[信息与通信]GC51单片机开发实验箱.doc

目 录1GC51核心板硬件资源和使用方法31.1GC51核心板特性31.2GC51核心板硬件资源21.3GC51核心板接口介绍21.4GC51核心板跳线设置31.5Keil C51使用简介31.6基于Atmel AT89S5X系列单片机的ISP下载方法介绍61.7基于Philips P89C5X P89V5X系列单片机的ISP下载方法介绍82GCMCU单片机实验箱硬件资源和使用方法92.1实验箱简介92.2各单元电路功能和使用方法介绍92.2.1核心板区92.2.2扩展板区102.2.3电源区102.2.4直流电机区102.2.5步进电机区102.2.6逻辑笔区102.2.7脉冲发生区112.2.8简易IO扩展区112.2.9PWM输出区112.2.10并行转串行区112.2.11串行转并行区122.2.12P8255 IO控制区122.2.13EEPROM区122.2.14温度传感区122.2.15时钟日历区132.2.16可调电压区132.2.17串行A/D、D/A转换区132.2.18并行D/A转换区132.2.19并行A/D转换区142.2.20串行通讯区142.2.21鼠标键盘接口区142.2.22蜂鸣器区152.2.23静态显示数码管区152.2.24动态扫描数码管区152.2.25矩阵键盘区152.2.26脉冲编码器区162.2.27IC卡区162.2.28液晶显示区162.2.29矩阵LED区162.2.30红外传输区172.2.31发光管、拨动开关、轻触开关区173单片机基础实验173.1实验一 IO口读写实验173.2实验二 流水灯实验183.3实验三 定时器“0模式”实验193.4实验四 定时器“1模式”实验203.5实验五 定时器“2模式”实验213.6实验六 单片机中断实验224单片机硬件实验224.1实验一 数码管静态显示实验224.2实验二 逻辑驱动型蜂鸣器实验234.3实验三 脉冲驱动型蜂鸣器实验244.4实验四 字符液晶显示实验254.5实验五 图形液晶显示实验264.6实验六 串行转并行（移位寄存器）实验264.7实验七 简易IO扩展输出实验274.8实验八 简易IO扩展输入实验284.9实验九 8255 IO控制器实验294.10实验十 点阵LED显示实验304.11实验十一 日历时钟实验304.12实验十二 脉冲编码开关实验314.13实验十三 数码管动态扫描324.14实验十四 并行转串行实验324.15实验十五 并行DA转换实验324.16实验十六 并行AD转换实验324.17实验十七 串行AD转换实验324.18实验十八 串行DA转换实验324.19实验十九 24C01存储器读写实验324.20实验二十 93C46存储器读写实验324.21实验二十一 IC卡读写实验324.22实验二十二 PS2键盘读取实验324.23实验二十三 PS2鼠标读取实验324.24实验二十四 矩阵键盘读取实验324.25实验二十五 ONE-WIRE总线搜素算法一次读两个18B20实验324.26实验二十六 红外遥控接收实验324.27实验二十七 红外遥控发射实验324.28实验二十八 RS232通信实验324.29实验二十九 RS485发送实验324.30实验三十直流电机驱动与测速324.31实验三十一 步进电机驱动实验325单片机扩展板实验325.1继电器扩展板结构325.2继电器扩展板实验32III1 GC51核心板硬件资源和使用方法1.1 GC51核心板特性为了方便用户使用，单片机创新实验实训系统采用核心板与主机分离的设计方法，用户可以根据自己的需要更换不同类型的单片机核心板，来配合自己的单片机实验和开发活动。GC51是配合单片机创新实验实训系统使用的一款基于51单片机的核心板，该核心板外观见图1.1。该板使用完全开放的结构化设计方法，单片机的所有IO资源都可以被引出使用。