CF系列实验指导书

单片机与PLC技术实验指导书实验地点：一区主楼623房间指导教师：胡振坤进实验室领取C8051及PLC实验报告带相关数据手册或课件，需要查阅。不用带鞋套。第一章：单片机实验设备简介1.1C8051F系统实验设备的组成NCD-CIP51F020综合实验设备由C8051F020CPU板和系统实验板二部分组成，见图1-1，应用该设备可进行片上系统单片机较典型应用的实验。图1-1C8051实验箱第一章：单片机实验设备简介1.2C8051F020CPU板简介系统实验板除与C8051F020CPU板接口外还配置了丰富的硬件资源，系统实验板硬件逻辑结构如图1-2.第一章：单片机实验设备简介图1-2系统实验板框图第一章：单片机实验设备简介1.3SiliconLabsC8051F单片机开发工具简介：SiliconLabs的开发工具实质上就是计算机IDE调试环境软件及计算机USB到C8051F单片机JTAG口的协议转换器(UEC5)的组合。SiliconLabsC8051F系列所有的单片机片内均设计有调试电路，该调试电路通过边界扫描方式获取单片机片内信息，通过4线的JTAG接口与开发工具连接以便于进行对单片机在片编程调试。NCD-CIP51F020系统实验设备中的主板上的单片机为C8051F系列中的F020。适配器(UEC5)一端与计算机相连，另一端与C8051F单片机JTAG口相连，应用SiliconLabs提供的IDE调试环境或Keil

的uVision2调试环境就可以进行非侵入式、全速的在系统编程(ISP)和调试。第一章：单片机实验设备简介1.4SiliconLabsIDE界面如图1-3所示

：第一章：单片机实验设备简介1.5软件的基本操作：(1)、创建项目，可以使用“Project”菜单中的“NewProject”选项或“SaveProjectAs”选项来创建项目。如果使用“SaveProjectAs”选项，将出现“SaveWorkspace”对话框来选择项目名称和存放的位置(项目文件的扩展名为.wsp)。第一章：单片机实验设备简介(2)、保存一个项目保存项目用“Project”菜单中的“SaveProject”选项。项目不必每次打开后都保存，遇到下面的情况需保存项目：已打开新文件且将作为项目的一部分。已打开新窗口，且每次打开项目时都需要重新打开这些窗口。

IDE窗口的位置和/或大小改变了，且在下次项目重新打开时需保留这种变化。第一章：单片机实验设备简介(3)、在项目中添加文件：A.在项目窗口的File选项窗口中添加文件到项目。可以建立新文件，过打开已有文件。B.从Project菜单中加文件到一个打开的项目在Project菜单中用“AddFilestoProject”选项。C.从“BuildButtonDefinition”对话框中添加文件到项目，从“Project”菜单中打开“TargetBuildConfiguration”对话框，点击“Customize”按钮，使用“AddFilestoProject”按钮。第一章：单片机实验设备简介(4)、汇编和编译：A可用生成工具栏中的生成按钮，或用项目菜单中的“Build/MakeProject”命令来生成项目。如果没有打开的项目此命令是被禁止的。B当汇编/编译和链接完成后，结果将显示在输出窗口的“Build”选项窗中。如果产生列表文件，文件将显示在输出窗口的“List”选项窗中。第一章：单片机实验设备简介(5)、下载代码到FLASH：简单地按下生成工具栏中的下载按钮或使用Debug菜单中的“Download”命令，就可以下载程序到目标处理器的flash中（注意：只有在执行“Connect”命令后才能下载代码到目标硬件）。下载成功之后，点击运行/终止键（绿色圆点/红色）运行程序，再点即终止运行，终止后可修改程序。第二章C8051单片机实验内容实验一：单片机输入输出实验：一实验目的：熟悉C8051F系列单片机的C语言编程，熟悉C8051F系列单片机的定时器使用方法，学习使用C8051F系列单片机数字量输入/输出。第二章C8051单片机实验内容二实验内容：1编制程序，应用输出端口P4（p40--p47），定时器3作定时，轮流点亮教学实验箱上的8个发光二极管，时间间隔0.3秒，点亮下一个的同时，原来的灯熄灭。2编程实现手动拨动开关k1-k8，点亮熄灭指定位置的小灯（k11为总闸，闭合时1-8可使用）第二章C8051单片机实验内容三实验硬件电路，LED电路见图2-1，开关电路见图2-2，

