单片机原理与应用实验与课程设计指导书(word档).doc

单片机原理及应用实验与课程设计指导书 单片机原理及应用实验与课程设计指导书2012目 录第一部分 课内实验实验一 系统认识实验-3实验二 定时器/计数器实验-5实验三 串行口通信实验-7实验四 行列式键盘实验-9实验五 数码管动态显示实验-13第二部分 课程设计 选题一 数字电压表设计-15 选题二 低频信号源设计-15 选题三 LED点阵动态显示屏设计-15 选题四 IC卡读写器设计-16 选题五 单片机控制液晶显示器的应用-16 选题六 DS18B20数字温度计设计-17 选题七 实时钟芯片PCF8563的应用-17 选题八 带存储播放功能的简易电子琴设计-17选题九 基于C/OS-II实时操作系统的单片机应用程序设计- -18选题十 简单现场数据网关设计- 19附录1 nKDE-51 单片机实验教学系统简介-20附录2 Keil Vision C51 集成开发环境及 ISP 软件使用简介-30附录3 Proteus软件的使用-43附录4 Proteus软件的使用练习-51第一部分 课内实验实验一 系统认识实验一、实验目的1、熟悉nKDE-51单片机教学实验系统。2、掌握Keil C51集成开发环境Keil uVision3的使用方法。3、掌握简单C51程序的输入、编辑、编译、下载、运行、调试、排错、结果观察的方法与步骤。二、实验内容及要求1、观察nKDE-51单片机教学实验系统的组成结构，熟悉各模板功能及芯片配置。2、利用单片机的P0口接8个发光二极管，P1口接8个开关，用C51编程实现：当开关动作时，对应的发光二极管亮或灭。（提示只须把P1口的内容读出后，通过P0口输出即可）。3、在Keil C51集成开发环境Keil uVision3下，建立工程（项目）文件并加入源程序，经编译排错后生成.HEX目标文件并下载到单片机，然后运行程序，观察结果，如有问题，则修改源程序，重复上述过程，最终完成设计任务。三、实验设备 PC机一台。nKDE-51单片机教学实验系统一台。Keil C51集成开发软件。四、实验步骤1、启动Keil uVision3：双击桌面上Keil uVision3 图标，进入Keil uVision3工作环境。2、设计实验电路。参考实验电路：3、实验接线：CPU板J1或J5（P0）J2或J6（P1）基本IO板J4（LED）J7（开关）4、用C51编写源程序参考程序如下：#include void main(void)unsigned char i;P1=0xff;for(;) i=P1;P0=i; 5、创建项目（工程）文件，并加入C51源文件。6、编译、修改、排错后生成.HEX文件。7、用Flashmagic软件（参见附录2）下载.HEX文件到nKDE-51单片机实验教学系统CPU板上的单片机（P89V51RD2）中，启动运行程序，观察和记录运行结果。8、如有问题，重复步骤6和7，直至结果符合实验要求。五、实验拓展（“跑马灯”程序设计）具体要求：用不同的开关控制“跑马灯”的前进方向。例如：起始状态：8个开关全部闭合，8个发光二极管全部“亮”；当开关S0=0时，从左向右跑马灯；当开关S1=0时，从右向左跑马灯；当开关S2=0时，从左从右同时向中间跑马灯。编制相应的控制程序，进行调试并验证结果。六、实验报告特别要求1、实验报告形式：电子稿、纸质稿各一份。2、报告内容应包括：实验电路截图、经过调试的源程序文件、运行结果（包括屏幕截图）。实验二 定时器/计数器实验一、 实验目的1、掌握数码管动态驱动方式的工作原理；2、掌握单片机定时器中断服务程序的编写方法；3、掌握基于单片机定时器中断调度方式的数码管动态显示驱动程序的编写方法。二、 实验内容及要求单片机通过 P1 端口连接独立数码管，INT0 引脚（P3.2）和 T0 引脚（P3.4）各连接一个独立按键。通过按键向 T0 引脚输入负脉冲，单片机对其进行计数，并将计数值显示在独立数码管上。观察门控位（GATE）对计数过程的影响。三、 实验设备硬件：PC 机，nKDE-51 单片机实验教学系统；软件：Keil C51 集成开发环境，FlashMagic 单片机程序烧写软件。