单片机实验报告

微控制器技术实验报告

目录

一、实验目的及要求 ………………………………………………………·1 二、实验基本内容 …………………………………………………………·1 三、实验设备 ………………………………………………………………·5 四、实验设计思想和结果分析………………………………………………·8 4.1清零程序与拆字程序设计 …………………………………………·8 4.2拼字程序与数据传送程
序 …………………………………………·10
4.3排序程序与散转程序………………………………………………·12 4.4数字量输入输出实验………………………………………………·14 4.5定时器/计数器实验 ………………………………………………·16 4.6A/D、D/A转换实验 ……………………………………………… ·22 4.7串行通讯实
验 ………………………………………………………·31
五、结束语 …………………………………………………………………·40

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1、学习KeilC51 集成开发工具的操作及调试程序的方法，包括：仿真调试

与脱机运行间的切换方法；

2、熟练使用SSTC554RC单片机核心板及I/O扩展实验系统；

3、熟练掌握在KeilC51 与Proteus仿真软件虚拟联机环境下，基于51单

片机控制器数字接口电路的硬件、软件设计与功能调试；

4、完成MCS51单片机指令系统软件编程设计和硬件接口功能设计题；

二、实验基本内容(TD-51单片机实验系统实现)

实验一清零程序与拆字程序设计
根据实验指导书之“第二章单片机原理实验”（P17~P23页）内容，熟悉实验环境及方法，完成思考题1、2（P23）基础实验项目。

实验二拼字程序与数据传送程序设计
汇编语言完成实验指导书P24思考题3、4题的基础实验项目。

实验三排序程序与散转程序设计
汇编语言完成实验指导书P24思考题5、6题的基础实验项目。

实验四数字量输入输出实验
基本部分：阅读、验证C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.1数字量输入输出实验”基本实验项目（P36），。

提高部分：（任选一题）
题目一：LED交通灯控制（使用8255接口芯片）
要求：使用汇编语言编程，功能为：通过开关实现LED灯工作方式即时 控制，完成LED交通灯的开关控制显示功能和LED交通灯自动循 环显示功能。

题目二：LED灯控制（使用8255接口芯片）
要求：使用汇编语言编程，功能为：通过KK1实现LED灯工作方式即时 控制，完成LED开关控制显示和LED灯左循环、右循环、间隔闪 烁功能。

题目三：键盘扫描与数码管显示设计
要求：阅读、验证P69上的C语言参考程序功能。用汇编语言完成编程

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与功能调试。

实验五定时器/计数器实验
基本部分：阅读、验证C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验指 导书之“3.3定时/计数器实验”基本实验项目（P40）。

提高部分：（任选一题完成）
题目一：定时器控制LED灯
要求：由单片机内部定时器1，按方式1工作，即作为16位定 时器使用每0.05秒钟T1溢出中断一次。P1口的P1.0-P1.7分别接 八个发光二极管。编写程序模拟时序控制装置。开机后第一秒钟L1， L3亮，第二秒钟L2，L4亮，第三秒钟L5，L7亮，第四秒钟L6，L8 亮，第五秒钟L1，L3，L5，L7亮，第六秒钟L2，L4，L6，L8亮， 第七秒钟八个LED灯全亮，第八秒钟全灭，以后又从头开始，L1，L3 亮，然后L2，L4亮……一直循环下去。

题目二：计数器实验
要求：单片机内部定时计数器，按计数器模式和方式1工作，对 P3.4(T0)引脚进行计数。使用T1作定时器，50ms中断一次，看T0 内每0.50来了多少脉冲，将其数值按二进制在LED灯上显示出来， 5秒后再次测试。

题目三：急救车与交通灯（外部中断实验）
要求：完成交通灯基本功能基础上，当有急救车到达时，两向交通信号为全红，以便让急救车通过。假定急救车通过路口时间为10秒，急救车通过后，交通灯恢复中断前状态。本实验题以按键为中断申请，表示有急救车通过。

