TPC-C51单片机学生实验指导书.docx
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1、概述3第一章 TPC-MCS-C51单片机实验系统介绍4第二章TPC-MCS-C51单片机实验系统介绍52.1 TPC-MCS-C51单片机实验系统组成52.2.1 TPC-MCS实验系统结构图52.2.2 实验台上包括的主要电路:62.2.3 用户扩展实验区102.2.4 实验台跳线开关102.2.5 20芯双排插座、26芯双排插座102.2.6 直流稳压电源112.2.7 TPC-MCS实验系统开关及跳线说明112.2.8 使用介绍12、Keil uVsion2 软件12二、从个简单实例学Keil Vision2的使用20三、Keil仿真器使用说明28四、Flash Magic在系统编程(
2、ISP)软件的使用38五、Microcontroller ISP Software 在系统编程411 .在系统编程简介412、在系统编程软件Microcontroller ISP Software使用说明41第四章、硬件实验44实验一端口 I/O实验44实验二交通灯控制实验46实验三外部中断实验47实验四定时器实验48实验五计数器实验50实验六串行口通信实验51实验七PC机与单片机通信53实验八七段并行数码管显示54实验九键盘实验56实验十128X64字符图形液晶显示58实验十一 双色点阵发光二极管显示实验68实验十二 继电器控制实验72实验十三直流电机控制实验73实验十四步进电动机控制实验7
3、5实验十五扩展RAM实验77实验十六扩展A/D转换器实验78实验十七扩展D/A转换器实验79实验十八 扩展并行接口 8255 81实验十九 扩展可编程定时器/计数器8253 82实验二十 串行通讯8251 83实验二十 扩展中断控制器8259 85实验二十二 PS2键盘控制87附录、KEIL C库函数89概述机原理与接口技术和单片机与接口是高等院校理工科类各专业的一门重要的计算机技术基础课程。随着计算机软硬件的不断升级换代和微机技术的广泛应用,微型计算机教学内容也随之更 新,这就对相应的教学实验设备提出了新的要求。为此我公司总结过去十几年设计生产微机接口和 单片机与接口等实验装置的经验,综合各
4、学校讲课及实验老师的意见之后推出UPC-MCS教学实验 系统新产品。该仪器适应能力更强,配置更灵活。该实验系统可以配接不同的核心板,成为不同 的实验接口系统。、TPC-MCS教学实验系统主要特点: 根据学校不同的需求,可以配接PCI卡、USB接口、各类单片机等核心板。构成不同的接 口实验系统。TPC-MCS实验系统可以同时配接微机接口 (PCI微机接口或USB微机接口) 和其它类型的接口核心板(C5I单片机、AVR单片机、386微机接口 C8051单片机、PSOC 现场可编程实验系统等)二种核心板。二种核心板可以通过开关SW2选择手动选择。也可 以自动优先级选择,即插上实验系统板上的核心时就自
5、动断开实验系统板下的核心板。方 便老师习惯选择核心板。 实验台结构采用了综合实验和扩展实验模块相结合的方式,既保证基本实验结构紧凑,实 验方便又有扩展实验灵活的特点。 实验接线采用8芯排线和单根自锁紧导线相结合的方式,插线方便灵活。 接口实验增加了实用性、趣味性的项目,使用汇编语言和C语言编写实验的程序。 实验系统基本实验包括:8255并行接口实验模块;8253可编程定时器/计数器实验模块: 8251串行异步通信实验模块;8259中断控制器实验模块;AD0809模数转换实验模块; DA0832数模转换实验模块;RAM6116存储器实验模块;8237DAM控制器实验模块等。 扩展实验模块包括:8