四、 实验原理MCS-51 定时器/计数器的结构、功能及设置方法，请参考教材相关内容。五、 实验过程1.电路连接CPU 板上的 P3.2 和 P3.4（J4 或 J8）和基本 IO 板上的独立按键 SW1 和 SW3（J6）相连；CPU板上的 P1（J2 或 J6）和基本 IO 板上的独立数码管 LED1（J5）相连，连接方向为 P1.0 和数码管的SEG_A 对齐。2.程序设计按照实验要求，实验参考程序如下：#include unsigned char code CharCode = 0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E;void main(void)unsigned char cc,count;TMOD = 0x05;/ GATE=0,C/T=1,Mode=2,工作于计数器模式TH0 = 0;TL0 = 0;TR0 = 1;/ T0 开始运行，开启计数器P1 = CharCode0;/ 显示 0count = 0;cc = TL0;/ 设置变量初始值while(1)/ 按一次 SW3，TL0 加 1if(cc != TL0)/ 计数值有变化 cc = TL0;/ 更新本次计数器值count +; / 计数值+1if(count = 10) count = 0;/ 计数值=10 则从 0 开始P1 = CharCodecount;/ 送数码管显示 3.验证结果在 Keil 中建立新工程，将上述程序代码加入工程，编译链接后，将生成的 .HEX 文件烧写到单片机中，烧写完毕后复位单片机系统，按下 SW3，观察数码管显示的计数值的变化，验证运行结果和设计要求是否相符。六、拓展实验1按下 SW3，数码管显示的计数值是否连续变化？为什么？如何改进？2. 将实验代码中的 TMOD=0x05 改成 TMOD=0x0D，设置 GATE 位为 1，重新编译链接后运行实验代码，观察在 SW1 按下或弹起的状态下，按下 SW3 时单片机计数值的变化情况，体会 GATE 位在计数器计数过程中所起的控制作用。实验三 串行口通信实验一、 实验目的d1、掌握单片机串行口的工作原理及工作方式；d2、掌握单片机串行口波特率的设置方法；d3、掌握单片机串行口查询方式程序的设计方法。二、 实验内容及要求d1、单片机的串行口经 RS-232 电平变换后和 PC 机相连；d2、单片机系统的晶振频率选择 11.0592MHz，串行口设置为 9600bps、无校验位、8 位数据位、1 位停止位（简记为 N81）模式；d3、单片机采用查询方式收发数据，将 PC 机送来的除回车/换行之外的数据加 1 后送回。三、 实验设备d硬件：PC 机，nKDE-51 单片机实验教学系统；d软件：Keil C51 集成开发环境，FlashMagic 单片机程序烧写软件。四、 实验原理MCS-51 串行口的结构、原理及各种工作方式参阅教材相关内容。本实验使用串行口工作方式 1，通过定时器 1（T1）产生波特率时钟，通过查询串行口收发中断标志 RI 和 TI 来判断单片机串行口数据收发的状态。五、 实验过程1.电路连接PC 机串行口为 RS-232 标准的串行接口，用-15V-5V 表示 1，+5V+15V 表示 0，而单片机的串行口为 TTL 电平，+5V 表示 1，0V 表示 0，因此单片机的串行口不能直接和 PC 机的串行口相连，必须经过电平变换才能和 PC 机通信。在实验系统的 CPU 板上，使用 SP232 芯片实现 TTL 电平和RS-232 电平的变换。实验时通过串行口延长线连接 PC 机的串行口和 CPU 板上的 COM1，烧写程序时 SW2 处于弹起的位置，烧写完毕后复位单片机系统，即可进行实验。2.