实验六Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验
基本部分：阅读、验证C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验指 导书之“4.3A/D 转换实验”项目（P）和“4.4D/A 转换 实验”项目（P67）。

提高部分：（要求：Proteus环境下完成）
小键盘给定（并显示工作状态），选择信号源输出波形类型（D/A转换方式），经过A/D采样后，将采样数据用LED灯，显示当前模拟信号值大小及变化状态。

实验七串行通讯实验
基本部分：阅读、调试C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验 指导书之“3.7串口通讯实验”项目。（要求：实验仪器上完 成）
提高部分：（要求：Proteus环境下完成）
题目一：利用单片机实验系统，实现与PC机通讯。功能要求：将从 实验系统键盘上键入的数字，字母显示到PC机显示器上， 将PC机键盘输入的字符（0-F）显示到单片机实验系统的数 码管上。

题目二：进行实验六、实验七实验内容综合。

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三、实验设备

软件设备：KEILuv2，PROTEUS7.4

硬件设备：PC机，TD-51系统板（包括SSTE554RC单片机一片、串行通信

线、接口等）

1、TD-51系统板

系统构成

TD-51系统板为开放的最小单片机系统，采用具有在系统可编程和在应用可

编程技术的增强型51单片机，单片机内置仿真程序，可以实现调试、仿真功能，

配合TD系列微机接口教学实验平台可开展单片机原理及应用的实验教学。

系统功能特点

1.取代硬件仿真器的增强型单型

系统采用具有在系统可编程（ISP）和在应用可编程（IAP）技术的增强型

51单片机，单片机内置仿真程序，完全取代传统的硬件仿真器和编程器。这

种先进的单片机将仿真系统和应用系统合二为一，大大降低了应用开发成本，

极大地提高了研发效率。把单片机的仿真开发和应用设计提高到一个崭新的

技术领域。

2.先进的集成开发调试调

使用业界著名的KeilC51 集成开发环境作为实验设计、调试的工具。Keil

C51提供了强大的调试功能，可单步、断点、全速运行程序，可观察寄存器

区、ROM变量区、RAM变量区等的内容。支持汇编语言和C语言的源语言调

试。

3.灵活的组合组

采用开放的系统板结构，可以灵活地配合各型号接口实验平台开展单片机

的应用教学。

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4.丰富的实验内容
提供了丰富的原理及接口应用实验。配合接口实验平台可完成数字量输入 /输出、中断、定时器/计数器、看门狗、低功耗、PCA、串口通讯、静态存储 器、FLASH、A/D、D/A、键盘及数码显示、电子音响、点阵LED、LCD、步进电 机、直流电机、温度控制等实验内容。

2、SSTE554RC简介
TD-51系统板上提供了一片SSTE554RC，该器件是SST公司推出的8位微控

制器FlashFlex51家族中的一员，具有如下特征：
·\u19982X8051兼容，嵌入SuperFlash存储器
－软件完全兼容
－开发工具兼容
－引脚全兼容
·\u24037X作电压5V，工作时钟0～40MHz
·1Kbyte内部RAM
·\u20004X块SuperFlashEEPROM，
主块32Kbyte，从块8Kbyte，扇区为128Byte ·\u26377X三个高电流驱动端口（每个16mA）
·\u19977X个16位的定时器/计数器
·\u20840X双工、增强型UART
－帧错误检测
－自动地址识别
·\u20843X个中断源，四级优先级
·\u21487X编程看门狗定时器（WDT）
·\u21487X编程计数阵列（PCA）
·\u21452XDPTR寄存器
·\u20302XEMI模式（可禁止ALE）
·SPI串行接口
·\u26631X准每周期12个时钟，器件提供选项可使速度倍增，达到每周期6个时钟
·\u20302X功耗模式
－掉电模式，可由外部中断唤醒
－空闲模式

