單片機實驗系統

實驗一 實驗二 實驗十

目 錄
第一章 LAB2000單片機仿真系統的使用 ………………………………………………1
1.1 單片機仿真系統介紹 …………………………………………………………………1
1.2 WAVE的開發環境 …………………………………………………………………2
實驗一 單片機仿真實驗系統的套用與演示 ……………………………………………6
第二章 LAB2000實驗系統組成和結構的使用 ……………………………………………7
2.1 偉福實驗系統的硬體組成 ……………………………………………………………7
2.2 WAVE仿真板 ……………………………………………………………………13
第三章 MCS-51單片機套用實驗 …………………………………………………………14
實驗二 信號燈控制實驗 ………………………………………………………………14
實驗三 繼電器控制實驗 ………………………………………………………………16
實驗四 計數器實驗 ……………………………………………………………………18
實驗五 定時器實驗 ……………………………………………………………………20
實驗六 外部中斷實驗 ……………………………………………………………………22
實驗七 用74LS273和74LS373輸出數據 ………………………………………………24
實驗八 8255輸入、輸出實驗 …………………………………………………………26
實驗九 八段數碼管（LED）顯示 ……………………………………………………28
實驗十 D/A轉換和直流電機控制實驗 ………………………………………………30
實驗十一 A/D轉換實驗 ………………………………………………………………32
實驗十二 單片機串列口通信實驗 ……………………………………………………34
第四章 單片機綜合套用實驗 ………………………………………………………………36
實驗十三 電子時鐘設計 ………………………………………………………………36
實驗十四 鍵盤掃描顯示實驗 …………………………………………………………38
實驗十五 可調電子時鐘設計 …………………………………………………………40
實驗十六 交通信號燈模型 ………………………………………………………………42
實驗十七 步進電機控制實驗 …………………………………………………………44
實驗十八 液晶顯示的控制 ………………………………………………………………46
實驗十九 空調溫度控制 ………………………………………………………………49
實驗二十 汽車倒車測距儀 ………………………………………………………………52
實驗二十一 單片機套用系統綜合設計 ………………………………………………55
在每次實驗完成後，請填寫相應的實驗報告，實驗報告格式如下：
實驗名稱 （實驗前完成）
1. 實驗目的
2. 實驗說明
3. 程式框圖
4. 實驗結果，如本程式的關鍵、達到的效果、參數分析等（實驗過程記錄、實驗後整理）
5. 實驗體會，如編程和調試過程中遇到的問題和解決方法，對於該問題和解決方案的感想等。（實驗後整理）
6. 建議（通過實驗，對該實驗有何改進或建議）
注意：實驗報告在下一次實驗時由負責老師檢查。實驗成績作為平時成績評分的參考。
第一章 LAB2000單片機仿真系統的使用
1.1 單片機仿真系統的介紹
1.1.1 概述
本仿真實驗系統可實現MCS51/MCS196單片機原理與接口的一系列實驗，並在硬體上預留了自主開發實驗的空間。該實驗系統對基本實驗僅需少量連線就可進行，以減輕學生的工作量，同時也提供了一些需較多連線的擴展性實驗以進一步鍛鍊學員的動手能力（詳見第2部分）。此外，它還為學生們提供了強大的軟硬體調試手段。本仿真實驗系統由板上仿真器、實驗儀、偉福仿真軟體、開關電源構成。
1．仿真器系統構成
本仿真實驗系統具有三種使用方法：
（1）無系統機，僅用實驗儀的板上仿真器進行仿真和實驗。
（2）有系統機，用系統機上的WINDOWS/DOS軟體驅動板上仿真器進行仿真和實驗。
（3）有系統機、用外接仿真器進行仿真和實驗。