配合单片机创新实验实训系统，该核心板可以完成各种与单片机相关的实验，包括IO数据传送，LED与开关按键的应用，串行通信，液晶显示屏驱动，I2C总线，SPI总线，A/D装换，D/A转换，蜂鸣器，LED矩阵显示，IC卡读写，电机驱动，电子温度计，电子万年历，脉冲编码开关应用，等等。图1.1 GC51核心板1.2 GC51核心板硬件资源GC51核心板采用传统的双列直插集成电路，配合高品质集成电路插座进行安装，方便用户使用和更换。GC51核心板拥有以下硬件资源：l 标准的通用40引脚单片机芯片座，可以使用在硬件上与AT89C51相兼容的单片机，比如AT89C51，AT89S51，AT89S52，MEGA8515，P89C51，P89V51，等等，用户可以根据自己的需要选用合适的单片机进行实验开发。l GC51单片机核心板标配AT89S52。与MCS-51单片机产品兼容 ，8K字节在系统可编程Flash存储器 ，1000次擦写周期 ，全静态操作：0Hz33Hz ，三级加密程序存储器 ，32个可编程I/O口线 ，三个16位定时器/计数器 ，八个中断源，全双工UART串行通道 ，低功耗空闲和掉电模式 ，掉电后中断可唤醒 ，看门狗定时器 ，双数据指针 ， 掉电标识符，等等。l GC51核心板提供两种最为常用的单片机ISP下载方式。Ateml的10Pin ISP，可以使用STK200下载器或其它Ateml支持的下载工具进行ISP下载；Philips的串口ISP，可以使用Philips的Flash Magic方便的进行下载，STC单片机的串口下载等等。 l 标配11.0592MHz的晶振。l 一个标准RS232通信接口，用户可以利用该接口进行计算机串行通信和程序的的下载。l 扩展的256kb SRAM存储芯片,使用常见的62256芯片。l 扩展的256kb EEPROM程序存储芯片，使用常见的28C256芯片。l 使用GAL作为地址译码器，开放7个译码结果，地址范围已经标注在了电路板上，如果用户需要变动地址译码范围，可方便地将GAL取下并重新编程。l GC51上的所有IO资源都可以通过插针引导出来，方便用户连接自己的实验装置。l 配备一个仿真器专用接口单元，与核心板完全独立，自带11.0592M晶振，不会应为I/O口资源的占用而导致某些仿真器不能仿真。1.3 GC51核心板接口介绍GC51核心板的器件分布如图1.2所示。U1a为单片机; U1b为分立单片机仿真器接口;U2为地址锁存器；U3为256kb SRAM；U4为256kb EEPROM；U5为地址译码器，用于产生片选信号；U6是MAX232，用于串行通信。图1.2 GC51核心板器件分布GC51核心板上的单片机IO和经过所存的数据、地址、片选信号都通过专用的插针引出。J1连接的是单片机的P1口；J2连接的是单片机的P3口；J3连接的是经过地址译码器产生的片选信号，地址从8000H开始，每800H为一段，共分为6段；J4在单片机普通模式下用作P0口，在外部寻址和程序存储器外部扩展的情况下用作D0D7的输出端口；J5为经过地址锁存器产生的低8位地址信号A0A7；J6在单片机普通模式下用作P2口，在外部寻址和程序存储器外部扩展的情况下用作高8位地址信号A8A15。FJP1FJP4为U1b的P0P3口。GC51核心板上标有ISP字样的10Pin插座是专用于Atmel公司生产的支持ISP功能的51单片机下载程序时使用的接口。1.4 GC51核心板跳线设置GC51核心板上有四组跳线，用于设置系统的一些工作状态，配置方法如表1.1所示。表1.1编号名称功能描述JP1/EA跳线/EA与VCC短接（默认）使用单片机内部的程序存储器。/EA与GND短接使用单片机外部的程序存储器。JP2/PSEN跳线/PSEN与GND短接用于某些型号单片机的ISP下载/PSEN与GND断开（默认）正常模式JP3RS232跳线RXD，TXD短接（默认）RXD，TXD与MAX232连接（竖着跳）RXD，TXD断开RXD，TXD与MAX232断开FJP2ALE默认悬空用于某些外部扩展RAMFP2/PSEN跳线/PSEN与GND断开（默认）用于某些型号仿真器的仿真，或者某些单片机的ISP下载线请用户在使用时按照跳线所描述的功能合理设置核心板。