6、279键盘显示控制器实验模块:LCD字符图形液晶显示模块:红外收 发实验模块;无线收发实验模块;16X16LED点阵显示模块;红外、压、温度、湿度传感 器实验模块;16650串行异步通信、简单I/O扩展实验模块;FPGA实验模块等。(陆续增加 中) 核心控制板包括:C51系列单片机模块:PCI微机接口模块;USB微机接口模块;80386微机 接口模块;C8051单片机;PSOC现场可编程系统等。(陆续增加中) 微机接口集成开发环境,支持WIN98、WIN2000, WINXP等操作系统。可以方便的对程序进 行编辑、编译、链接和调试,可以査看实验原理图,实验接线,实验程序进实验演示。可 以增加和
7、删除自定义实验项冃。 实验程序可以使用宏汇编和C语言,集成实验开发软件可以自动识别汇编语言还是C语言源 程序,可以对汇编程序和C语言程序进行调试。 实验系统PCI微机接口备有32位数据可扩展模块(可选),可以完成32位数据实验。 实验台有二个扩展接口,非常方便用户进行扩展块实验和扩展实验开发与设计。扩展接口 采用20芯和26芯排线连接,接插非常方便。第一章TPC-MCS-C51单片机实验系统介绍学片机是微型计算机的个重要分支,在实时控制、智能化仪表、数据采集、家用电器、 机器人等诸多领域得到了广泛的应用。计算机、电子、自动化等很多理工科专业都相继 开设了单片机课程,单片机技术的实践性很强,新型
8、单片机及外围器件日新月异。掌握单片机技 术必须通过一定的实践环节行。目前国内高校单片机课程普遍讲授MCS-C5!系列单片机,使用 的实验仪器多是基于INTEL公司早期的8031单片机设计的,仪器普遍存在实验电路固定、只能 做些特定的验证性实验,且实验内容滞后,不能激发学生的学习兴趣,不利于学生创新意识和 实践能力的培养。学生做过实验后,不了解单片机开发的全过程,不懂得单片机如何开发。高等教育呼唤素质教育,呼唤培养具有创新精神和创造能力的人才。培养具有创新精神和创 造能力的人才,需要有创新的实验教学环境。使学生不仅能做验证性实验,更能自行搭试实验电 路设计新实验。“开放式单片机实验仪”就是基于这
9、原则设计的。仪器的主要特点如下: 采用开放式结构设计,单片机的所有引脚对外开放,与外围电路的连接由学生自行完成。 可进行多种新型单片机实验。 提供了对单片机(89C51)在系统编程的功能。学生可将自编的程序写入单片机中,做完 个单片机实验,就可以掌握单片机开发的全过程。 实验系统上提供了十几种单片机外围电路(设备),供学生自由选用。其中LCD (液晶) 显示、点阵LED显示、串行EPROM、看门狗电路为国内同类仪器领先。 实验系统上设有通用扩展实验区,可用来插入各种双列直插式集成电路芯片及电阻、电容 等电子元件,搭试新的单片机外围电路,开发新的单片机实验。 实验系统上设有扩展接口,可以连接不同
10、的扩展实验小板。非常方便用户自行开发接口实 验板,方便购买不同的扩展实验小板。 实验系统上设有在线仿真功能,使用开发软件KEIL非常方便用户在线仿真调试程序。 实验系统上设有二种种方式,根据不同厂家不同芯片可以选择不同的下载方式。 C51单片机工作在总线模式和独立模式,开关选择非常方便用户使用。独立模式:单片机的4组10 (P0 、P1 、P2 口、P3 )为独立的输入输出10 口。作输出时,除P0 口要加上拉电阻外,其余端与一一般的并行输出接口用法相同,但 作为输入端口时,必须先向该端口写“。总线模式:单片机的P0 口为复用总线,即地址的低8位和数据总线,P2 口为地址总 线的高8位。P3部
11、分管脚为控制信号总线。P1 为独立的10端口。第二章TPC-MCS-C51单片机实验系统介绍2.1 TPC-MCS-C51单片机实验系统组成2. 1. 1 TPC-MCS-C51单片机实验系统由实验大板C51单片机核心板构成3. 1.2 C51单片机核心板如下图模式选择开关核心板接口串口下载开关独立总线运行下载九芯通讯核心板接口 核心板接口4. 1.3单片机插座为40芯活动插座,方便用户选择不同的单片机型号(管脚须89c51単片机 相同)。5. 1.4核心板设有二种下载接口,可以下载PHILIPS串口 ISP下载系统和ATMEL公司ISP下 载系统。6. 1.5核心板上设有SST公司仿真芯片8
