單片機(jī)實(shí)驗冊

1、®偉福偉福Lab8000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗系統(tǒng)使用說明書南京偉福實(shí)業(yè)有限公司第二章 實(shí)驗系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)實(shí)驗系統(tǒng)可根據(jù)教學(xué)實(shí)踐的需要實(shí)現(xiàn)MCS51/MCS196單片機(jī)原理與接口、8088/8086微機(jī)原理與接口的一系列實(shí)驗，并在硬件上預(yù)留了自主開發(fā)實(shí)驗的空間。對基本實(shí)驗僅需連少量連接線就可完成，減輕學(xué)員工作量。同時也提供了需較多連線的擴(kuò)展性實(shí)驗，以進(jìn)一步鍛煉學(xué)員的實(shí)踐開發(fā)能力。此外，系統(tǒng)還為學(xué)員們提供了強(qiáng)大的軟、硬件調(diào)試手段。§2.1 實(shí)驗系統(tǒng)主機(jī)的硬件組成本實(shí)驗系統(tǒng)主機(jī)上有豐富的實(shí)驗電路模塊和靈活的組成方法，既可以和MCS51、MCS96 CPU也可以和80888086CP

2、U組合完成各種實(shí)驗。本實(shí)驗儀成功高檔通用仿真器所具有的邏輯分析儀、波形發(fā)生器和程序跟蹤器等強(qiáng)大的分析功能，讓學(xué)生在做實(shí)驗時不僅能了解程序的執(zhí)行過程，更能直觀地看到程序運(yùn)行時的時序或者電路上的信號。 邏輯電平開關(guān)電路圖1： 邏輯電平開關(guān)電路實(shí)驗儀上有8只開關(guān)K0K7,并有與之相對應(yīng)的K0K7引線孔為邏輯電平輸出端。開關(guān)向上撥相應(yīng)插孔輸出高電平“1”,向下?lián)芟鄳?yīng)插孔輸出低電平“0”。 LED電平顯示電路圖2： LED電平顯示電路實(shí)驗儀上裝有8只發(fā)光二極管及相應(yīng)驅(qū)動電路。見圖2，L0-L7為相應(yīng)發(fā)光二極管驅(qū)動信號輸入端，該輸入端為高電壓電平“1”時發(fā)光二極管點(diǎn)亮。我們可以通過P1口對其直接進(jìn)行控制，

3、點(diǎn)亮或者熄滅發(fā)光二極管。 單脈沖電路單脈沖電路由按鍵(PULSE) 和去抖動處理組成，每按一次(PULSE) 鍵 產(chǎn)生一個單脈沖。板上有單脈沖的輸出信號插孔，圖為“ ”和“ ”，分別為正脈沖和負(fù)脈沖。圖3： 單脈沖發(fā)生電路圖4： 音頻放大濾波電路 音頻放大電路 繼電器輸出電路 當(dāng)控制端電平置高，公共觸點(diǎn)與常開端吸合。我們可以將常開端接入一發(fā)光二極管，公共端接+5V電平，通過對控制端進(jìn)行控制，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。見圖5。圖5： 繼電器控制電路 邏輯測量（邏輯筆）電路圖7： 邏輯筆電路本實(shí)驗儀上有邏輯測量電路，如圖 11?？捎糜跍y量各種電平，其中紅燈亮表示高電平，綠燈亮表示低電平。如果兩燈同時閃

4、動，表示有脈沖信號；兩燈都不亮?xí)r，表示浮空（高阻態(tài)）。 脈沖信號10 MHz和1MHz 下圖是10MHz脈沖信號和1MHz輸出電路。圖9： PWM轉(zhuǎn)換電路2.1.9 PWM轉(zhuǎn)換電 可調(diào)模擬量輸入電路圖10： 電位器電位器電路用于產(chǎn)生可變的模擬量（0-5V）。 串口通信程序?qū)嶒灢蹇鬃龃型ㄐ艜r，如果不需要將TTL電平轉(zhuǎn)到RS232電平，可直接將POD51/96仿真板或POD8086仿真板上的TXD、RXD與通信對方交叉對接，并且共地即可。單片機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)的串行設(shè)備通信，需要將TTL電平轉(zhuǎn)到RS232電平或?qū)S232電平轉(zhuǎn)成TTL電平。本實(shí)驗儀提供用戶串行通信接口，可以用這兩個插孔進(jìn)行RS

