|
|
《單片機原理及應用》
實驗指導書
I
目 錄
目 錄..........................................................................................................I
實驗一 流水燈實驗................................................................................. 1
實驗二 定時器與中斷應用.....................................................................4
實驗三 串口通訊..................................................................................... 7
實驗四 數碼管顯示綜合控制............................................................... 11
實驗五 128X64 點陣式液晶模塊實驗................................................14
實驗六工業順序控制（INTO INT1）綜合實驗............................... 18
實驗七直流電機轉速測量與控制實驗...................................................20
實驗八DS18B20 一線式數字溫度傳感器.............................................24
單片機原理及應用實驗指導書
1
實驗一 流水燈實驗
一 、實驗目的
1．掌握 SICElab-G2200 實驗/仿真系統的結構與使用方法；
2．熟悉任何一種單片機系統開發軟件的使用，WAVE6000、KEIL C51 等等。
3．掌握單片機的基本編程應用能力，實踐入門。
二、實驗設備
1．G2200/2100 實驗平臺 1 臺 2．仿真器/ 仿真板 1 臺
3．連線 若干根 4．計算機 1 臺
三、實驗內容
P1 端口接發光二極管，利用程序依次點亮。
四、連線方案：
五、實驗步驟
1．連接 Lab51CPU 板。
2．仿真器與實驗平臺的連接
將 Lab51 板的 DC34 芯插座與 G6W 仿真器上的 DC34 插座用扁平電纜連接起來。
3．仿真器與計算機的連接
用隨機配帶的串口通訊電纜，將仿真器與計算機連接起來，串口 1、串口 2 均可。
特別注意：在仿真器與計算機連接串口電纜時，兩臺機器必須都斷電，否則
易損壞計算機和仿真器。
4．實驗連線
按連線方案，用隨機配帶的實驗連線插入孔后， 輕輕轉動一下鎖緊插頭， 保證良好接
觸。拆線時，應先回轉一下，不要硬撥， 以免損壞線路板。 不管是拆線還是插線，都應
在斷電的情況下進行。實驗中“連線方案”的粗線即為需用戶動手接連的線。
實驗箱
內部已
連好
單片機原理及應用實驗指導書
2 2
5．檢查接線是否有誤，確信沒有接錯后，接上電源，打開電源開關。
6．在計算機上打開 KEIL C51 軟件，或者“WAVE6000 集成調試環境”。
7．建立新程序（如果程序已編好，直接跳到第 9 步）
選擇菜單[文件 | 新建文件]功能。
出現一個文件名為 NONAME1 的源程序窗口，在此窗口中輸入以下程序
ORG 0000H
MOV A,#0FEH ;熄滅發光二極管
MOV P1，A
LOOP:
RL A
MOV P1，A
CALL Delay
SJMP LOOP
Delay: MOV R2,#100 ;延時程序
MOV R1,#10
MOV R0,#10
DLP: DJNZ R0,DLP
DJNZ R1,DLP
DJNZ R2,DLP
RET
END
8．保存程序
選擇菜單[文件 | 保存文件]或[文件 | 另存為 ]功能。
9．建立新的項目
選擇菜單[文件 | 新建項目]功能。
新建項目會自動分三步走。
(1)加入模塊文件。在加入模塊文件的對話框中選擇剛才保存的文件 MY1.ASM，按打開
鍵。如果你是多模塊項目，可以同時選擇多個文件再打開。
(2)加入包含文件。在加入包含文件對話框中，選擇所要加入的包含文件（可多選）。如
果沒有包含文件，按取消鍵。
(3)保存項目。在保存項目對話框中輸入項目名稱。MY1 無須加后綴。軟件會自動將后
綴設成“.PRJ”。按保存鍵將項目存在與你的源程序相同的文件夾下。
10．設置項目
11．編譯程序
選擇菜單[項目 | 編譯]功能或按編譯快捷圖標或按 F9 鍵，編譯項目。
在編譯過程中，如果有錯可以在信息窗口中顯示出來。雙擊錯誤信息，可以在源程序中
定位所在行。糾正錯誤后，再次編譯直到沒有錯誤。在編譯之前，軟件會自動將項目和程序
