lbd简化版单片机实验箱使用说明书

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1、 LBD 简化版单片机教学实验系统使用说明书 南京邮电大学计算机学院 计算机实验教学中心 2014-09 I 目录目录 第 1 章 系统简介 1 1.1 电路板外形 1 1.2 系统功能简介 2 1.2.1 电源和 USB 转串口电路 . 2 1.2.2 CPU 3 1.2.3 系统复位 . 3 第 2 章 系统资源 4 2.1 I/O 控制类设备 4 2.1.1 E2PROM 存储芯片 24C32 4 2.1.2 实时钟（RTC）芯片 PCF8563 . 4 2.1.3 蜂鸣器 . 5 2.1.4 继电器 . 5 2.1.5 串行 A/D、D/A 转换芯片 PCF8591 . 6 2.1.6

2、 红外接收模块 . 6 2.1.7 红外发送电路 . 7 2.1.8 温度传感器 DS18B20 7 2.1.9 湿度传感器 HS1101 . 8 2.1.10 字符点阵 LCD 模块 . 8 2.1.11 图形点阵 LCD 模块 . 9 2.1.12 独立 LED 10 2.1.13 独立按键和拨码开关 . 10 2.1.14 行列式键盘 . 11 2.1.15 组合数码管 . 12 2.1.16 串/并行移位寄存器 12 2.2 总线控制类设备 14 2.2.1 外部数据存储器 62256 15 2.2.2 串行通信扩展芯片 16C550 . 15 2.2.3 并行接口扩展芯片 8255A

3、 . 16 2.2.4 扩展总线控制字符点阵和图形点阵 LCD 模块 . 17 2.2.5 4M bit Flash 存储器 39SF040 . 17 2.2.6 总线扩展并行输出接口 . 18 2.2.7 总线扩展并行输入接口 . 19 第 3 章 Keil Vision C51 集成开发环境及 ISP 软件使用简介 20 3.1 Keil 软件的使用 . 20 3.1.1 启动 Keil . 20 3.1.2 新建工程 . 21 II 3.1.3 设置工程的配置及参数 . 22 3.1.4 使用 Keil 建立一个实际的工程 23 3.1.5 程序的编译、链接及运行 . 26 3.2 IS

4、P 软件的使用 29 3.2.1 ISP 简介 . 29 3.2.2 HEX 文件的格式 . 29 3.2.3 使用 ISP 程序固化单片机代码进行实验 . 30 LBD 简化版单片机实验箱使用说明书南京邮电大学计算机实验教学中心 1 Learning By Doing 简化版单片机实验箱使用说明书 第1章 系统简介 LBD 简化版单片机实验箱是由南京邮电大学计算机学院自主设计的配合单片机教学的实验系统。该系统除可进行传统的单片机实验外，我们还根据南京邮电大学的教学定位，增加了部分通信类实验器件，设计了相关实验，并编写了配套的实验指导书。使用该系统共可进行数十种单片机及通信类实验， 是提高单片

5、机课程教学质量及学生动手能力的得力教学实验设备。 1.1 电路板外形电路板外形 该系统电路板外形如图 1-1 所示，本说明书中将使用图 1-1 所标出的纵横坐标来描述元件的大概位置。例如左上角 CPU 锁紧座的位置坐标为 A1A2。 图 1-1 简化版单片机实验箱电路板外形图 LBD 简化版单片机实验箱使用说明书南京邮电大学计算机实验教学中心 2 1.2 系统功能系统功能简介简介 1.2.1 电源电源和和 USB 转串口电路转串口电路 LBD 简化版单片机实验箱 （以下简称为 LBD 系统） 使用上位计算机的 USB 端口供电。使用时先关闭单片机及其外围设备的电源（按压位于图 1-1 中坐标

6、A3 处的自锁开关 SW1使其处于弹起状态） ，再将 Mini USB 连接电缆从计算机的 USB 接口引出，另一头插入 LBD系统上的 USB1 插座（位于图 1-1 中坐标 A3 处左侧） ，此时 D1 点亮，表示 USB 系统供电正常，如果是第一次连接 LBD 系统，Windows 操作系统会提示找到 USB 转串口设备，安装驱动程序（CH341T 芯片，访问 http:/ 可下载资料及驱动程序） 后， 系统将在 “端口和打印机” 中显示新安装的串行口的端口号 （如 COM3） 。驱动程序运行的界面如下图所示，点击“安装”按钮即可自动完成驱动程序的安装工作。 驱动程序安装完毕后，将会在操