5、232通信程序?qū)嶒?，?jīng)電平轉(zhuǎn)換后，再通過實(shí)驗儀的“用戶串口”接到PC機(jī)或其它RS232設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳。 六位LED數(shù)碼顯示器2.1.13 4×6 鍵盤電路 本實(shí)驗儀的LED顯示電路和鍵盤電路如圖1。顯示電路和鍵盤電路可以工作在內(nèi)驅(qū)和外驅(qū)兩種方式，內(nèi)驅(qū)是用CPU總線方式驅(qū)動，通過總線讀寫外部設(shè)備的地址來控制顯示和讀入鍵盤碼。外部驅(qū)動方式是直接用IO方式驅(qū)動八段顯示的段碼、位碼和鍵盤按鍵信息，這里的IO控制可以用CPU的IO口來實(shí)現(xiàn)控制，也可通過8255等IO擴(kuò)展電路來控制。內(nèi)驅(qū)、外驅(qū)由板上的撥動開關(guān)控制。內(nèi)驅(qū)方式：將撥動開關(guān)撥到“內(nèi)驅(qū)”位置，顯示和鍵盤工作于內(nèi)驅(qū)方式 ，顯示控制的位

6、碼通過總線由74HC374輸出，經(jīng)ULN2003反向驅(qū)動后，做LED的位選通信號。位選通信號也可做為鍵盤列掃描碼，鍵盤掃描的行數(shù)據(jù)從74HC245讀回，374輸出的列掃描碼經(jīng)245讀入后，用來判斷是否有鍵被按下，以及按下的是什么鍵。如果沒有鍵按下，由于上拉電阻的作用，經(jīng)245讀回的值為高，如果有鍵按下，374輸出的低電平經(jīng)過按鍵被接到245的端口上，這樣從245讀回的數(shù)據(jù)就會有低位，根據(jù)374輸出的列信號和245讀回的行信號，就可以判斷哪個鍵被按下。LED顯示的段碼由另一個74HC374輸出。 鍵盤和LED顯示電路的地址譯碼見圖，做鍵盤和LED實(shí)驗時，需將KEY/LED CS 接到相應(yīng)的地址譯

7、碼上。位碼輸出地址為0X002H，段碼輸出地址為0X004H，鍵盤行碼讀回地址為0X001H，此處X是地址高四位,由KEY/LED CS 決定。例如將KEY/LED CS接到地址譯碼的CS0上，那么位碼輸出地址就為08002H，段碼輸出地址就是08004H，鍵盤行碼讀回地址為08001H。 外驅(qū)方式：將撥動開關(guān)撥到“外驅(qū)”位置，八段顯示和鍵盤工作于外驅(qū)方式，八段管的段碼控制由輸出端口輸出到AH插孔。G0G5是八段管的位碼，同時也是鍵盤列掃描信號，IO口輸出的信號一方面可以點(diǎn)亮一位八段管，另一方面向鍵盤輸出列掃描信號。K0K3是鍵盤行信號，IO口可以從這里讀到鍵盤按下的信息，與列掃描一起可以判斷

8、是哪個鍵被按下。圖12-13： 鍵盤及LED顯示電路 存儲器電路本實(shí)驗儀上有一片32K存儲器61256。提供給學(xué)生做存儲器實(shí)驗，由于地址譯碼為4K一段，所以只能提供4K容量使用，地址從0000H0FFFH。用RAM CS來選擇不同的地址段，以適應(yīng)不同的應(yīng)用電路。2.1.15 8255端口擴(kuò)展電路圖15：8255端口擴(kuò)展電路2.1.16 A/D 轉(zhuǎn)換電路 實(shí)驗儀上有一個05V的可調(diào)電位器，將可變電壓輸出端接入A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，通過CPU軟件處理，讀進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換值，再將轉(zhuǎn)換值送數(shù)碼管顯示。我們可以調(diào)節(jié)電位器，使之輸出不同電壓值，通過數(shù)碼管的顯示，檢驗A/D轉(zhuǎn)換正確與否。圖16：A/D轉(zhuǎn)換電路

