系统概念.docx
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系统概念
系统概念
一、开发系统与实验平台组成一套完整的51/196单片机开发实验系统,如图:
电源
爱思仿真器微机
硬件实验平台
二、实验仪使用:
随机配有一根电源线,电源线插入实验仪的电源插头座,红线接电源的+5V,黑线接地,在做D/A实验时,将橙色线接电源的+12V,绿色线接电源的-12V,如在串行通讯状态,将RS232-DB9插头和PC机串行口(COM1或COM2)相连。
三、液晶显示插座(由用户自行设计)定义:
四、步进电机输出口(由用户自行设计)定义:
五、LED显示,实验仪上装有6只数码管。
六、逻辑电平开关电路:
实验台有八只开关K1-K8与之相对应K1-K8引线孔为逻辑电平输出端。
开关向上拨相应插孔输出高电平“1”,向下拨相应的孔输出低电平“0”。
七、通用电路简介:
译码电路:
实验仪配有74LS138一片,译码输出地址分别为
Y0
OFF80~OFF87
Y4
OFFA0~OFFA7
Y1
OFF88~OFF8F
Y5
OFFA8~OFFAF
Y2
OFF90~OFF97
Y6
OFFBO~OFFB7
Y3
OFF98~OFF9F
Y7
OFFBO~OFFBF
Y0-Y7跳线端为实验芯片的高位地址(片选)选择。
其中Y3固定接于8279的片选端(即8279地址区为:
0FF98-0FF99H,供实验键盘和LED显示使用)。
实验仪除以上通用单元外,还包括常用接口电路,如A/D,D/A转换电路,实时/计数器电路、锁存器电路、缓冲电路、存储器电路以键盘显示电路等,每一部分电路及连线方法将在实验指导部分详细说明。
八、键盘简介:
实验仪自带键盘,见图2-1,其外型为注塑仿PC机键,手感好,使用寿命长,键功能丰富,现场调试方便,键盘功能由用户自行定义。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
.
F1
F2
F3
F4
K1
K2
K3
INPUT
ENTE
其中相应键值为:
23H
33H
13H
2BH
1BH
22H
32H
12H
2AH
1AH
21H
31H
11H
29H
19H
24H
34H
14H
2CH
1CH
相应“1-F”LED字符代码为:
82H0E7H0EH1AH53H32H22H0DAH
02H12H42H23H0A6H0BH26H66H
十、实验仪通用芯片:
ADC0809,DAC0832,LM331,D8255,D8279,HM6264
74LS373,MAX232,74LS07,74LS00,74LS138,74LS30
74LS244,74LS273,74LS04,74LS393,D8253,LF353
MCS51硬件实验
硬件实验可使学生能进一步掌握单片机系统扩展和输入输出程序的设计方法,熟悉对扩展系统的软件、硬件设计,调试方法和技巧。
实验一P1口亮灯实验
1、实验目的:
(1)学习P1口的使用方法
(2)学习延时子程序的编写。
2、实验预备知识:
(1)P1口为一组双向口,每位都可独立地定义为输入或输出线,在作输入线使用前,必须向锁存器相应位写入“1”,该位才能作为输入(即:
MOVP1,#OFFH)。
(2)本实验中延时子程序采用循环来实现,定时长度=机器周期(12M/6)*机器所需机器周期数*循环次数,在系统时间允许的情况下可以采用此方法。
3、实验内容:
P1口做输出口,接八只发光二极管,编写程序,使发光二极管循环点亮。
4、实验程序框------------------------见附图
开始
P1口初始化
亮点1位发光二极管
A左移一位
循环
5、实验接线图---------------------见附图
6、实验步骤:
用插针将P1.0~P1.7与L1~L8分别相连,运行程序后,观察发光二极管闪亮移位情况。
7、思考:
(1)改变延时常数,使发光二极管闪亮时间改变。
(2)修改程序,使发光二极管闪亮移位方向改变。
参考程序:
实验二P3.3口输入.P1口输出
实验目的掌握P3口、P1口简单使用
1、实验内容:
P3.3口每输入一脉冲,P1口按16进制进行加法计数,并利用发光二极管表示出记数值。
2、实验程序框图-------------------见附图
开始
YP3.3高吗?
