《单片机控制系统综合实验(2023年0310修改)指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机控制系统综合实验(2023年0310修改)指导书.docx（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、机械工程根底试验单片机把握系统综合试验试验指导书重庆工学院汽车学院汽车及机械制造试验室2023 年 3 月学生试验守则1. 学生应依据试验教学打算和商定的时间，准时上试验课，不得迟到早退。2. 试验前认真阅读试验指导书，明确试验目的、步骤、原理，预习有关的理论学问，并承受试验教师的提问和检查。3. 进入试验室必需遵守试验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。4. 做试验时必需严格遵守仪器设备的操作规程，疼惜仪器设备，听从试验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本试验无关的仪器设备及其它物品。5. 试验中要细心观看，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不
2、得擅自离开操作岗位。6. 试验时必需留意安全，防止人身和设备事故的发生。假设消灭事故，应马上切断电源，准时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。7. 试验完毕，应主动清理试验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和试验记录前方可离开。8. 试验后要认真完成试验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。9. 在试验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏状况报告，并承受检查，由领导依据状况进展处理。10. 凡违反操作规程，擅自动用与本试验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必需写出书面检查，视情节轻重和生疏程度，按学院有关
3、规定予以赔偿。重庆工学院说明1. 同学可以登录学校的“试验选课系统”从学校首页登陆： 或从数字校园登录，自己进展试验工程的选择。期望同学们能在每个试验工程开放的时间内尽早进展试验预约预约时间必需比试验上课时间提前 3 天，由于学生数量比较多，假设某试验工程开放的时间内同学未能进展试验预约， 则错过该试验工程的试验时机，补做就要在该试验工程下一次开放时进展。2. 在学期末因无法完成规定的试验工程个数，该门课程就必需重修。3. 如有什么问题，同学可以拨打 68667451 联系李鑫教师。单片机把握系统综合试验一、学时：4 学时二、试验类型：综合三、试验目的：1、把握伟福 Lab6000P 单片机仿
4、真试验系统供给的几种典型外围电路。2、生疏典型外围电路与单片机的输入/输出端子的电路接线。3、把握 MSC-51 单片机的编程、仿真、写入、调试。4、把握用单片机把握步进电机的硬件连接和编程方法。四、试验设备与仪器计算机、伟福Lab6000P 单片机仿真试验系统、步进电机驱动器、步进电机、直流电源、连接电缆，模拟示波器，万用表五、试验原理：伟福 Lab6000P 单片机仿真试验系统1、伟福Lab2023P 单片机仿真试验系统可具有三种使用方法： (1)无系统机，仅用试验仪的板上仿真器进展仿真和试验；(2)有系统机，用系统机上的集成调试软件驱动板上仿真器进展仿真和试验； (3)无试验仪，无仿真器
5、，仅在系统机上承受软件模拟方式进展仿真。注： 1、本试验承受第2种使用方法，计算机作为系统机使用。2、系统配MCS51/196 仿真板,可进展 8051 或 80C196 的试验。3、关于伟福Lab6000P 单片机仿真试验系统的具体说明。在“校园网机械工程试验教学中心”网站上下载。2、伟福Lab6000P 单片机仿真试验系统，供给了以下几种的典型电路：需要使用示波器、万用表l LED 电平显示电路l 单脉冲发生电路l 多级分频电路：与 4MHz 脉冲源结合,可得多种脉冲信号。l A/D 转换电路：模数变换电路,可接入两路模拟量。l D/A 转换电路：数模变换电路,供给 0-5V,-5V+5V
6、,-8V+8V 三路输出。l PWM 转换电路3、仿真试验/开发系统的连接l 仿真试验/开发系统集成调试软件的安装和使用，见WAVE 仿真开发系统使用手册。在“校园网机械工程试验教学中心”网站上下载l 进展 MCS51 单片机试验时，应插上POD51/96 仿真板，并插上 8051 或 8052CPU。l 将配套的串行通讯电缆的一端与试验仪上的“仿真器串口”9 芯 D 形插座相连，另一端与 PC 相的串行口相连。l 将试验台的电源线与 220V 电源相连。l 翻开试验台电源开关，红色电源指示灯亮。仿真开发器初始化成功后， LED 会显示8051，表示仿真系统正常。l 翻开计算机电源，执行WAV
