西安交大单片机实验指导书 (预备知识部分).doc

西安交大单片机实验指导书 (预备知识部分) 1.实验报告要求报告除了一般的报告要求之外，特别要说明的是，报告中要反映实验中遇到了什么问题？你是如何解决的，有些什么心得或者什么好的实验思路，意见建议等。 2.了解单片机实验仪22.1实验仪简介本节介绍DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台的硬件信息，让您对它的功能有一个大概的了解，对后面的系统电路实验具有必不可少的帮助。 2.1.1实验仪电路模块分布DP-51PRO.NET的电路布局如图2.1所示。 图2.1DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台由图2.1可以看出，它分为很多个功能块，各个功能块之间是相对独立的，每个功能块都有一个编号分别是竖数AD，横数110。 我们可以从编号，快速的找到功能块所在的位置。 如C3功能块，就是第3行的第3个功能块，这样用户就可以比较方便的找到对应的位置。 2.1.2实验仪的硬件资源DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台集成有强大的硬件资源，并且为用户提供了多种选择，使用户可以进行各种相关的实验。 1.自带5V、12V、12V电源，其中5V电源可提供2A电流，12V可提供500mA，12V可提供300mA，含瞬时短路保护和过流保护；2.配备TKStudy ICE独立的实时硬件仿真器；3.带有EasyPRO51编程器用于烧写51系列单片机和串行E2PROM；4.DIP40脚圆孔座既可用于插放仿真头又可用于插放在EasyPRO51上烧写好的单片机；5.灵活简单的138译码和573锁存电路，方便用户随意设置；6.集成1路完全功能的CAN-bus现场总线接口；7.集成1路USB1.1接口；8.集成1路USB2.0接口（可供用户选配）；9.集成1路TCP/IP以太网接口（可供用户选配）；10.支持CPLD实验，可选择使用XILINX公司的XC95108系列的CPLD或者ALTERA公司的EPM7128S系列的CPLD（可供用户任意选择，需要或不需要）；11.带有12864的点阵液晶模块及接口，和一个162字符型液晶模块的接口（可供用户任意选择）；12.88LED点阵模块；13.步进电机、直流电机实验；14.ADC0809并行AD、DAC0832并行DA实验，串行AD实验；15.555实验电路；16.由键盘显示芯片ZLG7290控制的8个8段数码管和16个按键；17.8个拨码开关、8个LED、8个独立的按键；18.接触式IC卡实验；19.非接触式IC卡读卡模块实验（可供用户选配）；20.LM324四运放，可以搭建各种运放电路，做运放实验；21.继电器驱动及控制电路，可做各种继电器控制实验；22.I2C接口的EEPROM和RTC实时时钟电路；23.RS232和RS485接口电路；24.交流蜂鸣器驱动控制电路；25.PWM脉宽调制输出接口；26.电位器电压调节电路；27.8155I/O口扩展实验；28.74LS164串转并、74LS165并转串实验；29.红外收发数据实验；30.18B20单总线数字式温度传感器实验；31.ISD1420语音模块实验（可供用户选配）；32.含有一个逻辑笔，可用于检查TTL电平的高低；33.包含有一个12路输出的时钟源。 2.1.3实验仪可做的实验DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台可以进行各种单片机的基础实验和综合实验，具体包括1.单片机I/O口控制实验，如拨码开关信号输入、LED发光二极管控制和按键输入等实验；2.定时器输出PWM实验；3.蜂鸣器驱动实验；4.结合单片机I/O口控制实验和蜂鸣器驱动实验的电子琴实验；5.串转并的I/O口实验；6.并转串的I/O口实验；7.74HC138译码器实验；8.88LED扫描输出实验；9.555电路实验（如脉冲输出，频率调整等实验）；10.运算放大器实验（加减法，微积分等电路的实验）；11.