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微機原理及應用實驗指導書.doc

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?目錄第一章 概述 2第二章 實驗系統組成和結構 3實驗一 存儲器塊清零實驗 9實驗二 多分支程序設計實驗 10實驗三 8255輸入、輸出實驗 11實驗四 步進電機控制 13實驗五 8251串行口通訊實驗 16實驗六 I/O 端口實驗 18第一章 概述 《微機原理及應用》實驗采用偉福Lab2000P仿真實驗系統,本仿真實驗系統由板上仿真器、實驗儀、偉福仿真軟件、開關電源構成。本實驗板提供以下實驗電路:(1) 數模變換電路(2) 模數變換電路(3) 邏輯電平輸入開關(4) 邏輯電平顯示電路(5) 單脈沖電路(6) 邏輯筆電路(7) 1MHz及500KHzHH脈沖信號源(8) PWM轉換電壓電路(9) 模擬量電壓(電位器)電路(10) 串口通信實驗電路(11) 揚聲器驅動電路(12) 繼電器控制電路(13) 邏輯門電路(14) 六位8段碼LED數字顯示器(15) 4x6鍵盤(16) 存貯器(17) 通用集成電路插座(DIP40/28/24/20/18/16/14)(18) 地址,數據及控制電路總線接出插座通過可選附件還可以擴展完成以下實驗:(19) 步進電機實驗(20) 打印機驅動實驗(21) 傳感器實驗(22) 直流電機實驗第二章 實驗系統組成和結構偉福實驗系統可根據教學實踐的需要實現MCS51/MCS196單片機原理與接口, 8088/8086微機原理與接口的一系列實驗,并在硬件上預留了自主開發實驗的空間。該實驗系統對基本實驗僅需少量連線就可進行,以減輕學生的工作量,同時也提供了一些需較多連線的擴展性實驗以進一步鍛煉學生的動手能力。此外,它還為學員們提供了強大的軟硬件調試手段。2.1 偉福實驗系統的硬件組成 實驗儀上有豐富的實驗電路和靈活的組成方法。這些電路既可以和8031系列、也可以和80C196系列CPU及8088/8086CPU組合完成各種實驗。2.2 LED 6位數字顯示器及4ⅹ6 鍵盤電路 本實驗儀的LED顯示電路和鍵盤電路如圖1。顯示控制的位碼由74HC374輸出,經MC1413反向驅動后,做LED的位選通信號。位選通信號也可做為鍵盤列掃描碼,鍵盤掃描的行數據從74HC245讀回,374輸出的列掃描碼經245讀入后,用來判斷是否有鍵被按下,以及按下的是什么鍵。如果沒有鍵按下,由于上拉電阻的作用,經245讀回的值為高,如果有鍵按下,374輸出的低電平經過按鍵被接到245的端口上,這樣從245讀回的數據就會有低位,根據374輸出的列信號和245讀回的行信號,就可以判斷哪個鍵被按下。LED顯示的段碼由另一個74HC374輸出。 鍵盤和LED顯示的地址譯碼見下圖,做鍵盤和LED實驗時,需將KEY/LED CS 接到相應的地址譯碼上。位碼輸出的地址為0X002H,段碼輸出的地址為0X004H,鍵盤行碼讀回的地址為0X001H,此處X是由KEY/LED CS 決定,參見地址譯碼。例如將KEY/LED CS接到地址譯碼的CS0上,那么位碼輸出的地址就為08002H,段碼輸出的地址就是08004H,鍵盤行碼讀回的地址為08001H。圖1: 鍵盤及LED顯示電路2.3 LED電平顯示電路圖2: LED電平顯示電路實驗儀上裝有8只發光二極管及相應驅動電路,見圖2。L0― L7為相應發光二極管驅動信號輸入端,該輸入端為高電壓電平“1”時發光二極管點亮。我們可以通過P1口對其直接進行控制,點亮或者熄滅發光二極管。2.4 邏輯電平開關電路實驗儀上有8只開關K0―K7,并有與之相對應的K0―K7引線孔為邏輯電平輸出端。開關向上撥相應插孔輸出高電平“1”,向下撥相應插孔輸出低電平“0”,見圖3。圖3: 邏輯電平開關電路2.5 單脈沖電路 單脈沖電路由按鍵(PULSE) 和去抖動電路組成,每按一次(PULSE) 鍵 產生一個單脈沖。板上有單脈沖的輸出信號插孔,圖為“ ”和“ ”,分別為正脈沖和負脈沖。圖4 : 單脈沖發生電路2.6 脈沖發生電路 圖5是4MHz脈沖信號輸出電路。如想得到其它頻率的脈沖信號,可將4MHz脈沖信號接到分頻電路上,經過分頻后,能得到2MHz、1MHz、500KHz、250KHz、125KHz、62.5KHz多種頻率的脈沖信號。 