中小学单片机仿真实验室.doc

中小学单片机仿真实验室中小学单片机仿真实验室配套使用说明1.使用软件本程序使用BASIC语言编写，采用单片机开发软件BASCOM-AVR开发，PROTEUS ISIS软件制作仿真电路图，能够运行于PROTEUS ISIS软件仿真平台上。在我们的学习过程中，我们将用到2个软件：BASCOM-AVR与PROTEUS ISIS。下面让我们来认识一下这两个软件。1. 1 BASCOM-AVRBASCOMAVR是MCS公司开发的以BASIC高级程序设计语言为平台的AVR单片机开发软件，它为我们学习、使用AVR单片机提供了简洁方便、功能强大的手段。该软件具有可视化图形界面，是与VB/QB高度兼容的结构化BASIC语言，简要清晰，易于初学者理解、掌握。除了有专门为AVR单片机串行和并行接口、外围器件开发的语句，另外还扩充了许多通用的单片机外部设备的专用语句（键盘、LCD显示器），使我们调用各种硬件资源更加得心应手。程序经过编译之后，进入软件仿真窗口作仿真运行，可以非常清楚地观察程序运行反应，从实物图形化的硬件仿真平台上，可以直观地进行实验操作，使我们学习和开发单片机更加容易、方便，更有乐趣，许多设计在电脑仿真中就可得知结果。程序编译产生的hex文件，可以使用廉价的ISP下载电缆烧录到AVR单片机的FLASH程序存储器。BASIC语言有许多优点：1.接近人类语言习惯，易学好用；2.语句功能强，通用性好，易于移植；3.程序的可读性和可维护性好。BASCOM-AVR提供了丰富的数据类型，大量面向通用I/O和专用外设的操作语句，结构化、模块化的程序设计语句，为了增强单片机系统的实时性，还支持硬件中断服务以及汇编语言混合编程。BASCOM-AVR具有程序设计简单易学、用简单的语句可实现较复杂的功能等特点。其开发平台使用简洁方便，并具有实物图形化的仿真平台，可以直观地仿真出程序的运行结果, 是AVR单片机初学者快速入门的最佳工具。1.2 PROTEUS ISISProteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真,分析各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真，数字电路仿真，单片机及其外围电路组成的系统的仿真，RS232动态仿真，I2C调试器，SPI调试器，键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列，8051系列，AVR系列，PIC12系列，PIC16系列，PIC18系列，Z80系列，HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速，单步，设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量，寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能。具有强大的原理图绘制功能。总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。2. 程序介绍在程序包中，命名为“程序”，后缀名为.bas的是程序代码，可用BASCOM-AVR打开。程序代码在经过软件仿真后将会生成包括后缀名为.HEX的多个文件。名为“仿真电路图”，后缀名为.dsn的是PROTEUS ISIS中的仿真文件，可用PROTEUS打开，并点击界面下方的按钮开始实物仿真。下面是主程序的流程图：第 7 页 共 7 页开 始设置与初始化键盘输入选择执行程序输入1？程序1：欢迎程序输入2？程序2：广告灯NoYes输入6？程序6：简易游戏机NoNo结束键盘检测中断服务子程序是否退出？Yes继续执行程序No开始执行程序后，LCD显示器上将会显示“Input Sub Number”。可通过在键盘上输入程序号进入对应程序。1号：欢迎程序2号：广告灯3号：计时器4号：音乐播放机5号：简易时钟6号：简易游戏机在图形编辑区的右下角，喇叭旁边有一个单独的按键，此为暂停按钮。当程序运行，需要退出时，按下这个按钮，显示器上会显示“Quit? y:1 n:0”。用键盘选择，输入“0”则继续运行当前程序，输入“1”将返回选择子程序步骤。下面将介绍学习程序内含有的6个小程序。2.1 欢迎程序原理：利用BASCOM-AVR 的专用语句、特殊点阵设计工具，在LCD 液晶显示器上显示字符和特殊字符，并通过不断刷新内容来实现动画效果。目的：在LCD显示器上显示欢迎动画。程序：Sub P1:Deflcdchar 1 , 238 , 255 , 252 , 248 , 252 , 255 , 238 , 224Deflcdchar 2 , 238 , 255 , 255 , 255 , 255 , 255 , 238 , 224ClsDoHomeLcd Welcome!Waitms 100HomeLcd Chr(1)HomeLcd