嵌入式系统基础单片机实验指导书.docx
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嵌入式系统基础单片机实验指导书
嵌入式系统基础【单片机】
实验指导书
电子通信工程系·电子工程实验中心
实验一实验板的装配和使用
实验二keil软件的使用
实验三LED灯延时闪烁实验
实验四按键的中断编程实验
实验五定时器编程实验
实验六数码显示应用编程实验
实验七矩阵键盘编程实验
实验八蜂鸣器编程实验
实验九时钟编程实验
实验十时钟芯片DS1302编程实验
实验一实验板的装配和使用
一、实验板电路原理图
二、实验板插装和焊接的注意事项
1、本套件是一块MC-51系列单片机实验板,并且自带一个USB接口的程序烧写器;
2、套件主要包括一袋元器件【共计49个元件】,一块电路板(贴片元器件已经焊接在电路板上了),一根USB连接线和一块单片机芯片(USB连接线和单片机等到焊接完毕检查无误后再发);
3、电路板上的贴片元件已经焊接完毕,袋中的其它直插元件由学生自己动手焊接;
4、请焊接前逐一了解各个元件的名称、工作原理、在电路板上的插装位置、引脚极性【往电路板上插装时的方向------特别重要】等知识点(具体见“元件清单”),防止出现焊接错误;
5、焊接时请遵循先低后高的原则(可以按照“元件清单”的先后顺序来插装和焊接),元件一般是插一个焊一个,向下插装到位再焊接,每个焊点的焊接时间最好不要超过3-5秒,焊后及时剪去元件引脚;
6、为保证电路板上元件的整齐、美观,建议插装和焊接时注意一定的技巧(例如:
焊发光二极管或按键等元件时,先将元件按正确方向紧贴电路板插装,然后每个元件只焊一个脚,再回顶层扶正歪斜的元件,最后将剩下的引脚全部焊接完毕);
7、电路板上有一部分元器件(或焊盘)是为今后进行功能扩展预留的,不需要焊接(标有X1~X12的位置都不必焊,需要焊的元件可以参见“电路板照片”);
8、焊接过程中要养成良好的习惯,例如工具摆放位置要顺手,元件及剪下的引脚不乱丢弃,注意用电安全,工作完毕后及时清理桌面卫生等;
9、焊接完毕通电前,要用万用表的电阻档测量电源接口的阻抗值(一般会大于1kΩ),若太小,则可能是电路板上有短路现象,为了防止烧坏计算机的USB接口,一定要检查并处理后再与计算机的USB口连接;
10、首次连接USB线给电路板通电时,因为单片机中还没有程序,所以电路板上的发光二极管和数码管的显示都是随机的,不代表任何意义,不能由此判别实验板是否存在故障;
11、接下来我们就可以往这个实验板中烧写程序了,具体的使用方法,请参见下文“五、实验板的使用方法”部分。
三、元件清单
名称
数量
说明
袋中元件
12MHz晶体
1+1
没极性(已经焊了一个)
32.768KHz晶体
1
没极性(卧倒插装焊接)
DIP40集成块座
1
注意方向
DS1302
1
注意方向(重点)
LED黄
4
注意方向
LED红
5
注意方向
LED绿
5
注意方向
按键
22
注意方向
4k7电阻排
1
注意方向
USB座
1
六个脚都要焊接
数码管
6
【极性问题是重点】注意方向
蜂鸣器
1
注意方向
板上贴片
74HC164
6
6PF
2
22PF
6
510
17
3V6
2
4148
3
10K
9
10UF
1
8550
1
M8
1
其它
AT89S51
1
USB线
1
PCB
1
其他扩展元件
……
四、实验板照片
五、实验板的使用方法
注意:
【下面的说明乍看起来很长很麻烦,其实前四大步操作只需要在第一次使用时设置一遍。
今后正常使用,只需点击步骤5中的两个按键就OK了!