存盤。在編譯沒有錯誤后，就可以執行、調試程序了。
12．執行、調試程序
有四種方法執行程序：全速執行、程序單步跟蹤、執行到光標處和設置斷點。
（1）全速執行
（2）程序單步跟蹤
選擇[執行 | 跟蹤]功能或按跟蹤快捷圖標或按 F7 鍵進行單步跟蹤調試程序。
（3）執行到光標處
（4）設置斷點
（5）觀察各變量值的方法
單片機原理及應用實驗指導書
3 3
六、思考題
1．改寫實驗程序實現不同流水燈的功能，比如先由 0 到 7，然后回到 0，再循環。，寫出源
程序。
2．在執行調試程序過程中，遇到了哪些問題？你是如何解決的？
(根據調試的實際情況填寫：)
比如可能出現如下情況：
（1） 指令寫錯： MOV R1,#0 中的 R1 寫成了字母 Rl
（2） 程序編譯不成功，沒有加入源文件
單片機原理及應用實驗指導書
4 4
實驗二 定時器與中斷應用
一 、實驗目的
1．掌握 SICElab-G2200 實驗/仿真系統的結構與使用方法；
2．熟悉任何一種單片機系統開發軟件的使用，WAVE6000、KEIL C51 等等。
3．掌握單片機的定時器中斷原理應用。
二、實驗設備
1．G2200/2100 實驗平臺 1 臺 2．仿真器/ 仿真板 1 臺
3．連線 若干根 4．計算機 1 臺
三、實驗內容
在實驗一的基礎上，編程實現用定時器控制流水燈的流動時間間隔，用外部中斷控制
流水燈動作的起停
四、連線方案及參考仿真圖
連線方案參考實驗一，同時增加一個外部中斷觸發連接。仿真原理圖如下：
單片機原理及應用實驗指導書
5 5
五、實驗步驟
1．連接 Lab51CPU 板。
2．仿真器與實驗平臺的連接
將 Lab51 板的 DC34 芯插座與 G6W 仿真器上的 DC34 插座用扁平電纜連接起來。
3．仿真器與計算機的連接
用隨機配帶的串口通訊電纜，將仿真器與計算機連接起來，串口 1、串口 2 均可。
特別注意：在仿真器與計算機連接串口電纜時，兩臺機器必須都斷電，否則
易損壞計算機和仿真器。
4．實驗連線
按連線方案，用隨機配帶的實驗連線插入孔后， 輕輕轉動一下鎖緊插頭， 保證良好接
觸。拆線時，應先回轉一下，不要硬撥， 以免損壞線路板。 不管是拆線還是插線，都應
在斷電的情況下進行。實驗中“連線方案”的粗線即為需用戶動手接連的線。
5．檢查接線是否有誤，確信沒有接錯后，接上電源，打開電源開關。
6．在計算機上打開 KEIL C51 軟件，或者“WAVE6000 集成調試環境”。
7．建立新程序（如果程序已編好，直接跳到第 9 步）
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP ESINT
ORG 000BH
AJMP DST0
ORG 0100H
MAIN: MOV TMOD,#01H
SETB IT0 ;下降沿觸發更為可靠
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
SETB PT0
CLR TR0
SETB EX0
SETB ET0
SETB EA
MOV P1,#0FEH
MOV A,P1
MOV R0,#5
AJMP $
ORG 0200H
ESINT: CPL TR0 ;控制啟停
單片機原理及應用實驗指導書
6 6
RETI
ORG 0300H
DST0: MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
CLR TR0
DEC R0
CJNE R0,#0,UNACT
MOV R0,#5
RL A ;流水燈
MOV P1,A
UNACT: SETB TR0
RETI
END
8．保存程序
選擇菜單[文件 | 保存文件]或[文件 | 另存為 ]功能。
9．建立新的項目
選擇菜單[文件 | 新建項目]功能。
新建項目會自動分三步走。
(1)加入模塊文件。在加入模塊文件的對話框中選擇剛才保存的文件 MY1.ASM，按打開
鍵。如果你是多模塊項目，可以同時選擇多個文件再打開。
(2)加入包含文件。在加入包含文件對話框中，選擇所要加入的包含文件（可多選）。如
果沒有包含文件，按取消鍵。
(3)保存項目。在保存項目對話框中輸入項目名稱。MY1 無須加后綴。軟件會自動將后
綴設成“.PRJ”。按保存鍵將項目存在與你的源程序相同的文件夾下。
10．設置項目
11．編譯程序
選擇菜單[項目 | 編譯]功能或按編譯快捷圖標或按 F9 鍵，編譯項目。
在編譯過程中，如果有錯可以在信息窗口中顯示出來。雙擊錯誤信息，可以在源程序中
定位所在行。糾正錯誤后，再次編譯直到沒有錯誤。在編譯之前，軟件會自動將項目和程序
存盤。在編譯沒有錯誤后，就可以執行、調試程序了。
12．執行、調試程序
有四種方法執行程序：全速執行、程序單步跟蹤、執行到光標處和設置斷點。
（1）全速執行
（2）程序單步跟蹤
選擇[執行 | 跟蹤]功能或按跟蹤快捷圖標或按 F7 鍵進行單步跟蹤調試程序。