12、9E56RD,方便用户在线调试程序。7. 1.6单片机引出的端口用1号自锁紧插孔和8芯排线二种方式引出。方便用户根据接线需 要选择不同的接线方式。省掉接线时间。2. 2 TPC-MCS实验系统结构及主要电路2. 2.1 TPC-MCS实验系统结构图17心版我口1电双保护电異直流电机 步进电机 継电器PS健盘 RS232OLOG标核心板区展2|接口3|I展接口I(_|并行数马管8X8双色LED点阵128X64字符图液曲I/O译码8259中断控制式8251异步事行通信AD0809模效忖挟DAO832s数模转換RAM6116存储8253定时4/计歎器8255并行接口总线区8237DMA 控制 XD触
13、发X喇叭JLJ吗峰25与n4X4使盘I1nw *扩展实验区LED发光管显示逐辑电平开关图2T2.2.2实验台上包括的主要电路:1、50芯总线信号插座及总线信号插孔1+5V11E24521A731Al41ALE2D712I0R22A632GND42T/C3D613I0W23A533AO43A164D514AEN24+12V34GND44A175D415DACK25A435MEMW45A156D316DRQ126GND36MEMR46A147D217IRQ27A337CLK47A138D118+5V28-12V38RST48A129D019A929A239A1949A1010+5V20A830GN
14、D40A1850All50芯总线信号插座在实验台左上方,总线插座信号安排如上表。各总线信号采用“自锁紧” 插孔和8芯针方式在标有“总线”的区域引出,插上核心板时与核心板上对应连接。有数据线D0- D7、地址线A15-A0、I/O读写信号!OR I0W、存储器读写信号MEMR MEMW、(为単片机的IOR, IOW 信号)中断请求IRQ (单片机外部中断)2、接口 I/O地址译码电路实验台上I/O地址选用280H2BFH 64个,分8组输出:Y0-Y7,其地址分别为280H-287H; 288H-28FH; 290H-297H; 298H-29FH; 2A0H-2A7H; 2A8H-2AFH;
15、2B0H-2B7H; 2B8H-2BFH, 8 根输出 线在实验台“I/O地址”处分别由自锁紧插孔引出。见图2-2(280H*287H)(2B8H*2BFH)I B -L56789 A A A A AN E AUR o oI I01234567图2-2 I/O地址译码电路3、时钟电路如图2-3所示,输出1MHZ、2MHz两种信号,供定时器/计数器、A/D转换器、串行接口实验使 用。lzv E 国1X1闫1X1一 二 ISZ 9一 三二 ! U60GAL16V8B10LJ(20)图2-3时钟电路4、逻辑电平开关电路如图2-4所示,实验台右方有8个开关K0-K7开关拨到“1”位置时开关断开,输出高
16、电平。 拨到“。”位置时开关接通输出低电平。电路中串接了保护电阻,接口电路不直接同+ 5V、GND相 连,有效的防止因误操作损坏集成电路现象。NR4图2-4逻辑电平开关电路5、LED显示电路如图2-5所示,实验台上设有8个发光二极管及相关驱动电路(输入端7以),当输入信号为 “1”时发光,为“”时灭。6、七段数码管显示电路二4-匕至丄.豆12341234 VVVVYVVV 11112222 % 12341234 21 aaaan 11112222111HQ753150*8a b c d e f gdpLED 1 9 rt d1 3U 1 6: B4 5 4 5 2sS 1S0实验台设有4个共阴