SSTE554RC的功能框图如图1-2-1所示，外部引脚如图1-2-2所示。SSTE554RC的特殊功能寄存器如表1-2-1所列。

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四、实验设计思想与结果分析

实验一到实验四为软件编程实验，需要熟练掌握KEILuv2编程工具的使用，通过编写程序实现实验要求。实验四到实验八为硬件接口实验，需要利用TD-51系统板，通过KEILuv2编写好程序，下载到所给的SSTE554RC单片机中，按原理接好硬件接线图，完成实验要求。

4.1实验一清零程序与拆字程序设计

实验调试步骤及结果分析：
(1)编写好实验程序后，采用ISP模式调试。

(2)运行程序，使用Keil51模拟器中的虚拟存储器监视内容变化。（访问片外存储器，用“X：+地址”的格式）。

(3)在清零实验中。用单步跳过的调试方式。7000H-7FFFH中内容先被写入0FFH；然后全部清零。

(4)在拆子程序实验中，单步进入调试，先在7000H中，写入1FH，首先送低位0FH至7001H，然后送高位1H至7002H。

程序流程图：

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清零程序流程图 拆字程序流程图

程序清单：

清零程序：

ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H

MAIN: MOV A, #00H
MOV DPTR,#7000H ;赋给首地址
MOV R1,#100H ;循环次数,完成对7000H-70FFH的置一 MOV R2, #10H
LOOP1:MOVX @DPTR,A
INC DPTR
DJNZ R1,LOOP1
DJNZ R2,LOOP1 ; 因为都是先减一之后再做比较，
所以0FFH、0FH 个数要100H、10H次
SJMP $
END
拆字程序：
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 1000H
MAIN: MOV DPTR,#7000H
MOVX A,@DPTR ;赋值
MOV R0,A
ANL A,#0F0H ;得到高四位
SWAPA
INC DPTR
MOVX @DPTR,A ;高位给7001H
MOV A,R0
ANL A,#0FH ;得到低四位
INC DPTR
MOVX @DPTR,A ;低位给7002H
SJMP $
END

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4.2实验二拼字程序与数据传送程序设计

实验步骤及结果分析：
（1）编写好实验程序后，采用ISP模式调试。

（2）拼字程序里，将两个字节内容分别存为12H，34H。低位相拼，结果是24H。

（3）运行程序，使用Keil51模拟器中的虚拟存储器监视内容变化。（访问片外存储器，用“X：+地址”的格式）。

程序流程图：

拼字程序流程图 数据传输程序流程图

程序清单：
拼字程序
ORG 0000H
LJMP MAIN3
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ORG 1000H
MAIN3:MOV DPTR,#7000H
MOVXA,@DPTR ;原值给A
ANL A,#0FH ;取低四位
SWAP A ;将原低四位移到高四位 MOV B,A
INCDPTR
MOVXA,@DPTR ;再取7001H的值
ANL A,#0FH ;取低四位
ADDA,B
INCDPTR
MOVX @DPTR,A ;获得结果
SJMP$
END

数据传输程序

ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: MOV R2,#10H ;源RAM区的第一个地址
MOV R3,#19H ;源RAM区的第二个地址 MOV R4,#22H ;目的RAM区的第一个地址 MOV R5,#2BH ;目的RAM区的第二个地址 MOV R6,#02H ;第一次传输的字节数据个数 MOV R7,#03H ;第二次传输的字节数据个数L1: MOV B,R2
MOV R0,B
MOV A,@R0
MOV B,R4
MOV R1,B
MOV @R1,A
INC R2
INC R4
DJNZ R6,L1 ;完成第一路的数据传输L2: MOV B,R3
MOV R0,B
MOV A,@R0
MOV B,R5
MOV R1,B
MOV @R1,A
INC R3
INC R5
DJNZ R7,L2 ;完成整个的数据传输
SJMP $

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END

结果分析：在拼字程序中，用了SWAP A，方便实现了数据高四位与低四位的交换。数据传送实验中，其重点是对地址变化的把握。将初始地址与及传送地址都用加1指令实现地址变化。

