原理,结构和编程方法，编写程序实现对 AT24C02 的读写操作。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：EEPROM（24C02）

51


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877

A

EEPROM(24C02) 8 位独立 LED 8 个独立按键

P33 SCK

P34 SDA

P20~P27 D0~D7

P04~ P05 K1~K2

52

四、实验要求

利用实验板上提供的 I2C 器件 AT24C02 编写 I2C 总线读写程序，记录按键对应的值，

每按一次就向 24C02 的特定地址读出一字节数据，然后把该字节数据显示出来，对该字节

数据加一后重新写入该地址。

五、实验步骤





骤：




















53



AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS E2PROM，内部含有 256 个 8 位字节，有一个 16 字节

页写缓冲器。该器件通过 IIC 总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。

器件寻址：

脚 A0、A1、A2 的接地情况确定。最后一位是读写控制信号，0表示写，1 表示读。若

与 SDA 线发送过来的地址比较一致，则器件输出应答 0，否则将返回等待状态。器件内部

地址寻址是在器件寻址之后，对 256 个字节进行寻址，直接传送 8 位地址信号（00-FF）

对应于器件内部的地址。

七、参考程序



存贮器 ROM、PROM、EPROM、EEPROM、 NOR FLASH、AND FLASH 的区别。

54

实验十四 PC机串口通信实验

一、实验目的

（1）理解用异步串行通信进行 RS232 通信的原理并能掌握其方法及编程

（2）掌握用 PIC 单片机异步通信接口实现与 PC 机通信

（3）学会串口调试助手的使用


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：RS232 电平转换

55

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 通信接口区 232-A DB9 接口模块

P37 RXD

P36 TXD

TXD_RS Pin2

RXD_RS Pin3

四、实验要求

编写程序，实现 PIC 单片机的串口同 PC 机通讯，并能传输相应的字符串；

五、实验步骤





骤：













56










MAX232 是最常用的电平转换芯片。在单片机与 PC 机通信时需要用 3 条线来完成通信，

分别是第二脚 RXD , 第 3 脚 TXD ，第 5 脚 GND。

串行通信与单片机之间的接口：由于串行通信的电平逻辑定义是+15V（高电平 1）

-15V(低电平0) 而单片机中分别用5V ,0V 来表示1,0 它们之间必须通过电平转换才可以

完成通信。

2、实验效果说明：单片机不停地向 PC 机发送 ASCII。

七、参考程序



实现 PC 机与单片机之间的双机通讯，并给予响应。

57

实验十五 DS1302 时钟实验

一、实验目的

熟悉时钟芯片 DS1302 的时序；掌握 LCD1602 液晶显示的方法；


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：时钟电路

58

图：LCD1602 字符屏

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 时钟电路 LCD1602 字符屏

P20 RS

P21 RW

P22 EN

P25 RST

P24 SCLK

P23 IO

P00~P07 DB0~DB7

四、实验要求

1、利用 DS1302 实现时钟的计算和显示

59

2、可以设置 DS1302 初始时间值。LCD 将 DS1302 计算出来的年、月、日、时、分、秒

实时地显示在 LCD1602 上。

五、实验步骤





骤：





















1、主要知识点概述：DS1302 的工作原理、字符型 LCD 的显示原理

60

DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它

可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为 2.5V～

5.5V。采用三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信

号或 RAM 数据。DS1302 内部有一个 31×8 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器。增加了主

