16新版單片機原理及應用2012

PAGEPAGE27單片機原理及應用實驗指導書測控教研室2012年3月目錄5421第一章碩飛M850單片機開發(fā)套件使用指南 2TOC\o"1-2"\h\u293641.1硬件資源 261821.2硬件結構（主板電路布局） 334381.3主要功能模塊介紹 4185391.4實驗硬件模塊鏈接說明 591971.5單片機的仿真 55421第二章KEIL51軟件實現仿真功能 631370第三章實驗項目 174555實驗一運算子程序使用與設計 1724043實驗二頻率信號發(fā)生器設計 2219472實驗三鍵盤/顯示接口設計 2312678實驗四綜合實驗 25第一章碩飛M850單片機開發(fā)套件使用指南1.1硬件資源圖1-1硬件資源列表編號說明編號說明1電源供電部分1474HC165并入串出端口擴展2板載增強型ICE52仿真器/編程器1524c04存儲器*3DB9串行接口及MAX232電平轉換器16DS1302實時時鐘RTC*4鎖緊座（用于放置實驗芯片或仿真適配頭）17步進電機*540PIN擴展端口18NE555時鐘脈沖發(fā)生器*6液晶顯示模塊*19128*64圖形液晶模塊接口*78位7段數碼管2016路發(fā)光二極管816*16點陣顯示*21一體化紅外線接收器*91路繼電器*22DS18B20一線溫度傳感器接口*10數模/模數轉換器*23系統(tǒng)復位按鍵11PS2鍵盤接口*2474hc164串入并出端口擴展1293C46存儲器（I2CEEPROM）*258路直接按鍵13交流蜂鳴器264×4矩陣鍵盤注：硬件資源列表中帶*號的內容為擴展內容，不用必須掌握。1.2硬件結構（主板電路布局）圖1-2SW1：電源開關JP27：輔助電源選擇跳線（焊盤）JK1：輔助電源輸入插座J11:5V電源輸出J1：USB通訊接口J2：RS232串口J3：ISP下載接口JP2：目標供電選擇跳線U1:實驗CPU活動插座J4：40Pin外擴接口Y1：晶振插座JP1:實驗CPU類型（51/AVR）選擇跳線K9：復位按鍵提示：ME850默認用短路帽連接實驗硬件資源，上圖是默認的短路帽位置，其他沒有插短路帽的硬件模塊請在做相應實驗時插上短路帽，比如做93C46的實驗，只需在JP14跳線上插上4個短路帽即可，不用時取下來。如果需要按其他線路連接，可以取下短路帽后用配套杜邦線連接。1.3主要功能模塊介紹名稱標號功能說明電源部分SW1電源開關，撥到中間關閉電源，撥到USB端為USB供電，撥到EXT選擇輔助電源供電JK1輔助電源輸入插座，插頭規(guī)格5.5×2.1，中心為正極，可使用兩種電源：8-12V直流電源：必須確保JP27焊盤斷開，否則會燒壞開發(fā)板5V穩(wěn)壓電源：需要短接JP27焊盤，否則將導致供電不足J11從ME850輸出5v電源，注意此電源無過載保護，請確保負載電流小于300mA仿真/編程/系統(tǒng)控制J1USB接口。需要保證電壓為5V并有至少500mA的負載能力，否則需要外接輔助電源供電J3仿真/ISP下載接口，通過連接隨即的ISP下載線對其他目標系統(tǒng)進行ISP在系統(tǒng)編程，當作一臺下載編程器使用；或者鏈接POD52仿真頭對實驗儀的內部資源進行仿真調試，也可以對外部目標板仿真調試，當做獨立的仿真器使用。JP2目標系統(tǒng)供電跳線，ISP下載或仿真時可短接此跳線帽由ME850向外部目標板提供5V電源（目標板系統(tǒng)負載電流不能大于300mA）PWRSTAPWR是電源指示燈，STA是狀態(tài)指示燈。正常情況下PWR燈長亮，STR燈只在編程操作時亮。