程序设计按照实验要求，实验参考程序如下：#include #define OSC 11059200#define BAUDRATE 9600void main(void)unsigned char c;TMOD = 0x20; / T1 工作在方式 2,作为波特率发生器SCON = 0x50; / 串口方式 1(N81 模式),REN=1(允许接收)PCON = 0x80; / SMOD=1TL1 = 256-(OSC/12/16/BAUDRATE);TH1 = 256-(OSC/12/16/BAUDRATE); / 设置定时器初始值TR1 = 1; / 启动定时器,输出波特率时钟RI = 0;TI = 0; / 确保程序开始时 RI/TI 标志无效while(1) / 主循环while(RI=0);/ 首先等待对方发送数据RI = 0; / 能执行到这里，即说明 RI=1，接收数据有效c = SBUF; / 将接收数据从 SBUF 读出至内部变量c中switch(c) /使用 switch()进行分支判断 case 0x0d:case 0x0a: SBUF = c; /回车/换行原样送回break;default: SBUF = +c; /其余数据加 1 后送回break; while(!TI); /等待串行帧发送完毕TI = 0; /清零 TI 后开始下次循环3.验证结果在 Keil 中建立新工程，将上述程序代码加入工程，编译链接后，将生成的 HEX 文件烧写到单片机中，烧写完毕后复位单片机系统，并在 PC 机上启动超级终端，设置 PC 机串行口的波特率和工作方式，使其和单片机串行口的参数相同，在超级终端上输入字符，验证运行结果和设计要求是否相符。六、设计题采用串行口中断方式实现上述实验内容。实验四 行列式键盘实验一、 实验目的1、掌握行列式键盘的工作原理；d2、掌握单片机行列式键盘扫描程序的编写方法；二、 实验内容及要求d1、单片机通过 P1 端口连接 44 行列式键盘的 4 行和 4 列；d2、按键按下时，蜂鸣器鸣响一次；d3、选择单片机系统的晶振频率为 11.0592MHz，编程设置串行口波特率为 9600bps，N81 格式，并通过单片机串行口送出提示信息及按键识别的结果。三、 实验设备d硬件：PC 机，nKDE-51 单片机实验教学系统；d软件：Keil C51 集成开发环境，FlashMagic 单片机程序烧写软件。四、 实验原理1.行列式键盘结构及原理独立式键盘接口中每一个按键都需要占用一位 I/O 端口引脚，当按键数量较大时，这种接口方式的端口引脚利用率不高。此时可采用行列式键盘（又称矩阵式键盘）来提高端口引脚的利用率。nKDE-51 单片机实验教学系统的基本 IO 板上提供了 44 的行列式键盘，接口电路如图 4-1 所示。图 4-1行列式键盘接口电路行列式键盘由一组行线和列线互相交叉组成，行线和列线在交叉点通过一个按键相连。当某个按键闭合时，该按键对应的行线和列线才接通。如果将和行线及列线连接的 I/O 端口分别设置为输入或输出状态，则当有按键按下时，该按键对应的输入端口的状态就由和其交叉的输出端口的状态决定。这种行列式键盘只需要 M+N 根 I/O 端口引脚即可组成具有 MN 个按键的键盘。2.按键的扫描及识别行列式键盘同样要解决按键闭合识别、去抖动的问题，同时还要根据扫描结果确定按键的编码供按键处理程序使用。本实验采用循环扫描方式来识别按键。循环扫描方式行列式键盘按键识别可分成三个步骤：（1）确定有键按下。设图 4-1 所示的电路中行线ROW1ROW4（P1.0P1.3）为输出线，列线COL1COL4（P1.4P1.7）为输入线。当行线全部输出“低电平”时，任何一个键按下都将导致该键所在列的列线变为“低电平”，因此只要读入的列线状态不为全 “1”，就表示有键按下。（2）去抖动。判断有键按下后，延时 1020ms，再次读入列线状态以确定按键是否确实按下。（3）按键识别。确认有键按下后，再逐行输出“低电平”并读入列状态，当读入的某位输入线（列线）为“低”时，结合输出线的位置即可确定按键所在的行和列。行列式键盘按键循环扫描方式识别程序流程如图 4-2 所示。开始有键闭合吗？延时去抖动计算键值键功能处理保存键值返回有键闭合吗？闭合键释放否？YesNoNoYesYesYesNo 五、 实验过程1.