1.5 Keil C51使用简介Keil C51是一种业界知名的51单片机开发设计软件，它的单片机集成开发环境Vision 2被公认为一款功能强大的单片机开发平台。1、Keil C51的安装Keil C51的安装十分简单，用户运行光盘中附带的keil c51 v7.07a下setup中的setup.exe开始安装过程，在弹出的图1.3所示的对话中选“Eval Version”进行安装。图1.3 安装对话框在安装过程中软件可能会要求用户输入一些注册信息，用户按照要求填写就可以了。安装过程结束以后可点击“Finish”退出安装程序。注意：提供的是Keil C51的评估版本，如需要功能完整的正式版的授权，请用户自行解决。2、利用Vision 2建立一个新的工程Keil的功能强大，但使用并不复杂，这里以经典的流水灯程序为例子，介绍典型的Vision 2工程的建立和代码编译过程。在Windows的开始菜单或者桌面上找到Keil uVision2的快捷方式，双击启动。打开的uVision2集成开发环境如图1.4所示。图1.4 uVision2集成开发环境在uVision2集成开发环境的菜单栏中点击Project->New Project,此时弹出一个让用户保存新建工程的对话框，图1.5所示。图1.5 保存工程对话框用户可以自行决定工程文件的存放路径和工程的名称，这里以“test”为例子。注意：由于部分软件和操作系统兼容性的问题，用户保存工程的路径和工程本身的名字中最好不要包含中文和空格，以免发生编译无法通过的故障。在保存好工程文件后就要选择单片机的型号了，这里可以选择市面上最为常见的AT89C/S51单片机，图1.6所示。这里需要说明的是，由于兼容型51单片机尽管在外部硬件、指令系统上是基本兼容的，但是由于型号的细小差别会带来硬件资源和相关代码的些许不同，所以在正式的开发设计时，用户应该严格按照自己所使用的单片机进行型号选择。点击“确定”进行下一步的操作。图1.6单片机型号选择接下来会弹出图1.7所示的对话框，询问用户是否添加启动代码，无论用户使用汇编语言还是C语言，一般选择“否”。如果用户用到了某些增强功能需要初始化配置时，则可以选择“是”。到此，一个空的新工程就建立完毕。图1.7是否添加启动代码接下来要为该工程添加源文件。在uVision2集成开发环境的菜单栏中点击File->New，此时会在uVision2集成开发环境的主窗体中出现一个空白的文件编辑窗口，点击uVision2集成开发环境的菜单栏中的File->Save，出现保存对话框，图1.8所示。图1.8保存文件对话框用户在保存时可以根据自己的编程习惯给源文件取一个合适的名字，这里以“Test1.asm”为名。注意：一定不要忘记文件的扩展名，使用汇编写程序的用户就用“.asm”，用C写程序的就用“.c”。图1.9 加载源文件在左侧文件浏览窗口中右击“Source Group 1”文件夹，在弹出的快捷菜单中选择“Add Files to Group 'Source Group 1'”，图1.9所示，在接下来打开的“选择文件”对话框中加载好刚才新建的源文件，图1.10。注意：请注意该对话框中的“文件类型”一栏中请选择好相应的文件类型，否则，无法在在窗体中看到相应的文件。图1.10 选择源文件在源文件编辑界面输入以下代码：ORG 0000H JMP MAIN; ORG 0080HMAIN:MOV R1,#00HMAIN1:DJNZR1,MAIN1 MOV SP,#50HLOOP:MOV A,#0FEH ;往ACC存入'1111 1110B'LOOP_1:MOV P1,A ;将累加器中的值送往P1口 CALLDELAY ;延时一下 RL A ;将累加器的值左移 CJNEA,#7FH,LOOP_1;当数据值不等于7FH跳转到LOOP_1LOOP_2:MOV P1,A CALLDELAY RR A ;累加器右移 CJNEA,#0FEH,LOOP_2 SJMPLOOP ;跳回到LOOP重新执行;DELAY: MOV R0,#00HDELAY1: MOV R1,#00HDELAY2: DJNZ R1,DELAY2 DJNZ R0,DELAY1 RET点击uVision2集成开发环境工具栏上的按钮，弹出，弹出名为“Options for Target Target 1”的对话框。