电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

2、实验效果说明：上电显示 2011-09-29-2 /23：59：50 并开始计时。

七、参考程序



1、使用时钟芯片实现电子钟的功能；

2、为什么要使用 32768HZ 的晶振。

61

实验十六 DS18B20 温度传感器实验

一、实验目的

了解 1Wire 协议器件 DS18B20 的工作原理；掌握单片机 IO 实现 1 线协议的方法；


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：DS18B20 温度传感器

62


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877

A

4 位共阳数码管传感器区 74LS47

P27 DQ

SA~SH QA~QG

P10~P13 A~D

P14~P15 C0~C1

+5V LT,PBI

四、实验要求

利用 DS18B20、数码管,实现温度的测量和显示。

63

五、实验步骤





骤：





















1、主要知识点概述：DS18B20 的工作原理、数码管驱动方法

DS18B20 的体积小、适用电压更宽，是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传

感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合

于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

2、实验效果说明：实时测量周围的环境温度，并通过 2 位数码管显示

64

七、参考程序



1、单线挂载多个 DS18B20 实现巡回多路测温。

2、使用 DS18B20 温度传感器做一个温度报警系统。

65

实验十七 HS1011 湿度传感器实验

一、实验目的

学习湿度的测量方法，了解湿敏电容 HS1011，了解 555 电路把电容的变化转换为频率

的变化的原理。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：湿度检测

66


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 4 位共阳数码管湿度检测

P32 频率输出

P00~P07 SA~SH

P20~P23 C0~C3

四、实验要求

了解湿度传感器的电路，掌握单片机对频率的测量，掌握显示的驱动方法。

五、实验步骤



67



骤：






















湿度：表示大气干燥程度的物理量。在一定温度下在一定体积的空气里含有的水汽越

少,则空气越干燥;水汽越多,则空气越潮湿.空气的干湿程度叫做“湿度”。

空气湿度有相对湿度和绝对湿度之分，绝对湿度是空气中水蒸汽的气压，而相对湿

度则是这个气压比上相应温度下的饱和汽压再转为百分数。

2、实验效果说明：实时测量当前周边环境的湿度，测量值通过两位数码管实时显示。

七、参考程序


68


思考湿度的转换公式，如何提高湿度的测量精度。

69

实验十八八路继电器控制实验

一、实验目的

了解 I/O 端口的电气特性；

掌握继电器驱动及保护；


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：继电器控制

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 继电器控制区

P20 RL1

70

四、实验要求

用单片机的端口，输出电平控制继电器的吸合和断开，实现对外部装置的控制。其中

三极管起电流放大的作用，该电路原理是弱电控制强电的常用方法。

五、实验步骤





骤：






















71

现代自动控制设备中，都存在一个电子电路与电气电路的互相连接问题，一方面要使

电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件（电动机、电磁铁、电灯等），另一方

面又要为电子线路的电气电路提供良好的电气隔离，以保护电子电路和人身的安全。继电

器便能完成这一桥梁作用。本实验采用的继电器其控制电压是 5V。本电路的控制端为高电

平时，继电器工作常开触点吸合，连接触点的 LED 灯被点亮。

2、实验效果说明：继电器工作常开触点吸合，LED 点亮。

七、参考程序



1、电路中二极管 D1 的作用，能否不用；

2、单片机的 IO 口能否直接驱动继电器，即不要三极管 Q1。

72

实验十九八路光耦隔离控制实验

一、实验目的

学习光耦的芯片手册，学习光耦的特性及适用场合；驱动光耦的条件。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：光耦隔离

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 光耦隔离区

P20~P27 IN1~IN8

73

四、实验要求

利用实验板上的光耦控制电路，分别控制 8 路光耦，充分了解其特性。

五、实验步骤





骤：






















74

光电耦合器因其良好的性能和抗干扰能力而被广泛地应用于输入和输出信号的电气

隔离。但是，在利用光电耦合器的线性耦合直接对模拟信号进行隔离传输时，由于光电耦

合器内部发光二级管和光敏三级管的伏安特性，使得光电耦合器的“线性区”实际上比较

小并且存在一定程度的非线性失真。由于光电耦合器件非线性的输入输出特性所限，一般

来讲，光耦器件主要应用于数字信号的隔离，而较少用于模拟信号合的隔离。

2、实验效果说明：本实验通过光电耦合器件来控制继电器的吸合。

参考程序



实际应用中哪些电路常用到光电隔离；

75

实验二十直流电机测速控制实验

一、实验目的

了解单片机控制直流电机的基本原理；掌握控制直流电机转动的编程方法；


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：直流电机驱动

76

图：光电测速


77


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 电机模块 4 位共阳数码管 8 位独立按键

P00~P07 SA~SH

P20~P23 C0~C3

+5v EN1

P30 IN1

P32 IN2

P31 PLU

P34 K1

P35 K2

四、实验要求

采用单片机的 IO 口来控制直流电机，编写程序，对电机转动方向进行控制,测量电机

转速并显示出来。

78

五、实验步骤





骤：





















1、主要知识点概述：了解直流电机的控制方法，了解光电对管测速的原理。

2、实验效果说明：直流电机转动的时候每转动一圈会产生一个脉冲，通过计算脉冲

的个数来测量直流电机的转速，并通过数码管实时显示当前电机的转速。

79

七、参考程序



1、编写程序，实现对电机的调速控制

2、使用 PID 算法，提高电机的控制精度

80

实验二十一步进电机控制实验

一、实验目的

了解步进电机控制的基本原理；掌握控制步进电机转动的编程方法。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图:步进电机驱动