7、E 集成调试软件。留意：（1） 无论是集成电路的插拔、通讯电缆的连接、跳线器的设置还是试验线路的连接，都应确保在断电状况下进展，否则可能造成对设备的损坏。（2） 试验线路连接完成后，应认真检查无误后再接通电源。4、程序调试环境：WAVE 集成调试环境应设置如下： 仿真器型号：伟福Lab6000P 试验仪仿真头型号：MCS51 试验 8031325、单片机程序：可使用汇编语言EX51ASM 名目下、C 语言EX51C 名目下编写l P1 口输入/输出汇编EX51ASM 名目下H1.ASM、CEX51C 名目下H1.PRJl PWM 转换电压汇编EX51ASM 名目下H5.ASM、CEX51C 名
8、目下H5.PRJl D/A 转换电路汇编EX51ASM 名目下H13.ASM、CEX51C 名目下H13.PRJl A/D 转换电路汇编EX51ASM 名目下H14.ASM、CEX51C 名目下H14.PRJl 步进电机把握试验 汇编EX51ASM 名目下H22.ASM、CEX51C 名目下H22.PRJ程序代码可在“校园网机械工程试验教学中心教学资源”栏目下载。6、MSC-51 单片机的编程、仿真、写入、调试的操作步骤：MSC-51 单片机的编程、仿真、写入、调试的操作步骤，可参阅WAVE 仿真开发系统使用手册。在“校园网机械工程试验教学中心”网站上下载7、MSC-51 系列单片机单片机是一
9、种集成电路芯片，承受超大规模技术把具有数据处理力气(如算术运算，规律运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O 口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD 或 LED 驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。这些电路能在软件的把握下准确、快速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。该系列单片机是承受高性能的静态 80C51 设计，由先进 CMOS 工艺制造并带有非易失性 Flash 程序存储器。P89C51
10、X2 包含 128 字节 RAM、32 条 I/O 口线、3 个 16 位定时/计数器、6 输入 4 优先级嵌套中断构造、1 个串行 I/O 口可用于多机通信，I/O 扩展或全双工 UART以及片内振荡器和时钟电路。由于器件承受了静态设计，可供给很宽的操作频率范围频率可降至 0，可实现两个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电模式。空闲模式冻结CPU，但RAM、定时器、串口和中断系统照旧工作。掉电模式保存RAM 的内容，但是冻结振荡器，导致全部其它的片内功能停顿工作。由于设计是静态的，时钟可停顿而不会丧失用户数据，运行可从时钟 停顿处恢复。8、A/D、D/A 转换原理随着数字技术，特别是信息技术的
11、飞速进展与普及，在现代把握、通信及检测等领域， 为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛承受了数字计算机技术。由于系统的实际对 象往往都是一些模拟量如温度、压力、位移、图像等，要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必需首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出 的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所承受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器。A/D 转换即模拟/数字转换，意思是模拟信号转换为数字信号；D/A 转换即数字/模拟转换，意思是数字信号转换为模拟信号；ADC 表示模拟/数字转换器，DAC 表示数字/模拟转换
12、器。A/D 转换器和D/A 转换器已成为信息系统中不行缺少的重要组成局部，为确保系统处理结果的准确度，A/D 转换器和 D/A 转换器必需具有足够的转换精度；假设要实现快速变化信号的实时把握与检测，A/D 与 D/A 转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D 与D/A 转换器的重要技术指标。A/D 转换器A/D 转换器按区分率分为 4 位、6 位、8 位、10 位、14 位、16 位和bcd 码的 31/2 位、51/2 位等。依据转换速度可分为超高速转换时间330ns，次超高速3303.3s，高速转换时间 3.3333s，低速转换时间330s等。A/D 转换器依据转换原