单击“Output”标签页，选中“Create HEX File”项，然后“确定”，图1.11所示图1.11选中“Create HEX File”项点击工具栏中的按钮编译当前的工程文件，如果一切顺利，在uVision2集成开发环境下方的输出窗口中会显示“0 Error(s), 0 Warning(s)”，图1.12所示，如果有错误或者警告，用户可根据提示进行相应的修正。图1.12编译通过这样，一个简易的工程项目就完成了，在生成HEX文件后，用户可以暂时关闭Keil C51软件。先选择菜单Project->Close Project关闭当前工程，再退出Keil C51。1.6 基于Atmel AT89S5X系列单片机的ISP下载方法介绍随着现代单片机技术的发展，越来越多的单片机开始利用ISP技术来下载程序。所谓ISP是In System Programming的缩写，其好处在于：可以避免使用昂贵的单片机编程器，为单片机用户节约不必要的开支。该节介绍的是AT89S51或AT89S52单片机的ISP下载方法。1、ISP下载程序的准备这里推荐一款名为“ISPlay”的ISP下载软件，由于这是一款绿色软件，用户可以直接将其解压缩到计算机的任意目录下使用。其主程序文件为“ISPlay.exe”，用户可以为它创建一个快捷方式，以备以后使用。程序启动以后的界面如图1.13所示，第一次运行该软件时应该进行系统设置。图1.13 ISplay点击程序主界面左下角的“程序设置”，弹出图1.14所示的对话框。图1.14系统设置对话空首先检查“并口IO地址”中的值是否和自己所用计算机的实际情况相一致。不一致的请更改。方法是打开计算机的设备管理器，定位到“LPT”设备的“资源”选项卡，如图1.15所示。注意：由于部分近年生产的计算机自身不带并口，而采用并口扩展卡来实现并口功能，这时并口的地址会和那些本身自带并口的计算机的地址很不一样，存在这种情况的用户要请多加注意。图1.15 设备管理器“下载线配置文件”：由于ISplay支持多种下载线，用户需要进行适当设置，点击按钮，在弹出的对话框中找到“stk200.ini”文件，并打开，如图1.16所示。图1.16 下载线配置文件如果用户使用别的下载线，可参阅“ISplay”自带的使用说明。2、连接ISP下载电缆用户可将实验箱附带的STK200下载器与GC51核心板连接起来，STK200下载器插到计算机的并口上。STK200下载器外观如图1.17所示。图1.17 STK200下载器3、下载程序当一切就绪以后就可以下载程序了，点击ISplay左上角的单片机选型下拉列表，选中当前使用的单片机，这里以AT89S52为例。点击按钮，选中上一节中生成的“test.hex”，点击按钮后稍等片刻，下载过程就完成了，如图1.18所示。图1.18程序下载注意：当STK200下载器与GC51核心板连接的时候，核心板上的RESET按键有时是不起作用的（和用户采用的ISP下载软件有关），如果发现核心板在下载后无法复位，可以直接将STK200的下载电缆从核心板上拔掉，复位功能就会回复正常。核心板上的跳线可以按照表1.1的默认值进行设置。另外，ISPlay是一款共享软件，其详细的使用方法和注意事项可参看软件附带的使用说明。1.7 基于Philips P89C5X P89V5X系列单片机的ISP下载方法介绍该节介绍当用户使用的是基于Philips（NXP）单片机的串口ISP下载方法，比如P89C51，P89V51。1、软件准备在附带的光盘里找到“Flash Magic”软件并进行安装，安装方法十分简单，用户只需根据提示一步一步进行，安装完毕之后点击“Finish”结束安装。