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 8 位独立按键电机模块

P22~P25 SA~SD

P20 K1

P21 K2

81

四、实验要求

利用单片机实现对步进电机的控制，编写程序，用四路 IO 口实现环形脉冲的分配，

控制步进电机按固定方向连续转动。同时，要求用一个波动开关控制步进电机正转、反转。

五、实验步骤





骤：






















82

步进电机驱动原理是通过对每组线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。切

换是通过单片机输出脉冲信号来实现的。所以调节脉冲信号的频率就可以改变步进电机的

转速，改变各相脉冲的先后顺序，就可以改变电机的转向。步进电机的转速应由慢到快逐

步加速。

2、实验效果说明：按下 K1 键正转，按下 K2 键反转。

七、参考程序



通过不同的节拍方式来控制步进电机。

83

实验二十二 BCD译码显示实验

一、实验目的

学习 74LS47 芯片手册，掌握输入输出口功能。使用 BCD 译码器驱动数码管，比较和

用 IO 口驱动数码管的优点和缺点。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：74LS47 BCD 译码器

84


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 74LS47 BCD 译码器 4 位共阳数码管

P00~P03 A,B,C,D

P32 C0

QA~QG SA~SG

P31~P30 LT，RBI

四、实验要求

驱动 BCD 译码芯片 74LS47 和一个数码管显示电路，循环显示 74LS47 可输出的 15 个

字符。

五、实验步骤



85



骤：






















熟悉 74LS47 芯片手册，了解 BCD 译码器的输入输出脚。

本实验可直观看到当输入为不同状态时，74LS47 输出的状态。

2、实验效果说明：两位数码管循环显示 0~9。

七、参考程序


86


1、BCD 驱动芯片 74LS47 的 RBI、LT 功能学习，编写程序进行测试。

2、利用 BCD 译码器作为段码驱动，对多位数码管进行动态扫描，编写程序测试。

87

实验二十三数码管驱动显示实验

一、实验目的

了解数码管显示原理，掌握读表程序的编写。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

88

8 位共阳数码管电路


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 8 位共阳数码管

P00~P07 SA~SH

P20~P23 C0~C7

四、实验要求

利用 IO 口实现动态扫描数码管，

五、实验步骤





骤：





89


















LED 数码显示原理：七段 LED 显示器内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二

极管组成，根据各管的极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。LED 数码管的 g~a

七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不以发亮，不同亮暗的组合就能形成不

同的字形，这种组合称之为字形码，下面给出共阳极的字形码见表

“0” 0C0H “8” 80H

“1” 0F9H “9” 90H

“2” 0A4H “A” 88H

“3” 0B0H “b” 80H

“4” 99H “C” 0B6H

“5” 92H “d” 0B0H

“6” 82H “E” 86HH

“7” F8H “F” 8EH

90

段码表格

由于显示的数字 0－9 的字形码没有规律可循，只能采用查表的方式来完成我们所需

的要求了。这样我们按着数字 0－9的顺序，把每个数字的笔段代码按顺序排好！建立的

表格如下所示：TABLE DB 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h

2、实验效果说明：数码管循环显示 0~9。

七、参考程序



1、编写代码实现数码管环形流动，流动的方向、速度有规律有节奏的变化；

2、编写代码实现数字钟显示，要求显示时、分、秒、星期且之间要用点隔开。

91

实验二十四 LCD1602 显示实验（IO方式驱动）

一、实验目的

了解字符型液晶显示屏的控制原理和方法；了解数字和字符的显示原理；掌握编写程

序。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：LCD1602 字符屏

92

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A LCD1602 字符屏

P00~P07 DB0~DB7

P30 RS

P31 RW