图2-1八位LED灯电路图第二章C8051单片机实验内容图2-2拨档开关电路图第二章C8051单片机实验内容

C8051F020/1/2/3内部有5个计数器/定时器：其中三个16位计数器/定时器与标准8051中的计数器/定时器兼容，还有两个16位自动重装载定时器可用于ADC、SMBus、UART1或作为通用定时器使用。图2-3定时器列表第二章C8051单片机实验内容定时器3是一个16位的计数器/定时器，由两个8位的SFR组成，TMR3L（低字节）和TMR3H（高字节）。

图2-4定时器3的工作方式第二章单片机实验内容定时器重装值X：系统时钟2M，counts方式第二章单片机实验内容四实验步骤：18位LED输出：准备工作：用短接线将实验箱上的P4.0～P4.7与LD1～LD8接线端子短接。2设定定时器3，(系统主频2MHz,定时间隔要求0.3秒)，让发光二极管LD1～LD8依次点亮（同一时刻只有一个发光二极管发光）。其中LD1最先点亮，LD8最后点亮；当LD8点亮后，LD1再点亮，然后重复。第二章单片机实验内容3闭合开关K11，（1）编写程序，读入开关K1～K8的状态。（2）编写程序，读入开关K1～K8的状态,取反后通过发光二极管LD1～LD8输出。第二章单片机实验内容五实验参考程序：#include<c8051f020.h>16位特殊寄存器定义//sfr16TMR3RL=0x92;sfr16TMR3=0x94;////常量定义//#defineSYSCLK2000000//系统工作频率////全局变量定义//unsignedchari=0xfe;函数定义//voidPORT_Init(void);voidTimer3_Init(intcounts);voidTimer3_ISR(void);////主程序//voidmain(void){WDTCN=0xde;WDTCN=0xad;//禁止看门狗定时器

PORT_Init();Timer3_Init(X);REF0CN=0x02;EA=1; while(1){}}////函数名称:PORT_Init()//函数功能:通用I/O口及交叉开关初始化//入口参数:无//出口参数:无//全局变量引用:无//调用模块:无voidPORT_Init(void){XBR2=0x40; /*使能交叉开关*/P74OUT|=0x000;/*推挽输出*/}////函数名称:Timer3_Init()//函数功能:定时器3初始化//入口参数:intcounts//voidTimer3_Init(intcounts){TMR3CN=0x00;TMR3RL=counts;TMR3=0xffff;EIE2|=0x01;TMR3CN|=0x04;}////函数名称:Timer3_ISR()//函数功能:定时器3中断服务程序//voidTimer3_ISR(void)interrupt14{TMR3CN&=~(0x80); /*清中断标志*/P4=i; /*送数据到P4*/i<<=1;i=i|0x01;

if(i==0xff)i=0xfe;第二章C8051单片机实验内容实验二：单片机控制步进电机实验一实验目的：了解步进电机工作原理，掌握使用C8051F020控制步进电机的硬件设计方法，掌握步进电机驱动程序的设计与调试。二实验内容：1准备工作：步进电机运转是由脉冲信号控制。通过改变各相通电的次序可以调整步进电机的运转方向。第二章C8051单片机实验内容改变脉冲信号的周期就可以改变步进电机的运转速度。电机转角与转入的脉冲量数目成正比。本实验板选用的是四相步进电机，正方向：A-B-C-D-A