4.3实验三排序程序与散转程序设计
实验步骤及结果分析：
排序实验：
（1）编写实验程序，编译、链接无误后联机调试；
（2）为30H～39H赋初值，如：在命令行中键入ECHAR D:30H＝9,11H, 5, 31H, 20H, 16H,1, 1AH, 3FH, 8 后回车，可将这10个数写入30H～39H中； （3）将光标移到语句行命令，将程序运行到该行；
（4）查看存储器窗口中30H～39H中的内容，验证程序功能；
（5）重新为30H～39H单元赋值，反复运行实验程序，验证程序的正确性。

程序清单：
散转程序：
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN：MOVA,#01H
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MOV R2,A
RL A
ADD A,R2
MOV DPTR,#PTAB
JMP @A+DPTR
PTAB: LJMP PM0
LJMP PM1
LJMP PM2
LJMP PM3

PM0: [程序体0]
PM1: [程序体1]
PM2: [程序体2]
PM3: [程序体3]
SJMP $
END

冒泡排序子程序：

ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: MOV R0,#10H ;初始地址
MOV R7,#04H ;外循环次数（参与比较的数的个数-1） ACALL MAOP
SJMP $
MAOP:
L1: MOV A,R0 ;赋给初始地址
MOV R1,A
INC R1 ;取第二个数的地址
MOV A,R7
MOVR6,A
L2: MOV A,@R0
CLR C
SUBB A,@R1 ;两数进行比较
JC L3 ;前数小于后数则保持位置不变
MOV A,@R0 ;否则，交换位置
XCH A,@R1
MOV @R0,A
L3: INC R1
DJNZ R6,L2 ;内循环是否完成
INC R0
DJNZ R7,L1 ;外循环是否完成
RET ;返回主程序
END

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4.4实验四 数字量输入输出实验

实验步骤：（1）按图11接好试验线路图，图中圆圈表示不要通过排线连接

（2）编写实验程序，编译链接无误后进入调试状态

（3）运行实验程序，观察实验现象，验证程序正确性

（4）按复位键，结束程序运行，退出调试状态

实验硬件接线图：

程序清单：

基础部分：

ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN : MOV P1,#0FFH ;初始化
MOV A,P1 ;将输入写进累加器A
SWAP A
ANL A,#0FH
MOV P1,A ;输出显示
LJMP MAIN ;循环不断检测P1口输入端的新状态 SJMP $
END

LED灯控制：

ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN: MOV TMOD, #60H ;设置T1为模式2，外部计数方式 MOV TH1,#0FFH ;T1 计数器赋初值

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MOVTL1,#0FFH
MOV DPTR,#7300H
MOV A,#80H
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#7100H
SETB TR1 ;开启计数器

LEFT: MOV R0,#08H ;左循环
MOV A,#01H
A1: MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
RL A
DJNZ R0,A1
JBC TF1,RIGHT ;查询T1溢出标志，TF1=1时转移 JMP LEFT

RIGHT:MOV R0,#08H ;右循环
MOV A,#80H
A2: MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
RR A
DJNZ R0,A2
JBC TF1,SHANSHUO ;查询T1溢出标志，TF1=1时转移 JMP RIGHT

SS: MOV R0,#08H ;闪烁
LP1: MOV A,#55H
MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
MOV A,#0AAH
MOVX @DPTR,A
LCALL DELAY
DJNZ R0,LP1
JBC TF1, LEFT ;查询T1溢出标志，TF1=1时转移 JMP SHANSHUO
DELAY: MOV R1,#0FFH
DEL1: MOV R2,0FFH
DEL2: DJNZ R2, DEL2
DJNZ R1,DEL1
RET
SJMP $
END