7、作系统的“设备管理器”面板中看到新安装的串行端口的端口名称和端口号，如下图所示： LBD 简化版单片机实验箱使用说明书南京邮电大学计算机实验教学中心 3 若以前已经安装过驱动程序，则插上 USB 电缆后将自动设置好 COM 端口。插上 USB电缆后， 实验板上的 USB 转串口电路将一直保持供电。 如果要给单片机及其外围电路供电，按压 SW1 使其处于压下状态即可，此时电源指示灯 D2 应点亮，表示系统上电成功。为了保护计算机的 USB 接口、单片机及其外围电路，实验板的供电电路中设置了一个自恢复保险丝 F1，若实验过程中电路板上出现短路的情况，F1 将暂时熔断，D2 熄灭；排除短路问题后，F

8、1 将自动恢复到导通状态。 为了方便用户引出电源进行实验，LBD 系统从电路板上引出了+5V 电源和 GND，引出接口为坐标 A3 处的 P7、P8。 本系统中，+5V 电源可承受的总电流不大于 500mA。 1.2.2 CPU 1. 晶振频率选择 LBD 系统提供了两种常用的晶振频率：11.0592MHz 和 22.1184MHz。用户可通过跳线（JP2 和 JP3） 来选择系统晶振的频率， 当用短路块横向连接 JP2 和 JP3 上方的两个引脚时，系统选用 11.0592MHz 的晶振；连接下方的两个引脚时，系统选用 22.1184MHz 的晶振。晶振及跳线座的位置在图 1-1 中 A2

9、区间的左下方。 2. CPU 工作模式选择 LBD 系统中单片机的工作方式可分为端口工作方式（不扩展总线）和扩展总线模式。在扩展总线模式下， 单片机的 P0 口通过 ALE 信号控制外部地址锁存器复用为地址总线 （低8 位地址）和数据总线，P2 口提供高 8 位地址，同时 P3.6 和 P3.7 作为W_ R_ 和RD_ 信号。而当单片机工作在端口方式下时，P0P3 的每一位都可以作为独立的端口引脚使用。 在 LBD 系统中，当实验中不使用扩展总线时，单片机的端口通过 J1（P0） 、J2（P1） 、J3（P2）和 J4（P3）引出。在实验过程中需要使用单片机的端口时，可使用系统提供的杜邦线直

10、接从上述标号的插座将 CPU 端口引出到需要的地方。 如果单片机实验需要使用扩展总线，用户可使用系统提供的 20 芯连接电缆，将插座 P1和 P2（位于图 1-1 中 B1 区域）连接起来。此时单片机的 P0、P2 和 P3.6、P3.7 等端口引脚将作为系统总线使用，注意不要再将它们当做普通 I/O 使用。 1.2.3 系统复位系统复位 LBD 系统采用了阻容上电复位及按键复位两种复位方式。用户按下 SW1 接通单片机系统的电源，系统自动进行上电复位；此后任何时候用户按下 SW2，单片机将进行一次复位操作。 LBD 简化版单片机实验箱使用说明书南京邮电大学计算机实验教学中心 4 第2章 系统

11、资源 LBD 简化版单片机实验箱集成了丰富的实验资源，可以进行各种常见的单片机实验。 实验板装在一个塑料收纳盒内，随实验系统配备了 8 芯杜邦插座线 2 根、4 芯杜邦插座线 2 根、2 芯杜邦插座线 2 根、单芯杜邦插座线 8 根、IDC-20 压接排线 1 根、Mini USB 线1 根。杜邦线和排线用于连接实验系统中的 CPU 和各个功能部件；USB 线用于连接本实验系统和计算机的 USB 端口，完成 USB 转串口、ISP 下载或通信实验。 在下文对实验系统的描述中，某端口或连接器的第 1 位（或低位）对应字节的低有效位（LSB） ，第 8 位（或高位）对应字节的高有效位（MSB） 。