（4）無實驗儀、無仿真器，僅在系統機上採用軟體模擬方式進行仿真。
　2． 實驗系統自帶鍵盤和顯示器，自帶系統監控程式。如果沒有系統機也照樣進行各種學習和實驗。
3．配備有DOS，Windows兩套PC機系統軟體，在有系統機的情況下，通過外接仿真器實現64K全空間的硬體斷點和仿真。
4.PC機和系統機軟體具有全集成化仿真環境，中、英文兩種界面，軟體仿真與硬體仿真兩種模式，軟體仿真可以在無仿真儀的情況下進行。
5．其中實驗實例及實驗程式，可採用機器碼、彙編、C等三種語言編寫，以適應不同層次的學生的需求。
本實驗儀可以方便靈活地構成各種實驗方案，在有無系統機和實驗儀的情況下，都能進行相應的編程實驗，從而具有極為廣泛的套用範圍，板上提供了基本的實驗電路，減少繁瑣的連線線過程，板上也提供了DIP40／28／24／20／16／14插孔和CPU的地址數據匯流排引出插孔，供學生自己擴展其它實驗，培養實際動手能力，加強對實驗電路的理解。實驗程式採用多種語言適應不同層次的學生的需要。高級語言編寫應用程式，是一種時代的需要，通過套用高級語言的編程和實驗，可使學生掌握高級語言的編程方法，為今後進入社會實踐打下堅實的基礎。而彙編語言又能讓學生了解機器深層的原理。
1.1.2 偉福實驗系統的支持軟體
1．板上單片機仿真部分（使用WAVE集成調試軟體）
(1)支持DOS、Windows'95/98雙平台
(2)具有編輯、彙編、編譯、調試和軟體模擬等功能，所有操作均可通過視窗和選單的選擇來完成。方便用戶編寫和調試軟體、直觀反映程式運行情況，提高軟體開發效率。
(3)支持彙編語言、C、PLM高級語言源程式調試。
(4)可觀察數組，記錄等各種複雜變數。
(5)脫開實驗系統單獨進行軟體模擬，這種方式尤其適用於軟體實驗
注意： (1)無論是積體電路的插拔、通訊電纜的連線、跳線器的設定還是實驗線路的連線，都應確保在斷電情況下進行，否則可能造成對設備的損壞。
(2)實驗線路連線完成後，應仔細檢查無誤後再接通電源。
1.2 WAVE的開發環境
WAVE仿真器有兩種版本：DOS版本和Windows版本。中文界面，英文界面可任選，並支持ASM，C，PLM語言混合編程，具有項目管理功能，為用戶的資源共享，課題重組提供強有力的手段。有豐富的視窗顯示方式，能多方位，動態地顯示仿真的各種過程。可採用雙工作模式： 軟體模擬仿真（不要仿真器也能模擬仿真）和硬體仿真。
由於編輯、編譯、下載、調試全部集中在一個環境下，為使用者提供了一個全集成環境，統一的界面，包含一個項目管理器，一個功能強大的編輯器，彙編Make、Build和調試工具並提供一個與第三方編譯器的接口，為用戶提供了方便。
WAVE仿真器具有強大的邏輯分析儀綜合調試功能，通過互動式軟體選單視窗對系統硬體的邏輯或時序進行同步實時採樣，並能實時線上調試分析。本節主要介紹Windows版本的使用。
1.2.1 WINDOWS版本軟體安裝
1．安裝WAVE仿真器
將安裝盤(光碟或軟碟)上的檔案全部複製到硬碟的一個目錄(或資料夾)中,執行相應目錄（或資料夾）下的SETUP進行安裝即可。
注意:在安裝新版本軟體時,如果硬碟上已有老版本的軟體,請卸載舊版本軟體後,再安裝新軟體。在安裝過程中,如果用戶沒有指定安裝目錄,安裝完成後,會在C:盤建立一個C:\WAVE目錄(資料夾),結構如下:
目錄 內容
C:\WAVE
├ BIN 可執行程式
├ HELP 幫助檔案和使用說明
└ SAMPLES 樣例和演示程式
2.編譯器的安裝
偉福仿真系統已內嵌彙編編譯器(偉福彙編器),同時留有第三方的編譯器的接口,方便用戶使用高級語言調試程式。在偉福信真系統的光碟中，通常提供有偉福編譯器CMP51。如果使用高級語言（彙編語言或C語言）編譯器由用戶自備。
安裝51系列CPU的編譯器
1. 進入C:\盤根目錄,建立C:\COMP51資料夾
2. 將第三方的51編譯器複製到C:\COMP51資料夾下。
3. 在 [ 主選單 | 仿真器 | 仿真器設定 | 語言 ] 對話框的[編譯器路徑] 指定為C:\COMP51 (參見圖1-1仿真器設定)
說明： 如果用戶將第三方編譯器安裝在硬碟的其它位置,請在[編譯器路徑]指明其位置。
