实验二十五单片机控制系统综合实验-指导书

《实验二十五单片机控制系统综合实验-指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验二十五单片机控制系统综合实验-指导书（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机械工程基础实验机械工程基础实验单片机控制系统综合实验单片机控制系统综合实验实验指导书实验指导书重庆工学院汽车学院汽车及机械制造实验室2008 年 1 月学生实验守则1学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。2实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。3进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。4做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。5实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不

2、准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。6实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。7实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。8实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。9在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。10凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按学

3、院有关规定予以赔偿。重庆工学院说说 明明1. 同学可以登录学校的“实验选课系统” （从学校首页登陆： 或从数字校园登录） ，自己进行实验项目的选择。希望同学们能在每个实验项目开放的时间内尽早进行实验预约（预约时间必须比实验上课时间提前 3 天） ，因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约，则错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开放时进行。2. 在学期末因无法完成规定的实验项目个数，该门课程就必须重修。3. 如有什么问题，同学可以拨打电话 68667451 联系李鑫老师。单片机控制系统综合实验一、学时：4 学时二、实验类型：综合三、实验目的：1、掌握伟福

4、 Lab2000P 单片机仿真实验系统提供的几种典型外围电路。 2、熟悉典型外围电路与单片机的输入/输出端子的电路接线。 3、掌握 MSC-51 单片机的编程、仿真、写入、调试。 4、掌握用单片机控制步进电机的硬件连接和编程方法。四、实验设备与仪器计算机、伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统、步进电机驱动器、步进电机、 直流电源、连接电缆，模拟示波器，万用表五、实验原理：伟福伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统单片机仿真实验系统 1、伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统可具有三种使用方法： (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，用系统机上的集

5、成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验； (3)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。注： 1、本实验采用第（2）种使用方法，计算机作为系统机使用。 2、系统配 MCS51/196 仿真板,可进行 8051 或 80C196 的实验。 3、关于伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统的详细说明。 在在“校园网校园网机械工程实验教学中心机械工程实验教学中心”网站上下载。网站上下载。2、伟福 Lab2000P 单片机仿真实验系统，提供了以下几种的典型电路：（需要使用示波器、 万用表） LED 电平显示电路 单脉冲发生电路 多级分频电路：与 4MHz 脉冲源结合,可得多种脉冲信

6、号。 A/D 转换电路：模数变换电路,可接入两路模拟量。 D/A 转换电路：数模变换电路,提供 0-5V,-5V+5V,-8V+8V 三路输出。 PWM 转换电路3、仿真实验/开发系统的连接 仿真实验/开发系统集成调试软件的安装和使用，见 WAVE 仿真开发系统使用手册。 （在在“校园网校园网机械工程实验教学中心机械工程实验教学中心”网站上下载网站上下载） 进行 MCS51 单片机实验时，应插上 POD51/96 仿真板，并插上 8051 或 8052CPU。 将配套的串行通讯电缆的一端与实验仪上的“仿真器串口”9 芯 D 形插座相连，另 一端与 PC 相的串行口相连。 将实验台的电源线与 2

7、20V 电源相连。打开实验台电源开关，红色电源指示灯亮。仿真开发器初始化成功后，LED 会显示 8051，表示仿真系统正常。 打开计算机电源，执行 WAVE 集成调试软件。 注意：注意： （1）无论是集成电路的插拔、通讯电缆的连接、跳线器的设置还是实验线路的连）无论是集成电路的插拔、通讯电缆的连接、跳线器的设置还是实验线路的连 接，都应确保在断电情况下进行，否则可能造成对设备的损坏。接，都应确保在断电情况下进行，否则可能造成对设备的损坏。 （2）实验线路连接完成后，应仔细检查无误后再接通电源。）实验线路连接完成后，应仔细检查无误后再接通电源。 4、程序调试环境： WAVE 集成调试环境应设置如

8、下： 仿真器型号：伟福 Lab2000P 实验仪 仿真头型号：MCS51 实验 （803132） 5、单片机程序：可使用汇编语言（EX51ASM 目录下） 、C 语言（EX51C 目录下）编写 P1 口输入/输出 汇编（EX51ASM 目录下 H1.PRJ） 、C（EX51C 目录下 H1.PRJ） PWM 转换电压 汇编（EX51ASM 目录下 H5.PRJ） 、C（EX51C 目录下 H5.PRJ） D/A 转换电路 汇编（EX51ASM 目录下 H13.PRJ） 、C（EX51C 目录下 H13.PRJ） A/D 转换电路 汇编（EX51ASM 目录下 H14.PRJ） 、C（EX51C

9、 目录下 H14.PRJ） 步进电机控制实验 汇编（EX51ASM 目录下 H22.PRJ） 、C（EX51C 目录下 H22.PRJ） 6、MSC-51 单片机的编程、仿真、写入、调试的操作步骤： MSC-51 单片机的编程、仿真、写入、调试的操作步骤，可参阅 WAVE 仿真开发系 统使用手册。 （在在“校园网校园网机械工程实验教学中心机械工程实验教学中心”网站上下载网站上下载） 7、MSC-51 系列单片机 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算， 逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读 程序存储器(ROM)