电路连接CPU 板上的 P1（J2 或 J6）和基本 IO 板上的行列式键盘接口（J3）相连，连接时 P1.0 和 ROW1对齐。CPU 板上的 P3.7（J4 或 J8 的最高位）和基本 IO 板上的蜂鸣器驱动位（J8 的最低位）相连。CPU 板上的串行口（COM1）和 PC 机的串行口相连。2.程序设计按照实验要求，实验参考程序如下：#include #include #define OSC 11059200#define BAUDRATE9600sbit BUZ_CON= P37;/ 定义蜂鸣器控制位void Delay1ms(int ms)int i;while(ms-)for(i=0;i100;i+);/ 可根据晶振频率调整循环次数，使延时约 1msmain(void)unsigned char Mask,ScanCode,Line,Col,i;TMOD = 0x20;PCON |= 0x80;SCON = 0x50;TH1 = 256 - (OSC/12/16/BAUDRATE);TL1 = 256 - (OSC/12/16/BAUDRATE); /设置串行口工作模式及波特率发生器初值TR1 = 1; /启动定时器，产生波特率时钟TI = 1; /使用 printf 函数的要求printf(rnKey pad 4X4 test running.) /输出提示信息printf(rnKey pad 4X4 test running.);while(1)P1 = 0xff; / P1 全部置高，准备扫描Line = 1; /从第一行开始扫描Mask = 0x01; /行位置掩码，初始值为指向最低位(第 1 行for(i=0;i 0) /识别到有效按键 Col 才能大于 0 printf(rnKey pressed: Line=%bd,Column=%bd,Line,Col); / 输出按键所在的行、列号while(1) /等所有按键都释放后再返回ScanCode = P1 & 0xf0;if(ScanCode = 0xf0) break;Mask = 1; /扫描下一行Line +;/ 4 行扫描完成后，退到上层 while 循环，重新扫描3.验证结果在 Keil 中建立新工程，将上述程序代码加入工程，编译链接后，将生成的 HEX 文件烧写到单片机中。烧写完毕后，先在 PC 机上打开超级终端，设置波特率等参数，打开串行口，再复位单片机系统，按下行列式键盘中的按键，观察单片机输出的按键位置信息和设计要求是否相符。实验五 数码管动态显示实验一、 实验目的1、掌握数码管动态驱动方式的工作原理；d2、掌握数码管动态显示驱动程序的编写方法。二、 实验内容及要求d1、单片机通过P1端口连接数码管组的字型码（段码）控制端；d2、单片机通过P0端口连接数码管组的位置码（位码）控制端；d3、根据电路连接方式和数码管驱动方式，设计显示09，AF的字型码； 4、设置8个字节的显示缓冲区，通过数码管动态显示驱动的方法，将显示缓冲区内容显示在8位数码管上。三、 实验设备d硬件：PC 机，nKDE-51 单片机实验教学系统；d软件：Keil C51 集成开发环境，FlashMagic 单片机程序烧写软件。四、 实验原理数码管的动态显示是通过程序在运行过程中对每一位数码管轮流驱动，交替点亮实现的。动态显示的方法利用了人眼视觉暂留的原理，只要各数码管轮流点亮的间隔小于人眼视觉暂留的时间（约40ms），人们就会觉得数码管是一直点亮的。MCS-51单片机与数码管动态显示的接口结构、工作原理请参阅教材相关内容。实验使用的数码管为共阴型，其段驱动信号（段码）从J2引入，位置驱动信号（位码）从J1引入。段驱动信号为“低”有效，即段驱动信号为低，对应段被驱动；位驱动由ULN2803完成，ULN2803为反相达林顿驱动管，因此位信号为“高”有效，即位驱动信号为“高”，驱动某个数码管。只有段驱动和位驱动都有效，被驱动的数码管才会点亮并显示相应的字形。五、 实验过程1. 电路连接本实验的电路连接非常简单，只要将基本IO板上的J1和CPU板上单片机的P0（J1或J5）相连、基本IO板上的J2和CPU板上单片机的P1（J2或J6）相连即可。