2、连接串口线将计算机的串口和GC51核心板的串口连接起来，核心板上的跳线按照表1.1中的“默认”方法设置。3、下载程序当一切就绪以后就可以下载程序了。启动Flash Magic后的界面如图1.19所示，用户直接按照程序界面中显示的step进行操作就可以了。Step1：选择你使用的串口、通信用的波特率（建议9600）、要下载程序的单片机型号、下载模式（这里为ISP模式）。Step2：勾选中“Erase Blocks used by Hex File”。Step3：点击“Browse”，选择你要下载的HEX文件。Step4：勾选中“Verify after programming”，其它选项不要勾选。图1.19 Flash MagicStep5：在点击“start”后迅速按下GC51核心板上的reset键，ISP过程开始。如果软件提示“Unable to connect at the specified baud rate. Try reducing the baud rate. Reset the hardware into ISP mode again.”，请检查串行通信是否正常、电缆是否连接，尝试更改波特率。另外，可能是用户点击“start”以后没有迅速的让单片机复位。此时用户可按照“Step5”的操作，再试一次。注意：由于Philips单片机的ISP下载和Atmel单片机的ISP下载存在本质上的不同，前者是利用在出厂时就已经烧录在单片机上的一段串口通讯程序，配合Flash Magic进行下载的，如果用户对Philips单片机进行过整片的擦除，就会导致ISP下载功能的丧失，此时的补救措施就是：找一枚新的同型号Philips单片机，将里面的程序整个拷贝出来，利用通用编程器把拷贝出来的单片机“固件”烧录进那些不小心被整片擦除的单片机，此时单片机就可回复原有的功能。2 GCMCU单片机实验箱硬件资源和使用方法2.1 实验箱简介GCMCU通用单片机实验开发平台是一种可以应用用于多种单片机实验的实验装置。用户可以根据自己的需要换用不同的单片机核心板来完成相应的单片机学习实验、系统开发等。图2.1是GCMCU单片机实验箱主板的功能资源分布图。图2.1 GCMCU主板功能分区单片机实验开发装置的各类单元电路按功能被分为了一个一个的小区，每个小区的电路自成一体，并用插针引出必要的控制信号线。用户在使用的时候可以利用飞线将单片机核心板于功能电路之间、功能电路与功能电路之间进行连接，通过这种灵活的连接方式来实现用户需要的电路系统的搭建。为了方便用户利用示波器、逻辑分析调试电路，单片机实验箱主板上功能电路的控制信号线均采用“双接口”设计，所有的接口信号都“一式两份”，一组可以用来搭建功能电路，另外一组可以用来连接到测量仪器，来对该通路上的信号波形进行测量和监视，方便用户使用。2.2 各单元电路功能和使用方法介绍本部分详细介绍GCMCU通用单片机实验开发装置功能电路的组成和使用方法。2.2.1 核心板区为了适应不同的单片机系统，单片机通用实验装置将单片机部分独立成一个小的核心板。这样的好处有二：根据用户不同的使用习惯和应用需求，通过更换不同的单片机核心板来实现实验箱对不同单片机的支持；另外，将一些较为通用的、独立于单片机的各种外围硬件安装在主板上可以最大限度地提高系统实验的灵活性。该区有4个或6个铜柱用来安装单片机核心板，左上角的5V电源插座用来向核心板供电。用户可根据自身需要换装不同的核心板，如果有需要，可以将核心板拆下并安装到用户自己设计的单片机系统中。2.2.2 扩展板区由于现代单片机技术发展速度很快，单片机在不同领域的新应用也层出不穷。为了能够使该单片机实验开发装置能够应用于未来某些新型的应用，在主箱右上角开辟出一个扩展板区。用户可以根据自身需要选用或自行设计一些单元电路，并将其固定于此。该区也有一个5V的电源插座可以向扩展板提供电源。2.2.3 电源区该区为实验箱提供所有必须的电源（图2.2）。电源分为四组：+5V、-5V、+12V、-12V，每组电源通过PCB向主板所有单元电路供电，另外，每组电源还用了插针将电源引出，用户可以利用该组插针向外接的电路供电。