16新版单片机原理及应用2012

PAGEPAGE27单片机原理及应用实验指导书测控教研室2012年3月目录5421第一章硕飞M850单片机开发套件使用指南 2TOC\o"1-2"\h\u293641.1硬件资源 261821.2硬件结构（主板电路布局） 334381.3主要功能模块介绍 4185391.4实验硬件模块链接说明 591971.5单片机的仿真 55421第二章KEIL51软件实现仿真功能 631370第三章实验项目 174555实验一运算子程序使用与设计 1724043实验二频率信号发生器设计 2219472实验三键盘/显示接口设计 2312678实验四综合实验 25第一章硕飞M850单片机开发套件使用指南1.1硬件资源图1-1硬件资源列表编号说明编号说明1电源供电部分1474HC165并入串出端口扩展2板载增强型ICE52仿真器/编程器1524c04存储器*3DB9串行接口及MAX232电平转换器16DS1302实时时钟RTC*4锁紧座（用于放置实验芯片或仿真适配头）17步进电机*540PIN扩展端口18NE555时钟脉冲发生器*6液晶显示模块*19128*64图形液晶模块接口*78位7段数码管2016路发光二极管816*16点阵显示*21一体化红外线接收器*91路继电器*22DS18B20一线温度传感器接口*10数模/模数转换器*23系统复位按键11PS2键盘接口*2474hc164串入并出端口扩展1293C46存储器（I2CEEPROM）*258路直接按键13交流蜂鸣器264×4矩阵键盘注：硬件资源列表中带*号的内容为扩展内容，不用必须掌握。1.2硬件结构（主板电路布局）图1-2SW1：电源开关JP27：辅助电源选择跳线（焊盘）JK1：辅助电源输入插座J11:5V电源输出J1：USB通讯接口J2：RS232串口J3：ISP下载接口JP2：目标供电选择跳线U1:实验CPU活动插座J4：40Pin外扩接口Y1：晶振插座JP1:实验CPU类型（51/AVR）选择跳线K9：复位按键提示：ME850默认用短路帽连接实验硬件资源，上图是默认的短路帽位置，其他没有插短路帽的硬件模块请在做相应实验时插上短路帽，比如做93C46的实验，只需在JP14跳线上插上4个短路帽即可，不用时取下来。如果需要按其他线路连接，可以取下短路帽后用配套杜邦线连接。1.3主要功能模块介绍名称标号功能说明电源部分SW1电源开关，拨到中间关闭电源，拨到USB端为USB供电，拨到EXT选择辅助电源供电JK1辅助电源输入插座，插头规格5.5×2.1，中心为正极，可使用两种电源：8-12V直流电源：必须确保JP27焊盘断开，否则会烧坏开发板5V稳压电源：需要短接JP27焊盘，否则将导致供电不足J11从ME850输出5v电源，注意此电源无过载保护，请确保负载电流小于300mA仿真/编程/系统控制J1USB接口。需要保证电压为5V并有至少500mA的负载能力，否则需要外接辅助电源供电J3仿真/ISP下载接口，通过连接随即的ISP下载线对其他目标系统进行ISP在系统编程，当作一台下载编程器使用；或者链接POD52仿真头对实验仪的内部资源进行仿真调试，也可以对外部目标板仿真调试，当做独立的仿真器使用。JP2目标系统供电跳线，ISP下载或仿真时可短接此跳线帽由ME850向外部目标板提供5V电源（目标板系统负载电流不能大于300mA）PWRSTAPWR是电源指示灯，STA是状态指示灯。正常情况下PWR灯长亮，STR灯只在编程操作时亮。如果两个灯同时闪烁，表面系统出现过载保护了，如芯片插反，接错线等，此时情纠正错误操作，按复位键K9或者重新开启电源开关SW1即可恢复正常工作实验部分JP1CPU类型选择跳线J4实验外扩接口Y1晶振插座，可以更换不同频率的晶振K9复位按键J2RS232串口，通过串口线与电脑COM端口连接通讯表1-11.4实验硬件模块链接说明ME850的实验模块各自独立，并对外全部开放I/O口，默认采用短路帽和单片机的I/O口段进行连接，推荐初学者用默认的连接方式来试验。默认短接的短路帽可以永久保存不需断开，默认没有插短路帽的实验模块只有在做该模块的实验时才插上，不用时须取下短路帽避免相互干扰。ME850默认的短路帽位置请参考上上图。注意事项：由于1602LCD是固定安装在ME850主板上的，任何时候不做1602LCD实验时一定要将JP24的短路帽接在OFF位置禁用1602LCD，否则可能会干扰其他使用P0，P2口的实验模块。对于数码管显示模块，不是用四号断开JP22的VCC端短路帽；对于16*16LED点阵模块，不使用时须断开JP23跳线组的VCC端短路帽；对于LED显示模块，不使用时断开JP9跳线组的VCC端短路帽；做128*64LCD实验时，需要将JP24短接到OFF位置禁用1602LCD，另外需要断开数码管JP22跳线组的VCC端短路帽。