单片机原理综合实验指导书.doc-电子信息实验教学中心-长春工业大学.doc

单片机原理综合实验 实 验 指 导 书 长春工业大学计算机与信息技术实验中心 目录 第一章 实验箱说明 1.1 功能介绍 1.2 核心处理器简介 1.3 硬件布局 1.4 资源端口分配 第二章 实验环境及工具介绍 2.1 Keil C51安装及使用 2.2 USB驱动安装及下载软件的使用 第三章 单片机基础实验 实验一 循环彩灯 实验二 动态数码显示 实验三 4×4矩阵键盘 实验四 液晶显示 实验五 D/A转换 实验六 A/D转换 实验七 LED点阵显示 实验八 串口通信 附录1 常见问题解答 实验箱说明 功能介绍 JSJDZ-Ⅱ型实验箱是一款具有实验仪、编程器、ISP下载线三种功能合一的综合学习开发系统，适用于《EDA技术及应用》和《单片机原理》课程的基础实验及其他有关EDA和单片机设计的综合实验。实验箱的特点有： 集成ISP编程功能，支持USB2.0在线下载编程 可以支持EDA与单片机两种芯片的编程与开发 模块种类丰富多样，适用于课本上的所有实验 使用74LS244外扩I/O口，驱动能力强 用三档开关控制各模块与MCU的连接与断开，电路连接方便 外扩引脚，适用于其他各种电子设计 各模块之间可同时启用，方便综合调试 内置开关电源 在传统的控制系统中，人们常用单片机作为控制核心，单片机在端口数目、内部定时器和中断源的个数都有限，在实际工程应用中不得不外部扩展其它芯片才能满足需要，这就使得硬件电路连线的复杂度增加，出现问题的概率增加。 随着电子工艺和技术的迅猛发展，可编程逻辑器件越来越来多的出现子在人们的生活中，它将复杂的数字电路集中于一块芯片上，通过不同的配制文件使其产生不同的控制逻辑，FPGA和CPLD就是典型的可编程器件，虽然在结构上不同，但是在实际中的作用很相似。现在许多系统采用可编程器件作为控制核心，与传统设计相比较，它被称为数字系统设计，由于内部有丰富的数字逻辑单元，芯片的I/O引脚也较多，方便了电路的接口控制，提高了系统的整体性能及工作可靠性，也为系统的集成创造了条件。对于时序要求较高的电路采用FPGA作为控制器能使电路工作在较高的频率，而CPLD则适合控制组合逻辑电路。CPLD/FPGA工作方式与单片机的相比，单片机的指令有固定的执行方式，至少需要四个时钟周期且时钟频率，而CPLD/FPGA的运算执行方式会根据实现该运算的硬件电路方式的不同而不同，采用硬件描述语言以并行的方式来控制外围器件，在同一时刻实现对多个器件的控制，工作完全由硬件完成不需要顺序执行软件指令，所以其运算的速度会远高于单片机。 由于可编程器件与单片机在应用中各有优点和不足，为了能将两者的优点结合起来，ALTERA公司提出了一种SOC的解决方案，它将处理器、存储器、I/O、LVDS等系统设计需要的功能模块集成到一个可编程的器件上，构成了一个可编程的片上系统，SOPC是PLD和ASIC技术结合的结果，有人认为SOPC代表了半导体产业的未来发展方向，但是该项新技术的发展有着不足，目前能够实现SOPC技术的FPGA芯片价格仍然很高，通过SOPC技术把FPGA芯片配制成单片机实现C语言对器件的编程控制，虽然避免了大量VHDL代码的编写，编程的工作量减少了很多，却占用了大量的硬件资源用于各种形成不同功能的寄存器 不能有效的去完成更多的工作，C语言的顺序执行使得芯片无法发挥同一时刻并行完成多项任务的优点。在实际应用中完成相同功能的单片机的价格却相当便宜，在市场中想使自己的产品有优势，性价比是一个必须要考虑的因素。在价格和开发难度上来说，SOPC并不适合大多数人的要求，我们需要一种经济、实用的解决方案。 可编程器件与单片机构成的双核控制器采用价格较低的EPM7128和AT89S52实现联合设计开发，既利用了两类控制器件的优势，还降低开发的技术难度，适应不同的开发人员。在设计中开发人员可以单独使用单片机或CPLD来控制外围器件，也可以相互通信配合使用来完成工作。 通过该双核控制器来实现一些基础实验和高级实验，基础实验包括：独立按键控制、阵列按键控制、LED灯的控制、蜂鸣器的控制；高级实验包括：温度采集实验、光照度采集实验、存储器EEPROM的使用。在通信方面完成RS232串口通信、RS485通信、红外通信、无线数字通信实验。 现在许多开发板都将程序下载器单独作为一部分，一头是通过排线将它们与开发板连在一起，另一头通过并口线或串口线与PC机相连。不仅使用时插拔比较麻烦，还可能由于多次的连接损坏电路连接部分造成开发板无法被写入程序，而该双核控制器的程序下载由并口线来完成，CPLD和单片机的下载电路都做在开发板上，开发人员只需要用一根并口线将开发板和PC机连接在一起就能顺利实