反方向；A-D-C-B-A第二章C8051单片机实验内容2实验要求及步骤：（1）实验箱上的步进电机驱动信号是STEPA~STEPD，用C8051的P5.0~P5.3来控制步进电机的4个线圈处于通电或断电状态，用线将STEPA~STEPD分别同P5.0~P5.3连接。（2）编制程序，控制步进电机实现正向转动功能。第二章C8051单片机实验内容（3）编制程序控制步进电机实现反转功能。（4）编制程序，使步进电机以每分钟30圈的速度恒速正转。（5）编制程序使步进电机以梯形升降速运行。（选作）第二章C8051单片机实验内容三实验硬件电路，见图2-3

图2-3步进电机实验电路图第二章C8051单片机实验内容四演示程序：P50--STEPAP51--STEPBP52--STEPCP53--STEPD18//19//Includes20//21#include<c8051f020.h>//SFRdeclarations22#include<intrins.h>2324//25//FunctionPROTOTYPES26//2728voidPORT_Init(void);2930/***************************************************************************************31函数名称：voidsleep_ms(WORDcount)32功能描述：延时

33输入：WORDcount(所要延时的长度)34输出：无

35全局变量：无

36调用模块：_nop_()voidsleep_ms(unsignedcharcount)39{401unsignedcharii,jj;411for(ii=0;ii<count;ii++)421{432for(jj=0;jj<250;jj++)442_nop_();452}461}4748//49//MAINRoutine50//51voidmain(void){521unsignedchark;531unsignedcharSendData;541/*无效看门狗*/551WDTCN=0xde;561WDTCN=0xad;571PORT_Init();581SendData=0xff;/*4相线圈都截止*/591while(1)/*步进电机正转*/622for(k=0;k<10;k++){633SendData=0x0e;/*A相通电*/643P5=SendData;653sleep_ms(250);683SendData=0x0c;/*AB相通电*/693P5=SendData;703sleep_ms(250);733SendData=0x0d;/*B相通电*/743P5=SendData;753sleep_ms(250);783SendData=0x09;/*BC相通电*/793P5=SendData;803sleep_ms(250);843SendData=0x0b;/*C相通电*/853P5=SendData;863sleep_ms(250);893SendData=0x03;/*CD相通电*/903P5=SendData;913sleep_ms(250);943SendData=0x07;/*D相通电*/953P5=SendData;963sleep_ms(250);993SendData=0x06;/*DA相通电*/1003P5=SendData;1013sleep_ms(250);/*步进电机反转*/1062for(k=0;k<10;k++){1073SendData=0x06;1083P5=SendData;1093sleep_ms(250);1113SendData=0x03;1123P5=SendData;1133sleep_ms(250);1153SendData=0x09;1163P5=SendData;1173sleep_ms(250)1183sleep_ms(250);1193SendData=0x0c;1203P5=SendData;1213sleep_ms(250);第二章单片机实验内容实验三：单片机控制直流电机实验：一实验目的：熟悉C8051F020单片机的PCA模块，学会使用PWM输出，学会调整PWM信号的占空比。学会用PWM信号控制直流电机的运行。学会交叉编译开关的配置。第二章单片机实验内容二实验内容：1应用实验箱引出管脚P00（PCA模块脉冲输出端），编制程序，调整PWM占空比，控制直流电机的转速，实现降速控制。2根据XBR0、XBR1和XBR2寄存器的设置，配置交叉开关，使脉冲输出端口到P10，完成电机控制。第二章单片机实验内容三实验要求及步骤：1将P0.0用短接线连接到实验箱上直流电机模块的PWM点。2编制程序实现8位PWM控制直流电机的运行，改变8位PWM信号的占空比，观察电机转速的变化。第二章单片机实验内容3编制程序实现16位PWM控制直流电机的运行，试改变16位PWM信号的占空比，观察电机转速的变化。4编制程序将PCA模块中的CEX0引脚配置在P1.0，实现电机控制（选）。第二章单片机实验内容5PCA0CPMn：PCA0捕捉／比较寄存器位7：PWM16n：16位脉冲宽度调制使能当脉冲宽度调制方式被使能时（PWMn=1），该位选择16位方式。0：选择8位PWM。1：选择16位PWM。第二章单片机实验内容6注意：交叉开关应用，调整相应的寄存器

