单片机原理及接口技术实验指导书

实验指导书教学单位：计算机工程系课程名称：单片机原理及接口技术面向专业：计算机类各专业电子科技大学中山学院2008年9月目录第1章实验仪功能简介11.1实验仪模块分布图11.2功能模块简介11.3常用功能模块结构31.3.1A1区MON51仿真模块31.3.2D1区LED、拨动开关、键盘实验区41.3.3D4区蜂鸣器实验区41.3.4C10区步进电机实验区41.3.5B8区直流电机实验区51.4仿真调试下载电路说明51.4.1DP-51PRO下载工作方式61.4.2DP-51PRO运行工作方式6第2章DP-51PRO实验仪与KeilC51软件的使用72.1KeilC51简介72.2集成开发环境72.3工程（项目）的创建与处理102.3.1创建一个KeilC51工程102.3.2程序文件的编译（汇编）、连接112.4仿真调试功能的使用122.4.1调试状态的存贮器模型122.4.2仿真调试122.5脱机运行17第3章实验部分19实验1Keil集成开发环境练习和编程调试19实验2走马灯实验23实验3串口通信27实验4并行模数转换311第1章实验仪功能简介1.1实验仪模块分布图DP-51PRO单片机综合仿真实验仪由多个相对独立的功能模块组成，每个功能模块都有一个编号，如C3，D8。以下是各模块位置分布图。1.2功能模块简介DP-51PRO单片机综合仿真实验仪上每个功能模块的主要功能如下表所示。2表1.1DP-51PRO单片机综合仿真实验仪各功能模块简介编号功能块名称功能说明A1MON51仿真调试运行模块内带MON51监控程序，支持与KEILC51联机仿真调试，支持单步、断点、跟踪、运行等方式。调试完成可以直接运行，无需仿真器和编程器。实现PHILIPS单片机的64Kflash的ISP下载编程功能。另外，RS232串口通讯实验也用这个功能块来进行。A2总线I/O扩展区主要功能是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A0~A7总线地址。A38155扩展I/O口实验区用于进行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单片机综合仿真实验仪可以同时在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128×64的点阵图形液晶模块或者16×2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区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C38×8点阵LED模块该区包含一个8×8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3C7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。1.3常用功能模块结构1.3.1A1区MON51仿真模块该区除了下载仿真功能外，还包含了RS232实验的功能。电路结构如下图所示。短接A1区的JP15跳线组的1和2，3和4（出厂默认设置），就把单片机锁紧座的Rxd和Txd脚与RS232电平转换芯片MAX232连接起来了。如果用户想外接RS232接口，可以把短路器去掉，这时JP15的1、3那边是连接到MAX232芯片的，2、4那边是连接到单片机锁紧座的。A1区的J76可以通过40针排线与A2区的J79相连，把单片机的功能管脚外引出去。41.3.2D1区LED、拨动开关、键盘实验区D1区有8个独立的LED发光二极管、拨动开关和按键，电路结构见下图。图中J52为共阳极LED控制接口；J54为拨动开关输出接口，一端接地，另一端通过1K电阻接工作电压；J53为按键输出接口，平时输出为高电平，按下时输出为低电平。1.3.3D4区蜂鸣器实验区D4区为蜂鸣器电路，具体结构如下图所示。其中，J8为控制信号输入端，当输入为0时，没有声音输出，当输入为1时，蜂鸣器发声。1.3.4C10区步进电机实验区C10区上面有一个四相步进电机及其驱动电路，具体结构如下图所示。5图中J42为步进电机连接接口（出厂时已经连好），J41为控制信号输入端，JP6为电源控制（使用前先短接，做完实验再断开）。1.3.5B8区直流电机实验区B8区上面有一个直流电机及其驱动电路。具体结构见下图。图中JP18是电源控制跳线（短接时使用该电路），J78为控制端，当ZDJ_A的电平为高，ZDJ_B为低电平则电机正转，反之则电机反转，如果两端电平相同则电机不转。