继电器控制实验；12.RS232串口通信实验；13.RS485差分串行通信实验；14.I2C总线实验（实时时钟、EEPROM和ZLG7290的实验）；15.结合I2C总线实验而扩展的万年历时钟实验；16.接触式IC卡读写实验；17.18B20的单总线实验；18.结合18B20的单总线实验和I2C总线实验的温度计实验；19.结合555电路实验和单片机定时器频率计实验；20.直流电机实验；21.步进电机实验；22.红外收发实验；23.LCD162字符型液晶显示实验；24.LCD12864点阵液晶显示实验；25.8155I/O扩展及RAM、定时器实验；26.并行的模数转换实验；27.并行的数模转换实验；28.串行的模数转换实验；29.结合串行的模数转换实验和I2C总线实验的电压表实验；30.结合I2C总线实验、接触式IC卡读写实验、继电器控制实验的IC卡身份识别开关实验；31.USB1.1接口控制实验；32.CAN-bus接口控制实验（CAN PARK可供用户选配）；33.USB2.0接口控制实验（USB2.0PARK可供用户选配）；34.基于以太网接口的TCP/IP实验（RTL8019AS PARK可供用户选配）；35.ISD1420语音模块实验（ISD1420语音模块可供用户选配）；36.非接触式IC卡读卡模块实验（ZLG500A读卡模块及天线可供用户选配）；37.一系列CPLD综合实验（CPLD PARK可供用户选配）；38.基于Keil C51源码公开的Small RTOS嵌入式操作系统的实验、驱动开发与实战例程。 2.1.4实验仪各模块功能DP-51PRO.NET上的功能块如表2-1所列。 表2-1仿真仪上的主要功能块编号功能块名称功能说明A1EasyPRO51编程器区该区是一个独立的编程器，它支持一千多种型号芯片的烧写，包括烧写51系列单片机以及24系列、25系列和93系列串行E2PROM。 使用该编程器将仿真正确且编译后的HEX或BIN文件烧入单片机中进行最终实验结果的演示。 当然，经过该编程器烧写的芯片也可以移植到用户自行开发的目标板上运行A2总线I/O扩展区该扩展区主要功能是在DIP40圆孔座上插入仿真头或烧写好的芯片并把单片机的各功能管脚引出来，方便用户选择使用各个I/O口或单片机总线。 该扩展区还包含了一个74HC573对单片机的P0口进行锁存，并扩展输出A0A7总线地址A38155扩展I/O口实验区该功能模块是用于进行8155I/O口扩展实验，8155包括256字节的静态RAM、三个可编程选择工作方式的并行I/O端口（2个8位口、一个6位口）、1个14位的可编程选择工作方式的减法计数器，所以可以进行多种实验A4PARK1用于扩展连接各种扩展PARK模块，包括USB1. 0、CAN-bus、USB2. 0、以太网接口等（其中USB2.0和以太网接口是选配的扩展PARK模块），来进行相关的实验。 它只能扩展一个PARK模块A5PARK2功能同A4区，DP-51PRO.NET可以同时在A4和A5区分别扩展一个PARK模块，同时进行两个PARK模块的实验。 比如A4区扩展USB1.0，A5区扩展CAN-bus，这样用户就可以进行USB转CAN-bus的桥接实验了B1语音模块该区有一个ZLG1420A语音模块，还有麦克风和扬声器接口，用户可以在上面进行语音实验B2非接触式IC卡读卡模块该区有一个ZLG500A非接触式IC卡读卡模块接口（ZLG500A模块为选配件）和相关的天线接口（天线也是选配件），用户可以利用该接口进行非接触式IC卡的实验，在该区还有一个时钟源电路和12路分频输出接口。 另外用户还可以选择在B1和B2区的扩展孔上扩展一个CPLD实验模块，CPLD实验模块包括有XILINX的XC95108模块和ALTERA的EPM7128模块两种（均为选配件）以供用户选择，进行CPLD的扩展实验B3LCD模块该区包含有一个LCD液晶模块，用户可以选择12864的点阵图形液晶模块或者162的点阵字符液晶模块B4并行AD实验区该区包含有一片ADC08098位并行AD转换器B5PWM输出实验区该区把用户提供的PWM信号转换成电压输出B6并行DA实验区该区包含有一片DAC08328位并行DA转换器B7串行AD实验区该区包含有一片TLC5498位串行AD转换器B8直流电机实验区该