注意连接时的顺序，低位和低位相连。2. 程序设计根据实验要求，设计程序如下：#include unsigned char DisplayBuf8; / 定义显示缓冲区，每字节对应一个数码管位置unsigned char code CharCode =0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E;/ 根据驱动方式和端口与数码管各段的连接顺序定义09,AF十六个字符的字型码，保存在程序存储器中void Delay(void)int i;i = 100;while(i-);void main(void)unsigned char i,pos;P0 = 0;P1 = 0xff;/ 设置初值，关闭所有数码管的显示for(i=0;i7;i+) DisplayBufi = i;/ 设置显示缓冲区初值，用户可自行更改while(1)pos = 0x80;/ 先从最左边的数码管开始显示for(i=0;i= 1;/ 向右继续显示Delay();/ 稍作延时，使数码管发光稳定; ;3. 验证结果在Keil中建立新工程，将上述程序代码加入工程，编译链接后，将生成的HEX文件烧写到单片机中，验证运行结果和设计要求是否相符。调整Delay函数的延时时间，观察延时时间的变化对显示效果的影响并分析原因。六、设计题结合实验四的实验内容，在数码管上实时显示按键键号。第二部分 课程设计选题一 数字电压表设计一、设计目的 1.掌握A/D变换的基本原理； 2.掌握TLC1549总线接口的基本原理及操作时序； 3.掌握单片机IO端口模拟总线时序控制TLC1549进行A/D变换的方法，并编程实现。 4.进一步掌握LED数码管显示驱动方法。二、设计要求1. 单片机通过IO端口引脚和TLC1549的控制总线相连；2. 编写单片机通过IO端口模拟总线时序控制TLC1549进行A/D变换的程序；3.在四位LED数码管上显示实测电压值（十进制电压值，显示模式为X.XX）。 选题二 低频信号源设计一、设计目的 1.掌握D/A变换的基本原理； 2.掌握TLC5615总线接口的基本原理及操作时序； 3.掌握单片机IO端口模拟总线时序控制TLC5615进行D/A变换的方法，并编程实现。二、设计要求1. 单片机通过IO端口引脚和TLC5615的控制总线相连；2. 编写单片机通过IO端口模拟总线时序控制TLC5615进行D/A变换，产生方波、三角波、锯齿波、梯形波和正弦波的程序。选题三 LED点阵动态显示屏设计一、设计目的 1. 掌握LED点阵的结构及工作原理； 2. 掌握单片机LED点着驱动程序的编写方法。二、设计要求 1. 单片机通过P1、P2端口驱动1616 LED点阵的列（J1）； 2. 单片机通过P0、P3端口驱动1616 LED点阵的行（J1）; 3采用逐行显示+滚屏的驱动方法，在LED点阵上显示汉字“欢迎您”。选题四 IC卡读写器设计一、设计目的 1.掌握I2C总线的基本特点及通信协议； 2.掌握24Cxx系列E2PROM的基本特点及总线控制协议； 3. 掌握单片机IO端口模拟I2C时序控制程序的编写方法。二、设计要求1. 单片机通过P1.0和P1.1分别连接24C16的SDA和SCL；2. 编写单片机通过IO端口模拟I2C时序控制24C16读写的程序；3. 通过键盘对24C16E2PROM进行模拟充值，通过LED/LCD实时显示卡内的实际金额。选题五 单片机控制液晶显示器的应用一、设计目的 1.掌握单片机扩展总线的工作原理和操作时序；2.掌握12864图形点阵LCD显示模块控制器HD61202的工作原理、控制方式及控制命令；3.掌握通过单片机总线时序控制LCD显示模块的程序的编写方法。 二、设计要求1.单片机通过扩展总线和12864图形点阵LCD显示模块相连；2.单片机扩展总线的地址线和LCD的控制线相连；3.使用取字模软件，完成本人姓名与学号的显示字模；4.编程实现姓名与学号的显示设置按键。5.实现不同的方式显示本人姓名与学号（静态/滚屏显示，选做）。