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1、-DTHS-A互动式实验教学平台单片机原理及应用实验指导书鑫 岩 编工商学院信息与电子工程学院. z-前 言单片机原理及应用实验指导书，是针对自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术、通信工程及计算机科学与技术等专业的学生学习单片机原理及应用课程而编写的，主要用于互动式单片机教学中实践环节的参考教材。单片机及相关的应用技术是近代超大规模集成电路技术与计算机技术开展的产物，已经深入到国民经济与人民生活的各个领域。单片机原理及应用课程已经被几乎所有工科院校中仪器仪表、测控技术、光机电一体化、电子、通信、计算机等类专业列为本科主干专业课程，是培养现代电子技术应用类
2、专业人才的重要技术课程之一。单片机实践教学是学习单片机理论的重要实践环节。通过边学习理论课程边实践的教学模式，使学生在课堂理论课学习的根底上，进一步加深对理论知识的理解，学习、掌握单片机的硬件扩展技术、软件编程技术、以及典型应用系统设计技术等相关的实践技术，增强感性认识，促进认识的深化，培养学生科学的分析能力、实践创新能力，使学生掌握单片机应用系统开发的根本方法与根本技能，培养学生严肃认真和实事的科学作风，锻炼科学实验的能力。为今后在相关领域中从事与单片机有关的设计、开发、应用等工作打下良好的根底。本实验指导书是根据单片机原理及应用课程实验教学大纲的要求，以及我校单片机实验开发系统的情况由鑫、
3、岩教师编写。 工商学院 信息与电子工程学院 2021年1月目录第一章系统概述11.1上部扩大区简称上板11.2中部核心控制区简称中板21.3下部常规实验区简称下板31.4 MCS-51集成开发环境7第二章单片机及其接口实验12实验一系统认识实验12实验二程序设计实验14实验三74LS138译码实验15实验四P1口输入/输出实验1控制发光二极管亮灭17实验五P1口输入/输出实验2控制转向灯19实验六P3.3口输入/P 1口输出实验22实验七MCS-51单片机中断系统实验25实验八MCS-51单片机部定时器计数器实验27实验九MCS-51单片机串行口并串、串并转换实验29实验十MCS-51单片机串
4、行口双机通信实验31实验十一MCS-51单片机与PC通信实验33实验十二外部数据存储器扩展实验39实验十三外部I/O口扩展实验41实验十四工业顺序控制实验43实验十五8255 并行口输出方波实验47实验十六8255并行口输入/输出实验49实验十七8255并行口模拟交通灯实验51实验十八8259中断控制实验54实验十九8253定时器计数器实验56实验二十DS1302实时时钟实验58实验二十一*5045P看门狗实验67实验二十二D/A数模转换实验69实验二十三A/D模数转换实验71实验二十四8255键盘显示实验75实验二十五LCD12864液晶显示实验81实验二十六微型打印机实验88实验二十七继电
5、器控制实验90实验二十八步进电机控制实验92实验二十九直流电机调速实验94实验三十DS18B20温度闭环控制实验96. z-第一章系统概述DTHS-A是由耐思NICE科技设计制造的MCS-51单片机系统通用型实验台，它以常规实验设备的开放式实验环境为根底，增加了在线检测模式，在自定义环节融入轨迹捕捉，影射和展现实验电路搭接的全过程，为互动教学活动的展开创造了一个较为完整与规的实践平台。DTHS-A实验台由三个局部组成：上部为实验台扩大区，适用于课程设计及实验电路与模块的扩展；中部为实验台核心控制区，主要由通用仿真器、在线控制器、轨迹捕捉器及机电与单总线等实验模块组成；下部为实验台常规实验区，适
6、用于根底性教学实践活动。DTHS-A实验台支持NICE自主研发的集成开发环境，并与KEIL/MPLAB/AVRStudio等主流开发环境无缝结合。1.1上部扩大区简称上板1) 直流电压表 上板右上角配有数字式直流电压表，其量程为20V；电压表左测的钮子开关用于选择电压表的检测来源。 信号源测量该钮子开关拨向外方向时，位于电压表下方的红孔为电压表输入端+20V-20V， 其黑孔为电压表直流地端非负极性输入端，该端与本工位的GND己连接互通，仅适用于实验台二工位之间GND的并端，不允许加载负极性或与GND相冲突的信号源； 置源监视该钮子开关拨向方向时，由位于钮子开关上方的23波段开关选择与确认当前
7、监视源。我们强调监视源的选择应在掉电方式下进展，即在关闭直流源的前提下才能拨动波段开关选择当前监视源，否则会引发+5V、+12V、-12V之间的瞬间短接，对低压供电器件的损伤率极高，亦危及开关电源的寿命。2) 微型打印机上板偏左上方配有智能窗式针型打印机,位于钮子开关下方的双排八芯座为它的总线口，STB孔为打印命令控制端，BUSY为打印机忙闲标志，ERR为打印机出错标志。3) 逻辑加密存储卡存储卡正下方为该卡读写加密控制端，该卡左边为插卡口，该卡右边定义状态标志指示。4) FPGA扩展上板右下方为FPGA逻辑控制器设计与实践区域，选用Altera EPF10K10LC84-4为硬布线控制器，配