9、 D/A 轉(zhuǎn)換電路 實(shí)驗儀上提供了D/A轉(zhuǎn)換電路如下圖所示。我們可以通過軟件編程控制D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832，輸出相應(yīng)電流值，經(jīng)過采樣電路取出模擬量電壓值，用電壓表測量電壓輸出端子，讀出電壓值。圖17： D/A轉(zhuǎn)換電路 液晶屏顯示控制電路液晶顯示屏圖18： 液晶屏接口電路圖19：直流電機(jī)/霍爾器件電路 直流電機(jī)電路圖20：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 步進(jìn)電機(jī)電路圖21：打印機(jī)驅(qū)動電路 圖22：溫度傳感器電路 溫度傳感器電路圖23：壓力傳感器電路 壓力傳感器電路圖24：紅外通信電路 紅外通信電路2.1.25 16×16 LED點(diǎn)陣電路圖25：LED點(diǎn)陣電路圖26：I2C總線電路2.1.26

10、I2C總線實(shí)驗電路2.1.27 8251A串行口擴(kuò)展電路圖27：8251A串行口擴(kuò)展電路2.1.28 8253定時器/計數(shù)器擴(kuò)展電路圖27：8253定時器/計數(shù)器擴(kuò)展電路2.1.29 8259中斷擴(kuò)展電路圖29：8259中斷擴(kuò)展電路圖30：8237 DMA擴(kuò)展電路2.1.30 8237 DMA擴(kuò)展電路 插孔 本實(shí)驗儀上有MCS51芯片的P0P3端口的插孔，端口功能與MCS51芯片一樣，P0，P2既可以當(dāng)I/O口，又可以當(dāng)總線使用，P3可以當(dāng)I/O口，也可以工作于第二功能，比如串口，中斷，定時，讀寫等等到。如果是進(jìn)行PIC57實(shí)驗，相關(guān)的插孔還可以做為PIC57的管腳，實(shí)現(xiàn)PIC57的相關(guān)功能（

11、PIC的管腳用稍小的字體標(biāo)出）。除些之外，如果實(shí)驗儀支持8088/86實(shí)驗，板上還提供了8251串行通信芯片的管腳插孔，8253定時器/計數(shù)器芯片的管腳插孔，8259外部中斷處理芯片及8237DMA芯片的管腳接出插座，在做實(shí)驗時，將信號接到相關(guān)芯片的管腳插孔上即可。 地址譯碼插孔片選號地址范圍CS008000H08FFFHCS109000H09FFFHCS20A000H0AFFFHCS30B000H0BFFFHCS40C000H0CFFFHCS50D000H0DFFFHCS60E000H0EFFFHCS70F000H0FFFFH§2.2 實(shí)驗系統(tǒng)的仿真板簡介2.2.1 MCS51仿真

12、板 MCS51的仿真板已經(jīng)集成到實(shí)驗儀的仿真電路中了。仿真板的總線已經(jīng)接到實(shí)驗儀的總線器件上，做總線實(shí)驗時，連接好CS即可，在實(shí)驗儀上也接出了MCS51的P0P3輸入輸出端口，I/O實(shí)驗時只要接到相應(yīng)的接線柱即可。本實(shí)驗儀具有外接仿真功能，將實(shí)驗儀附帶的40芯仿真插頭的電纜插到AJ3插座上，就是一臺MCS51的仿真器，對你自己的設(shè)計用戶板進(jìn)行仿真。第三章 實(shí)驗說明è MCS51系列單片機(jī)實(shí)驗說明§3.1 系統(tǒng)的安裝和啟動1、 仿真開發(fā)系統(tǒng)集成調(diào)試軟件的安裝和使用見WAVE仿真開發(fā)系統(tǒng)使用手冊。2、 用配套的USB通訊電纜將PC機(jī)和實(shí)驗儀相聯(lián)接。3、 將實(shí)驗臺的電源線與220

13、V電源相連。（實(shí)驗結(jié)束后應(yīng)拔下）4、 打開實(shí)驗臺電源開關(guān)，紅色電源指示燈亮。5、 打開計算機(jī)電源，執(zhí)行WAVE集成調(diào)試軟件。注意：1、 論是集成電路的插拔、通訊電纜的連接、跳線器的設(shè)置還是實(shí)驗線路的連接，都應(yīng)確保在斷電情況下進(jìn)行，否則可能造成對設(shè)備的損壞。2、 實(shí)驗線路連接完成后，應(yīng)仔細(xì)檢查無誤后再接通電源。§3.2 MCS51系列單片機(jī)實(shí)驗軟件設(shè)置WAVE集成調(diào)試環(huán)境應(yīng)設(shè)置如下：仿真器型號：偉福Lab8000實(shí)驗儀仿真頭型號：MCS51實(shí)驗 （803132） 硬件實(shí)驗一 IO口輸入、輸出實(shí)驗（51/96/PIC/ARM）一、 實(shí)驗要求1. P1口做輸出口，接八只發(fā)光二極管，編寫程序