12、 2.1 I/O 控制类设备控制类设备 和此类设备相关的实验是通过单片机的 I/O 端口直接进行控制的，如果实验中使用了P0、P2、P3 端口，此时一定要保证插座 P1 和 P2（位于图 1-1 中坐标位置 B1 处）之间是断开的，否则这些端口和外扩总线上的设备相连，会对端口电平造成影响。 2.1.1 E2PROM 存储芯片存储芯片 24C32 24Cxx 系列 E2PROM 存储器为 I2C 接口的电可擦除非易失性存储器， 器件存储单元的可靠重复擦除次数可达一百万次。 本系统中的 24C32 标号 U14， 位于图 1-1 中坐标位置 A4 处。该芯片的 SDA 和 SCL 信号线连接到 J

13、5 的第 1、2 号引脚。 该芯片相关的电路如图 2-1 所示， 具体功能请参阅其 Datasheet。 实验时使用杜邦线将单片机的 IO 端口连接到 J5 的 1、2 号引脚即可。 图 2-1 24C32 电路原理图 2.1.2 实时钟实时钟（RTC）芯片芯片 PCF8563 PCF8563 为 Philips 公司生产的具有 I2C 接口的实时钟（RTC）芯片。该芯片在后备纽扣电池供电的情况下可保持正常工作，提供包括年月日、时分秒的精确计时服务。本系统中的PCF8563 标号 U12，位于图 1-1 中坐标位置 A4 处。该芯片的 SDA 和 SCL 信号线连接到 J5LBD 简化版单片机

14、实验箱使用说明书南京邮电大学计算机实验教学中心 5 的第 3、4 号引脚。 该芯片相关电路原理图如图 2-2 所示， 具体功能请参阅其 Datasheet。 实验时使用连接电缆将单片机的 IO 端口连接到 J5 即可。 图 2-2 PCF8563 电路原理图 2.1.3 蜂鸣器蜂鸣器 蜂鸣器驱动电路位于图 1-1 中坐标位置 C4 处左下角。蜂鸣器的驱动端口连接到 J23 的第 7 号引脚。实验时使用杜邦线将单片机的 IO 端口引脚连接到 J23 的第 7 脚即可。蜂鸣器电路原理如图 2-3 所示。当单片机的端口对 BUZC 引脚输出一个低电平信号时，Q11 导通，蜂鸣器 B2 鸣响；而输出高

15、电平时，Q2 截止，蜂鸣器 B2 停止鸣响。 图 2-3 蜂鸣器控制电路原理图 2.1.4 继电器继电器 继电器驱动电路位于图 1-1 中坐标位置 B4 处右下角。继电器的驱动端口连接到 J23 的第 8 号引脚。实验时使用连接电缆将单片机的 IO 端口引脚连接到 J23 的第 8 脚即可。继电器控制电路原理如图 2-4 所示。当单片机的端口对继电器控制引脚输出一个低电平信号时，Q10 导通，继电器 RL1 吸合；而输出高电平时，Q10 截止，继电器断开。分析电路图可知，当继电器吸合时，发光二极管 D17 将同时点亮，可直观地表示继电器的控制状态。继电器的触点连接到 J28，即继电器吸合时，J

16、28 的 1，2 端点导通，用户可通过万用表测量 J28 两端的通断情况来观察实验效果。 LBD 简化版单片机实验箱使用说明书南京邮电大学计算机实验教学中心 6 图 2-4 继电器控制电路原理图 2.1.5 串行串行 A/D、D/A 转换芯片转换芯片 PCF8591 PCF8591 为串行 A/D、D/A 转换芯片。芯片标号 U15，位于图 1-1 中坐标位置 B4 处。芯片通过 I2C 接口（电路图中标记为 ASDA、ASCL 的引脚）进行控制，这两根引脚连接到J5 的第 5、6 号引脚。实验时使用杜邦线将单片机的 IO 端口引脚连接到 J5 的 5、6 号引脚即可。芯片的电路如图 2-5 所示，具体功能及控制时序请参阅 Datasheet。 和此芯片相配合，我们设计了独立的模拟输入端子 J8 和 J10，对应 PCF8591 的 AIN2和 AIN3