4版 13章单片机实验指导.docx

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1、第13章实践训练13.1概述本章旨在对学生的软硬件设计实力和软硬件联调及纠错实力进行训练,使学生驾驭嵌入式系统的开发方法和技能。嵌入式系统的开发步骤如下：分析课题需求一确定方案-软硬件设计一软硬件联调及纠错一绘制印刷电路板一焊接形成产品软硬件设计、软硬件联调及纠错是开发的关键步骤，试验是学习单片机必需手段和必由之路。本章的实践内容，紧密结合课堂教学，每个试验先有示例程序（汇编语言和c语言程序示例）然后由学生自行设计。用跳线变更接口的设计支配。本章试验供应的硬件电路可以在面包板搭建（此时必需另购编程器），可以在编者供应的可在线编程ISP试验板进行，可以在外购的试验台上进行（只需改端口号），还可以

2、通过Proteus做成80C51虚拟试验板进行。编者供应的可在线编程ISP试验板具有在线编程（又称为烧写或下载）功能和程序运行功能，因此它既是编程器又是试验板。为考虑用户的电脑接口差异，可选择不同的下载方式：并口下载一采纳ATME1.公司的89S52（内含8KEEPROM的增加型51单片机），通过25针D型接头的连接线连接电脑和试验板，运用软件MicrocontrollerISPSoftware（需先安装）。串口下载一COM或USB下载。串口下载运用软件SSTEasyIAPIlF.EXE（勿需安装）。单片机采纳SST公司的89E58RD（内含32KEEPRoM的增加型51单片机），通过9针D型

3、接头的连接线将试验板和电脑COM相连接，假如加接一条COM和USB的转换线，可用USB接口下载。假如是ProteUS的虚拟试验板，课件中供应了Proteus的虚拟试验板电路图，鼠标点击单片机，选中的文件就虚拟下载了。试验板为读者综合运用内部资源供应了参考，试验板可以开出如下试验： 汇编语言和C语言（C51）程序设计和调试方法 并行的输入、输出试验 数码管的显示与限制 中断试验（如作报警器） 定时/计数器的应用设计（定时、计数、音乐） 串行通信（单片机和单片机、单片机和PC机的通信） 键盘限制程序设计（选做） 串行EEPRoM（12C接口）（选做） 串行D/A转换（SPl接口）（选做） 串行A/

4、D转换（SPl接口）选做） 1.ED电子显示屏汉字显示程序设计（选做，需另配汉字显示屏） 1.CD液晶显示屏显示程序设计（选做，需另配1.CD显示屏）假如综合利用上述资源用户可以设计诸如多功能数字钟、波形发生器、数字电压表、音乐盒、频率计、抢答器、计算器、模拟量采样等应用系统作为学生的课程设计或毕业设计的试验平台。13. 2可在线编程（ISP）多功能实验板1 .单片机可在线编程多功能实脸板的结构框图单片机可在线编程多功能实验板的结构框图如图13-1所示.图13-1多功能实验板的结构框图2 .单片机可在线编程多功能实脸板的面板单片机可在线编程多功能实验板的而板如图13-2所示。3 .多功能实脸板

5、的电路图单片机可在线编程多功能实验板的电路原理如图13-3所示“251ESJ130*rw583.35ID.OsIO.IU.IO.,:5n步功他M睢&SO电二1H凌Elne.15*力3幡设：&：、E,MQ.rffA亶匚幢”.，二TMTEQ*6QES,T5，.厦 CDF+mAlX9SilY年片MlzJlsrWft阳AundXKflHRgKeCbMurISrSOftWFWfFii2.1Ff口下修.#件可从hupw*11*.Mtttae1.CvMytV*wurvaBpnd-tla6ftMuj*u19-V，*书介G的鹿俱的方Q. turnSSITiiKTiAIG汁61，IAraE).H*m内1/引导*明

6、Kfr.M伎JfiS85三Z9SSIE-ytAPIthX件.通过*r11下b0件可以htpxwww.conv,pri,c5,，tFB_UUIXXh5J缺樽.中行ner除u断.m事的配上中11-ijshmUSg幡*N.ar府Tf建电.(CM11TQM透”D71.句*金&的*匕*连接.M票东用H!FQ:华汁机.它给我和XWk式.一00工若*匹.Jfll诟H.用HlMM般相上.4.硬件试验板的单片机端口支配、跳线、开关的运用见表12.1.硬件试验板和虚拟试验板除TC1.549,TC1.5615的连线不同外，其他线路相同。表12.1试验板单片机端口、跳线、开关的运用I/O端口用途PO8位拨码开关输入：

7、4X4矩阵健盘（运用键盘时8位拨码开关应处于OFF态）。Pl.O-Pl.56位数码管位选。P1.4和PI.5也作AD549的数据线和时钟线（更改跳战J2、J3位置，此时这两位数码管不受控）。P1.O限制喇叭（更改跳畿J9、JK）位置）PI.6Pl.7串行IICEEPROM（24C04）时钟线SC1.和数据线SDA（跳线Ji连接）P2.0-P2.77用数码管段选；P2.7限制数码管小数点；跳线J6连接时P2.7作T1.C549片选信号CSP3.0、P3.1UART串口MAX232的TXD、RXDP3.2外部中断输入INTo（跳线J5连接）P3.3SPI接口T1.C5616数据线DlN.（虚拟板也