】
1、焊接工作完成后,将本实验板首次连接计算机时,会出现:
“发现新硬件”并要求安装驱动的提示(这一步只在第一次使用时出现,同新买的U盘第一次连接计算机时要求安装驱动的情况相似)。
2、驱动文件在“USB实验板资源汇总---(学生)”文件夹的“windows端驱动”文件夹中;
3、USB接口烧写器驱动文件的安装方法:
将实验板的连接线插到电脑的USB接口上,电脑就会发现新硬件了,如图所示:
出现安装新硬件向导的时候我们选择“否,暂时不”,因为我们要手动安装驱动;
然后点击下一步,在下个窗口中我们选择“从列表或指定位置安装”;
再点下一步,点浏览;
找到路径(在“USB实验板资源汇总---(学生)”文件夹的“windows端驱动”中)
然后点确定,再点下一步,看到文件复制进度了吧^_^
到这里我们就完成了驱动的安装了;
如果进入设备管理器,可以看到如下图所示的USBASP设备(这一步不用操作);
至此,整个驱动安装完成。
4、程序烧写软件Progisp首次使用前的设置步骤:
双击桌面上的
图标(或在“USB实验板资源汇总---(学生)”文件夹的“程序烧写软件”中也可以找到此图标),打开软件,如下图所示:
此软件在首次安装使用时请注意设置如下几项:
(具体参见上图)
(1)今后我们常用到的所有操作,全在如图的“编程”标签窗口中;
(2)“编程器及接口”框请选择:
“USBASP”;
(3)“选择芯片”框请选择:
“AT89S52”(即使使用AT89S51单片机,也选择“AT89S52”,有些别扭吧?
);
(4)“编程”框请只选中:
“芯片擦除”、”编程FLASH”和“数据自动重载”三项;
至此,所有的设置工作全部完成,可以开始正常使用了。
5、程序烧写软件的使用方法:
在程序烧写软件Progisp的界面上,点击
按键,在弹出的对话框中选择你要写入单片机中的“xxx.hex”文件;
(例如:
“USB实验板资源汇总---(学生)”\“参考程序”\“贴片实验板程序”
\“流水灯和蜂鸣器ok.hex”)
点击
按键,程序便会自动写入到单片机之中。
(此时,可以在实验板上观察程序执行结果了。
)
如果想往单片机中写入另一个程序,可以再次执行上面的
两步,简单吧!
实验二KEIL软件的使用
一、点击桌面上的图标
,打开伟福软件WAVE6000.
二、建立新程序
1、选择菜单中的【文件\新建文件】,如图1所示。
图1
2、在出现的源程序窗口中输入所需编写的程序,如图2所示。
图2
3、保存程序,选择菜单中的【文件\保存文件】,保存时文件名称必须带上后缀名“.ASM”,如图3所示。
图3
4、建立新项目,选择菜单【文件\新建项目】,如图4所示。
图4
5、在弹出的窗口中,加入模块文件,选择刚才保存的文件LIANXI.ASM,如图5所示,并点击“打开”按钮。
图5
6、在图5中点击“打开”按钮后会自动弹出“加入包含文件”对话框,若没有包含文件,则可按取消键,此处按取消键。
如图6所示。
图6
7、保存项目。
在图6中点击“取消”按钮后会自动弹出“保存项目”对话框,在保存项目对话框中输入项目名称,注意此处无须添加后缀名,软件会自动将后缀名设成“.PRJ”。
按“保存”键将项目存在与你的源程序相同的文件夹下。
如图7所示。
图7
8、仿真器设置。
选择菜单【仿真器\仿真器设置】,在弹出的“仿真器设置”对话框中,按照图8设置,选择“使用伟福软件模拟器”。
图8
9、选择菜单【项目\编译】,进行程序编译,如图9所示,观察左下角的Message窗口,若无错,则进入下一步;若有错,则先修改程序错误,然后再进行程序编译。
图9
10、程序的软件模拟。
编译成功的程序便可以进行软件模拟仿真了,如图10所示。
例如:
执行单步仿真,每执行一次,程序向下运行一行,寄存器中值的变化可以从菜单的【窗口\数据窗口】中观察到,如图11所示。
或从菜单的【窗口\CPU窗口】中观察到,如图12所示。
(注意:
“跟踪”会进入子程序中,而“单步”不会。
)
图10
图11
注意:
DATA——片内RAM区域CODE——ROM区域
XDATA——片外RAM区域PDATA——分页式数据存储器,51中不用
BIT——位寻址区域
图12
11、如果想观察程序执行到某一行时的情况,可以在程序的这一行设置一个断点。
在所需设置断点的指令上右键设置断点,如图13所示。
在一段程序中可以设置多个断点。
此时运行菜单【执行\全速执行】,程序会执行到断点处停止。
图13
实验三LED灯延时闪烁实验
1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上,具体见原理图;
2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上,所以当I/O口为“0”时LED灯亮,当I/O口为“1”时LED灯灭;