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结果分析：

基本数字量输入输出实验其重点在于对单片机的准双向口的理解。即在用作输入时，口锁存器必须先写入“1”。而作为输出时则可直接使用。

利用计数器T1外部技术方式，当外部输入脉冲引脚上出现电平负跳变时，T1计数器加一，溢出标志TF1置一，然后改变LED灯亮的方式，同时，将标志位TF1复位，进入下一轮的计数溢出等待。因此，而形成三种亮灯方式的自动循环。若是用开关实现三种方式的亮灯，则需要在最开始和每种亮灯之后通过8255对开关状态进行采集并进行判断。因此事先还要先设置好哪个开关的闭合表示哪种亮灯方式。

4.5实验五定时器/计数器实验

实验步骤：
（1）编写实验程序，编译、链接后联机调试；
（2）运行实验程序，使用示波器观察P1.0引脚上的波形并记录周期；（3）改变计数初值，观察实验现象，验证程序功能。

实验硬件接线图：

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<1>定时器LED控制PROTEUS仿真接线图

程序流程图：

程序清单：

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定时器程序（汇编版）
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG001BH
LJMPINTT1
ORG0030H
MAIN:
MOV SP,#60H ；设置堆栈
MOV TH1,#3CH ；T1定时器初始化
MOV TL1,#0B0H ；50ms
MOV TMOD,#10H ；T1工作在方式一
SETB TR1 ；开始计时
SETB ET1 ；开定时器中断
SETB EA ；开总中断
MOV DPTR,#TABLE ；数据段指向存储点亮顺序的数据表 MOV R1,#00H ；指针清零，指向第一个元素
MOV R0,#20 ；设置循环次数

LED:
MOV A,R1
MOVC A,@A+DPTR ；依次读取TABLE里的值
MOV P1,A ；赋给P1口点亮LED
AJMP LED ；循环执行等待
INTT1: ；T1定时器中断服务程序
PUSH ACC ；入栈保护，保护累加器
PUSH PSW ；保护状态寄存器的值
MOV TH1,#3CH ；重新初始化T1
MOV TL1,#0B0H ；50ms
DJNZ R0,RETT1 ；循环次数到（用于实现1s定时）中断返回

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MOV R0,#20 ；重新设置R0=20
INC R1 ；指针自增
MOV A,R1
ANL A,#07H ；判断指针是否到8，若是则清零，达到循环 的作用
MOV R1,A
RETT1:POPPSW
POP ACC
RETI
TABLE:DB0FAH,0F5H,0AFH,5FH,0AAH,55H,00H,0FFH
END

定时器程序（C语言版）

#include<reg51.h> //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包 含特殊功能寄存器的定义
sbitLED1=P1^0; // 定义LED端口

voidInit_Timer1(void)
{
TMOD |= 0x10; //使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使 用多个定时器时不受影响
TH1=0x3C; //给定初值，这里使用定时器最大值从0开始计数一 直到65535溢出
TL1=0xB0;
EA=1; //总中断打开
ET1=1; //定时器中断打开
TR1=1; //定时器开关打开
}

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/*------------------------------------------------ 主程序
------------------------------------------------*/unsigned char a=10,b=8;
main()
{
Init_Timer1(); //初始化
while(1);
}
/*------------------------------------------------ 定时器中断子程序
------------------------------------------------*/void Timer1_isr(void) interrupt 3 using 1
{
TH1=0x00;
//重新赋值TL1=0x00;
a--;
if(a==0)
{
a=10;
if(b==8)
{
P1=~0xa0;
}
if(b==7)
{
P1=~0x50;
}
if(b==6)

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{
P1=~0x0a;
}
if(b==5)
{
P1=~0x05;
}
if(b==4)
{
P1=~0xaa;
}
if(b==3)
{
P1=~0x55;
}
if(b==2)
{
P1=~0x00;
}
if(b==1) //b=1 时重新设置b=9达到循环的目的 {
P1=~0xff;
b=9;
}
b--
}

