《单片机原理及应用》
实 验 指 导 书
水利水电学院动力工程系
2009年9月
目录
第一部分 伟福Lab2000系列单片机仿真实验系统上机说明
第一章 概述 ................................................................................................................... 1 第二章 伟福实验系统组成和结构 ............................................................................... 3
2.1 伟福实验系统的硬件组成 ................................................................................................... 3 2.2 伟福实验系统的支持软件 ............................................................................................... 10 2.3 外接单片机仿真功能 ....................................................................................................... 10
第三章 板上仿真器使用方法 ..................................................................................... 11
3.1 显示功能说明 ..................................................................................................................... 11 3.2 键盘功能说明 ..................................................................................................................... 11 3.3 脱机仿真 ............................................................................................................................. 12
第四章 系统的使用 ..................................................................................................... 15
4.1系统的安装和启动 .............................................................................................................. 15 4.2用系统机仿真： .................................................................................................................. 15
第二部分 参考实验程序 实验一 多字节算数运算程序 ..................................................................................... 17
1.多字节BCD数加法 ............................................................................................................... 17 2.多字节二进制数减法 ............................................................................................................. 18 3.双字节二进制数乘法 ............................................................................................................. 20 4.双字节二进制数除法 ............................................................................................................. 22
实验二 二进制到BCD码转换程序实验 .................................................................. 25 实验三 P1口输入、输出实验 ................................................................................... 27 实验四 交通灯控制 ..................................................................................................... 30 实验五 八段数码管显示实验 ..................................................................................... 33 实验六 电子时钟 ......................................................................................................... 37
第三部分 部分选做实验
实验七 BCD码到ASCII码转换 .............................................................................. 41 实验八 键盘扫描显示实验 ......................................................................................... 43 实验九 单片机串行口通讯实验 ................................................................................. 48 实验十 D/A、A/D转换实验 ...................................................................................... 52