14、，使發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮。2. P1.0、P1.1作輸入口接兩個撥動開關(guān)，P1.2、P1.3作輸出口，接兩個發(fā)光二極管，編寫程序讀取開關(guān)狀態(tài)，將此狀態(tài)，在發(fā)光二極管上顯示出來。編程時應(yīng)注意P1.0、P1.1作為輸入口時應(yīng)先置1,才能正確讀入值。二、 實(shí)驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)單片機(jī)的I/O口的使用方法。2. 學(xué)習(xí)延時子程序的編寫和使用。3. 學(xué)習(xí)用與或運(yùn)算對MCS96系列CPU的變量進(jìn)行位操作。三、 實(shí)驗電路及連線連線連接孔1連接孔21S0P1.02S1P1.13P1.2L44P1.3L5MCS51/96的 P1口輸入輸出連線連接孔1連接孔21P1.0L02P1.1L13P1.2L24P1.3L3MCS

15、51/96的P1口循環(huán)點(diǎn)燈四、 實(shí)驗說明1. 對于MCS51/96MCU，P1口是準(zhǔn)雙向口。它作為輸出口時與一般的雙向口使用方法相同。由準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu)可知當(dāng)P1口用為輸入口時，必須先對它置“1”。若不先對它置“1”，讀入的數(shù)據(jù)是不正確的。2. 由于80C196系列CPU沒有位操作，所以要對P1.0，P1.1進(jìn)行與運(yùn)算，以判斷該位為高還是為低，然后再用與和或運(yùn)算將P1.2，P1.3的相應(yīng)位置高或低，這與80C51系列CPU不同。80C51可以將位變量通過C標(biāo)志位賦值給其它位。Delay：MOV R6，#0HMOV R7, #0HDelayLoop：DJNZ R6，DelayLoopDJNZ R7，

16、DelayLoopRET3. 8051延時子程序的延時計算問題，對于程序查指令表可知MOV，DJNZ指令均需用兩個機(jī)器周期，在6MHz晶振時，一個機(jī)器周期時間長度為12/6MHZ，所以該段程序執(zhí)行時間為：（256×255+2）×2×12÷6 261ms五、 實(shí)驗框圖(A) P1口循環(huán)點(diǎn)燈程序框圖(B) P1口輸入輸出程序框圖 硬件實(shí)驗二 8255輸入、輸出實(shí)驗（51/96/88/ARM）一、實(shí)驗要求利用8255可編程并行口芯片，實(shí)現(xiàn)輸入/輸出實(shí)驗，實(shí)驗中用8255PA口作輸出，PB口作輸入。二、實(shí)驗?zāi)康?、了解8255芯片結(jié)構(gòu)及編程方法。2、了解8255

17、輸入/輸出實(shí)驗方法。三、實(shí)驗電路及連線8255的CS/接地址譯碼/CS0，則命令字地址為8003H，PA口地址為8000H，PB口地址為8001H，PC口地址為8002H。PA0-PA7（PA口）接LED0-LED7（LED）PB0-PB7（PB口）接K0-K7（開關(guān)量）。數(shù)據(jù)線、讀/寫控制、地址線、復(fù)位信號板上已接好。連線連接孔1連接孔21CS08255CS2L08255-PA03L18255-PA14L28255-PA25L38255-PA36L48255-PA47L58255-PA58L68255-PA69L78255-PA710K08255-PB011K18255-PB112K2825

18、5-PB213K38255-PB314K48255-PB415K58255-PB516K68255-PB617K78255-PB7 四、實(shí)驗說明 可編程通用接口芯片8255A有三個八位的并行I/O口，它有三種工作方式。本實(shí)驗采用的是方式0：PA，PC口輸出，PB口輸入。很多I/O實(shí)驗都可以通過8255來實(shí)現(xiàn)。開始延時置8255工作方式置8255PA口數(shù)據(jù)左移延時 五、實(shí)驗框圖開始延時置8255工作方式讀8255PB口置8255PA口硬件實(shí)驗三 八段數(shù)碼管顯示（51/96/88/PIC/ARM）一、實(shí)驗要求利用實(shí)驗儀提供的顯示電路,動態(tài)顯示一行數(shù)據(jù).二、實(shí)驗?zāi)康?. 了解數(shù)碼管動態(tài)顯示的原理。2