用户在使用时应避免短路和过载现象的发生，以免烧坏实验箱内部的稳压电源。图2.2.3 电源区2.2.4 直流电机区该区提供一个直流电机及其驱动电路（图2.2.4），用户可以利用配套的核心板和相应程序来完成电机正反转、控速、测速等一系列实验。JP3跳线为直流电机电源开关，使用时端接“ON”端，此时指示灯D5亮起。J30为电机控制端，由于使用直流电机专用驱动芯片L293D，电机驱动显得更为容易：只有MOTO1为高电平（5V）时，电机顺时针转动；只有MOTO2为高电平（5V）时，电机逆时针转动，其余状态电机不转；SPEED为电机测速脉冲输出，电机旋转越快，脉冲频率越高。图2.2.4 直流电机控制接口2.2.5 步进电机区本实验箱使用步距角18°（20细分）的四相步进电机进行控制试验。控制接口如图2.2.5所示。JP4是步进电机电源开关，使用时端接“ON”端，此时电源指示灯D10亮起。该步进电机的单拍四拍驱动相序为“ACBD”，如果使用双四拍相序应为“DAACCBBD”，以此类推。由于步进电机只能工作于有序脉冲驱动的状态，因此一定不能将直流电压直接加载各相的驱动端，以免电流过大烧毁电源或驱动芯片。图2.2.5 四相步进电机控制接口2.2.6 逻辑笔区逻辑笔是单片机实验时的一种十分有用的小工具，用户可以直接用它测量电路的工作状态。使用时将被测信号接到J56的“IN”端，如果被测电路为“高”电平，D18将被点亮；如果被测电路为“低”电平，D17将被点亮；如果两只LED同时发亮或有节律地交替闪烁，说明被测电路正在输出一个具有一定频率的信号。图2.2.6 逻辑笔2.2.7 脉冲发生区由于单片机实验的时候往往需要一些具有特定频率的脉冲信号来实现某些测试功能。图2.2.7所示的脉冲发生电路又有这样的功能。该电路使用CD4046和37.768kHz的晶振来产生一些常用频率的脉冲信号，用户可以将这些信号直接连接到实验电路的相应位置来完成实验。J58左边一排插针均为接地，右边一排输出经过分频的方波信号。图2.2.7 脉冲发生电路2.2.8 简易IO扩展区该部分电路使用74HC245双向总线缓冲区来实现单片机IO扩展，电路原理图和相关资料请参考实验箱光盘里的资料。图2.2.8 简易IO扩展电路2.2.9 PWM输出区图2.2.9显示的是实验箱上的硬件PWM波发生器，它利用555构成的单稳态触发电路来实现PWM波形的输出。J57的“IN”是直流控制电压输入（0V5V），“PWM”是PWM波形输出口。图2.2.9 PWM输出2.2.10 并行转串行区并行转串行电路如图2.2.10所示，该电路使用移位寄存器74HC165来实现转换功能。J8为并行数据输入；J7的“SF/LD”为移位控制输入，“CLK”为移位时钟输入，“SDA”为转换出的串行数据输出。图2.2.10 并行转串行电路2.2.11 串行转并行区串行转并行电路如图2.2.11所示，该电路使用一枚74HC164移位寄存器来实现转换功能。J9的“SDA”为串行数据输入端，“CLK”为移位时钟输入端；J10为转换后的并行数据输出端。图2.2.11 串行转并行2.2.12 P8255 IO控制区P8255的接线图如图2.2.12所示。J41为8255的控制端，J38为数据输入端，J39、J40、J42分别为P8255的PA、PB、PC口。图2.2.12 P8255 IO控制器2.2.13 EEPROM区EEPROM区如图2.2.13所示。该区有两枚常用的EEPROM存储器，U21是使用I2C总线的24C01，U22是使用“MicroWire”三线制总线的93C46。J46的“SCL”和“SDA”分别是I2C总线的串行时钟和串行数据接口；J47的“CS”、“CLK”、“DI”、“DO”分别是93C46的“片选”、“串行时钟”、“串行数据输入”、“串行数据输出”。图2.2.13 EEPROM2.2.14 温度传感区(分离如何测两个温度信号)温度传感器区如图2.2.14所示。