选题六 DS18B20数字温度计设计一、设计目的 1.掌握单总线协议的基本特点及通信过程； 2.掌握数字温度传感器DS18B20的基本特点及单总线控制协议； 3.掌握单片机IO端口模拟单总线时序控制程序的编写方法 4.掌握LCD液晶显示器的显示驱动方法。二、设计要求1. 单片机P0.0和DS18B20的数据端相连；2. 编写单片机通过IO端口模拟单总线时序控制DS18B20的程序，读出温度；3. 在1602字符点阵液晶显示模块上显示实测温度。 选题七 实时钟芯片PCF8563的应用一、设计目的 1.掌握I2C总线的基本特点及通信协议； 2.掌握实时钟芯片PCF8563的基本特点及总线控制协议； 3.掌握单片机IO端口模拟I2C时序控制程序的编写方法。二、设计要求1.单片机通过P1.0和P1.1分别连接PCF8563的SDA和SCL；2.单片机的串行口和PC机的串行口相连； 3.编写单片机通过IO端口模拟I2C时序控制PCF8563的程序，完成时间设置及读取的功能； 4. 使用串行口和PC机通信，设计人机接口，接收PC机送达的时间设置字符串，设置实时钟，并能读取当前时间，并在数码管上显示。选题八 带存储播放功能的简易电子琴设计一、设计目的 1.掌握单片机与行列式键盘接口电路的工作原理和使用方法； 2.掌握单片机总线扩展的基本原理及操作时序； 3.掌握通过C51操作外部扩展RAM程序的设计方法 4.掌握利用单片机内部定时器产生不同频率声音的方法。二、设计要求1.单片机通过扩展总线连接32KB静态RAM芯片62256（32K X 8）；2.单片机并行口连接44矩阵键盘和1位数码管；3.利用单片机内部定时器T0的定时功能产生按键（音符）所对应的音调；4.经功率放大后输出至音箱；5.在弹奏音乐的同时将音符显示于数码管；6.具备存储和再播放所弹奏音乐的功能。 选题九 基于C/OS-II实时操作系统的单片机应用程序设计一、设计目的 1.熟悉单片机嵌入式应用软件设计方法； 2.掌握C/OS-II实时操作系统在MCS-51系列单片机环境下的移植和运行方法； 3.掌握基于C/OS-II平台的多任务应用程序设计方法；4.掌握单片机应用软件调试环境的使用方法。二、设计要求1.分析C/OS-II内核，理解其内核架构，熟悉数据结构；2.掌握C/OS-II在MCS-51单片机环境下移植方法；3.实现C/OS-II在nKDE实验系统上正常运行；4.针对nKDE实验系统的配置资源，基于C/OS-II系统平台，编写下列1-2个C51程序：（1）LED显示驱动程序；（2）LCD显示驱动程序；（3）键盘扫描驱动程序；（4）串行通信接收和发送驱动程序。5.编写一个基于上述驱动程序的多任务应用程序，在nKDE实验系统上调试通过。选题十 简单现场数据网关设计一、设计目的 1.掌握单片机与以太网控制器的接口电路及编程方法； 2.掌握单片机与RS485现场总线接口电路及编程方法； 3.掌握以太网分组协议与ASCII字符协议（或HDLC协议）的格式转换及编程方法； 4.掌握单片机应用系统的构建与程序设计方法。二、设计内容及要求1单片机通过扩展总线连接以太网控制芯片RTL8019AS，通过串行接口连接RS485接口芯片SP485；2. 通过C51编程实现以太网与RS485现场总线间的数据双向传输；3利用两台PC机和两只nKDE实验箱实现网关的功能及应用调试，参考体系结构如下：4实现两个以太网终端之间文件传输。第三部分 附录附录1 nKDE-51 单片机实验教学系统简介nKDE-51 单片机实验教学系统是由南京邮电大学计算机学院和南京捷辉科技有限公司联合设计的配合单片机教学的实验系统。使用该系统共可进行数十种单片机及通信类实验，是提高单片机课程教学质量及学生动手能力的得力教学实验设备。nKDE-51 单片机实验教学系统采用模块化设计，以方便学生自由组合功能，设计实验。整个实验系统包括六个功能模块，分别为 CPU 板、基本 IO 板、模拟总线接口 IO 板、扩展总线接口 IO 板、字符点阵 LCD/大容量 Flash/GPRS 模块板和 UART/以太网及电话接口扩展板。