Chr(2)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(1)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(2)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(1)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(2)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(1)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(2)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(1)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(2)HomeWaitms 40Lcd ; Chr(1);HomeWaitms 40Lcd ; Chr(2);HomeWaitms 40Lcd ; Chr(1);HomeWaitms 40Lcd ; Chr(2);HomeWaitms 40Lcd ; Chr(1);HomeWaitms 40Lcd ; Chr(2);HomeWaitms 40Lcd Waitms 100LoopEnd Sub 2.2 广告灯原理：ATmega16有Porta、Portb、Portc、Portd四个口共32根引脚，每个引脚都可以单独定义为输入或输入使用。本程序将利用AVR 的I/O 口控制LED 发光二极管，当AVR的I/O 口输出为低电平“0”时，点亮LED；发光二极管输出为高电平“1”时，LED发光二极管熄灭。目的：运行程序，LCD显示器显示“Input Light No.”，使用键盘输入广告灯样式号开始运行广告灯。（程序共附有4种广告灯样式）程序：Sub P2:Local A As Byte , B As Byte , Ln As Byte local命令表示定义的是局部变量；定义全局变量应用dim命令Config Portc = OutputLight1:ClsLcd Input Light No.Light2: Ln = Getkbd() If Ln 4 Or Ln = 0 Then Goto Light2 Locate 1 , 16 Lcd Ln Locate 2 , 1 Lcd Press 0 to Stop Select Case Ln Case 1 A = &HFE Case 2 A = &H01 Case 3 A = &HAA Case 4 A = &HF0 End SelectDo Portc = A Rotate A , Right , 1 Waitms 100 Ln = Getkbd() If Ln = 0 Then Goto Light1LoopEnd Sub2.3 计时器原理：当计时启动时开始计时，每过1秒，秒钟变量加1，满60秒则清零进位。目的：当按下“1”键时开始计时，按下“2”键时停止计时。程序：Sub P3:Local H As Byte , M As Byte , S As Byte , I As ByteH = 0 : M = 0 : S = 0Cursor Off NoblinkClsLcd Press 1 to StartJishi: I = Getkbd() If I 1 Then Goto Jishi Cls Lcd Press 2 to Stop Locate 2 , 1 Lcd 00:00:00 Do S1: S = S + 1 Waitms 10 Locate 2 , 0 If S = 60 Then S = 0 : M = M + 1 Else S = S : M = M End If If M = 60 Then M = 0 : H = H + 1 Else M = M : H = H End If If S 9 Then Locate 2 , 7 : Lcd S Else Locate 2 , 7 : Lcd 0 ; S End If If M 9 Then Locate 2 , 4 : Lcd M Else Locate 2 , 4 : Lcd 0 ; M End If If H 9 Then Locate 2 , 1 : Lcd H Else Locate 2 , 1 : Lcd 0 ; H End If I = Getkbd() If I = 2 Then Exit Do LoopEnd Sub2.4 音乐播放机原理：利用BASCOM-AVR 的SOUND 语句可以很方便的产生一定长度和频率的脉冲信号，经I/O 口输出一定长度和频率的脉冲信号，再经过信号放大，由喇叭放出乐曲声。目的：从喇叭放出事先编辑好的乐曲声（由频率不同的蜂鸣声组成）。程序：Sub P4:Local S As Integer , F As IntegerLocal A As ByteClsLcd Input:music1/2:Music:A = Getkbd()If A 2 Then Goto MusicPrint ALcd ADoSelect Case ACase 1:Locate 2 , 4Lcd music 1While A = 1Restore Music_1DoRead S : Read FIf S = 0 And F = 0 Then Exit DoSound Portd.7 , S , FWaitms 50LoopWendWaitms 500Case 2:Locate 2 , 4Lcd music 2While A = 2Restore Music_2DoRead S : Read FIf S = 0 And F = 0 Then Exit DoSound Portd.7 , S , FWaitms 50LoopWendWaitms 500End SelectLoopMusic_1:Data 100% , 956% , 100% , 865% , 100% , 759% , 100% , 956%Data 100% , 956% , 100% , 865% , 100% , 759% , 100% , 956%Data 100% , 759% , 100% , 717% , 200% , 638%Data 100% , 759% , 100% , 717% , 200% , 638%Data 50% , 638% , 50% , 568% , 50% , 638% , 50% , 717%Data 100% , 759% , 100% , 956%Data 50% , 638% , 50% , 568% , 50% , 638% , 50% , 717%Data 100% , 759% , 100% , 956%Data 100% , 865% , 100% , 1276% , 200% , 956%Data 100% , 865% , 100% , 1276% , 200% , 956% , 0% , 0%Music_2:Data 75% , 1276% , 25% , 1276% , 100% , 1137% , 100% , 1276% , 100% , 956%Data 200% , 1012% , 75% , 1276% , 25% , 1276% , 100% , 1137%Data 100% , 1276% , 100% , 865% , 200% , 956%Data 75% , 1276% , 25% , 1276% , 100% , 638% , 100% , 759% , 100% , 956%Data 100% , 1012% , 100% , 1136%Data 75% , 717% , 25% , 717% , 100% , 759% , 100% , 956%Data 100% , 865% , 200% , 956% , 0% , 0%End Sub2.5 简易时钟原理：AVR单片机内有定时器/计数器（可写：T/CTimer/Counter），其本质是一个“计数器”，如果计数脉冲来自单片机的晶振频率（可以预置分频），就是定时器；如果计数脉冲来自单片机的计数输入端子，那就成了计数器。还可利用特殊点阵设计工具来显示中文字符与特殊符号。目的：使用计数器制作简易电子时钟，当按下“0”键时，当前时间增加1分钟；当按下“1”键时，当前时间增加1小时。程序；Sub P3:Local A As Byte : A = 0 Local B As Byte : B = 0Local C As Byte : C = 0Local D As Byte : D = 0Local E As Byte : E = 0Local X As ByteDeflcdchar 1 , 32 , 31 , 4 , 4 , 6 , 5 , 4 , 4 自定义中文字符下Deflcdchar 0 , 4 , 4 , 4 , 6 , 4 , 4 , 4 , 31 自定义中文字符上Deflcdchar 2 , 8 , 15 , 20 , 4 , 31 , 4 , 4 , 4 自定义中文字符午Deflcdchar 4 , 4 , 10 , 17 , 4 , 31 , 2 , 4 , 8 自定义中文字符今Deflcdchar 5 , 31 , 4 , 31 , 4 , 12 , 10 , 18 , 17 自定义中文字符天Config Timer1 = Timer , Prescale = 1024 Enable Interrupts Enable Timer1 ClsLcd input:On Timer1 S Do Dh: X = Getkbd() If X = 16 Then Goto Dh X = X + 1 Select Case X Case 1 B = B + 1 Waitms 500 If B = 60 Then B = 0 Case 2 C = C + 1 Waitms 500 If C = 24 Then C = 0 End SelectLoopS: A = A + 1Timer1 = 58336 Waitms 50 If A = 60 Then A = 0 B = B + 1 If B = 60 Then B = 0 C = C + 1 If C = 24 Then C = 0 End If End If If C 12 Then E = C - 12 : Locate 2 , 4 : Lcd Chr(1) ; Chr(2) Else E = C : Locate 2 , 4 : Lcd Chr(0) ; Chr(2) End If D = E : Locate 2 , 7 If D 10 Then Lcd 0 ; D Else Lcd D End If Lcd : : D = B : Locate 2 , 10 If D 10 Then Lcd 0 ; D Else Lcd D End If Lcd : : D = A : Locate 2 , 13 If D 0 Then Goto Xh2 Cl