计算机控制技术实验指导书

1、计算机控制技术实验指导书常伟微机原理实验室安徽建筑工业学院电子与信息工程学院20123-21一、课程简介：本课程主要介绍计算机控制系统的组成原理、基本类型、设计方法和应用举例。主要内容有：绪论（包括计算机监控系统的基本构成、类型和发展趋势）、数据通信基础、通道与I/O接口、控制算法的计算机实现、常用软件技术、基于个人计算机的监控系统、基于PLC的计算机监控系统、现场总线技术、集散控制系统、计算机监控系统设计方法、计算机监控系统应用举例。本实验的具体任务： 1通过实验，加深学生对微型计算机控制系统的认识和理解。 2掌握基本控制方法的物理意义和实现方法。 3能够设计基本的微机控制系统，掌握微机控制

2、系统的软硬件设计方法。二、课程实验目的与要求：本课程的教学目的在于通过教学使同学们掌握计算机监控系统的基本原理，掌握常用的硬件和软件设计方法，了解计算机监控技术的应用现状、最新发展以及发展趋势，掌握计算机监控系统的基本开发技术等。具体体现在以下几方面：1在实验过程中，教育学生养成良好的实验习惯，独立完成实验的全过程，爱护仪器和设备；遵守纪律，树立良好的学风，使学生了解实验的重要性以及实验课程的地位和作用；2注意培养学生的科学实验能力，逐步提高排除故障、发现问题和解决问题的能力，培养学生进行微机软硬件的设计、调试的能力；3拓宽和加深学生对已学过的理论知识的理解，培养学生实际应用能力，从而掌握比较

3、全面的专业知识。4通过学生动手编程和电路连接，熟悉微型计算机控制系统的组成，让学生掌握微型计算机技术的实际应用方法和技能，掌握常用控制方法的程序设计。5实验完成后必须按时提交实验报告。三、考试（考核）方式：根据实验报告、实验中的动手能力和解决实际问题的能力综合考核。实验报告成绩占课程总成绩的40。实验中的动手能力和解决实际问题的能力考核占总成绩的60。四、场地与主要设备及消耗性器材1场地：微机原理实验室 面积:120平方米2所用设备：微型计算机、EL-MUT-III微机原理实验箱、示波器等。3EL-MUT-III微机原理实验箱外扩光电超声波模块等4消耗性器材：常用集成电路与可编程接口芯片、用于

4、电路连接的导线。五、主要参考书目：1自动控制原理，胡寿松主编, 第四版，清华大学出版社，2001年2计算机控制系统，高金源主编，北京航空航天大学出版社，20013计算机控制技术，于海生等编著，清华大学出版社, 19994控制技术及应用，李新平主编，电子工业出版社，2000年5微型计算机原理与接口技术,周荷琴,吴秀清编著.第3版.合肥:中国科技大学出版社,2004. 硬件实验操作指南一、 根据实验内容进行硬件连线注意：连线及拆线时必须关闭实验箱电源。二、 编写程序并运行1. 运行桌面上“MCS51”应用程序；2. 按确定，串口及波特率设定为默认值；3. 下拉菜单选择 文件新建ASM51文档；4.

5、 在空白处输入源程序（以下为P1口输入输出实验的部分参考程序，横线处须补充指令）：CSEG AT 0000HLJMP STARTCSEG AT 4100HSTART:MOV A,P1 - -JMP START END5. 输入完毕后选择 文件保存 路径保存在D盘根目录下即可；6. 下拉菜单选择 编译汇编 弹出的窗口中会显示编译结果，如果程序有语法错误，弹出窗口中会提示在何处有错误，此时须根据提示修改程序，再次保存后重新编译，直至程序没有错误为止；7. 打开实验箱电源，稍等片刻后实验箱左上角数码管会显示“P-”，如果实验箱始终显示乱码，则实验箱有问题，请更换机位进行实验；8. 下拉菜单选择 调试