所有电路板的电源都通过固定螺丝引入，左下角螺丝接+5V 电源，左上角螺丝接+12V 电源，右侧两个螺丝接地，实验时应特别注意相邻电路板之间不同的电源引脚不能短路，安装电路板时，首先应切断系统电源，并注意电路板的安装方向，全部核对无误后方可通电。每块电路板的左下角均有一个电源指示 LED，当系统正常上电后，该 LED 点亮。各功能模块电路具体介绍如下。1.1 CPU 板1、电路板外形CPU 板的外形如图 1-1 所示。图 1-1 CPU 板外形2、系统资源及功能简介(1)单片机端口的引出MCS-51 系列单片机共有 4 个独立的 8 位并行 I/O 端口，分别为 P0、P1、P2 和 P3，在 CPU 板上，各通过两个 8 芯单排插针引出，如表 1-1 所示，可通过杜邦插座连接到其它模块或器件。表1-1 端口及引出插座标号单片机端口引出插座编号P0J1，J5P1J2，J6P2J3，J7P3J4，J8注：端口 P2 的引脚排列顺序和其它 3 个端口相反，连接时要加以注意。(2)CPU 工作频率的选择nKDE-51 系统提供了四种常用的晶振频率，分别是 11.0592MHz、12MHz、18.432MHz 和22.1184MHz。用户可通过跳线（JP1 和 JP2）来选择系统晶振的频率。如果用户还需要其它的晶振频率，本系统预留了一个焊接晶振的位置（X5）可供使用。晶振频率选择如表 1-2 所示。表1-2 CPU晶振频率选择晶振序号晶振频率短接位置X111.0592MHzJP1-1，JP2-1X212MHzJP1-2，JP2-2X318.432MHzJP1-3，JP2-3X422.1184MHzJP1-4，JP2-4X5用户自定义JP1-5，JP2-5(3)CPU 工作模式的选择MCS-51 单片机的工作方式可分为端口工作方式（不扩展总线）和扩展总线模式。在扩展总线模式下，单片机的 P0 口通过 ALE 信号控制外部地址锁存器复用为地址总线（低 8 位地址）和数据总线，P2 口提供高 8 位地址，同时 P3.6 和 P3.7 作为 W R和R D信号。而当单片机工作在端口方式下时，P0P3 的每一位都可以作为独立的端口引脚使用。在 nKDE-51 系统中，当实验中不使用扩展总线时，单片机的端口可通过表 1-1 所列出的插座引出。如果单片机实验需要使用扩展总线，用户可使用系统提供的 40 芯连接电缆，将 J9 和 JX1 连接起来。此时 P0、P2 和 P3.6、P3.7 等引脚已作为系统总线使用，不要再将它们用作普通的 I/O。JX2和 JX3 的各引脚和 JX1 的对应引脚相连，可以通过它们将总线连接到其它模块上。(4)单片机的 ISP 及串行口电路连接nKDE-51 系统使用 NXP 公司的 P89V51RD2 作为 CPU。该 CPU 兼容标准 51 内核，自带 64K 字节的 Flash 程序存储器，支持通过串行口进行在系统编程（ISP）以及程序调试。单片机的串行口通过双向自锁开关 SW2 选择连接到 9 芯孔型插座 COM1（RS232 接口，用于和计算机通信进行 ISP 或程序调试）或者连接到 J4、J8 及 J9（用于进行 I/O 端口及 RS485 通信等实验）。计算机必须通过实验系统提供的 9 芯串口延长电缆和 COM1 相连。当 SW2 弹起时，单片机的串行口连接到 COM1；当 SW2 按下时，单片机串行口连接到 J4、J8及 J9。(5)扩展外部 RAMnKDE-51 单片机实验教学系统提供了 32KB 的扩展外部 RAM，CPU 板上的 U2 为 32KB 静态RAM 芯片 62256，U3 为 74HC573，当连接了 J9 和 JX1 后，单片机的扩展总线即和 U2 及 U3 接通，此时可访问外部扩展 RAM。外部扩展 RAM 的片选线为 A15，低有效，地址空间为 0x00000x7FFF。(6)复位电路nKDE-51 系统设计了上电复位及按键复位电路。实验系统加电后，只要按下 Reset 健，CPU 即可复位。复位信号同时也通过 JX2 和 JX3 引出到其它模块上。1.2基本 IO 板1电路板外形基本 IO 板的外形如图 1-2 所示。