8、作T1.C549的数据线SDO）P3.4计数器To外部脉冲（跳线J6连接）。T1.C56I5片选信号CS（跳战J8连接）P3.5SPl接口T1.C5615时钟线SC1.KP3.6留用，如外部扩展，作总线写WR信号（虚拟板作T1.C5615片选信号CS）P3.7留用，如外部扩展，作总线读RD信号（虚拟板作T1.C549片选信号CS）带锁按压开关Wl（ISP/EXE）井口编程方式时为编程，执行限制,按下为编程状态,弹起为执行程序状态。串口编程方式时Wl为无效，应始终处于弹起状态，带锁按床开关W2-INT0J5的跳线连在INTO端时，每按次W2,脉冲源输出电平变更一次，产生中断INTO所需的外部中断

9、恳求信号，注按两次才会产生一个脉冲。带锁按压开关W3-T0J6的跳线连在To端时，每按一次W3,脉冲源输出电平变更一次，产生TO定时/计数器的所需的外部计数脉冲，注按两次才会产生一个脉冲。13.3仿真调试技术目前嵌入式系统的仿真调试软件许多Wave、KeiKProteUS等，它们都带有汇编器，Keil还带有C51编译器。WaVe在本书的前3版都有所介绍，由于是全中文，对初学者或英文不熟识的仍可运用，运用方法本教材的电子教案附件供应，WaVe软件在WaVe公司的网站下载，下面重点介绍Proteus由于它不带C51编译器，对Keil也作简洁介绍。13.3.1 Proteus概述Proteus是英国

10、1.abcenterElectronics公司出品的电子设计自动化软件，它能完成软硬件设计一仿真及纠错一绘制印刷电路板产品的全套设计过程，提高了设计效率，缩短了产品的开发周期。软件的最大特色之处就是可以仿真包括外围接口、模数混合电路在内的嵌入系统,是一款不行多得的优秀单片机系统仿真平台。实现了以软代硬，以虚拟代现实的全新的试验模式。充分利用PrOteUS单片机仿真技术，使读者只要有一台电脑，就可以随时随地进行单片机的系统仿真试验，从而更快更有效地驾驭单片机技术。Proteus包括ISIS和ARES两部分： ISIS（IntelligentSchemiticInputSystem）：用于电路原理

11、图的设计及交互式的仿真调试。ISIS供应了包括电阻、电容、三极管、集成块等30多个元件库数千种元器件和多种现实存在示波器、数字电压表等虚拟仪器仪表，可以直观地仿真数字电路和模拟电路和微限制器系统的功能与结果。ISIS的工作界面如图13.所示。图13.中仅简要标示了一下软件界面上的操作功能面板，而软件的具体操作与运用须要读者自己查阅相关的帮助文献资料。 ARES(AdvancedRoutingandEditingSoftware):ARES是一款高性价比的PCB设计软件，用于印刷电路板的设计并产生光绘输出文件。其工作界面如图13.所示。ProteUS支持的单片机类型有8051系列、AVR系列、P

12、lC系列、68000系列、MSP430ARM7/1.PC2000系列以及8086等。最新Proteus的demo版本可以到1.abCenter公司的网站ISlS的主菜单栏包括文件、视图、编辑、工具、库、设计、图形、源程序、侦错、模板、系统设置、帮助等，运用下拉菜单选择具体功能，其中的快捷工具栏的工具许多，分为横排的标准工具栏和竖排的绘图工具栏，简要介绍如图13.6所示，图中的（八）(d)我为标准工具栏，(e)为绘图工具栏，绘图工具栏的功能见图中的英文提示，有的还有下拉菜单。1Comporent+nctDotTextScnptVrBusUSUtXrajitaTermndDevfoePti板Gra

13、PhS回TaPeReCCtderGenerator/iVoItageProbeVCurrentProbetg,WtuallnstrumeitreBoxOadeCiArcG9PatAText三Symbol+MarkerHgB（八）文件操作新建、打开保存导入、导出、打印、标识(b)视图显示限制刷新网格开关原点中心放大缩小全图局部留电围I盘曷画圜I含心观方(C)编辑操作对选中的对象进行撤销、剪切、复制、移动、旋转、删除从器件库中选择元器件、标识、封装等III10M003(d)设计工具自动布线查找、图纸的新建、删除生成元件表等(C)绘图工具13.3.2 Proteus中51单片机应用系统的开发应用Pr

14、oteus开发51单片机应用系统的步骤如下：绘制应用系统的硬件电路图(*.DNS)一编辑源文件(*.ASM或C并存盘).一将源文件进行编译和连接生成*.HEX文件一仿真调试及纠错一绘制印刷电路板DSN)一焊接形成产品1 .用ISIS绘制单片机应用系统的硬件电路图启动ISIS后出现图13.4画面，点击对象选择窗口的P或1.选择所须要的微处理器或元器件，Proteus所支持的元器件中英文如表3.2表3.2(见林立书P2I2)分类元器件类型选择好的元器件点击“0K”按钮后，元器件型号会列于对象选择窗口，右击其型号，该型号的图会出现在图像编辑窗口，右击该元器件图，依据出现的菜单可对其进行旋转、翻转等操

15、作，以摆好元器件的位置，双击该元器件图，出现元器件编辑窗口，对该元器件编号，A=-jisf4-仁。3AS/口封装等进行选择。利用图13.1最左边的绘图工具画总线，系列线或单根的线，(干脆点击两个元器件，ISlS也可以自动走线。)点击绘图工具的1.B1.可以给线加标签，对于同名标签的线是互连的。选择绘图工具中的PoWER和GRoUND画出电源和地，电路原理图画好后存盘。ISST4_12AISISProfessionalRfe)ewgdtlookDesignQraphuceDebMg1.MryTemplateSystemttlH印三4-4虱氢氢Al19CXZ2BBRA”，盟I兆次盹国区.MP0NENTPINPORTMARKERACTUATORINDICATORVPR0EIPRO