1.5单片机的仿真单片机的仿真是指利用仿真器和KEIL软件对单片机程序进行单步、断点、全速等手段的调试，在集成环境中检查程序运行中单片机RAM，寄存器内容的变化，观察程序运行情况。与此同时可以对硬件电路进行实时调试。（具体内容见第二章）第二章KEIL51软件实现仿真功能2.1仿真功能仿真功能主要通过ME850单片机实验仪自带的USB2.0接口的仿真器ICE52，自主开发的Keil仿真驱动协议，可以与Keil开发环境完美结合，随机配有独立的POD52仿真头（如下图），不带可以仿真实验仪内部资源，也可以仿真用户目标板，当作独立的仿真器使用。接下来以一个简单的LED流水灯程序为例来讲解用KEIL开发软件编写和编译程序的过程，并讲解在ME850单片机开发实验仪上利用内置的ICE52专业仿真器进行仿真调试的方法。使用前必须安装相应的开发软件，如KEILC51,ICE52仿真驱动程序，USB驱动等。图2-12.1.1仿真器的硬件调试1．仿真器的硬件连接1）仿真内部资源用随机的10pin（10个引脚）电缆将仿真器适配头（POD52）连接到ME850的ICE/ISP接口（J3），将仿真头插入到目标板的锁紧座上锁紧，用USB电缆连接好计算机与ME850，开启ME850的电源开关（将开关拨到USB一端）如图2-2所示。图2-2仿真头POD52上有一个晶振选择开关，用于选择POD52是使用内置晶振还是用户板上的晶振。将开关设置到INT选择POD52内置的11.0592MHz晶振。拨到EXT端选择ME850实验CPU的或者是用户板上的晶振。图2-3通电后仿真头上面的LED点亮，仿真头内部的内容为上次实验时候装载的程序，如果仿真器第一次使用，则显示内容未定。2）仿真外部目标板ME850内置的ICE52仿真器支持外部目标板的仿真，可以作为独立的方针其使用，可以完全替代专业的仿真器调试产品。直接将仿真头插入到外部目标板CPU插座即可。如图2-4所示。图2-42.1.2第一个KEIL程序首先在硬盘上建立一个文件夹，比如在E盘上建立一个名为Demo的文件夹，当然也可以是其他名字。启动KEILC51软件，可以通过双击桌面电脑上的KEIL快捷方式图标来启动图标如下图所示：或者是（版本不同，图标不同）进入界面后执行keilc51软件的菜单Project>NewProject,弹出一个名为“creatnewproject”对话框。输入工程文件的文件名，我们这里命名为“Demc”，选择好你要保存的路径，我们这里保存到刚才建立的“Demc”目录中，如图所示。图2-5然后会自动弹出一个对话框,为刚才的项目选一个CPU，我们在这里选择ATMEL公司的ATMEL列表前面的“+”，弹出芯片列表，选择AT89S52。选择AT89S52后，点“确定”。如下图图2-65）接下来弹出如图2-7的对话框，该对话框提示你是否把标准的8051的启动代码添加到项目中去。Keil既支持C语言也支持汇编语言的编程，若用汇编语言编程应该选择“NO”,若打算用C语言编程一般也选择“NO”，但是，如果用到了某些增强功能需要初始化配置时，可以选“Y”，这里我们选“NO”，即不添加代码。图2-7至此，一个空的KeilC51项目建立完毕。6）执行菜单下“File/new”,出现一个名为“Text1”文档，接着执行菜单“File/save”,弹出一个“SaveAs”的对话框。将文件名改为“LED.ASM”，然后保存。如图所示。图2-87)现在开始输入源程序。先最大化源程序窗口，然后请按程序清单输入程序代码（注意：输入代码时请在英文状态下输入，不能使用中文标点符号）输入完成后，别忘了点击一次保存钮。程序代码如下：图2-98）添加源程序文件到工程中，现在一个源程序文件“LED.ASM”已经建立。但是这个文件与刚才新建的工程文件lxm.Uv2并没有什么内在的联系。我们需要把它添加到工程文件lxm.Uv2中去。单击ＫeilC51软件左边项目工作窗口“Target1”上的“+”，将其展开。然后右击“SouceGroup1”文件夹，会弹出如图1-5所示的选择菜单。单击其中的“AddFilestoGroup‘SouceGroup1’”项。将弹出如图所示的对话框。图2-108）先选择文件类型为“AsmSoucefile(*.s*:*.src:*.a*)”，这是对话框将出现刚才刚保存过的“LED.ASM”，单击文件“LED.ASM”，再按一次“Add”，最后按“close”按钮。这时，源程序文件已经出现在项目窗口“SouceGroup1”文件夹内，可以单击左边的“+”展开查看。如图所示。图2-11点击工具栏中的“OptionsforTarget”(目标选项)按钮。如下图箭头所示。图2-12这时会弹出“optionsforTarget‘Target1’”，对话框。如图所示图2-13“Xtal”：定义CPU时钟，填写我们实际使用的晶振频率，假设是11.0592M的晶振，在“Xtal”后面框中填入“11.0592”。