区包含有一个可调速的直流电机及其驱动电路C1电源输出接口区该区包含多个+5V、12V、+12V电源接口，方便用户外接使用C2逻辑笔电路该区是一个检查TTL逻辑电平高低的逻辑笔，通过LED显示所检查电路的电平高低C388点阵LED模块该区包含一个88点阵LED模块及其驱动电路C4并转串实验区该区包含一片74LS165并转串芯片C5串转并实验区该区包含一片74LS164串转并芯片C6138译码电路区该区包含一片74LS138译码芯片C7继电器实验区该区包含一个继电器及其驱动电路C8555实验区该区包含一片555芯片及相关的电阻、电容接口电路C9运放实验区该区包含一片LM324芯片及相关的电阻、电容接口电路C10步进电机实验区该区包含有一个步进电机及其驱动电路D1I/O实验区该区分别包含8个独立的LED发光二极管、拨动开关、按键D2可调电阻区该区包含一个10K欧姆和一个1K欧姆的可调电阻D3温度传感器区该区包含一片18B20单总线（1-Wire）的数字温度传感器D4蜂鸣器区该区包含一个交流蜂鸣器及其驱动电路D5红外收发区该区包含一个红外发射管和一个带解码的红外接收器D6RS485实验区该区包含一片75176芯片，用于RS485的电平驱动和接收D7I2C实验区该区包含一片24WC02256字节的EEPROM，一片PCF8563实时时钟芯片及外围电路，一片ZLG7290键盘LED驱动芯片及8段8位数码管和16个按键D8接触式IC卡实验区该区包含一个可连接SLE4442卡的读卡头22.2实验仪的硬件结构本节将逐一介绍DP-51PRO.NET上的各个功能模块区的硬件电路和其相应的接口，读者只有了解了这些基本的功能单元电路硬件结构才能编写程序对其进行控制。 由于实验时数及篇幅的关系，在此只列出后面所做实验相关的基本功能单元电路。 22.2.1A1区区EasyPRO51编程器区该区除了烧写芯片功能外，还包含了RS232实验的功能。 电路如图2.2所示。 短接A1区的JP15跳线组的1和2（出厂设置已经短接好了），就可以使用编程器功能了。 如果用户想使用RS232接口作实验，可以把短路器去掉，这时JP15的左边两个针脚（232TXD和232RXD）是连接到MAX232芯片的第10脚（T2IN）和第9脚（R2OUT），用户可以用这两个针脚做串行通信实验。 图2.2RS232电路2.2.2A2区区MCU总线接口及IO口连接区A2区是为了方便用户使用单片机的各个引脚，为用户提供了各个管脚的连接接口。 各接口简介如表2-2所示。 表2-2接口一览表名称功能J79J79可以通过40针排线与TKStudy仿真器的40针排线连接来对DP-51PRO.NET进行仿真J 61、J62通过J79把单片机的P1口引出，可以把它当作IO口来使用J60通过J79把单片机的P0口引出，它只能当作单片机总线来使用，不能当作IO口使用J 66、J65把JP 59、JP60输入的P0口信号锁存再输出，它是相当于单片机的低8位地址线的引出，不可作IO口J 58、J57通过J79把单片机的P3口引出，可以把它当作IO口或C29104C30104C31104C32104R1IN13R2IN8T1IN11T2IN10GND15V+2V-6VCC16R1OUT12R2OUT9T1OUT14T2OUT7C1+1C1-3C2+4C2-5U21MAX232(SO-16)VCC联机通讯162738495CZ1RS232_femaleC0_TXDC0_RXD2C0_RXD PC接收串行数据3C0_TXD PC发送串行数据注意RS232信号定义TXD_232RXD_232C9104B12B24A11A23JP15SELECT2_1TXD_232RXD_232TXDRXDP3口对应的特殊功能来使用J 63、J64通过J79把单片机的P2口引出，它只能当作单片机总线来使用，不能作IO口J56通过J79把单片机的复位信号、总线信号、时钟信号等引出JP16该接口主要是为了在使用TKStudy仿真器时为仿真芯片供电而设的。 平时一般是断开的，在用户使用TKStudy仿真器，而且要求DP-51PRO.NET对仿真芯片进行供电时，才需要短接JP162.2.3C1区电压接口区C1区是为了方便用户使用DP-51PRO.NET实验仪上的电源而引出的接口区。 