XBR0=0x0f;XBR2=0x40或

XBR0=0x0e;XBR2=0x44此时，可能需要定义P端口大电流输出，即P1MDOUT|=0xff第二章C8051单片机实验内容四演示程序：

程序说明:此程序实现PCA的16位PWM输出，输出脚配置在P0.0脚。

#include<c8051f020.h>/*SFR定义*/1920//21//FunctionPROTOTYPES22//23voidPORT_Init(void);24voidPCA_Init(void);25voidPCA_ISR(void);26//27//MAINRoutine28//

voidmain(void){301311/*关看门狗*/321WDTCN=0xde;331WDTCN=0xad;341351PORT_Init();/*初始化IO口*/361PCA_Init();/*PCA初始化成16位脉宽调置方式*/371EA=1;/*开总中断*/381while(1){392}401}4142voidPORT_Init(void)43{441XBR0=0x08;/*CEX0-->P0.0*/451XBR2=0x40;461P1MDOUT|=0x40;/*使能P1.6脚推挽输出*/471}voidPCA_Init(void)50{511EIE1=0x08;521//PCA0MD=0x01;/*PCA定时器/计数器溢出中断禁止*/531PCA0L=0x00;541PCA0H=0x00;551PCA0CPM0=0xcb;/*16位PWM方式，当CCF0=1时，允许辅捉/比较标志的中断申请*/

C51COMPILERV7.20PCAPWM1610/18/200511:06:03PAGE2561PCA0CPL0=0x00;/*置初值*/571PCA0CPH0=0x80;581PCA0CN=0x40;/*允许PCA定时器/计数器*/591}6061/*PCA中断子程序*/62voidPCA_ISR(void)interrupt963{641CF=0;/*清溢出中断标志*/651CCF0=0;/*清匹配中断标志*/661//PCA0L=0x00;671//PCA0H=0x40;第三章PLC-FP1实验设备简介1.1PLC实验设备简介：可编程序控制器PLC简介：本实验硬件采用松下FP1-C24/C40PLC作为实验对象，见图1-1，实验箱整体见图1-2。软件使用松下公司的FPWINGR.

图1-1松下FP1-C24/C40PLC

第三章PLC-FP1实验设备简介图1-2PLC实验箱全貌第三章PLC-FP1实验设备简介1.2可编程序控制器的组成（1）中央处理单元CPU（2）存储器（3）I/O接口输出端口各20个，输出端Y0-Y9，YA-Yf…输入为X0-X9，XAXf…（4）智能模块：电机模块、电梯模块、交通灯、混料罐等等。（5）接口和扩展接口模块（6）电源模块，提供24v电源。（7）编程工具，顺序地逐条扫描用户梯形图程序。第三章PLC-FP1实验设备简介1.3可编程序控制器FPWIN软件介绍：（1）FPWIN的启动：FPWIN是一个汉化了软件，安装之后，快捷键图标如1-3

图1-3软件启动界面第三章PLC-FP1实验设备简介（2）选择创建新文件，然后选择PLC机型，实验用C24，C40系列，点击之后，出现FPWIN的初始界面，就可以开始程序编写。如图1-4，包括菜单栏、工具栏、状态栏、功能工具栏。（3）向PLC的程序传输：可使用快捷键，也可以选择菜单—文件—下载到PLC，程序执行下载后，出现提示框，完成烧写。PLC的工作状态，可以有软件监控，也可以脱机工作。第三章PLC-FP1实验设备简介图1-4FPWIN菜单第四章PLC实验一、实验目的熟悉松下PLC，掌握PLC的控制算法、I/O分配，学会定时器的设定。使用软件输入梯形图程序，并下载到PLC中运行，完成硬件连线，观察程序是否正确，修改后，完成相应的控制功能。第四章PLC实验