圖1-1 仿真器的設定
3．系統安裝及使用要求
（1）實驗要求，進行51系列單片機仿真實驗時，應插上POD51/96仿真板,並插上8051或8052CPU（如果68腳的插座上裝有80C196晶片應將其撥下）。
（2）將配套的串列通訊電纜的一端與實驗箱的RS232 9芯D形插座相連，另一端與PC相的串列口相連。
（3）將實驗箱的電源線與220V電源相連。（實驗結束後應拔下）
（4）打開實驗台電源開關，紅色電源指示燈亮。仿真開發器初始化成功後，RS232插口旁的綠色指示燈亮。指示燈閃爍表示仿真系統正與PC機通訊或正在執行用戶程式。
（5）打開計算機電源，執行WAVE集成調試軟體。
1.2.2 WAVE仿真器的界面
WAVW仿真器的開發環境界面如圖1-2所示
WAVE的視窗可根據選擇主要功能如下：
1． 項目視窗 可對項目進行管理。
2． 信息視窗 顯示系統編譯輸出的信息。如果程式有錯，會以圖示形式指出, 表示錯誤, 表示警告, 表示通過在編譯信息行會有相關的生成檔案,雙擊滑鼠左鍵,或單擊右鍵在彈出選單中選擇“打開”功能,可以打開相關檔案。如果有編譯錯誤,雙擊左鍵,可以在源程式中指出錯誤所在行。
3． CPU視窗 CPU視窗，可給出機器碼及反彙編程式，可以讓你更清楚地了解程式執行過程。
圖1-2 WAVE仿真器開發環境界面
4． 數據視窗 51系列有以下四種數據視窗：
1） DATA 內部數據視窗。在內部數據視窗中可以看到CPU內部的數據值，紅色的為上一步執行過程中，改變過的值，視窗狀態欄中為選中數據的地址，可以在選中的數據上直接修改數據的十六進制值，也可以用彈出選單的修改功能，修改選中的數據值。數據視窗通過項目視窗下方的DATA選項激活。
2） CODE 程式數據視窗；程式數據視窗顯示的是編譯後程式碼，狀態欄顯示的是選中數據的地址，可以對在選中數據上直接修改程式數據的十六進制值，也可以對程式數據進行“塊填充”，“塊移動”操作,也可以讀入一段二進制代碼插入程式數據中,也可以將程式數據中的某段代碼寫檔案中。
3） XDATA 外部數據視窗。通過數據視窗可觀察程式運行過程中數據單元中的內容。
4） PDATA 外部數據視窗（頁方式）。
WAVE的視窗較多，可根據不同的需要進行選擇。
1.2.3 偉福系統的使用
1.文本編輯器的使用
在偉福編輯器中，可以編輯C語言、彙編語言、PLM語言程式，方法如下：
（1）調整主視窗中各視窗的邊緣線，可以將編輯視窗調整至最大；如圖1-3所示。
（2）在編輯框中可像一般的文本編輯軟體一樣編輯程式。並能通過複製、剪貼、貼上等功能對程式進行修改。
圖1-3 程式編輯視窗
注意：源程式除可以在wave6000的編譯環境下編輯、錄入，還可以在WORD、記事本或寫字板環境下錄入、編輯和修改，並拷貝到偉福編輯器中進行編譯，但在編譯前須將檔案存為“**.asm”的格式。
2．程式的編譯
在程式運行之前，應先對程式進行編譯，方法為：
（1） 進入【項目】選單，選擇【編譯】項，對程式進行編譯。
（2） 按F9鍵，對程式進行編譯。
（3） 在工具條中選擇【編譯（F9）】按鈕 ，對程式進行編譯。
3．程式的運行
（1） 在【執行】選單中選擇【全速執行】，可執行整個程式。
（2） 按Ctrl+F9，也可全速執行程式。
（3） 選擇工具列中的全速執行（Ctrl+F9）按鈕 ，也可執行程式。
（4） 也可按說明書中選擇斷點執行方式和單步執行方式。
注意：上機過程中應體會單步、跟蹤、設定斷點、程式運行至游標處（按F4）、全速運行等軟體調試方法的功能和特點。
4．計算機與單片機實驗儀的連線運行
將計算機與單片機實驗儀連線，可直接將已編輯好的程式編譯成機器碼，通過串列口傳輸給單片機實驗儀，並可運行程式。
（1） 用9芯串列線連線計算機的串列口（COM1或COM2）和單片機實驗箱的仿真器串口連線；
（2） 連線實驗儀的電源，打開實驗儀的電源；
（3） 連線計算機的電源，打開計算機電源；
（4） 設定仿真器的各設定項，連線成功後在視窗的左上角的【仿真器設定】按鈕上將出現一個綠色的“√” 。
（5） 編寫程式或調入事先編輯好的程式檔案，按F9鍵進行編譯程式。按Ctrl+F9執行程式。