8、有下载口，用符合*ilin*标准的下载电缆即可实现针对EPF10K10LC84-4的逻辑设计与编程。5) 扩大区上板左下方为自行设计区域，该区域正下方为阻容件、晶体、三极管、二极管扩大区，该区域左上方为门电路、运放等IC-14以下芯片及集成电阻的扩大区，该区域右上方为IC-40以下集成器件扩大区。1.2中部核心控制区简称中板1) CPU单元中板左上方为实验台CPU选择单元，目前可适配的CPU类型有MCS-51/PIC单片机、以8088为核的微机接口。2) 总线接口 数据总线：双向，来源于仿真器。当CPU单元挂51时，它是由P0口隔离驱动后形成双向总线。 地址总线：输出，来源于仿真器。当CPU单
9、元挂51时，它的低八位由P0口驱动锁存输出；它的高八位由P2口隔离驱动输出。 控制总线l RD：输出，来源于仿真器。当CPU单元挂51时为外部数据读，受P3.7控制。l WD：输出，来源于仿真器。当CPU单元挂51时为外部数据写，受P3.6 控制。l ALE：输出，来源于仿真器。当CPU单元挂51时为地址锁存，受51_ALE控制。l RESET：复位输出，高电平有效，受仿真器复位电路控制。l MER：输出，来源于仿真器。当CPU单元挂88时为存读，受8088CPU控制。l MEW：输出，来源于仿真器。当CPU单元挂88时为存写，受8088CPU控制。l AEN：输入，总线出借控制。当CPU单元
10、挂88时为DMA操作，受8237_AEN控制。l ：时钟输出，当CPU单元挂51时，由51CPU第18脚提供。3) 并行模块 LCD液晶显示其数据线与总线接口中的D7D0己连接互通，总线连接定义为省缺项。位于LCD正下方的使能控制端E，命令与数据选择端R/S及读写选择端R/W在自行设计状态定义为实验连接项。 8255并行口其数据线与仿真器中的D7D0己连接互通。位于8255正右测的CS为8255选通控制端。位于LCD正下方的add1add0为8255地址端A1A0，位于下板直流源指示上方的RD、WR为8255读写控制端，在自行定义状态它们为实验连接项。4) 单总线模块单总线模块超越并行总线的寻
11、址规则，局限于I/O端口寻址，不宜在线掌控，只能工作在自定义状态，因此在单总线模块的设计与实现中实验连接项不可省缺。5) 闭环控制 直流电机直流电机控制单元定义了调速与测速两个端口，其中调速端为电机启停。正反转及转速控制端，它加载的模拟量围是05V，2.5V时电机处停顿状态，大于2.5V启动电机正转，小于2.5V启动电机反转，该端达5V或0V时电机处正转或反转最高速。至于测速端是电机当前状态与转速的反应端，为电机按设置的参数恒定运作提供依据。在自行设计状态该两个端口定义为实验连接项。 温度控制温度控制单元定义了调温与测温两个端口，其中调温端口由5V电源控制，至于测温端口是当前温度传递端口，反应
12、温度参数，为加温与恒温提供依据。在自行设计状态该两个端口定义为实验连接项。6) 步进电机步进电机控制单元设有四拍控制端口，在自行设计状态该四端口定义为实验连接项。7) 虚拟示波器实验台提供了一个双通道简易示波器，适用于电位及赫兹级低频信号的测量与观察。8) 扁平口中板下方设有五个扁平口，其中二个20芯扁平口为检测口，其余三个8芯扁平口为地址与数据总线延伸接口。1.3下部常规实验区简称下板1) 下板接口 检测接口下板上方二个20芯扁平口为检测口，在线态它为控制口，输出常规实验模块的控制信号。在自定义状态它为状态口，反应常规实验模块的控制信号。 总线接口下板上方三个8芯扁平口为地址与数据总线口，该
13、三个接口是主控区中板扩展寻址的桥梁，面向下板实验时必须连接。2) 下板总线 控制线位于直流源指示上方的为下板自定义状态的公共控制总线，以下为它们的定义：l CLR下板区域淸除控制，在自定义实验中连接中板RESET复位信号。l WR下板区域写控制，在自定义实验中连接中板控制总线单元WR写信号。l RD下板区域读控制，在自定义实验中连接中板控制总线单元RD读信号。l CLK下板区域锁存控制，在自定义实验中连接中板ALE信号。 地址线位于存储器扩展单元左下测的ADD2ADD0为下板区域公共地址线，在自定义实验常连接中板A2A0。遇单模块实验可另行定义，例如0809 A/D转换中ADD2ADD0用于选
14、择通道，可改接中板地址总线单元A2A0。 译码器位于发光二极管显示单元正下方的138译码器亦有二种定义途径，在线态实验台赋于的定义是译码端口CBA与A5A3相连，选通控制端口G2A低电平有效由A14控制，当A14为零时，138输出端Y7Y0八中选一，有一个输出端为0，其余输出端为1。它的寻址围为03FFFh，8000hBFFFh。在自定义方式其选通与译码端口呈悬浮态，属译码控制不可省缺的连接项。3) 存储器扩展位于下板右上角为存储器扩展单元，它的地址与数据总线通过其上方的三个8芯扁平接口融入中板主控CPU的寻址围，位于该单元左上测的MR、MW及MCS分别为存储器读、写和选通控制端。自定义态属实验不可省缺的连接项。在线态由在线控制器掌控，寻址围为00FFFh。存储器与I/O口处同一寻址空间，用一样的控制信号，通常采用译码法分享数据寻址空间。4) I/O口扩展 1616点阵1616点阵位于存储器扩展单元正下方，它的数