6、单片机复位；9. 根据弹出窗口提示，点击确定后按下实验箱右下角黄色按钮“PRESET”，此时数码管显示“C-”代表电脑与实验箱通信正常，若显示不对请重复8、9步操作；10. 下拉菜单选择 调试调试 可将程序下载入实验箱平台；11. 下拉菜单选择 调试运行 即可运行所编写程序；12. 观察实验结果并记录；13. 实验完毕，关闭实验箱电源，拆线时注意按住CPU小板进行拆线。注意：CPU小板的锁紧座有一个锁定拨杆，如果CPU小板松动不可强行进行插拔！实验一 A/D转换实验一、实验目的 熟悉A/D转换的基本原理，掌握ADC0809的用法。二、实验内容 用中断方式采样一路A/D转换数据，通过集成环境显示

7、在数码管中，观察结果。三、实验器材 微机、EL型微机教学实验箱。四、 实验原理图： IN0-IN7是0809的模拟量输入插孔，CS0809是0809的AD启动和片选的输入插孔。EOC是0809转换结束标志。为低时表示正在转换。AN0是一路模拟量输出插孔。0809未说明的信号已连好。五、接线指导： 1电位器的电压调节输出端AN0接ADC0809的ADINO。CS0连接 0809的片选CS0809； 20809的EOC接到CPU小板的INT0或功能实验板的INT0上； 3编程并下载全速运行，改变电位器(AN0插孔左边银色圆柱状旋钮)观察实验箱左上角数码管显示转换结果的变化；4. 实验完毕，关闭电源

8、，拆除连线，实验箱恢复原状。六、程序流程图中断服务程序开始开始 判断通道号启动A/D通道0读A/D结果等待送变量启动A/D通道1等待中断结束启动A/D通道2NAME T15 ;0809实验PORT EQU 0CFA0HDA_PORT EQU 0FB0HCSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4003H LJMP AN_INT CSEG AT 4100HSTART: SETB EA SETB EX0 MOV DPTR,#PORT ;启动通道0 MOVX DPTR,A ; MOV R0,#0FFH;LOOP1:DJNZ R0,LOOP1 ;等待中断 LOOP: MOV DP

9、TR,#0CFE9H ;写显示RAM命令字 MOV A,#90H MOVX DPTR,A MOV R0,#50H ;存放转换结果地址初值送R0 MOV R1,#02H MOV DPTR,#0CFE8H ;8279数据口地址DL0: MOV A,R0 ACALL TABLE ;转换为显码 MOVX DPTR,A ;送显码输出 INC R0 DJNZ R1,DL0 DEL1: MOV R6,#255 ;延时一段时间使显示更稳定DEL2: MOV R5,#255DEL3: DJNZ R5,DEL3 DJNZ R6,DEL2 LJMP START ;循环 RET TABLE: INC A MOVC A

10、,A+PC RETDB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HAN_INT: CLR EA PUSH DPH PUSH DPL PUSH ACC MOV DPTR,#PORT MOVX A,DPTR MOV R1,A MOV DPTR,#DA_PORT MOVX DPTR,A INC DPTR MOVX DPTR,A DISP: MOV A,R1 ;从R1中取转换结果 SWAP A ;分离高四位和低四位 ANL A,#0FH ;并依次存放在50H到51H中 MOV 50H,A MOV A,R1 ANL

11、A,#0FH MOV 51H,A POP ACC POP DPL POP DPH SETB EA RETI END实验 DAC0832实验一、 实验目的 掌握D/A转换原理和DAC0832的用法。二、实验内容 编程产生三角波和阶梯波。三、实验器材 微机、EL型微机教学实验箱。四、实验原理图CS0832是0832的片选输入插孔，A0控制是单缓冲还是双缓冲，在实验箱上0832附近有一跳线可选择。双缓冲时，先A0=0，再A0=1。单缓冲时与A0无关。 VOUT是0832电路模块的输出插孔。 KB6调节参考电压VREF，KB5调节DA的零点，KB4调节DA的满偏。五、 接线指导1 CS0-CS7任选一