如果兩個燈同時閃爍，表面系統(tǒng)出現過載保護了，如芯片插反，接錯線等，此時情糾正錯誤操作，按復位鍵K9或者重新開啟電源開關SW1即可恢復正常工作實驗部分JP1CPU類型選擇跳線J4實驗外擴接口Y1晶振插座，可以更換不同頻率的晶振K9復位按鍵J2RS232串口，通過串口線與電腦COM端口連接通訊表1-11.4實驗硬件模塊鏈接說明ME850的實驗模塊各自獨立，并對外全部開放I/O口，默認采用短路帽和單片機的I/O口段進行連接，推薦初學者用默認的連接方式來試驗。默認短接的短路帽可以永久保存不需斷開，默認沒有插短路帽的實驗模塊只有在做該模塊的實驗時才插上，不用時須取下短路帽避免相互干擾。ME850默認的短路帽位置請參考上上圖。注意事項：由于1602LCD是固定安裝在ME850主板上的，任何時候不做1602LCD實驗時一定要將JP24的短路帽接在OFF位置禁用1602LCD，否則可能會干擾其他使用P0，P2口的實驗模塊。對于數碼管顯示模塊，不是用四號斷開JP22的VCC端短路帽；對于16*16LED點陣模塊，不使用時須斷開JP23跳線組的VCC端短路帽；對于LED顯示模塊，不使用時斷開JP9跳線組的VCC端短路帽；做128*64LCD實驗時，需要將JP24短接到OFF位置禁用1602LCD，另外需要斷開數碼管JP22跳線組的VCC端短路帽。1.5單片機的仿真單片機的仿真是指利用仿真器和KEIL軟件對單片機程序進行單步、斷點、全速等手段的調試，在集成環(huán)境中檢查程序運行中單片機RAM，寄存器內容的變化，觀察程序運行情況。與此同時可以對硬件電路進行實時調試。（具體內容見第二章）第二章KEIL51軟件實現仿真功能2.1仿真功能仿真功能主要通過ME850單片機實驗儀自帶的USB2.0接口的仿真器ICE52，自主開發(fā)的Keil仿真驅動協議，可以與Keil開發(fā)環(huán)境完美結合，隨機配有獨立的POD52仿真頭（如下圖），不帶可以仿真實驗儀內部資源，也可以仿真用戶目標板，當作獨立的仿真器使用。接下來以一個簡單的LED流水燈程序為例來講解用KEIL開發(fā)軟件編寫和編譯程序的過程，并講解在ME850單片機開發(fā)實驗儀上利用內置的ICE52專業(yè)仿真器進行仿真調試的方法。使用前必須安裝相應的開發(fā)軟件，如KEILC51,ICE52仿真驅動程序，USB驅動等。圖2-12.1.1仿真器的硬件調試1．仿真器的硬件連接1）仿真內部資源用隨機的10pin（10個引腳）電纜將仿真器適配頭（POD52）連接到ME850的ICE/ISP接口（J3），將仿真頭插入到目標板的鎖緊座上鎖緊，用USB電纜連接好計算機與ME850，開啟ME850的電源開關（將開關撥到USB一端）如圖2-2所示。圖2-2仿真頭POD52上有一個晶振選擇開關，用于選擇POD52是使用內置晶振還是用戶板上的晶振。將開關設置到INT選擇POD52內置的11.0592MHz晶振。撥到EXT端選擇ME850實驗CPU的或者是用戶板上的晶振。圖2-3通電后仿真頭上面的LED點亮，仿真頭內部的內容為上次實驗時候裝載的程序，如果仿真器第一次使用，則顯示內容未定。2）仿真外部目標板ME850內置的ICE52仿真器支持外部目標板的仿真，可以作為獨立的方針其使用，可以完全替代專業(yè)的仿真器調試產品。直接將仿真頭插入到外部目標板CPU插座即可。如圖2-4所示。圖2-42.1.2第一個KEIL程序首先在硬盤上建立一個文件夾，比如在E盤上建立一個名為Demo的文件夾，當然也可以是其他名字。啟動KEILC51軟件，可以通過雙擊桌面電腦上的KEIL快捷方式圖標來啟動圖標如下圖所示：或者是（版本不同，圖標不同）進入界面后執(zhí)行keilc51軟件的菜單Project>NewProject,彈出一個名為“creatnewproject”對話框。