3、熟悉延时子程序的结构和编写方法;
4、编写主程序,实现LED灯的延时闪烁,闪烁频率在0.3~1.5秒之间可以任意设置;;
5、具体可以参见“参考程序”。
实验四按键的中断编程实验
1、本实验板上有一个按键连接在单片机的中断1(INT1)接口上,具体见原理图;
2、8个LED灯分别连接在单片机P0口上,具体见原理图;因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上,所以当I/O口为“0”时LED灯亮,当I/O口为“1”时LED灯灭;
3、熟悉中断子程序的编写方法;
4、编写主程序,实现LED灯的延时闪烁,闪烁频率在0.3~1.5秒之间可选;
5、具体可以参见“参考程序”。
实验五定时器编程实验
1、8个LED灯分别连接在单片机P0口上,具体见原理图;
2、因为是阴极通过电阻连接到单片机的I/O口上,所以当I/O口为“0”时LED灯亮,当I/O口为“1”时LED灯灭;
3、了解单片机中定时器的结构和工作原理;
4、掌握定时器初值的计算方法;
5、熟悉定时器子程序的编写方法;
6、编写主程序,实现LED灯的定时闪烁,闪烁频率在0.3~1.5秒之间可以任意设置;
7、具体可以参见“参考程序”。
实验六数码显示应用编程实验
1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管,具体见原理图;
2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管,所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮,当74HC164的端口为“1”时数码管对应的段LED灭;
3、了解数码管显示0~9等数字的原理和“字模”的构成方式;
4、掌握单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法;
5、熟悉显示子程序的编写方法;
6、编写主程序,实现通过数码管显示自己学号后六位的方法;
7、编写主程序,实现通过数码管循环显示自己全部学号数字的方法;
8、具体可以参见“参考程序”。
实验七矩阵键盘编程实验
1、本实验板的P1口上连接了16个按键,具体见原理图;
2、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管,具体见原理图;
3、了解行列翻转法进行矩阵键盘解码的工作原理;
4、掌握行列翻转法矩阵键盘解码的编程方法;
5、编写主程序,实现任意按下某键,其对应的键值能够在数码管上显示出来;
6、具体可以参见“参考程序”。
实验八蜂鸣器编程实验
1、本实验板的P1.1口上连接了1个蜂鸣器,具体见原理图;
2、因为蜂鸣器是通过PNP型三极管8550来驱动的,所以当I/O口P1.1为“0”时蜂鸣器响,当I/O口P1.1为“1”时蜂鸣器不响;
3、熟悉单片机编程控制蜂鸣器发声的工作原理;
4、掌握单片机编程控制蜂鸣器发出不同频率声音的方法;
5、了解一段简短音乐乐谱的构成,及其单片机程序实现的基本方法;
6、编写主程序,通过编程实现单片机驱动蜂鸣器自动演奏一段音乐;
7、具体可以参见“参考程序”。
实验九时钟编程实验
1、本实验板的串行口上通过74HC164连接了六个数码管,具体见原理图;
2、因为本实验板上的数码管是共阳数码管,所以当74HC164的端口为“0”时数码管对应的段LED亮,当74HC164的端口为“1”时数码管对应的段LED灭;
3、复习数码管显示0~9等数字的原理和单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法,以及显示子程序的编写方法;
4、复习定时子程序的编写方法;
5、编写主程序,实现单位时间长度的定时,从而定时1秒钟;并且编程实现60进制和24进制计数器,最终实现24时制时钟;
6、在主程序中编写按键程序,实现时钟当前时间的校时调整功能;
7、具体可以参见“参考程序”。
实验十时钟芯片DS1302编程实验
1、DS1302时钟芯片通过P3.5、P3.6、P3.7三个I/O口连接到单片机上,具体见原理图;
2、复习数码管显示0~9等数字的原理和单片机通过串行口上连接的74HC164实现数码管显示数字的方法,以及显示子程序的编写方法;
3、通过阅读DS1302时钟芯片的数据手册,了解其结构和工作原理;
4、掌握DS1302时钟芯片初始化的程序编写方法;
5、编写程序,实现DS1302时钟芯片中时钟数据的读出,并且通过数码管显示;
6、实现通过按键向DS1302时钟芯片中写入新的时钟数据的具体编程方法;
7、具体可以参见“参考程序”。
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