其中两个DS18B20并联在一起，利用one-wire总线的搜素算法来实现一次读两个DS18B20的功能。J49的“1WIRE”是one-wire总线接口。J13断开时，两个18B20分离，可以做普通的温度读取实验，J13接通时，可以做one-wire总线搜索实验。图2.2.14 温度传感器2.2.15 时钟日历区图2.2.15展示了时钟日历区的电路布局。该功能电路使用一枚PCF8563来实现电子时钟和万年历的功能。该芯片使用I2C总线和单片机进行接口，CR2032是一枚3V的片状锂离子电池，在实验箱断电以后，该电池继续为PCF8563供电以维持时钟运转。J48的“SDA”和“SCL”分别是I2C总线的“串行数据”和“串行时钟”，“”是PCF8563的终端输出，配合单片机编程，该引脚可以实现诸如闹钟的功能，“CLKO”是PCF8563的可编程脉冲输出，通过对PCF8563的编程，该引脚可以输出特定频率的脉冲信号，比如秒脉冲。2.2.15 时钟日历2.2.16 可调电压区该区（图2.2.16）使用两个电位器进行分压的接法，在TEST-1或TEST-2上输出一个可以连续调节（0V5V）的直流电压，该电压可以直接和A/D电路或PWM输出电路连接来实现相应功能，用户可以在实验时避免使用额外的可调稳压电源，方便实验。图2.2.16 可调电压区2.2.17 串行A/D、D/A转换区串行A/D、D/A转换区如图2.2.17所示。该区使用TLC549实现串行数据总线的AD转换功能，使用TLC5620实现4路输出的串行总线的DA转换功能。R31和R33分别为TLC5620和TLC549的参考电压调节电位器，J26为AD转换输入端，J24为DA转换的输出端，J27和J25分别为TLC549和TLC5620的串行数据接口。图2.2.17 串行A/D、D/A转换区2.2.18 并行D/A转换区并行D/A转换区如图2.2.18所示。该并行D/A转换器使用DAC0832实现。J19为DAC0832并行数据输入端，J18为其控制信号输入端，J20为DA转换结果输出端。图2.2.18 并行D/A转换区2.2.19 并行A/D转换区图2.2.19为并行A/D转换区示意图。A/D转换功能由ADC0809实现。J21为8通道的模拟信号输入（CH0CH7），J22为转换后的并行数据输出端，J36和J23为ADC0809控制信号输入端。图2.2.19 并行A/D转换区2.2.20 串行通讯区串行通讯区如图2.2.20所示。该区由MAX232构成RS232通讯电路，由MAX485构成RS485通讯电路。J32的“TXD”用来接收从单片机送来的待发送的串行通讯信号，“RXD”用来往单片机传送从RS232接口上接收到的串行通讯信号。J33为MAX485的通讯和控制接口，“”是MAX485的收发控制，J35用来在决定RS485总线的终端匹配电阻是否被使用，短接时R58被接入电路。用户可根据RS485总线的拓扑结构来决定是否启用终端匹配电阻。图2.2.20串行通讯区2.2.21 鼠标键盘接口区鼠标、键盘接口区如图2.2.21所示。该区可以连接标准的PC键盘和鼠标，用户可以利用单片机来实现对这两种PC外设的数据读取和控制。J29为PS2鼠标的数据接口，J28是PS2键盘的数据接口。图2.2.21 鼠标键盘接口2.2.22 蜂鸣器区蜂鸣器区如图2.2.22所示。该区使用两种不同类型的蜂鸣器。LS1是一个脉冲驱动型蜂鸣器，所谓脉冲驱动型蜂鸣器是指：给这种蜂鸣器加载上具有一定频率的额定的工作电压，该蜂鸣器就会发出对应频率的音频信号，这种蜂鸣器可以配合一定的频率发生电路产生不同音调的声响，比如具有高低变化音调的报警声甚至音乐。这种蜂鸣器有时也被称作“无源”型蜂鸣器。J53的“PUL”是它的驱动信号输入端。LS2是一个电平驱动型蜂鸣器，所谓电平驱动型蜂鸣器是指：给这种蜂鸣器直接加载上额定的工作电压时，该蜂鸣器就会发出一定频率的音频信号。这种蜂鸣器有时也被称作“有源”型蜂鸣器。这种蜂鸣器使用简单，可以方便地应用于一些需要简单音频报警的场合。