10、，输入输出电路(I/O 口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示 驱动电路(LCD 或 LED 驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及 A/D 转换 器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。这些电路能在软 件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 该系列单片机是采用高性能的静态 80C51 设计，由先进 CMOS 工艺制造并带有非易 失性 Flash 程序存储器。 P89C51X2 包含 128 字节 RAM、32 条 I/O 口线、3 个 16 位定时/计数器、6 输入 4 优 先级嵌套中断结构、1 个串行 I/O 口（可用于多

11、机通信，I/O 扩展或全双工 UART）以及 片内振荡器和时钟电路。 由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围（频率可降至 0） ，可实现两 个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电模式。空闲模式冻结 CPU，但 RAM、定时器、 串口和中断系统仍然工作。掉电模式保存 RAM 的内容，但是冻结振荡器，导致所有其 它的片内功能停止工作。由于设计是静态的，时钟可停止而不会丢失用户数据，运行可 从时钟停止处恢复。 8、A/D、D/A 转换原理 随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的 实际

12、对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等） ，要使计算机或数字仪表 能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、 处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样， 就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器。 A/D 转换即模拟/数字转换，意思是模拟信号转换为数字信号；D/A 转换即数字/模拟 转换，意思是数字信号转换为模拟信号；ADC 表示模拟/数字转换器，DAC 表示数字/模 拟转换器。 A/D 转换器和 D/A 转换器已成为信息系统中不可缺少的重要组成部分，为确保系统 处理结果的精确度，A

13、/D 转换器和 D/A 转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快 速变化信号的实时控制与检测，A/D 与 D/A 转换器还要求具有较高的转换速度。转换精 度与转换速度是衡量 A/D 与 D/A 转换器的重要技术指标。 A/D 转换器转换器 A/D 转换器转换器按分辨率分为 4 位、6 位、8 位、10 位、14 位、16 位和 bcd 码的 31/2 位、 51/2 位等。按照转换速度可分为超高速（转换时间330ns） ，次超高速（3303.3s） ，高 速（转换时间 3.3333s） ，低速（转换时间330s）等。A/D 转换器按照转换原理可分 为直接 A/D 转换器和间接 A/D 转换器

14、。所谓直接 A/D 转换器，是把模拟信号直接转换 成数字信号，如逐次逼近型，并联比较型等。其中逐次逼近型 A/D 转换器，易于用集成 工艺实现，且能达到较高的分辨率和速度，故目前集成化 A/D 芯片采用逐次逼近型者多； 间接 A/D 转换器是先把模拟量转换成中间量，然后再转换成数字量，如电压/时间转换型 （积分型） ，电压/频率转换型，电压/脉宽转换型等。其中积分型 A/D 转换器电路简单， 抗干扰能力强，且能作到高分辨率，但转换速度较慢。D/A 转换器转换器 衡量一个 D/A 转换器转换器的性能的主要参数有： （1）分辨率 是指 D/A 转换器能够转换的二进制数的位数，位数多分辨率也就越高。

15、 （2）转换时间 指数字量输入到完成转换，输出达到最终值并稳定为止所需的时间。电流型 D/A 转 换较快，一般在几 ns 到几百 ns 之间。电压型 D/A 转换较慢，取决于运算放大器的 响应时间。 （3）精度 指 D/A 转换器实际输出电压与理论值之间的误差，一般采用数字量的最低有效位作 为衡量单位。 （4）线性度 当数字量变化时，D/A 转换器输出的模拟量按比例关系变化的程度。理想的 D/A 转 换器是线性的，但是实际上是有误差的，模拟输出偏离理想输出的最大值称为线性 误差。六、实验操作步骤：注：以下硬件实验一至四任选二个完成，步进电机控制实验必须完成。注：以下硬件实验一至四任选二个完成，

16、步进电机控制实验必须完成。 1、 认真预习实验内容。 2、 按“五、实验原理”中的“3、仿真实验/开发系统的连接”的说明，将伟福Lab2000P 单片机仿真实验系统与 PC 连接好。并在 PC 上安装好相应的“WAVE6000 集 成调试软件” 。 3、 按“电路连接图”连接好实验电路。经实验教师检查后，方可继续下一步操作。 4、 运行“WAVE6000 集成调试软件” ，在该软件平台上打开“五、实验原理”中的“5、 单片机程序”里所述的程序，进行软件调试。 5、 在理解实验流程框图的基础上，读懂程序代码。 6、 调整程序内的部分控制指令或 参数，再次调试程序，记录参数调整前后，程序的运 行状态是否有所改变。 7、 实验完成后，整理好实验器材、连线，关闭实验箱和 PC 的电源。并经实验教师检查 确认。硬件实验一 P1 口输入、输出实验一、实验要求 1、P1 口做输出口，接八只发光二