N
Y延时.P3.3真的
高吗?
N
N
P3.3低吗?
Y
N
延时.P3.3真的
高吗?
Y
A+1送P1口
循环
3、验接线图------------见附图
4、实验步骤:
将P3.3用插针连至K1,将P1.0~P1.7用插针分别连至
L1~L8。
K1拨动一次,L1~L8发光二极管按16进制加法点亮。
5、思考:
修改程序,使发光二极管左移方式点亮。
6、参考程序:
实验三工业顺序控制
1、实验目的:
掌握工业顺序控制程序的简单编程,中断的使用。
2、实验预备知识:
在工业控制中,象冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程,都是一些继续生产过程,按某种顺序有规律地完成预定的动作,对这类继续生产过程的控制称顺序控制,倒注塑机工艺过程大致如按“合模注射延时开模卸件返回”顺序动作,用单片机最易实现。
3、实验内容:
假定8031P1.0~P1.6控制注塑机的七道工序,同时利用七只发光管的亮与否来模拟,P1.0~P1.6低电平时表示相应工序被执行有效,设定每道工序时间转换为顺时延时,P3.4为S4模拟启动开关信号触发端,高电平启动。
P3.3为外部故障信号端,低电平报警。
P1.7为报警指示灯输出,设定前6道工序只有一位输出,第七道工序三位有输出。
4、实验程序框图----------------见附图
开始关输出
开中断。
P1,P3口初始化保护现场
报警
等开工
故障清除了吗?
工序1延时
Y
恢复现场
工序2延时
返回
工序3延时
工序4延时
工序5延时
工序6延时
工序7延时
5、实验接线图-------------------见附图
6、实验步骤:
按图拉好连线。
执行程序,把K4接到高电平(机器开始工作),观察发光二极管点亮情况,确定工序执行是否正常,然后把K3置为低电平,看是否有灯闪烁报警,恢复中断1,报警停,又从刚才报警时一道程序执行下去。
7、思考:
修改程序,使每道工序中有多位输出。
8、参考程序:
实验四8255A.B.C口输出方波
1、实验目的:
掌握可编程I/O接口芯片8255的接口原理使用,熟悉对8255初始化编程和输入、输出软件的设计方法。
2、实验内容:
在8255的A.B.C口用万用表中测出每个口线的高低电平变化。
3、实验程序框图-------------------见附图
开始
8255初始化,A送55H
A送A口,B口,C口
延时,取反
循环
4、实验步骤:
执行程序,用万用表测量8255A.B.C口应有高低电平变化(或用CS6接Y0,8255A或B或C口分别用插针连至L1~L8,运行参考程序,观察发光二极管变化情况)。
5、思考:
把8255A口分别用插针连至L1~L8,运行程序06AOH观察发光二极管闪亮靠拢、移开、修改程序,使发光从左向右移位点亮。
6、参考程序清单:
实验五8255控制交通灯
1、实验目的:
进一步了解8255芯片的结构及编程方法,学习模拟交通控制的实现方法。
2、实验内容:
用8255做输出口,控制十二个发光二极管来燃灭,模拟交通灯管理。
3、实验程序框图----------------见附图
开始
8255初始化
四个路口红灯亮
东西绿灯亮,南北红灯亮,延时
东西黄灯闪亮,南北红灯亮,延时
东西红灯亮,南北绿灯亮,延时
东西红灯亮,南北黄灯闪烁,延时
4、实验接线图-------------------见附图
5、实验步骤:
8255CS5接Y1,PA0~PA7,PB0~PB3接发光二极管L12~L5,L4~L1。
执行程序,初始态为四个路口的红灯全亮之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮,东西路口方向通车,延时一段时间东西路口的绿灯熄灭,黄灯开始闪烁,闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北路口方向开始通车,延时一段时间后,南北路口绿灯熄灭,黄灯开始闪烁,闪烁若干次,再切换到东西路口方向,之后重复以上过程。
