关于实验课的说明

1、阳建宏2022-6-25计算机控制技术 关于实验课的说明实验内容与要求实验内容n必做：基于凌阳61单片机开发板的I/O控制实验n选做：基于S7-200PLC的步进电机控制实验实验要求n实验操作、实验结果验收n实验报告 单片机实验，一人一份 PLC实验，一组一份单片机实验介绍单片机n将CPU、存储器、串并行I/O口、定时/计数器、甚至A/D转换器、脉宽调制器、 图形控制器等功能部件功能部件全都集成集成在一块大规模集成电路芯片芯片上，构成了一个完整的具有相当控制功能的微控制器。n具有体积小体积小、功耗低、性能可靠、价格低廉、功能扩展容易、使用方便灵活、易于产品化等诸多优点。计程器万年历手机单片机实

2、验介绍 实验中用到的单片机：凌阳实验中用到的单片机：凌阳SPCE061A1616位位结构的微控制器结构的微控制器输入输入/ /输出端口输出端口定时定时/ /计数器计数器D/AD/A和和A/DA/D转换转换串行设备输入输出串行设备输入输出内置在线仿真内置在线仿真ICEICE接口接口凌阳“61”板总体介绍 “61板”是SPCE061A EMU BOARD V1.0的简称,是以16位单片机SPCE061A为核心的精简开发仿真实验板。 硬件电路包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等。凌阳“61”板总体介绍凌阳“61”板总体介绍电源座电源座PROBE座座EZ_PRO

3、BE座座PROBE& EZ_PROBE选择选择开关开关耳机插孔耳机插孔喇叭插座喇叭插座音量调节音量调节电位器电位器3个按键个按键IOA口口IOB口口复位键复位键电源指示灯电源指示灯睡眠指示灯睡眠指示灯凌阳“61”板SPCE061ASPCE061A 的特性 16位nSP微处理器； 工作电压(CPU) VDD为2.43.6V (I/O) VDDH为2.45.5V； CPU时钟：0.32MHz49.152MHz ； 内置2K字SRAM、内置32K FLASH； 可编程音频处理； 系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为2A3.6V； 2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数

4、值)、2个10位DAC(数-模转换) 输出通道、32位通用可编程输入/输出端口； 14个中断源可来自定时器A / B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒； 使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据； 锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号； 7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器； 声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能； 具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能； 内置在线仿真电路ICE（In- Circuit Emulator）接口； 具有WatchDog功能。单片机实验介绍凌阳“61板

5、”LED键盘模组实验n通过“61板”对LED键盘模组的控制来实现数码管显示和键盘控制功能。SPCE061A 输入/输出接口 输入/输出接口（也可简称为I/O口）是单片机与外设交换信息的通道。 输入端口：接收检测信号、键盘信号等。 输出端口：输送处理结果、显示信息、控制命令、驱动信号等。IOA口口IOB口口 SPCE061A有两个16位通用的并行I/O口：A口和B口。这两个口的每一位都可通过编程单独定义成输入或输出口。SPCE061A 输入/输出接口这三个口中每个对应的位组合在一起，形成一个控制字，来定义相应I/O 口位的输入/输出状态和方式。某一位的设定包括以下3个基本项： 数据向量Data

6、属性向量Attribution 方向控制向量Direction。SPCE061A 输入/输出接口什么是控制字？ 简单说就是完成相应的单片机特定功能的控制开关，0和1。 通过控制字设置，可以对单片机特定功能进行选择，否则为单片机默认电位时控制状态。 比如，输入输出控制字可以控制单片机是否读入数据线的数据或是将数据送出。 控制字位数等于处理器位数 控制字通常保存在此硬件的寄存器中。SPCE061A 输入/输出接口 方向控制向量Direction：l决定口位的输入/输出方向： 0为输入，1为输出。 属性向量Attribution：l0为带 上拉或下拉电阻式输入，而1 则为悬浮式输入。l在口位的输出状