脈沖產生電路和分頻電路如下:圖5 :脈沖產生電路2.7 分頻電路圖6: 脈沖分頻電路2.8 繼電器輸出電路 當控制端電平置高,公共觸點與常開端吸合。我們可以將常開端接入一發光二極管,公共端接+5V電平,通過對控制端進行控制,觀察發光二極管的狀態,見圖7。圖7: 繼電器控制電路2.9 A/D 轉換電路 實驗儀上有一個0~5V的可調電位器,將可變電壓輸出端接入A/D轉換電路的輸入端,通過CPU軟件處理,讀進A/D轉換值,再將轉換值送數碼管顯示。我們可以調節電位器,使之輸出不同電壓值,通過數碼管的顯示,檢驗A/D轉換正確與否。圖8:A/D轉換電路2.10 D/A 轉換電路 實驗儀上提供了D/A轉換電路如下圖所示。我們可以通過軟件編程控制D/A轉換芯片DAC0832,輸出相應電流值,經過采樣電路取出模擬量電壓值,用電壓表測量電壓輸出端子,讀出電壓值。圖9: D/A轉換電路2.11 PWM轉換電路圖10: PWM轉換電路2.12 音頻放大電路圖11: 音頻放大濾波電路2.13 可調模擬量輸入電路 電位器電路用于產生可變的模擬量。圖12: 電位器2.14 邏輯測量(邏輯筆)電路 本實驗儀上有邏輯測量電路,如圖13??捎糜跍y量各種電平,其中紅燈亮表示高電平,綠燈亮表示低電平。如果兩燈同時閃動,表示有脈沖信號;兩燈都不亮時,表示浮空(高阻態)。圖13: 邏輯筆電路2.15 存儲器電路 本實驗儀上有一片32K存儲器61256。提供給學生做存儲器實驗,由于地址譯碼為4K一段,所以只能提供4K容量使用,地址從0000H~0FFFH。用RAM CS來選擇不同的地址段,以適應不同的應用電路。2.16 邏輯門電路 本實驗儀提供系列門電路:非門,或門,與門,D觸發器。邏輯門電路由7400和7404組合實現。 或門 與門 非門液晶顯示屏2.17 液晶屏顯示控制電路圖14:液晶屏顯示控制電路2.18 實驗電路插座本實驗儀具有1個40芯通用電路插座,每個插座的全部引腳都被引出到相應的插孔,40芯通用插座可兼容28芯、24芯、16芯和14芯插座。利用這個插座,可對雙列直插式的各種微機芯片進行實驗。2.19 總線插孔本實驗儀上有三排總線插座,用于引出各種總線信號,其中AD0~AD7為8根數據總線,A0~A15為16根地址總線。另外ALE,RD,WR為控制總線。與CPU相關的一些控制信。省略部分。實驗內容:利用實驗板上的ADC0809做A/D轉換器,實驗板上的電位器提供模擬量輸入,編制程序,將模擬量轉換成二進制數字量。三、實驗用設備儀器及材料:計算機,偉福Lab2000P仿真實驗箱。四、實驗電路原理圖:五、實驗連線及說明:A/D轉換器大致有三類:一是雙積分A/D轉換器,優點是精度高,抗干擾性好;價格便宜,但速度慢;二是逐次逼近A/D轉換器,精度,速度,價格適中;三是并行A/D轉換器,速度快,價格也昂貴。實驗用的ADC0809屬第二類,是八位A/D轉換器。每采集一次一般需100us。本程序是用延時方式讀入A/D轉換結果,也可以用查詢和中斷方式讀入結果,在該情況下,A/D轉換結束后會自動產生EOC信號,作為轉換完成的信號。六、實驗方法及步驟:1、按照實驗電路接線(切記:關閉實驗箱電源),打開實驗箱電源。2、在windows桌面上雙擊WAVE圖標。3、建立與偉福實驗箱的通信 仿真器的選擇:Lab2000仿真實驗系統 仿真頭 :8088/86實驗 端口選擇:COM1 4、采用延時方式編寫實驗程序。5、編譯,運行,檢查轉換結果是否正確。6、關實驗箱電源,將實驗接線放回原處,關主機。七、實驗程序流程圖:八、發揮部分:1、采用查詢方式編寫程序,實現將模擬量轉換為二進制數字量。2、采用查詢方式編寫程序,實現將模擬量轉換為二進制數字量。(選做)實驗五 8251串行口通訊實驗一、實驗目的:1、掌握8088/86實驗串行口通信的方法。2、了解實現串行通訊的硬環境、數據格式的協議、數據交換的協議。3、學習串行口通訊程序編寫方法。二、實驗內容:利用8088/86CPU控制8251A可編程串行通信控制器,實現兩個實驗臺之間的串行通訊。其中一個實驗臺作為發送方,另一側為接收方。發送方讀入按鍵值,并發送給接收方,接收方收到數據后在LED上顯示。三、實驗用設備儀器及材料:計算機,偉福Lab2000P仿真實驗箱。