19、. 了解用總線方式控制數(shù)碼管顯示三、實(shí)驗線路及連線連線連接孔1連接孔21KEY/LED_CSCS0位選通信號 (0x002H) 段碼輸出(0x004H)數(shù)據(jù)總線當(dāng)用PIC5X驅(qū)動八段管時，是用I/O方式驅(qū)動，所以，驅(qū)動方式開關(guān)撥到“外驅(qū)”方式，PB0PB7接八段的AH段，PC0PC5接G0G5。當(dāng)用LPC2103驅(qū)動時，用的是模擬總線方式，所以只需將八段管的KEY/LED_CS 片選接到CS0即可。四、實(shí)驗說明注意：當(dāng)用總線方式驅(qū)動八段顯示管時，請將八段的驅(qū)動方式選擇開關(guān)撥到“內(nèi)驅(qū)”位置；當(dāng)用I/O方式驅(qū)動八段顯示管時，請將開關(guān)撥到“外驅(qū)”位置。本實(shí)驗儀提供了6 位8段碼LED顯示電路，學(xué)生只

20、要按地址輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)對顯示器的控制。顯示共有6位，用動態(tài)方式顯示。8位段碼、6位位碼是由兩片74LS374輸出。位碼經(jīng)MC1413或ULN2003倒相驅(qū)動后，選擇相應(yīng)顯示位。本實(shí)驗儀中 8位段碼輸出地址為0X004H，位碼輸出地址為 0X002H。此處X是由KEY/LED CS 決定，參見地址譯碼。做鍵盤和LED實(shí)驗時，需將KEY/LED CS 接到相應(yīng)的地址譯碼上。以便用相應(yīng)的地址來訪問。例如，將KEY/LED CS 接到CS0上，則段碼地址為08004H，位碼地址為08002H。 七段數(shù)碼管的字型代碼表如下表： a f b g e c d 。dp顯示字形gfedcba段碼001

21、111113fh1000011006h210110115bh310011114fh4110011066h511011016dh611111017dh7000011107h811111117fh911011116fhA111011177hb11111007chC011100139hd10111105ehE111100179hF111000171h五、程序框圖 否 是開始初始化顯示參數(shù)關(guān)所有位顯示取顯示數(shù)據(jù)輸出段碼數(shù)據(jù) 輸出位選通信號延時位選通信號移位指向下一個顯示數(shù)據(jù)返回6位完成硬件實(shí)驗四 鍵盤掃描顯示實(shí)驗（51/96/88/ARM）一、實(shí)驗要求在上一個實(shí)驗的基礎(chǔ)上,利用實(shí)驗儀提供的鍵盤掃描電路

22、和顯示電路,做一個掃描鍵盤和數(shù)碼顯示實(shí)驗，把按鍵輸入的鍵碼在六位數(shù)碼管上顯示出來。實(shí)驗程序可分成三個模塊。鍵輸入模塊：掃描鍵盤、讀取一次鍵盤并將鍵值存入鍵值緩沖單元。顯示模塊：將顯示單元的內(nèi)容在顯示器上動態(tài)顯示。主程序：調(diào)用鍵輸入模塊和顯示模塊。二、實(shí)驗?zāi)康?、掌握鍵盤和顯示器的接口方法和編程方法。2、掌握鍵盤掃描和LED八段碼顯示器的工作原理。三、實(shí)驗電路及連線 這里只是鍵盤草圖，詳細(xì)原理參見圖1連線連接孔1連接孔21KEY/LED_CSCS0數(shù)據(jù)總線讀回行碼(0X001H) 列碼(0X002H)三、 實(shí)驗說明本實(shí)驗儀提供了一個6×4的小鍵盤，向列掃描碼地址(0X002H)逐列輸出低電平，然后從行碼地址(0X001H)讀回。如果有鍵按下,則相應(yīng)行的值應(yīng)為低,如果無鍵按下，由于上拉的作用，行碼為高。這樣就可以通過輸出的列碼和讀取的行碼來判斷按下的是什么鍵。在判斷有鍵按下后，要有一定的延時，防止鍵盤抖動。地址中的X是由KEY/LED CS 決定，參見地址譯碼。做鍵盤和LED實(shí)驗時，需將KEY/LED CS 接到相應(yīng)的地址譯碼上。以便用相應(yīng)的地址來訪問。例如將KEY/LED CS信號接CS0上，則列掃描地址為08002H，行碼地址為08001H。