13、理可分为直接A/D 转换器和间接A/D 转换器。所谓直接A/D 转换器，是把模拟信号直接转换成数字信号，如逐次靠近型，并联比较型等。其中逐次靠近型 A/D 转换器，易于用集成工艺实现，且能到达较高的区分率和速度，故目前集成化 A/D 芯片承受逐次靠近型者多； 间接 A/D 转换器是先把模拟量转换成中间量，然后再转换成数字量，如电压/时间转换型积分型，电压/频率转换型，电压/脉宽转换型等。其中积分型 A/D 转换器电路简洁，抗干扰力气强，且能作到高区分率，但转换速度较慢。D/A 转换器衡量一个 D/A 转换器的性能的主要参数有：（1） 区分率是指D/A 转换器能够转换的二进制数的位数，位数多区分
14、率也就越高。（2） 转换时间指数字量输入到完成转换，输出到达最终值并稳定为止所需的时间。电流型 D/A 转换较快，一般在几ns 到几百ns 之间。电压型D/A 转换较慢，取决于运算放大器的响应时间。（3） 精度指 D/A 转换器实际输出电压与理论值之间的误差，一般承受数字量的最低有效位作为衡量单位。（4） 线性度当数字量变化时，D/A 转换器输出的模拟量按比例关系变化的程度。抱负的 D/A 转换器是线性的，但是实际上是有误差的，模拟输出偏离抱负输出的最大值称为线性误差。六、试验操作步骤：1、分频电路脉冲的测量。2、数字规律电路的设计与验证。注：以下硬件试验一至四任选二个完成，步进电机把握试验必
15、需完成。1、 认真预习试验内容。2、 按“五、试验原理”中的“3、仿真试验/开发系统的连接”的说明，将伟福Lab2023P单片机仿真试验系统与PC 连接好。并在PC 上安装好相应的“WAVE6000 集成调试软件”。3、 按“电路连接图”连接好试验电路。经试验教师检查后，方可连续下一步操作。4、 运行“WAVE6000 集成调试软件”，在该软件平台上翻开“五、试验原理”中的“5、单片机程序”里所述的程序，进展软件调试。5、 在理解试验流程框图的根底上，读懂程序代码。6、 调整程序内的局部把握指令或 参数，再次调试程序，记录参数调整前后，程序的运行状态是否有所转变。7、 试验完成后，整理好试验器
16、材、连线，关闭试验箱和 PC 的电源。并经试验教师检查确认。硬件试验一 P1 口输入、输出试验一、试验要求1、P1 口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管循环点亮。2、P1.0,P1.1 作输入口接两个拨动开关，P1.2,P1.3 作输出口，接两个发光二极管，编写程序读取开关状态，将此状态，在发光二极管上显示出来。编程时应留意P1.0,P1.1 作为输入口时应先置 1,才能正确读入值。二、试验目的1、学习P1 口的使用方法。2、学习延时子程序的编写和使用。三、试验电路及连线试验工程 1: P1 口循环点灯试验工程 2: P1 口输入输出四、试验说明1、P1 口是准双向口。它作为输
17、出口时与一般的双向口使用方法一样。由准双向口构造可知当 P1 口用为输入口时，必需先对它置“1”。假设不先对它置“1”，读入的数据是不正确的。2、80C51 可以将位变量通过C 标志位赋值给其它位。3、8051 延时子程序的延时计算问题对于程序Delay：MOVR6，#0HMOVR7, #0HDelayLoop：DJNZ R6，DelayLoop DJNZ R7，DelayLoop RET查指令表可知MOV，DJNZ 指令均需用两个机器周期，在6MHz 晶振时，一个机器周期时间长度为 12/6MHZ，所以该段程序执行时间为：256255+22126 261ms五、程序流程框图开头开头设置初始值
18、P1.0,P1.1 置 1设移位次数读入P1.0 口值数据输出将读入的值输出到P1.2左移一位读入P1.1 口值延时是否将读入的值输出到P1.3移位次数完成？(A) P1 口循环点灯程序框图(B) P1 口输入输出程序框图六、试验要求对于试验工程 1: P1 口循环点灯A、转变程序的有关指令或参数，转变循环点灯的流淌方向。B、转变程序的有关指令或参数，转变循环点灯的移动速度。对于试验工程 2: P1 口输入输出A、 转变程序的有关指令或参数，将读入的P1.1 值输出到P1.2。B、转变程序的有关指令或参数，将读入的P1.0 值输出到P1.3。硬件试验二 PWM 转换电压试验一、试验要求用P1