1.4仿真调试下载电路说明电路中相关的几个跳线及开关分别是：开关MOD_SW1，用于切换LOAD模式和RUN模式，实际上就是切换EA引脚的高低电平。跳线FLASH_E，断开时（默认情况）用户可以把程序下载到FLASH中，然后运行或用MON51来调试。短接时表示不使用FLASH,这时用户可以在LOAD模式下使用PHILIPS公司支持ISP功能的单片机，进行ISP下载和运行，0-7FFFH以内的XDATA空间开放。跳线SRAM_E，断开时（默认情况），用户可以使用32k的SRAM,地址为XDATA空间8000H～FFFFH。短接时表示不使用SRAM,0～FFFFH以内的XDATA空间开放。61.4.1DP-51PRO下载工作方式（LOAD）把拨动开关MOD_SW1拨到LOAD一边就进入下载方式，当下载监控程序MON51和应用程序时，要断开FLASH_E和SRAM_E，参见表1.2。1.4.2DP-51PRO运行工作方式（RUN）把拨动开关MOD_SW1拨到RUN一边就进入运行方式，这时要求断开FLASH_E，当运行监控程序时也要求断开SRAM_E，而当运行应用程序时可以根据需要确定断开或短接SRAM_E，参见表1.2。表1.2下载与运行模式一览表MOD_SW1FLASH_ESRAM_E开放的外部数据空间说明*RUN断开断开0x0000－0x7FFF(32K)用户可以使用MON51来调试程序，也可以运行FLASH的程序(可以使用SRAM)*RUN断开短接0x0000－0xFFFF(64K)运行FLASH的程序RUN短接断开—非法模式!,FLASH不可用，SRAM可用。因为EA=0时单片机运行外部程序而FLASH又被禁止了，所以非法。RUN短接短接—非法模式！FLASH不可用，SRAM也不可用。因为EA=0时单片机运行外部程序而FLASH又被禁止了，所以非法。*LOAD断开断开—这属于下载模式，通过DPFLASH把程序下载到FLASH中LOAD断开短接—这属于下载模式，通过RS232把程序下载到FLASH中，（虽然SRAM被禁止，实际上是可用的。不过如果MOD_SW1切换到RUN时，SRAM就不可用了，所以不建议使用该模式）*LOAD短接断开0x0000－0x7FFF(32K)这时，用户可以更换已经编有程序的单片机或使用PHILISP的ISP单片机。此时运行单片机的程序(可以使用SRAM)。*LOAD短接短接0x0000－0xFFFF(64K)这时，用户可以更换已经编有程序的单片机或使用PHILISP的ISP单片机。此时运行单片机的程序。注意：1.带“*”的状态是建议可使用状态。2.如果要进行ISP下载，要先把MOD_SW1拨到LOAD模式下，然后短接ISP跳线（JP14）。下载完毕还要断开ISP跳线（JP14）。7第2章DP-51PRO实验仪与KeilC51软件的使用DP-51PRO单片机综合仿真实验仪向用户提供了丰富的外围器件和设备接口，可使用户快速掌握单片机原理及其实用接口技术。同时，基于KeilC51集成开发环境下的DP-51PRO单片机综合仿真实验仪具有硬件仿真的功能，用户可以在集成开发环境下学习编写、调试单片机程序。通过学习，实验用户可以掌握运用单片机进行项目开发的过程、步骤和方法，积累一定的调试方法、技巧。在学习使用DP-51PRO单片机综合仿真实验仪前，用户有必要了解KeilC51集成开发环境。2.1KeilC51简介KeilC51µVision2集成开发环境是基于80C51内核的微处理器软件开发平台，内嵌多种符合当前工业标准的开发工具，可以完成从工程建立到管理、编译、连接、软硬件仿真等完整的开发流程。尤其C编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。以下是KeilC51集成开发环境的组成部分及主要功能：µVision2forWindows：是一个集成开发环境（IDE），它将项目管理、源代码编辑、编译、连接、软硬件仿真调试等组合在一个功能强大的环境中；C51国际标准化C交叉编译器：从C源代码产生可重定位的目标代码文件；A51宏汇编器：从80C51汇编源代码产生可重定位的目标代码文件；BL51连接/定位器：连接由C51和A51产生的可重定位的目标代码文件，生成绝对目标代码文件；LIB51库管理器：由目标代码文件生成连接器可以使用的库文件；OH51转换器：由绝对目标代码文件生成IntelHEX文件；RTX－51实时操作系统：简化了复杂的实时应用软件项目的设计。注：µVision2目前已升级到µVision3。2.2集成开发环境安装KeilC51软件后，点击桌面KeilC51快捷图