12、与DAC0832片选CS0832相连；2 示波器与DAC0832输出相连；3 调零和满偏；4 编程产生不同波形并用示波器观察；5 实验完毕，关闭电源，拆除连线，实验箱恢复原状六、 程序流程图 阶梯波 三角波D/A值1送D/A值启动D/AD/A值<1 11< 1D/A初始值值送D/A启动D/AD/A值+1D/A值< FFH？开始启动D/A延时1ms值+10HD/A初始值值送D/A开始 N Y N Y 实验2键盘和LED显示实验一、实验目的：1掌握用查表技术实现数据转换和编程方法。2掌握矩阵键盘的工作原理和编程方法。3熟悉微机控制系统中数据输入和显示方法。二、所需设备1EL805

13、1III型实验箱2微机一台三、实验内容1利用实验台提供的键盘和8255芯片组合成矩阵式键盘.2利用实验台上的LED二极管数码管显示键盘输入的数据。将键盘的扫描码转换为十六进制的数字显示在二极管数码管上.四、实验原理说明1识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法本实验采用行反转法识别键将键盘的行线接一并行口，让它工作于输出方式让列线接至另一并行口，让它工作于输入方式CPU想行线上送出低电平然后读入列线如果有键按下，则列线必定有某一列线输入为然后将行线的并口设置为输入方式，列线的并口设置为输出方式将刚刚读入的列线值从列线并口送出，读入行线值，则行线也会有某一条线输入为当某一键按下时必定会有唯一的行

14、线和列线组合在程序设计中通过设置两个表格实现按键的扫描码和键值之间的转换实验台上8255的数据线，地址线，读写线，复用控制线均已接好片选信号由8255CS输入，三个输入出口分别对应PA0PA7;PB0PB7;PC0PC7实验台上的发光二极管均为共阳极五、实验步骤将实验箱右下角矩阵按键旁的RL10RL17接8255A模块的PB0PB7,KA10KA12接8255A的PA0PA2；8255A的8255CS接实验台上的CS0；8255A的口PC0PC7接发光二极管LEDLED8；4 编写程序实现在LED发光二极管上显示你输入的键值；5. 实验完毕，关闭电源，拆除连线，实验箱恢复原状。六、实验结果1.

15、运行程序，按相应的键盘值，二极管会显示出相应的二进制编码七、程序框图NAME t8 ;8255键盘实验PA EQU 0CFA0HPB EQU PA+1PC0 EQU PB+1PCTL EQU PC0+1CSEG AT 4000H LJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV 42H,#0FFH ;42H中放显示的字符码，初值为0FFHSTA1: MOV DPTR,#PCTL ;设置控制字，ABC口工作于方式0 ;AC口输出而B口用于输入 MOV A,#82H MOVX DPTR,A;=LINE: MOV DPTR,#PC0 ;将字符码从C口输出显示 MOV A,42H ;

16、ACALL LED CPL A ;共阳极，所以要取反 MOVX DPTR,A ;取反之后输出 CLR A MOV DPTR,#PA ;从A口输出全零到键盘的列线 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#PB ;从B口读入键盘行线值 MOVX A,DPTR MOV 40H,A ;行线值存于40H中 CPL A ;取反后如为全零 ;表示没有键闭合，继续扫描 JZ LINE;= MOV R7,#10H ;有键按下，延时10MS去抖动DL0: MOV R6,#0FFHDL1: DJNZ R6,DL1 DJNZ R7,DL0;= MOV DPTR,#PCTL ;重置控制字，让A为输入，BC为输出 M

17、OV A,#90H MOVX DPTR,A MOV A,40H MOV DPTR,#PB ;刚才读入的行线值取出从B口送出 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#PA ;从A口读入列线值 MOVX A,DPTR MOV 41H,A ;列线值存于41H中 CPL A ;取反后如为全零 JZ STA1 ;表示没有键按下;= MOV DPTR,#TABLE ;TABLE表首地址送DPTR MOV R7,#18H ;R7中置计数值16 MOV R6,#00H ;R6中放偏移量初值TT: MOVX A,DPTR ;从表中取键码前半段字节，行线值与实 CJNE A,40H,NN1 ;际输入的行线值相