下面的对话框是编译的存储模式，选择small：variablesinDATA，程序空间大小设置选择64k，均适用默认即可，点击“output”选项，选中“ceatHexFile”（必须选中此项，否则生成不了HEX文件）图2-1411)单击工具栏中按钮编译当前源程序，编译结果会出现在输出窗口内。如果是“0errors,0warnings”就表示程序没问题了（至少在语法上没问题了）见图所示。如果存在错误或警告，请检查程序。修改后再编译，直到通过为止。图2-15至此我们的第一个Keil程序已经完成，接下来要对程序进行仿真。2.1.3仿真器的软件设置1）对编译好的程序进行调试（也可以打开一个建立好的其他Project文件来进行调试）如下图所示。图2-162）点击Keil的工具栏按钮，在弹出的对话框选择“Debug”选择项，按图2-2步骤进行设置。在下拉框中未发现SOFIICE52Emulator/Programmer选项，可能是没有安装ICE52仿真驱动程序。图2-17按“确定”按钮，完成设置。点击工具栏按钮启动调试模式，代码便开始下载到仿真头中，下载完成后，Keil的信息输出窗口显示如下图所示.图2-18接下来就可以点击Debug菜单下的仿真命令或是工具栏按钮，即可进行仿真操作，包括全速运行、单步运行、跨步运行，断点的设置/取消等等。观察或修改变量值、观察或修改存储器数据等操作如果keil弹出如图所示信息框，标明仿真器与仿真头通讯失败！请按提示信息的内容检查。另外请参照前面是否选择正确的Keil驱动，如果USB驱动未正确安装，也会导致连接失败，如图所示。图2-19第三章实验项目实验一运算子程序使用与设计一、实验目的：熟悉开发型实验系统的结构原理；掌握各种调试环境操作；掌握运算子程序设计和调试方法；掌握码制转换方法；实验设备：PC机一台；ME850实验仪一台；实验步骤：按第二章的方法建立一个程序，然后下载到仿真头中进行仿真调试。具体操作步骤如下：进入调试模式后界面如下图3-1进入仿真系统后的软件截图调试时可以选择单步调试，全速运行以及执行到断点处，本实验采用单步调试：具体步骤：点击菜单debug->step就是单步执行，或者点击F11也可以进入单步执行。每点一次只执行一条指令。图3-2图3-2为运行界面的左侧，会显示出相关寄存器的内容变化，以及PSW中某一位的变化。如果想要看并行口P0-P3的变化则可以点击菜单栏的Peripherals（外围设备）>I/O-Ports,选择相应的I/O口。图3-3上图为点击单步运行后，对应的寄存器变化情况，以深色来表示执行后变化的寄存器图3-4图3-4为汇编后的窗口，c:后面的内容代表程序语句存放的ROM地址（PC指针的值）,地址后面的数字为16进制数字，为对应语句的机器码。通过点击view->disassemblywindow来显示对应窗口。图3-5点击菜单栏中的Peripherals-I/O-Ports,显示如图3-5所示的窗口下图3-6为ROM存储器截图图3-6上图可以通过点击view->memerywindows查看四、实验内容：二个四位的压缩BCD码数加法子程序：功能：（R2R3）+（R6R7）=（R0R4R5）入口：（R2R3）存放被加数，（R6R7）存放加数；出口：结果存放（R0R4R5），R0放进位位。单字节无符号二进制数转换为压缩BCD码子程序：入口：（R3）存放单字节无符号二进制数；出口：结果存放（R4R5）为转换完的压缩BCD码。实验报告及要求：用编辑软件输入源文件并附在实验报告上；自己给出实验数据进行编译与调试；（例：9876+7654=？）在程序中对R2,R3,R6,R7赋值，即R2=98H,R3=76H,R6=76H,R7=54H,手算结果与程序运行结果相比正确即实验通过。正确结果为R0=01H,R4=75H,R5=30H.7FH=127，正确结果为R4=01H,R5=27H.记录实验结果，尤其是记录语法和逻辑错误并分析错误原因，加法子程序要记录下PSW中的各位的变化。常见错误：把数字“0”打成了"O"程序中字符数字前没加0，立即数前没加#或者16进制数没加H。实验二频率信号发生器设计一、实验目的：1、定时器原理与设计；2、中断程序设计；3、实时I/O口调试；二、实验设备：1、PC机一台；2、ME850实验仪一台；3、万用表一台；三、实验步骤：1、重复实验一步骤；2、采用单步、执行到光标处等方法调试程序。3、采用连续执行，用万用表频率档测出方波频率。实验内容：1、利用定时器T0方式1，分别采用查询和中断的方法产生100Hz、25Hz的方波，由P1.0输出。2、用万用表频率档测P1.0输出的频率是否正确。五、实验报告及要求：1、用编辑软件输入源文件并附在实验报告上；2、记录实验结果，尤其是记录语法和逻辑错误并分析错误原因。实验三键盘/显示接口设计一、实验目的：1、掌握动态扫描的操作方法；2、组成基本人机对