}

4.6实验六Ａ/Ｄ、Ｄ/Ａ转换实验

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实验步骤：
（1）按图18连接实验线路，AD 的时钟线需要与实验平台中的系统总线单元的CLK 相连；
（2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统，启动调试；
（3）将变量ADV 添加到变量监视窗口中；
（4）在Delay（）处行设置断点，使用万用表测量ADJ 端的电压值，计算对应的采样值，然后运行程序；
（5）程序运行到断点处停止运行，查看变量窗口中ADV 的值，与计算的理论值进行比较，看是否一致（可能稍有误差，相差不大）；
（6）调节电位器，改变输入电压，比较ADV 与计算值，反复验证程序功能；制表并记录结果。

实验接线图：

<1>A/D转换实验接线图

<2>D/A转换实验接线图

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<3>LED灯PROTEUS仿真接线图

<4>示波器波形窗口（锯齿波）

程序流程图：

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开始

对输入端采样

启动A/D转换

等待转换结束

读取转换结果

为下次采样做准备

N 结
束？

Y
结束

A/D转换实验流程图

程序清单：
A/D转换程序
#include<reg51.h>
#defineuint unsigned int
#defineuchar unsigned char
sbitOE=P2^3; //输入输出端口定义sbitEOC=P2^2;
sbitSTART=P2^1;
sbitCLK=P2^0;

uchar code
a[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; //数码管数字对应的段码
Uchar

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fang[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff}; //产生方波的数据
uchar
sin[]={0x00,0x06,0x18,0x35,0x58,0x80,0xa8,0xcb,0xe8,0xfa,0xff,0xfa,0xe8,0xcb,0xa8,0x80,0x58,0x35,0x18,0x06}; //产生sin函数的数据
voidt0_init()
{
TMOD=0x02; //定时器工作方式选择
TH0=0x14; //技术初值设定
TL0=0x00;
TR0=1; //开始运行
ET0=1; //开定时器中断
EA=1; //开总中断
}
voidt0() interrupt 1
{
CLK=~CLK; //时钟取反，产生上升沿或下降沿
}
voidAD() //AD 处理函数
{
voiddelay(uint i); //延时子程序，等待上次转换
START=0;
START=1;
START=0;
while(EOC==0);
OE=1;
delay(2);
OE=0;
}

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voiddelay(uint i)
{
uint j;
for(j=0;j<i;j++) ;
}
ucharcheckkey() //检测按键的位置{
uchar i,j;
j=0x0f;
P3=j;
i=P3;
i=i&0x0f;
if(i==0x0f) return(0);
else
{
//delay(200);
if(i!=0x0f) return(0xff);
}
}
ucharkeyscan()
{
uchar scancode,codevalue,x,i,j,k,m=0; if(checkkey()==0) return(0xff);
else
{
scancode=0xfe;
m=0x00;
for(i=0;i<4;i++)
{

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k=0x10;
P3=scancode;
x=P3;
for(j=0;j<4;j++)
{
if((x&k)==0)
{
codevalue=m+j;
while(checkkey()!=0) ;
return(codevalue);
}
else k=k<<1;
}
m=m+4;
scancode=~scancode;
scancode=scancode<<1;
scancode=~scancode;
}
}
}
void main()
{
uint x=4,i;
t0_init();
P0=0xff;//开始运行程序时数码管不显示
P1=0x00;//程序刚运行时未按任何键，使指示灯不亮。

while(1)
{
while(1)

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{
if(checkkey()==0x00) break; //break 结束循环，
continue 结束本次循环。

else
{
x=keyscan();
P0=a[x];
}
}
if(x==0) //VOUT1 = －VREF×D/256 {
for(i=0;i<120;i++)
{
P1=i; //产生锯齿波 delay(250);
}

}
if(x==1)
{
for(i=0;i<18;i++)
{
P1=fang[i]; //产生方波 delay(250);
}
}
if(x==2)
{
for(i=0;i<120;i++)

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{
P1=i;
delay(250);
}
for(i=119;i>0;i--) //产生三角波 {
P1=i;
delay(250);
}
}
if(x==3)
{
for(i=0;i<20;i++)
{
P1=sin[i]; //产生正弦函数 delay(250);
}
}
AD();
}
}