19、端口输出不同占空比的脉冲，通过PWM 转换电压电路转换成电压。二、试验目的1. 了解脉宽调制(PWM)的原理2. 学习用PWM 输出模拟量三、试验电路及连接PWM 输入电压输出四、试验说明PWM 是单片机上常用的模拟量输出方法，通过外接的转换电路，可以将脉冲的占空比变成电压。程序中通过调整占空比来输出模拟电压。占空比就是脉冲中高电平与总周期的宽度比。开头输出低电平低电平宽度延时输出高电平高电平宽度延时五、程序流程框图六、试验要求转变程序的有关指令或参数，到达转变脉冲的占空比的目的。然后用电压表测量相应的电压值。并记录在表格中。硬件试验三 D/A 转换试验一、 试验要求利用 DAC0832，编制
20、程序产生锯齿波、三角波、正弦波。三种波轮番显示，用示波器观看。二、 试验目的1、了解D/A 转换的根本原理。2、了解D/A 转换芯片 0832 的性能及编程方法。3、了解单片机系统中扩展D/A 转换的根本方法。三、 试验电路及连线用示波器探头接触输出，观看显示波形。四、 试验说明1、D/A 转换是把数字量转换成模拟量的变换，试验台上 D/A 电路输出的是模拟电压信号。要实现试验要求，比较简洁的方法是产生三个波形的表格，然后通过查表来实现波形显示。2、产生锯齿波和三角波的表格只需由数字量的增减来把握，同时要留意三角波要分 段来产生。要产生正弦波，较简洁的方法是造一张正弦数字量表。即查函数表得到的
21、 值转换成十六进制数填表。D/A 转换取值范围为一个周期，采样点越多，精度越高些。本例承受的采样点为 256 点/周期。3、八位D/A 转换器的输入数据与输出电压的关系为： U(0-5V)=Uref/256NU(-5V+5V)=2Uref/256N-5V(这里 Uref 为+5V)五、 程序流程框图开头置计数器初值查表读波形数据启动D/A转变计数器及表指针否转换完毕是六、试验要求转变程序中计数器的初值，然后用示波器观看电路产生的三种波形的前后变化。并做记录。硬件试验四 A/D 转换试验一、试验要求利用试验板上的ADC0809 做 A/D 转换器，试验板上的电位器供给模拟量输入，编制程序， 将模
22、拟量转换成二进制数字量，用 8255 的 PA 口输出到发光二极管显示。二、试验目的1、 把握 A/D 转换与单片机的接口方法。2、 了解 A/D 芯片ADC0809 转换性能及编程。3、 通过试验了解单片机如何进展数据采集。三、试验电路及连线四、试验说明A/D 转换器大致有三类：一是双积分 A/D 转换器，优点是精度高，抗干扰性好；价格廉价， 但速度慢；二是逐次靠近 A/D 转换器，精度，速度，价格适中；三是并行A/D 转换器，速度快，价格也昂贵。试验用的ADC0809 属其次类，是八位 A/D 转换器。每采集一次一般需 100us。本程序是用延时查询方式读入A/D 转换结果,也可以用中断方
23、式读入结果,在中断方式下，A/D 转换完毕后会自动产生EOC 信号，将其与 CPU 的外部中断相接,有兴趣的同学可以试试编程用中断方式读回 A/D 结果.五、程序流程框图开头初始化启动A/D否A/D 转换完数据输出清读数标志主程序框图六、试验要求转变试验板上的电位器的阻值，观看发光二极管显示的前后变化。并做记录。BCD步进电机把握试验一、试验要求用 8255 扩展端口把握步进电机，编写程序输出脉冲序列到 8255 的PA 口，把握步进电机正转、反转，加速，减速。二、试验目的1. 了解步进电机把握的根本原理。2. 把握把握步进电机转动的编程方法。3. 了解单片机把握外部设备的常用电路。三、试验电
24、路连线框图8255 把握的原理图参见 8255 试验。CS0PA.0A8255PA.1PA.2驱动BCPA.3D步进电机VCC四、试验说明步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的挨次切换来使电机作步进式旋转。切换是通过单片机输出脉冲信号来实现的。所以调整脉冲信号的频率便可以转变步进电机的转速，转变各相脉冲的先后挨次，可以转变电机的旋转方向。步进电机的转速应由慢到快逐步加速。电机驱动方式可以承受双四拍(ABBCCDDAAB)方式，也可以承受单四拍(AAA单B四拍方C 式DADAA双B 四拍B方C 式CDDABCDA)方式，或单、双八拍(AABBBCCCDDDAA)方式。各种工作方式的时序图如下
25、：高电平有效ABC单、双八拍工作方式DAAABBBCCCDDDAD上图中示意的脉冲信号是高有效，但实际把握时公共端是接在 VCC 上的，所以实际把握脉冲是低有效。8255 的PA 口输出的脉冲信号经MC1413 或ULN2023A倒相驱动后，向步进电机输出脉冲信号序列。8051 或 80C196 单片机也可以通过P1 口输出脉冲信号把握步进电机的运转。五、试验程序框图开头设置初始延时值输出一拍脉冲延时预备下一拍脉冲否是否提速？是是是否到最快否延时值削减六、试验要求A、转变程序的有关指令或参数，完成双四拍方式下的步进电机正/反转把握，B、转变程序中最高转速的设定，用光电转速计测量步进电机转速的转变，并做记录。 C、转变程序中延时值的设定，用光电转速计测量步进电机的转速，观看转速是否改变？转变了多少%？