四、實驗電路及連線:連線連接孔1連接孔11KEY/LED_CSCS028251_CSCS538251_TxCLKF/16(250KHz)48251_RxCLKF/16(250KHz)58251_TxCLKF/4(1MHz)64MHzFin7甲方8251_TxD乙方8251_RxD8甲方8251_RxD乙方8251_TxD9甲方_GND乙方_GND如果在本機上顯示,可將本機的TXD與RXD相連接。五、實驗說明:1、8088/86CPU 通過外接的8251 可編程串行控制器實現串口通信。通過8251 的控制口寫入其工作方式或讀入當前狀態,通過數據口發送或接收串行口數據。本實驗是通過查詢方式讀寫狀態和輸入輸出串行數據。2、通訊雙方的RXD、TXD信號本應經過電平轉換后再行交叉連接,本實驗中為減少連線可將電平轉換電路略去,而將雙方的RXD、TXD 直接交叉連接。也可以將本機的TXD接到RXD,這樣按下的鍵就會在本機的LED 上顯示。六、實驗方法及步驟:1、按照實驗電路接線(切記:關閉實驗箱電源),打開實驗箱電源。2、在windows桌面上雙擊WAVE圖標,建立與偉福實驗箱的通信。3、編寫實驗程序。4、編譯,運行。5、在小鍵盤上輸入數字,觀察數碼管的顯示,檢查實驗結果是否正確。6、關實驗箱電源,將實驗接線放回原處,關主機。七、實驗程序流程圖:實驗六 I/O 端口實驗一、實驗目的a) 了解ICETEK-F2812-A 板在 I/O 空間上的擴展; b) 掌握I/O 端口的控制方法; c) 學習在C 語言中控制 I/O 端口讀寫的方法。二、實驗設備計算機,CCS3.3版軟件,DSP硬件仿真器,ICETEK2812實驗箱,DSP-2812CPU板。三、實驗原理1. I/O 空間的擴展及使用: TMS320F28x DSP 的I/O 空間大部分被保留用于外部擴展。在擴展時一般將帶有控制能的寄存器或分離地址訪問的存儲單元的地址映射到I/O 空間,訪問這部分的單元又稱 I/O 端口訪問。例如:可將控制指示燈組的寄存器或鎖存器映射到一個I/O 端口地址上;A/D、D/A 等專用芯片控制端和狀態寄存器也常映射到I/O 端口上??傊?,在 I/O 空間中擴展的設備一般重點用于控制,而使用大片連續存儲空間的存儲器單元一般映射到數據空間。 ICETEK-F2812-A 板將指示燈、DIP 開關、A/D 和D/A 的控制端等映射在I/O 空間。 在程序中,訪問 I/O 端口的語句較為簡單。在 C 語言中訪問I/O 端口則必須首先聲I/O端口的類型,然后才能訪問,以下語句仍完成上面匯編語言所完成的功能: /* 端口定義 */ #define led *(int *)0xc0000 #define key *(int *)0xc0001 /* 在程序中使用: */ i=key; i=i&0xff; led=i;2. IO端口 操作相關硬件原理圖:圖1 IO端口 操作相關硬件原理圖3. 實驗軟件流程圖四 實驗內容1).采用按鍵控制1個LED的亮滅。2).采用軟件延時的方式實現4個LED的輪流亮滅。五、實驗步驟 (1)連接設備: ①關閉計算機和實驗箱電源。 ②如使用PP型仿真器則用附帶的并口連線連接計算機并口和仿真器相應接口。 ③檢查ICETEK-F2812-A 板上MP/MC1 跳線的位置,應連接在 1-2 位置(靠近 DSP 芯片端),即設置DSP 工作在MC方式; ④關閉實驗箱上的三個開關。 (2)開啟設備: ①打開計算機電源。 ②打開實驗箱全部電源開關,包括兩個信號源及CTR 控制模塊的電源。 注意:ICETEK-F2812-A 板上指示燈亮。 ③如使用USB 型仿真器用附帶的 USB 電纜連接計算機和仿真器相應接口,注意仿真器上兩個指示燈均亮。 (3)設置Code Composer Studio為Emulator 方式: 參見“Code Composer Studio入門實驗”。 (4)啟動Code Composer Studio 雙擊桌面上“CCS3.3圖標,啟動Code Composer Studio 3.3 。 2 .打開工程文件 打開菜單“Project ”的“Open”項;選擇Lab03-Memory 目錄中的“led.pjt”。 六實驗結果LED燈根據按鍵狀態發生變化。七 思考題.采用軟件延時的方式實現4個LED的亮滅,根據按鍵不同顯示3種以上的不同模式,的亮滅。
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