7、态下，决定其输出是反相的还是同相 的；0为反相输出，1则为同相输出。 数据向量Data：l在口位的输入状态下被写入时，与_Attrib 位组合在一起形成输入方式的控制字00、01、10、11，以决定输入口是带唤醒功能的上拉电阻式、下拉电阻式或悬浮式以及 不带唤醒功能的悬浮式输入。14/68凌阳“61板”-I/O口IOA口口IOB口口“61”板总共有32个I/O口：IOA0IOA15、IOB0IOB15这些I/O口是可以编程的，即可 以设置为输入或输出写控制字写控制字寄存器寄存器P_IOA_DirP_IOA_AttribP_IOA_DataP_IOB_DirP_IOB_AttribP_IOB_D

8、ata完成单片机特定功能的控制开关0或1有限存贮容量的高速存贮部件，可用来暂存指令、数据、地址低低8位位高高8位位15/68凌阳“61板”-I/O口I/O口的设置和操作输输入入输输出出反反相相同同相相悬悬浮浮上上/下拉下拉如：将如：将IOA口初始化为同相低电平输出口初始化为同相低电平输出*P_IOA_Dir = 0 xffff; /输出口输出口 (1)*P_IOA_Attrib = 0 xffff; /同相同相 (1)*P_IOA_Data = 0 x0000; /低电平低电平 (0)16/68凌阳“61板”-I/O口小结：小结： 对硬件的设置和操作都是往硬件对硬件的设置和操作都是往硬件寄存器

9、的地址里写入控制字，实现数寄存器的地址里写入控制字，实现数据的读出和读入。据的读出和读入。 IOA口口IOB口口详细资料请查阅：详细资料请查阅：SPCE061A单片机教材书单片机教材书 第第2章章 硬件结构硬件结构.PDF17/68凌阳“61板”说明IOA口口IOB口口与与计计算算机机相相连连的的插插座座18/68凌阳“61板”-PROBE座选择开关选择开关PROBE座座EZ_PROBE座座 “61”板通过下载线与板通过下载线与PC机相连，进行程序的烧写、调试机相连，进行程序的烧写、调试和在线仿真和在线仿真 PROBE：在线调试器，调试速度快、灵活：在线调试器，调试速度快、灵活 EZ_PROB

10、E：下载大程序代码和调试时的速度比：下载大程序代码和调试时的速度比PROBE慢，但价格较低，适合学生使用慢，但价格较低，适合学生使用 试验中使用的是试验中使用的是EZ_PROBE连接计算机25针并口19/68凌阳“61板”-PROBE座选择开关选择开关PROBE座座EZ_PROBE座座 利用短路子连接利用短路子连接2、3脚。脚。需要注意的是：需要注意的是：程序在线调试完毕后，需要脱机运行时，程序在线调试完毕后，需要脱机运行时，必须将短路子拔下，才能正常运行程序。必须将短路子拔下，才能正常运行程序。20/68LED键盘模组-连接关系“61”板板键盘模组键盘模组下载线下载线21/68LED键盘模组

11、-布局8 8个按键个按键8 8个个LEDLED灯灯6 6个数码管个数码管与与“6161板板”相连相连的数据线接口的数据线接口Question：如何与如何与“61板板”连线？连线？如何控制按键、灯、数码管？如何控制按键、灯、数码管？22/68LED键盘模组-数码管显示控制位码位码：负责选择哪位数码管进行显示（：负责选择哪位数码管进行显示（DIG控制）控制）段码：负责数码管显示的具体内容段码：负责数码管显示的具体内容 （SEG控制）控制）位信号和段信号均位信号和段信号均高电平有效高电平有效控制哪位数码管显示控制数码管显示内容+-：灯灯-+23/68硬件连接：硬件连接：IOB低低8位接位接SEG，高

12、，高8位接位接DIGLED键盘模组-数码管显示控制24/68*P_IOB_Data = 0 x047d单片机单片机 IOB：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0键盘模组：键盘模组：硬件连接：硬件连接：IOB高高8位接位接DIG，低，低8位接位接SEGD8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e d c b a低8位高8位SEGDIG0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1IOB寄存器：寄存器：LED键盘模组-数码管显示控制25/68硬件连接：硬件连接：IOB低低8位接位接SEG，高，高8位接位接DIG思考题：改变硬

13、件连线，结果如何？IOB低低8位接位接DIG，高，高8位接位接SEG26/68*P_IOB_Data = 0 x047d单片机单片机 IOB：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0键盘模组：键盘模组：硬件连接：硬件连接：IOB高高8位接位接SEG，低，低8位接位接DIGdp g f e d c b a D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1低8位高8位DIGSEG0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0IOB寄存器：寄存器：*P_IOB_Data = 0 x7d04D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e