1. D/A转换实验 ........................................................................................................................ 52 2. A/D转换实验 ........................................................................................................................ 54
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第一部分 伟福Lab2000系列单片机仿真实验系统
上机说明
第一章 概述
近十年来，我国经济快速稳步增长，电力建设发展十分迅速。目前，无论是发电厂、变电站及输电线路，还是各种配电网络，广泛采用各种微机化仪器设备，如微机励磁装置、微机调速装置、微机保护装置、微机载波通信设备、微机无功补偿控制器以及相应的计算机监控系统等。作为电力和动力专业的一门重要的计算机应用技术基础课程，“单片机原理及应用”对于学生掌握电站和电力系统自动装置的工作原理及结构十分重要。
为提高学生的计算机应用能力、科学实验技能以及动手能力，培养出高素质的专业人才，实验装置采用先进的伟福Lab2000教学实验仪,它具有功能强,使用灵活方便等特点。通过选择不同的MPU/CPU型号,可实现MCS-51/MCS-96/8086计算机系统实验。
伟福仿真实验系统由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成，具有双平台（DOS版本、WINDOWS版本）、双工作模式（软件模拟仿真、硬件仿真）、双（多）CPU 结构、双集成环境、强大的逻辑分析仪综合调试功能和追踪器功能，可以通过更换不同的POD，对各种不同类型的单片机进行仿真。
1.系统实验板
本实验板提供以下实验： (1) 数模变换电路 (2) 模数变换电路
(3) 逻辑电平输入开关 (4) 逻辑电平显示电路 (5) 单脉冲电路 (6) 逻辑笔电路
(7) 1MHz及500KHz脉冲信号源 (8) PWU转换电压电路
(9) 模拟量电压(电位器)电路 (10) 串口通信实验电路 (11) 扬声器驱动电路 (12) 继电器控制电路 (13) 逻辑门电路
(14) 六位8段码LED数字显示器 (15) 4×6键盘 (16) 存贮器
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(17) 通用集成电路插座(DIP40／28／24／20／18／16／14) (18) 地址，数据及控制电路总线接出插座
通过可选附件还可以扩展完成以下实验：
(19) 步进电机实验 (20) 打印机驱动实验 (21) 传感器实验 (22) 直流电机实验
2. 仿真器系统构成
本仿真实验系统具有四种使用方法：
(1)无系统机，仅用实验仪的板上仿真器进行仿真和实验。 (2)有系统机，用系统机上的WINDOWS／DOS软件驱动板上仿真器进行仿真和实验．
(3)有系统机、用外接仿真器进行仿真和实验。
(4)无实验仪、无仿真器，仅在系统机上采用软件模拟方式进行仿真。
3. MCS51、80C196系列通用。配8088／8086附加板，可以进行8088／8086实验。
4. 实验系统自带键盘和显示器，自带系统监控程序。如果没有系统机也照样进行各种学习和实验。
5. 配备有DOS，Windows两套PC机系统软件，在有系统机的情况下，通过外接仿真器实现64K全空间的硬件断点和仿真．
6. PC机和系统机软件具有全集成化仿真环境，中、英文两种界面，软件仿真与硬件仿真两种模式，软件仿真可以在无仿真仪的情况下进行。
综上所述，本实验仪可以方便灵活地构成各种实验方案，在有无系统机和实验仪的情况下，都能进行相应的编程实验，从而具有极为广泛的应用范围，板上提供了基本的实验电路，减少繁琐的连接线过程，板上也提供了DIP40／28／24／20／16／14插孔和CPU的地址数据总线引出插孔，供学生自己扩展其它实验，培养实际动手能力，加强对实验电路的理解。实验程序采用多种语言适应不同层次的学生的需要，通过应用高级语言的编程和实验，可使学生掌握高级语言的编程方法，为今后进入社会实践打下坚实的基础，而汇编语言又能让学生了解机器深层的原理。
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第二章 伟福实验系统组成和结构
伟福实验系统可根据教学实践的需要实现MCS51／MCSl96单片机原理与接口，8088／8086微机原理与接口的一系列实验，并在硬件上预留了自主开发实验的空间。该实验系统对基本实验仅需少量连线就可进行，同时也提供了一些需较多连线的扩展性实验以进一步锻炼动手能力。此外，它还提供了强大的软硬件调试手段．
2.1 伟福实验系统的硬件组成
本实验仪上有丰富的实验电路和灵活的组成方法。这些电路既可以和8031系列，也可以和80196系列CPU及8088／8086CPU组合完成各种实验。为了描述清楚，在此作统一的介绍。
2.1.1 LED6位数字显示器 2.1.2 4x6键盘电路
本实验仪已经将LED显示电路和键盘电路集成到一个集成电路中。LED显示和键盘的等效电路如图1。其中的U1，U2，U3，U4并不实际是74LS系列电路，它们都被集成在CPLD现场可编程器件内，U5是74164移位寄存器，可以实现串行数到并行数的转换，U6是有反向功能的驱动电路，向U3的地址分别发高电平和低电平，也就是向U5(74164移位寄存器)发时钟信号，向U4的地址所发的数据，被送到U5(74164移位寄存器)的数据口，这个数据被时钟信号送入U5(74164移位寄存器)，转换成并行数据，作为LED的段码。向U1地址写的数据经U6(MCl413)反相驱动后，作为LED的位码，用于选择的LED位，每次点亮一位，循环显示6位LED显示器，向U1地址写的数据也可以作为键盘列扫描码，从u2地址读回的数据是键盘行数据，U1输出的列扫描码经U2读入后，用来判断是否有键被按下，以及按下的是什么键。如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经U2读回的值为高，如果有键按下，U1输出的低电平经过按键被接到u2的端口上，这样从u2读回的数据就会有低位，根据U1输出的列信号和U2读回的行信号，就可以判断哪个键被按下。 2.1.3 LED电平显示电路
实验仪上装有8只发光二极管及相应驱动电路。见图2，L0—L7为相应发光二极管驱动信号输入端，该输入端为高电压电平“1”时发光二极管点亮．我们可以通过P1口对其直接进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。
图2： LED电平显示电路
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