17、极数码管及驱动电路,用路图如图2-6 (图中省去了 S2、S3二位 数码管)。段码输入端:a、b、c、d、e、f、g、dp,位码输入端:SO、SI、S2、S3图2-6数码管显示电路7,单脉冲电路如图2-7所示,采用RS触发器产生,实验者每按一次开关即可以分别输出个正脉冲及负脉 冲,供“中断”、“定时器/计数器”等实验使用。图2-7单脉冲电路图图2-8逻辑笔电路8、逻辑笔如图2-8所示,当输入端Ui接高电平时红灯(H)亮,接低电平时绿灯(L)亮。有一脉冲时,黄 灯亮一次,计数指示灯加1。可以测试TTL电平和CMOS电平。9,继电器及驱动电路图2-9为直流继电器及相应驱动电路,当其开关量输入端“I
18、k”输入数字量“时,继电器 动作,常开触点闭合红色发光二极管点亮。输入“”时继电器常开触点断开发光二极灭。RESET /RESETMAX7086983 uR495.1koxdEd ON Qzo ISHOOA ,LSX XH/GNDVCCGND图2-9继电器及驱动电路图图2T0复位电路10、复位电路图2-10为复位电路,实验台上有一复位电路,能在上电时,或按下复位开关RESET后,产生 个高电平和低电平两路信号供实验使用。11、步进电机驱动电路图2-11为步进电机的驱动电路,实验台上使用的步进电机驱动方式为二相励磁方式,BA、 BB、BC、BD分别为四个线圈的驱动输入端,输入高电平时,相应线圈通
19、电。+5V图2-11步进电机驱动电路12、接口集成电路实验台上有微机原理及接口实验最常用接口电路芯片,包括:可编程定时器/计数器 (8253)、可编程并行接口(8255)、数/模转换器(DAC0832)、模/数转换器(ADC0809)串行异步通信(8251)、RAM存储器(6116)、中断控制器(8259)等,模块芯片与CPU相连 的引线除去片选(CS)信号和每个实验模块特有信号外都一连好,与外围电路连接的关键引脚在芯 片周围用“自锁紧”插座和8芯排线插针引出,供实验使用。13、逻辑门电路实验台上设有几个逻辑门电路。包括“与门”、“或门”、“非门”、“触发器”供实验时选 择使用。2. 2. 3
20、用户扩展实验区实验台上设有通用数字集成电路插座,40芯活动插座以方便插拔器件。插座的每个引脚都用 自锁紧插孔引出。实验指导书中所列出的部分实验(简单并行接口、集成电路测试等。这些电路也 可选购为扩展实验模块)电路就是利用活动插座搭试的。扩展接口包括个20芯的双排插座和 个26芯的双排插座,大板上基本信号都由该两个扩展接口插座引出,利用扩展接口可以进行其它 的扩展模块实验。利用扩展插座及扩展接口可以进行数字电路实验,也可以设计开发新的接口实验 或让学生做课程设计、毕业设计等项目。两个扩展接口信号安排见2. 2. 5介绍。2.2.4实验台跳线开关为了方便实验,实验台上设有跳线开关,分以下几种:3.
21、+5V或+12V电源插针:为减轻+5 V电源负载和各主要芯片的安全,及学生在学习中设置 故障。在各主要实验电路附近都有相应的电源连接插针,当实验需要该部分电路时,用短路子短接 插针即可接通电源.对用不到的电路可将短路片拔掉确保芯片安全。2. 2. 5 20芯双排插座、26芯双排插座实验台上有一个20芯双排插座JX1I用于外接附加的键盘显示实验板和其它用户开发的实验 板。JX1各引脚信号安排如下:246810121 1161820GNDGND1MHzAlAOI0WI0R+5V+5VRESET135791113151719CS=2B0HIRQD7D6D5D4D3D2DIDO26芯双排插座各引脚如下
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- TPC C51 单片机 学生 实验 指导书
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