5、参考程序:
实验六简单I/O口扩展实验
实验目的学习单片机系统中扩展I/O口的基本方法。
1、实验内容:
利用74LS244作为输入口读取开关状态,并将此状态通过74LS273再驱动发光二极管显示出来。
2、实验程序框图-------------------见附图
开始
读出74LS244状态
送74LS373驱动发光二极管
循环
3、实验接线图----------------------见附图
4、实验步骤:
I0~I7接K1~K8,OUT0~OUT7接L1~L8,CS1接138的Y0孔,CS2接138的Y1孔,执行程序,拨动K1~K8,观察L1~L8是否对应点亮。
5、思考:
可否用74LS273输入,74LS244作输出。
6、程序清单-----------------
实验七A/D转换实验
1、实验目的:
(1)掌握A/D转换与单片机接口的方法;
(2)了解A/D芯片0809转换性能及编程方法;
(3)通过实验了解单片机如何进行数据采集。
2、实验内容:
利用实验系统上的0809做A/D转换器,实验系统上的电位器提供模拟量输入,编制程序,将模拟量转换成数字量,通过数码管显示出来。
3、实验接线图------------------见附图
4、实验程序框图---------------见附图
开始
ADC0809初始化
送LED显示
ADC0809通道0采样
5、实验步骤:
把0809的零通道INTO用插针至AIN孔,CS4接至Y0孔,用插针把2MHZ孔和T孔相连,运行程序,数码管上显示“ADC**”,后二位显示当前采集的电压转换的数字量,调节RW,该二位将随着电压变化而相应变化。
6、思考:
修改程序,用其它通道轮流采样显示。
7、程序清单---------------
实验八D/A转换
1、实验目的:
(1)了解D/A转换与单片机的接口方法;
(2)了解D/A转换芯片0832的有关编程方法;
(3)了解单片机系统中扩展D/A转换芯片的基
本方法。
2、实验内容:
利用0832输出一个从0V开始逐渐升至5V再降至0V的锯齿电压,数码管显示送入的数字量值。
3、实验接线图---------------见附图
4、实验程序框图------------见附图
开始
DAC0832初始化
送LED显示
转换显示加1
N
输入是否到
OFFH?
Y
N
转换显示减1
输入是否到
OOH?
5、实验步骤:
把0832译码线CS5接至Y0孔运行程序,数码管上显示不断加大或减小的数字量,用万用表测试D/A输出孔AOUT应也能测出不断加大的电压值。
6、思考:
修改程序,使能产生正玄波。
7、参考程序:
实验九8279键盘实验
1、实验目的:
掌握8031系统扩展8279键盘显示接口的方法。
2、实验内容:
在外接的键盘功能板上,按下数字键1,数码管上应相应能循环显示数字0~F,否则延时子程序等待1号键按下。
3、实验接线图---------------见附图
4、实验程序框图------------见附图
开始
8279初始化
开中断
按下1号键吗?
延时
调循环显示子程序
END
5、思考:
修改程序,按下数字键2,数码管能移位显示数字0~F。
6、程序清单-----------------
实验十8279显示实验
1、实验目的:
掌握8031系统中扩展8279显示接口的方法。
2、实验内容:
数码管上能显示“ICES31”。
3、实验接线图----------------见实验九附图
4、实验程序框图-------------见附图
开始
8279初始化
调显示子程序
返回
5、程序清单
实验十一8253方波
1、实验目的:
学会8253芯片和微机接口原理和方法,掌握8253定时器/计数器的工作方式和编程原理。
2、实验内容:
8253的0通道工作在方式3.产生方波.