18、等吗？不等转NN1 INC DPTR ;相等，指针指向后半字节，即列线值 MOVX A,DPTR ;列线值与实际输入的列线值 CJNE A,41H,NN2 ;相等吗？不等转NN2;= MOV DPTR,#CHAR ;相等，CHAR表基址和R6中的偏移量 MOV A,R6 ;取出相应的字符码 MOVC A,A+DPTR MOV 42H,A ;字符码存于42HBBB: MOV DPTR,#PCTL ;重置控制字，让AC为输出，B为输入 MOV A,#82H MOVX DPTR,AAAA: MOV A,42H ;将字符码从C口送到二极管显示 MOV DPTR,#PC0 ;ACALL LED CPL

19、A MOVX DPTR,A JMP STA1 ;转START;=NN1: INC DPTR ;指针指向后半字节即列线值（行线不等加二，列线不等加一）NN2: INC DPTR ;指针指向下一键码前半字节即;行线值 INC R6 ;CHAR表偏移量加一 DJNZ R7,TT ;计数值减一,不为零则转TT继续查找（注意每次返回时保证DPTR指向行线） JMP BBB RET;=TABLE: DW 0FE06H,0FD06H,0FB06H,0F706H,0EF06H,0DF06H,0BF06H,07F06H ;TABLE为键值表，每个键位占 DW 0FE05H,0FD05H,0FB05H,0F705

20、H,0EF05H,0DF05H,0BF05H,07F05H ;两个字节，第一个字节为行 DW 0FE03H,0FD03H,0FB03H,0F703H,0EF03H,0DF03H,0BF03H,07F03H ;线值，第二个为列线值 CHAR: DB 00H,01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H ;字符码表 DB 0AH,0BH,0CH,0DH,0EH,0FH,10H,11H,12H,13H DB 14H,15H,16H,17H LED: INC A ;取与数字对应的段码 MOVC A,A+PC RET DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH

21、, 07H, 7FH,6FH, 40H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HEND实验3 LCD显示实验一、实验目的：1熟悉LCD的显示原理2掌握带字库的LCD使用方法3熟悉OCMJ8X2点阵液晶模块的使用二、所需设备1EL8051III型实验箱2微机一台三、实验内容1利用实验台提供的OCMJ8X2点阵液晶模块实现汉字的显示.四、实验原理说明1.LCD显示电路    LCD电路采用模块化的OCMJ8X2点阵液晶模块,其接口为8路数据信号和两路控制信号，全部通过实验箱插孔引出。（可参考相关型号文档说明）2.OCMJ2×8液

22、晶模块介绍及使用说明    OCMJ中文模块系列液晶显示器内含 GB 2312 16*16点阵国标一级简体汉字和 ASCII8*8（半高）及8*16（全高）点阵英文字库，用户输入区位码或 ASCII 码即可实现文本显示。 OCMJ中文模块系列液晶显示器也可用作一般的点阵图形显示器之用。提供有位点阵和字节点阵两种图形显示功能，用户可在指定的屏幕位置上以点为单位或以字节为单位进行图形显示。完全兼容一般的点阵模块。 OCMJ中文模块系列液晶显示器可以实现汉字、ASCII 码、点阵图形和变化曲线的同屏显示，并可通过字节点阵图形方式造字。本系列模块具有上/下/左/右移动当前

23、显示屏幕及清除屏幕的命令。一改传统的使用大量的设置表1：OCMJ2X8（128X32）引脚说明命令进行初始化的方法，OCMJ 中文模块所有的设置初始化工作都是在上电时自动完成的，实现了“即插即用”。同时保留了一条专用的复位线供用户选择使用，可对工作中的模块进行软件或硬件强制复位。规划整齐的10个用户接口命令代码，非常容易记忆。标准用户硬件接口采用REQ/BUSY 握手协议，简单可靠。3.硬件接口    接口协议为 请求/应答（REQ/BUSY） 握手方式。应答BUSY 高电平（BUSY =1） 表示 OCMJ 忙于内部处理，不能接收用户命令；BUSY 低电平（BU