14、 d c b aDIGSEG需要特别注意：硬件连线与寄存器的控制字相对应需要特别注意：硬件连线与寄存器的控制字相对应思考题：改变硬件连线，结果如何？27/68选择灯的标志位具体哪个灯亮单片机单片机 IOB：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0键盘模组：键盘模组：D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e d c b aIOB寄存器：寄存器：0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1*P_IOB_Data = 0 x4001LED键盘模组-数码管显示控制28/68思考题：如何让灯循环显示？单片机单片机 IOB：15

15、14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0键盘模组：键盘模组：D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e d c b aIOB寄存器：寄存器：0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 029/68LED键盘模组-按键控制30/68LED键盘模组-按键控制硬件连接：硬件连接：IOB低低8位接位接SEG，高，高8位接位接DIG IOA低低8位接位接1*8KEY*P_IOB_Data = GetKey()外部外部

16、指令指令输入输入显示显示输出输出控制灯亮控制灯亮控制按键控制按键获取按键的键值获取按键的键值31/68LED键盘模组-小结注意注意段段与与位位的控制的控制注意注意行行与与列列的控制的控制详细资料请查阅：详细资料请查阅：LED键盘模组键盘模组LED模组说明书模组说明书.pdf32/68单片机单片机键盘模组键盘模组下载线下载线如何通过单片机控制键盘模组的显示如何通过单片机控制键盘模组的显示 ？向单片机的寄存器中写控制字向单片机的寄存器中写控制字LED键盘模组-小结33/68凌阳凌阳“61板板”-自检自检step1：接上电池盒：接上电池盒自检程序：精简开发板自检程序：精简开发板-61板板自检程序自检

17、程序61a测试测试.rar参考程序：精简开发板参考程序：精简开发板-61板板61板实验指导书板实验指导书 shiyanjiaocheng_program.rar34/68凌阳凌阳“61板板”-自检自检电源指示灯点亮电源指示灯点亮具体方法：将电池盒开关扳向ON端现 象：电源指示灯被点亮step2：打开电池盒开关：打开电池盒开关35/68凌阳凌阳“61板板”-自检自检具体方法：将喇叭的接口插入61板上标有SPK的2pin座上step3：连接喇叭：连接喇叭36/68凌阳凌阳“61板板”-自检自检复位键复位键现象：语音提示“欢迎进入自检模式”，此时因为还没有连线，所以会听到：“I/O测试失败”的警告s

18、tep4：按复位键：按复位键37/68凌阳凌阳“61板板”-自检自检具体方法：具体方法： 将A口低8位和B口低8位用排线短接，注意A0-A7B0B7将A口高8位和B口高8位用排线短接，注意A8-A15B8B15step5：接排线：接排线现象：语音提示：“I/O测试成功”38/68凌阳凌阳“61板板”-自检自检KEY1KEY1键键现象：语音提示“睡眠测试成功”，睡眠指示灯点亮0.5s后熄灭睡眠指示灯睡眠指示灯step6：按：按KEY1键键39/68凌阳凌阳“61板板”-自检自检KEY2KEY2键键现象：按键后等5秒钟后，语音提示“AD测试成功”step7：按：按KEY2键键40/68凌阳凌阳“6

19、1板板”-自检自检KEY3KEY3键键现象：喇叭会发出叫声step8：按：按KEY3键键41/68单片机实验凌阳“61板” LED键盘模组编译环境42/68IDE集成开发环境-简介 开发环境集程序的编译、链接、调试、仿真等功能于一体开发环境集程序的编译、链接、调试、仿真等功能于一体 通过下载线配合通过下载线配合“61”板使用，进行板使用，进行“61”板的开发板的开发 配备硬件声明头文件和常用库函数模块，加快开发进程配备硬件声明头文件和常用库函数模块，加快开发进程43/68IDE集成开发环境-安装 执行光盘执行光盘 IDE184 unSPIDE1.8.4.exe 安装完毕后的快捷方式：安装完毕后