P32 EN

四、实验要求

利用实验板的液晶显示屏电路，编写程序控制输出显示数字和英文字符。

五、实验步骤





骤：













93










本实验仪采用的液晶显示屏内置控制器为 44780，可以显示 2 行共 32 个 ASCII 字符。

有关图形液晶显示屏的命令和详细原理，可参考有关的液晶模块资料。

2、实验效果说明：液晶屏上显示字符。若显示不清楚可调节对比度滑动电位器以达

到满意的效果。

七、参考程序



1、可增加光标的闪动实现人机界面的输入。

94

实验二十五 16X16 点阵汉字显示实验

一、实验目的

了解阵列 LED 屏扫描显示的原理；掌握汉字、图形取字模软件的使用及编写程序驱动

点阵显示。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

95

图：16*16 点阵屏模块

96

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877

A

16X16 点阵模块

P22 STC

P20 SHC

P21 DS

P00 A1

P01 B1

P02 C1

P03 A2

P04 B2

P05 C2

P06 EN1

P07 EN2

四、实验要求

利用 74HC595、74HC138 进行行列扫描驱动 16x16LED 屏，实现汉字的循环显示。

五、实验步骤





骤：


97





















16X16 点阵共需要 256 个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的

交叉点上，当对应的某一列置 0 电平，某一行置 1 电平时，该点亮。

图：点阵工作原理图

98

2、实验效果说明：把程序下载到单片机后，接好线显示“广州风标电子技术有限公

司”

七、参考程序



编写程序实现文字的左移入或者是右移入。

99

实验二十六矩阵键盘扫描实验

一、实验目的

理解矩阵键盘扫描的原理；掌握矩阵键盘与单片机接口的编程方法。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：4*4 矩阵键盘

100


2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A 4 共阳数码管 4*4 矩阵键盘

P00~P06 SA~SG

P30~P33 R1~R4

P34~P37 C1~C4

+5V C0

四、实验要求

读取矩阵键盘键值，对键值进行判断和处理，通过 1 位数码管显示。

五、实验步骤



101



骤：






















本实验阐述了键盘扫描原理，过程如下：首先扫描键盘，判断是否有键按下，再确定

是哪一个键，计算键值，输出显示。

2、实验效果说明：有按键按下时数码管显示对应的键值。

七、参考程序


102


1、本例程采用的是查询的方式，查看硬件说明书，使用中断方式进行读键值，编写

程序测试。

2、熟练掌握矩阵键盘后，可编写程序，实现功能键。类似 PC 机的 ALT+其他键，可编

程程序测试。

103

实验二十七 TFT320X240 触摸屏控制实验

一、实验目的

查看 TFT320X240 说明书，了解其指令的协议；掌握人机界面的程序编写。


PC 机一台

实验台一台

仿真器一台

三、实验内容

1、硬件电路

图：TFT320*240 彩屏接口电路

104

2、硬件连接表

MCU-PIC16F877A TFT320*240 触摸彩屏

P36 RXD

P37 TXD

P01 BUSY

P00 INT

四、实验要求

编写人机界面，实现图片，图形，字符的显示。通过触控实现不同页面的切换和触控

轨迹的显示。

五、实验步骤





骤：













105










实验板上提供的 TFT320*240 触摸彩屏提供两种工作接口：

（1）跟上位机串口通信，可以直接通过串口调试助手向彩屏发送控制指令，实现对

应的功能

（2）跟单片机通信，可以用单片机的串口通信模块功能编写程序控制彩屏显示字符、

图片等。

2、实验效果说明：将提供的参考程序下载到单片机中触摸屏中显示主菜单，对相应

的菜单进行操作会进入到对应的子菜单

3、注意事项：

（1）本彩屏使用全部控制指令及详细解释、上位机发送控制指令全部在智能彩屏带

触摸屏规格说明书中

（2）触摸屏出厂前已经完成了校准，若用户需要校准时需要用触摸屏专用笔，否则

可能会使触摸屏死机

（3）上位机发送控制指令控制彩屏和单片机控制不能同时使用，同时使用会互相干

扰

七、参考程序



1、使用上位机发送指令查看和修改通信的波特率；

2、使用上位机把图片存贮到彩屏中。

pic16f877a单片机实验指导书 - jmu.edu.cncyemc.jmu.edu.cn/pic16f877a.pdf · 2016-11-17 ·...

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