上面提供了+5V（2A）、+12V（300mA）、12V(100mA)等接口。 另外还有电源指示灯POWER。 2.2.4C2区逻辑笔C2区是一个逻辑笔电路，用户可以利用它来检查实验仪某个接口的TTL逻辑电平。 电路如图2.3所示。 图2.3逻辑笔电路如图2.3所示，TP1为测量引出接口，当该接口为低电平时，L3绿色LED就会亮，当该接口为高电平时，L5红色LED就会亮，平时悬空的时候L3和L5都不亮。 注意该逻辑笔只能用于测量05V的电平。 2.2.5C3区区8x8LED点阵实验模块C3区是一个LED点阵及驱动电路。 电路如图2.4所示。 其中J46为列控制，J47为行控制。 JP2为电源控制（使用前先短接，做完实验后再断开）。 图2.4LED点阵及其驱动电路2.2.6C4区并转串实验电路C4区上面有一片74HC165芯片，用户可以在上面进行并行转串行的实验。 电路如图3.5所示。 图2.574HC165电路如图2.5所示，J98为并行输入端，J90为串行输出端及控制端，JP11为电源控制（使用前先短接，做完实验后再断开）。 2.2.7C5区串转并实验电路C5区上面有一片74HC164芯片，用户可以在上面进行串行转并行的实验。 电路如图2.6所示。 如图2.6所示，J97为并行输出端，J43为串行输入端及控制端，JP10为电源控制（使用前先短接，做完实验后再断开）。 图2.674HC164电路2.2.8C7区继电器及其驱动电路C7区上面有一片HRS2H-S-DC5V继电器，用户可以在上面进行继电器的相关实验。 电路如图2.7所示。 图2.7继电器及其控制电路如图2.7所示，J9为继电器控制端，J103为继电器输入输出端，JP7为电源控制（使用前先短接，做完实验再断开）。 2.2.9D1区独立控制的LED、拨动开关、键盘实验区D1区上面有8个独立的LED发光二极管、拨动开关、按键电路，用户可以在上面进行相关实验。 电路如图2.8所示。 图2.8独立控制的LED、拨动开关、键盘电路如图2.8所示，J52为LED控制接口，J54为拨动开关输出接口，J53为按键输出接口。 2.2.9D2区电位器实验区D2区上面有2个独立电位器，分别为1K欧姆和10K欧姆，用户可以在上面进行相关实验。 电路如图2.9所示。 图2.9电位器电路如图2.9所示，J24，J18为电位器的管脚引出接口。 3.入门实验（预习用）3.1实验一Keil C51集成开发环境的使用练习一实验目的熟悉Keil C51集成开发环境的使用方法二实验设备及器件IBM PC机一台三实验内容按照本书附录的内容进行Keil C51集成开发环境的安装和使用练习。 然后按照以下内容建立文件并编译产生HEX文件。 ORG0000H LJMPMain ORG00F0H Main:MOV R7,#0Loop:MOV R6,#0DJNZ R6,$DJNZ R6,$DJNZ R6,$W21K12345J18V01W110K12345J24V02VCCVCCDJNZ R6,$DJNZ R7,Loop;延时CPL P1.0;P1.0取反CPL P1.1;P1.1取反CPL P1.2;P1.2取反CPL P1.3;P1.3取反CPL P1.4;P1.4取反CPL P1.5;P1.5取反CPL P1.6;P1.6取反CPL P1.7;P1.7取反SJMP Main；END四实验要求熟练掌握Keil C51集成开发环境的工程建立、与编译功能。 五实验预习要求认真阅读本书附录相应的内容。 六实验思考题 （1）试写一条把片内RAM50H59H单元清零的程序。 （2）试写一条把片内RAM50H59H单元写入01H的程序。 3.2实验二基于Keil C51集成开发环境的仿真与调试一实验目的熟悉Keil C51集成开发环境调试功能的使用和DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台的使用。 二实验设备及器件IBM PC机一台DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台一台三实验内容按照本书的第4章的4.5节内容进行Keil C51集成