20、的快捷方式： 主界面：主界面：菜单栏工具栏Work Space窗口Out Put窗口编辑窗口44/68IDE集成开发环境-举例应用任务描述：任务描述： 应用IDE集成开发环境完成按键点亮发光二极管的程序编写、编译、调试、烧写和运行“61”板板键盘模组键盘模组下载线下载线45/68IDE集成开发环境-举例应用Step1：新建项目，名称为LEDKEYFileNew46/68IDE集成开发环境-举例应用Step2：Project File中键入文件名LED_KEY Location中选择存储路径47/68IDE集成开发环境-举例应用Step3：File New File 选择”SP IDE C Fi

21、le” 填写工程名、File、Location的相应信息48/68IDE集成开发环境-举例应用全部完成后出现如下界面：49/68IDE集成开发环境-举例应用Step4：在编辑区编译代码50/68IDE集成开发环境-举例应用Step5：Build Build 编译代码工具栏的快捷按钮51/68IDE集成开发环境-举例应用Step6：编译完毕后观察Out Put窗口，出现错误后，根据提示改正，直至编译无误调试有误调试有误调试正确调试正确52/68IDE集成开发环境-举例应用Step7：在线调试53/68IDE集成开发环境-举例应用Step8：选择端口 Project Select Body，选择

22、EZ_Probe接计算机并口接计算机并口 接接EZ_PROBEEZ_PROBE 短路子接短路子接2 2、3 3脚脚54/68IDE集成开发环境-举例应用Step9：点击工具栏中Download按钮，下载代码到单片机中55/68IDE集成开发环境-举例应用Step10：下载完毕后，进入调试模式，会出现调试工具栏；在调试模式中进行程序的在线调试，现象正确后，可以拔掉下载线脱机运行。SPCE061A 输入/输出接口I/O端口的组合控制设置 SPCE061A 输入/输出接口编程实例/=/ 工程名称：ex04_c_IOA_OUT/ 功能描述： 实验箱实验指导书基础应用实验/ 使用C语言实现A口的输出，通

23、过IOA口低8位输出的数据控制8个/ 发光二极管的点亮与熄灭，点亮与熄灭为动态的，而且是重复循/ 环的。/ IDE环境： SUNPLUS unSPTM IDE 2.0.0（or later）/ 涉及的库：CMacro1016.lib/ 组成文件：main.c/ 硬件连接：IOA口低8位与1*8LED相连/ 维护记录：2005-09-12v1.0/=/=/ 文件名称：main.c/ 功能描述：通过IOA口低8位输出的数据控制8个发光二极管的点亮与熄灭，/点亮与熄灭为动态的，而且是重复循环的。/ 维护记录：2005-09-12v1.0/=SPCE061A 输入/输出接口编程实例#define P_

24、IOA_Data (volatile unsigned int *)0 x7000 #define P_IOA_Buffer(volatile unsigned int *)0 x7001 #define P_IOA_Dir (volatile unsigned int *)0 x7002#define P_IOA_Attrib (volatile unsigned int *)0 x7003#define P_Watchdog_Clear(volatile unsigned int *)0 x7012void Delay(void);/=/ 语法格式：int main(void)/ 实现功能

25、：通过IOA口低8位输出的数据控制8个发光二极管的点亮与熄 / 灭，点亮与熄灭为动态的，而且是重复循环的。/ 参数：无/ 返回值： 无/=SPCE061A 输入/输出接口编程实例int main(void)unsigned int uiData;*P_IOA_Dir = 0 xffff;/设置IOA口为同相低电平输出*P_IOA_Attrib = 0 xffff;*P_IOA_Data = 0 x0000;uiData = 0; /定义输出数据变量while(1)*P_IOA_Data = uiData;/输出数据送到IOA口，当IOA口某一位输出高电平时，点亮与其连接的发光二极管uiData+;/输出数据加1Delay();/延时*P_Watchdog_Clear = 0 x0001;/清看门狗操作SPCE061A 输入/输出接口编程实例/=/语法格式：void Delay(void)/实现功能：延时/参数：无/返回值：无/=void Delay(void)unsigned int uiCount;for(uiCount = 0;uiCount 32767; uiCount+)*P_Watchdog_Clear = 0 x0001; /清看门狗操作61板实验需要说明的几点内容n看门狗 称为称为“Watchdo