3、实验程序框图----------------见附图
开始
8253初始化
启动8253方波程序
END
4、实验接线图-------------------见附图
5、实验步骤:
用插针把2MHZ和T孔相连,CLK0孔和T2孔相连,GATE0孔和5V孔相连,CS3和Y0孔相连。
6、程序清单-----------------
实验十二继电器控制实验
1、实验目的:
掌握用继电器的基本方法和编程。
2、实验内容:
利用P1.0口输出低电平,控制继电器的开合,
以实现对外部装置的控制。
3、实验预备知识:
现代自动化控制设备中都存在一个电子与电气电路的互相联结问题,一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路提供良好的电隔离,以保护电子电路人身的安全,电子继电器能完成这一桥梁作用。
4、实验接线图(略)
5、程序清单
6、实验步骤:
把8031的P1.0接RELAY,继电器的JZ通过K1接地。
JK接L1,JB接L2。
编制程序,使P1.0电平变化,高电平时继电器吸合,常开触点接上L1点亮,L2熄灭,低电平时继电器不工作,常闭触点闭合,L1熄灭,L2点亮。
实验十三V/F与F/V实验
1、实验目的:
(1)掌握利用LM331构成F/V与V/F电路的方法。
(2)掌握可编程计数/定时器的使用。
2、实验预备知识:
8253是可编程定时器/计数,片内包含有三个独立的通道,各个
通道均为16位的计数器,其计数速率达到2.6MHZ。
8253可直接与8031接口,接口逻辑与8255相仿。
D0~D7为双向三态数据总线,它是CPU和8253之间的信息传输线。
片选信号CS(引脚21)、读/写信号RD/WR(引脚22/引脚23)和地址信号A0,A1(引脚19,引脚20)控制整个芯片工作。
其中A0,A1用来选择对哪个计数器或控制寄存器进行操作。
控制寄存器用来寄存CPU[写入的控制字,每一个计数器都有独一个控制寄存器,以控制该计数器的操作方法,控制寄存器只能写不能读出。
每一个计数器都有三个I/O线,CLK为计数脉输入端;OUT为计数器输出信号线;GATE为门控信号。
8253共有6种工作方式,由CPU写到控制寄存器的控制字来确定。
LM331是通用型的变换器。
它是把电压信号转为频率信号的器件,有着良好的转换精度,对外围元件性能要求不高,且功能低等优点。
转换速度不低于一般的双积分型A/D器件。
3、实验内容与步骤:
将P3.3连接K1,用插针把2MHZ和T孔相连,CLK0孔和T2孔相连,GATE0孔和5V孔相连,CS3和Y0孔相连。
当K1=1时进行FVC实验,显示“FVC”,由8253输出方波,Out0连结Fin,由LM331(FVC)转换成相应电压并在Vout端输出,通过万用表观察Vout的变化
当K1=0时进行VFC实验,显示“VFC“,将Ain与Vin连结,调节电位器,通过示波器观察Fout端的波性变化。
4、要求:
掌握课堂讲述的有关内容,完成以下实验内容。
由8253产生方波信号F/VV/F8253比较数字。
(1)输入一组电压值V1……V6测得F1……F6
(2)输出一组频率值F1……F6测得V1……V6
5、程序清单:
实验十四串行通讯
1、实验目的:
(1)掌握8031串行通讯的编程方法。
(2)串行通讯RS-232专用芯片MAX232的应用。
2、实验内容:
实现PC机与8031的串行通讯,可得8031的数据,作进一步的数据处理与分析,并可实现测控仪器的网络化,与测控的统一管理。
介绍通讯的硬件,MAX232的管脚图及编程特点。
3、实验步骤:
(1)P1.0连接K1,,K1=18031周期性发送字符串“ICES51—RS232OK!
”。
(2)P1.0连接K1,P1.1接L1,K1=08031将由PC发来的数据顺序返回给PC,并且L1闪烁;
(3)通信采用:
1200bps,8数据位,无效验,2停止位。
4、实验程序:
.
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