24、SY =0）表示 OCMJ 空闲，等待接收用户命令。发送命令到 OCMJ可在BUSY =0 后的任意时刻开始，先把用户命令的当前字节放到数据线上，接着发高电平REQ 信号（REQ =1）通知OCMJ请求处理当前数据线上的命令或数据。OCMJ模块在收到外部的REQ高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据，同时将应答线BUSY变为高电平，表明模块已收到数据并正在忙于对此数据的内部处理，此时，用户对模块的写操作已经完成，用户可以撤消数据线上的信号并可作模块显示以外的其他工作，也可不断地查询应答线BUSY是否为低（BUSY =0？），如果BUSY =0，表明模块对用户的写操作已经执行完毕。可以再送下一

25、个数据。如向模块发出一个完整的显示汉字的命令，包括坐标及汉字代码在内共需5个字节，模块在接收到最后一个字节后才开始执行整个命令的内部操作，因此，最后一个字节的应答BUSY 高电平（BUSY =1）持续时间较长，具体的时序图和时间参数说明查阅相关手册。引脚名称方向说明引脚名称方向说明1VLED+I背光源正极（LED+5V）8DB1数据12VLED-I背光源负极（LED-OV）9DB2数据23VSSI地10DB3数据34VDDI（+5V）11DB4数据45REQI请求信号，高电平有效12DB5数据56BUSYO应答信号=1：已收到数据并正在处理中 =0：模块空闲，可接收数据13DB6数据67DB0

26、I数据014DB7数据7一）、字符显示命令：1、显示国标汉字；2、显示8X8 ASCII字符；3、显示8X16ASCII字符；二）、图形显示命令：4、显示位点阵；5、显示字节点阵；三）、屏幕控制命令：6、清屏；7、上移；8、下移；9、左移；10、右移；4.用户命令 用户通过用户命令调用 OCMJ 系列液晶显示器的各种功能。命令分为操作码及操作数两部分，操作数为十六进制。共分为 3 类10 条。分别是：（以下所示取值范围分别为：2X8、4X8、5X10的取值范围）    1）显示国标汉字    命令格式： F0 XX YY QQ WW

27、     该命令为5字节命令（最大执行时间为1.2毫秒，Ts2=1.2mS），其中  XX：为以汉字为单位的屏幕行坐标值，取值范围00到07、02到09、00到09  YY：为以汉字为单位的屏幕列坐标值，取值范围00到01、00到03、00到04    QQ WW：坐标位置上要显示的GB 2312 汉字区位码     2) 显示8X8 ASCII字符     命令格式：F1 XX YY AS  该命令为4字节命令（最大执行时间为0.8毫

28、秒，Ts2=0.8mS），其中    XX：为以ASCII码为单位的屏幕行坐标值，取值范围00到0F、04到13、00到13 YY：为以ASCII码为单位的屏幕列坐标值，取值范围00到1F、00到3F、00 到4F      AS：坐标位置上要显示的ASCII 字符码      3) 显示8X16 ASCII字符  命令格式：F9 XX YY AS   该命令为4字节命令（最大执行时间为1.0毫秒，Ts2=1.0mS），其中XX：为以ASCII码为单位的屏幕行坐标值

29、，取值范围00到0F、04到13、00 到13 YY：为以ASCII码为单位的屏幕列坐标值，取值范围00到1F、00到3F、00到4F AS：坐标位置上要显示的ASCII 字符码     4) 显示位点阵 命令格式： F2 XX YY     该命令为3字节命令（最大执行时间为0.1毫秒，Ts2=0.1mS），其中  XX：为以1*1点阵为单位的屏幕行坐标值，取值范围00到7F、20到9F、00到9F  YY：为以1*1点阵为单位的屏幕列坐标值，取值范围00到40、00到40、00 到40 &#

30、160;   5) 显示字节点阵    命令格式： F3 XX YY BT 该命令为4字节命令（最大执行时间为0.1毫秒，Ts2=0.1mS），其中  XX：为以1*8点阵为单位的屏幕行坐标值，取值范围00到0F、04到13、00到13  YY：为以1*1点阵为单位的屏幕列坐标值，取值范围00到1F、00到3F、00到4F  BT：字节像素值，0 显示白点，1 显示黑点 （显示字节为横向）    6) 清屏 命令格式：F4  该命令为单字节命令（最大执行时间为11毫