輸入工程文件的文件名，我們這里命名為“Demc”，選擇好你要保存的路徑，我們這里保存到剛才建立的“Demc”目錄中，如圖所示。圖2-5然后會自動彈出一個對話框,為剛才的項目選一個CPU，我們在這里選擇ATMEL公司的ATMEL列表前面的“+”，彈出芯片列表，選擇AT89S52。選擇AT89S52后，點“確定”。如下圖圖2-65）接下來彈出如圖2-7的對話框，該對話框提示你是否把標準的8051的啟動代碼添加到項目中去。Keil既支持C語言也支持匯編語言的編程，若用匯編語言編程應該選擇“NO”,若打算用C語言編程一般也選擇“NO”，但是，如果用到了某些增強功能需要初始化配置時，可以選“Y”，這里我們選“NO”，即不添加代碼。圖2-7至此，一個空的KeilC51項目建立完畢。6）執(zhí)行菜單下“File/new”,出現一個名為“Text1”文檔，接著執(zhí)行菜單“File/save”,彈出一個“SaveAs”的對話框。將文件名改為“LED.ASM”，然后保存。如圖所示。圖2-87)現在開始輸入源程序。先最大化源程序窗口，然后請按程序清單輸入程序代碼（注意：輸入代碼時請在英文狀態(tài)下輸入，不能使用中文標點符號）輸入完成后，別忘了點擊一次保存鈕。程序代碼如下：圖2-98）添加源程序文件到工程中，現在一個源程序文件“LED.ASM”已經建立。但是這個文件與剛才新建的工程文件lxm.Uv2并沒有什么內在的聯系。我們需要把它添加到工程文件lxm.Uv2中去。單擊ＫeilC51軟件左邊項目工作窗口“Target1”上的“+”，將其展開。然后右擊“SouceGroup1”文件夾，會彈出如圖1-5所示的選擇菜單。單擊其中的“AddFilestoGroup‘SouceGroup1’”項。將彈出如圖所示的對話框。圖2-108）先選擇文件類型為“AsmSoucefile(*.s*:*.src:*.a*)”，這是對話框將出現剛才剛保存過的“LED.ASM”，單擊文件“LED.ASM”，再按一次“Add”，最后按“close”按鈕。這時，源程序文件已經出現在項目窗口“SouceGroup1”文件夾內，可以單擊左邊的“+”展開查看。如圖所示。圖2-11點擊工具欄中的“OptionsforTarget”(目標選項)按鈕。如下圖箭頭所示。圖2-12這時會彈出“optionsforTarget‘Target1’”，對話框。如圖所示圖2-13“Xtal”：定義CPU時鐘，填寫我們實際使用的晶振頻率，假設是11.0592M的晶振，在“Xtal”后面框中填入“11.0592”。下面的對話框是編譯的存儲模式，選擇small：variablesinDATA，程序空間大小設置選擇64k，均適用默認即可，點擊“output”選項，選中“ceatHexFile”（必須選中此項，否則生成不了HEX文件）圖2-1411)單擊工具欄中按鈕編譯當前源程序，編譯結果會出現在輸出窗口內。如果是“0errors,0warnings”就表示程序沒問題了（至少在語法上沒問題了）見圖所示。如果存在錯誤或警告，請檢查程序。修改后再編譯，直到通過為止。圖2-15至此我們的第一個Keil程序已經完成，接下來要對程序進行仿真。2.1.3仿真器的軟件設置1）對編譯好的程序進行調試（也可以打開一個建立好的其他Project文件來進行調試）如下圖所示。圖2-162）點擊Keil的工具欄按鈕，在彈出的對話框選擇“Debug”選擇項，按圖2-2步驟進行設置。在下拉框中未發(fā)現SOFIICE52Emulator/Programmer選項，可能是沒有安裝ICE52仿真驅動程序。圖2-17按“確定”按鈕，完成設置。點擊工具欄按鈕啟動調試模式，代碼便開始下載到仿真頭中，下載完成后，Keil的信息輸出窗口顯示如下圖所示.圖2-18接下來就可以點擊Debug菜單下的仿真命令或是工具欄按鈕，即可進行仿真操作，包括全速運行、單步運行、跨步運行，斷點的設置/取消等等。