J54的“LOG”是它的驱动信号输入端。图2.2.22 蜂鸣器2.2.23 静态显示数码管区静态显示数码管区如图2.2.23所示。该区使用两个联级的74HC164驱动两个共阴型数码管，从而起到“静态”显示的作用。用户如需显示字符，只要将数据以串行的方式输入到J3的“SDA”和“SCL/CLK”上，经74HC164移位后，显示在DS1和DS2上。图2.2.23 静态显示数码管区2.2.24 动态扫描数码管区动态扫描数码管区如图2.2.24所示。由于动态扫描数码管显示电路一次只能点亮一个数码管，将8个数码管按照一定的速率逐个点亮，由于人眼的视觉暂留效应，感觉好像8个数码管是同时点亮的。J5是数码管的“位选”，将J5的相应位置“高”,该位就被选中从而导通。J6是数码管的字段驱动，将相应的位置“高”，该字段就会被点亮。比如：将J5的A0置“高”其余位置“低”，J6的“B”、“C”置“高”其余置“低”，这样，第一个数码管就显示出了数字“1”。图2.2.24 动态扫描数码管2.2.25 矩阵键盘区图2.2.25表示本实验箱上4X4矩阵键盘的电路接口。MK1为键盘接口，ROW1ROW4指键盘的“行”接线，LINE1LINE4指键盘的“列”接线。图2.2.25 矩阵键盘2.2.26 脉冲编码器区图2.2.26a表示脉冲编码器区的元件分布。脉冲编码开关是一种广泛应用于较高档电子装置调节控制场合的开关元件，如电子仪器，智能家电等领域。它能按、能拧，按动时J70的“D”将输出一个“低”电平。旋转时，J70的“A”“B”将输出具有特定相位关系的脉冲信号。当顺时针、和逆时针旋转时的脉冲关系如图2.2.26b所示。编码器旋转角度越多，输出的脉冲也就越多，单片机系统通过编程来判断AB的相续关系以及输出的脉冲数，配合一定的防抖动程序来实现对脉冲编码器输出信号的读取。 图2.2.26 a 脉冲编码器 图2.2.26 b AB相时序关系2.2.27 IC卡区IC卡读卡器电路如图2.2.27所示。本实验箱提供的IC卡是一种十分常见的基于24C01的EEPROM IC卡，该种IC卡可以存放一些基本的用户数据，使用起来和标准的24C01存储器没有太大的区别。使用时将IC卡的金手指朝下插入卡座，一旦插放到位，“READY”指示灯将亮起，单片机同过J52的I2C总线和IC卡互通数据。如果无法正常读卡，用户应检查：IC卡是否插反？IC卡是否已经损坏？J52的连线是否正确？图2.2.27 IC卡读卡器2.2.28 液晶显示区液晶接口示意图如图2.2.28所示。为了方便用户，本实验箱同时提供1602字符液晶和12864图形液晶，J11为1602字符液晶接口，J12为12864图形液晶接口，R8用来调节12864图形液晶的对比度，用户在使用时如果发现12864的显示图形过浓或者过淡，可以调节R8来取得较好的现实效果。图2.2.28 液晶接口2.2.29 矩阵LED区图2.2.29为16X16点阵的矩阵LED显示区电路。J14、J15为LED矩阵的“行”驱动端，驱动方式为“高”电平驱动；J16、J17为矩阵的“列”驱动端，驱动方式为“低”电平驱动。整个显示过程也采用动态扫描的方式进行，用户可以通过编程决定采用“逐行”扫描或者“逐列”扫描。图2.2.29矩阵LED现实电路2.2.30 红外传输区红外传输区电路如图2.2.30所示，J51的“TXD”是发送端输入，“RXD”是接收端输出。图2.2.30 红外传输区2.2.31 发光管、拨动开关、轻触开关区按键、开关、发光管区电路如图2.2.31所示。J2为轻触开关输出，按键没有按下时输出“高”电平；J1为拨动开关输出，开关向下拨输出“低”电平，向上拨输出“高”电平；J4为LED驱动端，“低”电平时对应的LED被点亮。图2.2.31 发光管、拨动开关、轻触开关区3 单片机基础实验3.1 实验一 IO口读写实验一、实验目的1、掌握基本的IO读写技巧2、熟悉集成开发环境uVision2的使用二、实验原理利用单片机的IO口读入数据，利用MOV指令将数据转发到另一个端口。