图 1-2基本 IO 板外形2系统资源及功能简介(1)独立 LED基本 IO 板上共有 8 只独立驱动的 LED，元件标号为 D1D8，通过 J4 引入外部信号进行驱动。当 J4 的某个引脚输入低电平时，对应的 LED 点亮；输入高电平或者悬空时，LED 熄灭。(2)独立数码管基本 IO 板上提供了一个独立驱动的 7 段数码管，元件标号为 LED1，通过 J5 引入外部信号进行驱动，J5 的 18 脚分别对应数码管的 AH 段。数码管为共阳驱动方式，当 J5 的某个引脚输入低电平时，对应的段点亮；输入高电平或者悬空时，对应的段熄灭。(3)蜂鸣器蜂鸣器 B1 通过 J8 的引脚 1 驱动，输入低电平则蜂鸣器鸣响；输入高电平或悬空时，蜂鸣器不鸣响。(4)继电器继电器 RL1 通过 J8 的引脚 2 驱动，输入低电平时 RL1 吸合，J9 的两个端子接通；输入高电平或悬空时，RL1 断开，J9 的两个端子也断开。(5)红外接收模块红外接收模块的元件标号为 IR1。当红外遥控器发出的红外信号到达该模块时，模块即通过输出引脚输出和遥控信号对应的方波。红外接收模块的输出引脚（管脚编号 1）连接到 J8 的第 3 号引脚。实验时，使用连接电缆将单片机的端口连接到 J8 即可通该端口进行控制。红外编码的具体格式及编解码方式请自行查阅相关资料。(6)拨码开关JP1 为 8 路拨码开关，每路开关和 J7 的一个引脚相连。当拨码开关中某位拨动到 ON 的位置时，拨码开关输出低电平，否则输出高电平。单片机可把某端口连接到 J7 来读取拨码开关的值。(7)独立按键电路板中 SW1SW4 为 4 路独立按键，分别连接到 J6 的 14 引脚。按键未按下时输出高电平，按键按下时则输出低电平。单片机可把某端口连接到 J6 来读取按键的值。(8)行列式键盘电路板中 K1K16 为行列式键盘，共 16 个按键，分为四行四列。键盘的四行分别连接到 J3 的第 14 号引脚，键盘的四列则连接到 J3 的第 58 号引脚。每个按键的两端分别跨接在某个行和列的交叉点上，当按键按下时，对应的行和列即接通。(9)组合数码管系统中的组合数码管由 2 个独立的 4 联数码管模块组成，元件标号为 LP1 和 LP2，共 8 个数码管。组合数码管的驱动为共阴方式，每个数码管的公共阴极分别引出，定义为 POS1POS8，为 8 个数码管的位置选择端，由一片 ULN2803 达林顿管阵列 U1 驱动。ULN2803 的输入端连接到 J1，J1的第 1 位第 8 位从左到右分别对应 8 个数码管，某位输出高电平则驱动该位置对应数码管的阴极和地连接，表示该位值的数码管可以点亮。要点亮某个数码管，仅有位置驱动还不够，必须同时提供该数码管的段驱动。在本系统中，8个数码管的同名段都复接在一起，通过一个 PNP 型三极管驱动，因此共有 8 个三极管，元件标号为Q1Q8。这 8 个三极管的基极分别连接到 J2 的第 1 位第 8 位，对应数码管的 AH 段。当 J2 的某位输入低电平时，该位对应的数码管的段被驱动。如果同时某个位置驱动也有效，则该位置的数码管的对应段点亮。1.3模拟总线接口 IO 板 1电路板外形模拟总线接口 IO 板的外形如图 1-3 所示。2系统资源及功能简介(1)1602 字符点阵 LCD 显示模块系统中使用了一块 1602 的字符点阵 LCD 显示模块，元器件标号为 LCM1，模块内部的驱动芯片为 HD44780，可显示两行，每行 16 个英文字符及符号。1602 LCD 显示模块和 CPU 的接口包括数据线（D0D7）及控制线（D/ I 、R/W、E），其中数据线连接到 J5，控制线连接到 J4。J4 的 4 号引脚用于控制 LCD 模块的背光开关。当该引脚输入低电平信号时，LCD 模块的背光打开，否则背光关闭。LCD 显示模块的显示对比度通过滑动变阻器 VR1 调节。在本系统中，1602 字符点阵 LCD 被配置成端口工作方式，即通过单片机端口输出高低电平模拟总线操作时序来控制 LCD 模块的显示。关于 HD44780 具体的控制命