31、秒，Ts2=11mS），其功能为将屏幕清空。    7) 上移    格式：F5      该命令为单字节命令（最大执行时间为25毫秒，Ts2=25mS），其功能为将屏幕向上移一个点阵行。    8) 下移    命令格式：F6   该命令为单字节命令（最大执行时间为30毫秒，Ts2=30mS），其功能为将屏幕向下移动一个点阵行。     9) 左移     命令格式

32、：F7 该命令为单字节命令（最大执行时间为12毫秒，Ts2=12mS），其功能为将屏幕向左移动一个点阵行。    10) 右移命令格式： F8   该命令为单字节命令（最大执行时间为12毫秒，Ts2=12mS），其功能为将屏幕向右移动一个点阵行。显示窗口坐标关系  以上列表为汉字、ASC码显示屏幕坐标（ASC码Y坐标一点阵坐标为准）。如显示图形点阵，则以128*64（OCMJ4X8）或128*32（OCMJ2X8）点阵坐标为准，可在屏幕任意位置显示。2、OCMJ2×8液晶模块外部连接接口说明  实验箱上DB0DB7

33、插孔对应于8位数据线；BUSY、REQ插孔分别为两控制端；右侧电位器用于背光调节。五、实验步骤 1、实验连线PA0PA7接DB0DB7，PC7接BUSY，PC0接REQ，8255CS选择CS0(0CFA0H) 2按照流程图编写程序并实现显示“安徽建工学院 电信学院” 3. 实验完毕，关闭电源，拆除连线，实验箱恢复原状。六、实验结果1运行程序，在LCD上可以看见居中显示的“安徽建工学院 电信学院”七、程序框图 ;接线方法： ;PA0PA7接DB0DB7，PC7接BUSY，PC0接REQ，CS8255选择CS0(0CFA0H) ;8255扩展OCMJ2X8模块测试程序 ;- PA EQU 0CFA

34、0H PB EQU 0CFA1H PCC EQU 0CFA2H PCTL EQU 0CFA3H STOBE0 EQU 70H ;PC0复位控制字 STOBE1 EQU 71H ;PC0置位控制字 CSEG AT 0000H LJMP STARTCSEG AT 4100H;-START: MOV DPTR, #PCTL MOV A, #88H MOVX DPTR, A ;置PA口输出,PC口高4位输入,低4位输出 MOV DPTR, #PCTL MOV A, #STOBE0 MOVX DPTR, A MOV A, #0F4H ACALL SUB2 ACALL DELAY ;清屏START1: M

35、OV R0, #01H MOV R1, #3CH HE1: MOV DPTR, #PCC MOVX A, DPTR JB ACC.7, HE1 ;pc0=1就等待 ACALL SUB1 ACALL SUB2 DJNZ R1, HE1 ACALL DELAY ACALL DELAY ACALL DELAY START9: MOV R0, #01H MOV R1, #10H HE9: MOV DPTR, #PCC MOVX A, DPTR JB ACC.7, HE9 ;pc0=1就等待 ACALL SUB9 ACALL SUB2 ACALL DELAY DJNZ R1, HE9 LJMP STAR

36、T1 ;-DELAY: ;MOV R2, #23HDEL0: MOV R4, #00HDEL1: MOV R6, #06FHDEL2: DJNZ R6, DEL2DJNZ R4, DEL1;DJNZ R2, DEL0RET;-SUB2: MOV DPTR, #PA MOVX DPTR, A ;输出数据 MOV DPTR, #PCTL MOV A, #STOBE1 MOVX DPTR, A ;置CP0=1，请求处理 INC R0 HE2: MOV DPTR, #PCC MOVX A, DPTR ;读C口 JNB ACC.7, HE2 ;busy=0，表示还未处理，不能进行下一个输出 MOV DPTR, #PCTL MOV A, #STOBE0 MOVX DPTR, A ;PC0=0，已处理可撤消数据 R