觀察或修改變量值、觀察或修改存儲器數據等操作如果keil彈出如圖所示信息框，標明仿真器與仿真頭通訊失敗！請按提示信息的內容檢查。另外請參照前面是否選擇正確的Keil驅動，如果USB驅動未正確安裝，也會導致連接失敗，如圖所示。圖2-19第三章實驗項目實驗一運算子程序使用與設計一、實驗目的：熟悉開發(fā)型實驗系統(tǒng)的結構原理；掌握各種調試環(huán)境操作；掌握運算子程序設計和調試方法；掌握碼制轉換方法；實驗設備：PC機一臺；ME850實驗儀一臺；實驗步驟：按第二章的方法建立一個程序，然后下載到仿真頭中進行仿真調試。具體操作步驟如下：進入調試模式后界面如下圖3-1進入仿真系統(tǒng)后的軟件截圖調試時可以選擇單步調試，全速運行以及執(zhí)行到斷點處，本實驗采用單步調試：具體步驟：點擊菜單debug->step就是單步執(zhí)行，或者點擊F11也可以進入單步執(zhí)行。每點一次只執(zhí)行一條指令。圖3-2圖3-2為運行界面的左側，會顯示出相關寄存器的內容變化，以及PSW中某一位的變化。如果想要看并行口P0-P3的變化則可以點擊菜單欄的Peripherals（外圍設備）>I/O-Ports,選擇相應的I/O口。圖3-3上圖為點擊單步運行后，對應的寄存器變化情況，以深色來表示執(zhí)行后變化的寄存器圖3-4圖3-4為匯編后的窗口，c:后面的內容代表程序語句存放的ROM地址（PC指針的值）,地址后面的數字為16進制數字，為對應語句的機器碼。通過點擊view->disassemblywindow來顯示對應窗口。圖3-5點擊菜單欄中的Peripherals-I/O-Ports,顯示如圖3-5所示的窗口下圖3-6為ROM存儲器截圖圖3-6上圖可以通過點擊view->memerywindows查看四、實驗內容：二個四位的壓縮BCD碼數加法子程序：功能：（R2R3）+（R6R7）=（R0R4R5）入口：（R2R3）存放被加數，（R6R7）存放加數；出口：結果存放（R0R4R5），R0放進位位。單字節(jié)無符號二進制數轉換為壓縮BCD碼子程序：入口：（R3）存放單字節(jié)無符號二進制數；出口：結果存放（R4R5）為轉換完的壓縮BCD碼。實驗報告及要求：用編輯軟件輸入源文件并附在實驗報告上；自己給出實驗數據進行編譯與調試；（例：9876+7654=？）在程序中對R2,R3,R6,R7賦值，即R2=98H,R3=76H,R6=76H,R7=54H,手算結果與程序運行結果相比正確即實驗通過。正確結果為R0=01H,R4=75H,R5=30H.7FH=127，正確結果為R4=01H,R5=27H.記錄實驗結果，尤其是記錄語法和邏輯錯誤并分析錯誤原因，加法子程序要記錄下PSW中的各位的變化。常見錯誤：把數字“0”打成了"O"程序中字符數字前沒加0，立即數前沒加#或者16進制數沒加H。實驗二頻率信號發(fā)生器設計一、實驗目的：1、定時器原理與設計；2、中斷程序設計；3、實時I/O口調試；二、實驗設備：1、PC機一臺；2、ME850實驗儀一臺；3、萬用表一臺；三、實驗步驟：1、重復實驗一步驟；2、采用單步、執(zhí)行到光標處等方法調試程序。3、采用連續(xù)執(zhí)行，用萬用表頻率檔測出方波頻率。實驗內容：1、利用定時器T0方式1，分別采用查詢和中斷的方法產生100Hz、25Hz的方波，由P1.0輸出。2、用萬用表頻率檔測P1.0輸出的頻率是否正確。五、實驗報告及要求：1、用編輯軟件輸入源文件并附在實驗報告上；2、記錄實驗結果，尤其是記錄語法和邏輯錯誤并分析錯誤原因。實驗三鍵盤/顯示接口設計一、實驗目的：1、掌握動態(tài)掃描的操作方法；2、組成基本人機對