（3）執行到光標處
（4）設置斷點
（5）觀察各變量值的方法
六、思考題
1．改寫實驗程序實現不同的流水燈控制功能，比如利用 T1 進行 3 秒定時，寫出源程序。
2．在執行調試程序過程中，遇到了哪些問題？你是如何解決的？
單片機原理及應用實驗指導書
7 7
實驗三 串口通訊
一 、實驗目的
1．掌握 SICElab-G2200 實驗/仿真系統的結構與使用方法；
2．熟悉任何一種單片機系統開發軟件的使用，WAVE6000、KEIL C51 等等；
3. 掌握串口通訊原理，并能靈活應用。
二、實驗設備
1．G2200/2100 實驗平臺 1 臺 2．仿真器/ 仿真板 1 臺
3．連線 若干根 4．計算機 1 臺
三、實驗內容
在二個單片機之間編程實現至少 1 種方式的串行口通訊，發送方以流水燈字節碼作為
發送數據定時發送，并在接收方的 P0 口上顯示接收到的字節；或者用方式 0 控制串入并出
芯片 4094 實現流水燈顯示效果。
四、連線方案及仿真原理圖
根據設計需要，并參考實驗一進行連線。仿真原理圖如圖 1 所示。
五、實驗步驟
1．連接 Lab51CPU 板。
2．仿真器與實驗平臺的連接
將 Lab51 板的 DC34 芯插座與 G6W 仿真器上的 DC34 插座用扁平電纜連接起來。
3．仿真器與計算機的連接
用隨機配帶的串口通訊電纜，將仿真器與計算機連接起來，串口 1、串口 2 均可。
特別注意：在仿真器與計算機連接串口電纜時，兩臺機器必須都斷電，否則
易損壞計算機和仿真器。
4．實驗連線
按連線方案，用隨機配帶的實驗連線插入孔后， 輕輕轉動一下鎖緊插頭， 保證良好接
觸。拆線時，應先回轉一下，不要硬撥， 以免損壞線路板。 不管是拆線還是插線，都應
在斷電的情況下進行。實驗中“連線方案”的粗線即為需用戶動手接連的線。
5．檢查接線是否有誤，確信沒有接錯后，接上電源，打開電源開關。
6．在計算機上打開 KEIL C51 軟件，或者“WAVE6000 集成調試環境”。
單片機原理及應用實驗指導書
8 8
圖 1 仿真原理圖
7．建立新程序（如果程序已編好，直接跳到第 9 步）
C 語言版參考程序如下：
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<absacc.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
main(){
uchar com;
SCON=0x50; //設置串行控制
初始化
TMOD=0x20;
TL1=0xe6;
TH1=0xe6; //設置波特率
ES=1;
EA=1;
TR1=1;
P1=0xff;
_nop_();
com=P1;
SBUF=com;
while(!TI); //等待發送完畢
TI=0;
}
void UART() interrupt 4 using 3{
//串行中斷服務程序編寫
單片機原理及應用實驗指導書
9 9
uchar dat;
EA=0;
if(TI==0){
RI=0;
dat=SBUF;
P2=dat;
}
else{
TI=0;
}
EA=1;
}
8．保存程序
選擇菜單[文件 | 保存文件]或[文件 | 另存為 ]功能。
9．建立新的項目
選擇菜單[文件 | 新建項目]功能。
新建項目會自動分三步走。
(1)加入模塊文件。在加入模塊文件的對話框中選擇剛才保存的文件 MY1.ASM，按打開
鍵。如果你是多模塊項目，可以同時選擇多個文件再打開。
(2)加入包含文件。在加入包含文件對話框中，選擇所要加入的包含文件（可多選）。如
果沒有包含文件，按取消鍵。
(3)保存項目。在保存項目對話框中輸入項目名稱。MY1 無須加后綴。軟件會自動將后
綴設成“.PRJ”。按保存鍵將項目存在與你的源程序相同的文件夾下。
10．設置項目
11．編譯程序
選擇菜單[項目 | 編譯]功能或按編譯快捷圖標或按 F9 鍵，編譯項目。
在編譯過程中，如果有錯可以在信息窗口中顯示出來。雙擊錯誤信息，可以在源程序中
定位所在行。糾正錯誤后，再次編譯直到沒有錯誤。在編譯之前，軟件會自動將項目和程序
存盤。在編譯沒有錯誤后，就可以執行、調試程序了。
12．執行、調試程序
有四種方法執行程序：全速執行、程序單步跟蹤、執行到光標處和設置斷點。
（1）全速執行
（2）程序單步跟蹤
選擇[執行 | 跟蹤]功能或按跟蹤快捷圖標或按 F7 鍵進行單步跟蹤調試程序。
（3）執行到光標處
（4）設置斷點
（5）觀察各變量值的方法
六、思考題
1．改寫實驗程序實現匯編版的源程序。
2．在執行調試程序過程中，遇到了哪些問題？你是如何解決的？
單片機原理及應用實驗指導書
10 10
實驗四 數碼管顯示綜合控制
一 、實驗目的
1．掌握 SICElab-G2200 實驗/仿真系統的結構與使用方法；
2．熟悉任何一種單片機系統開發軟件的使用，WAVE6000、KEIL C51 等等；
3．掌握數碼管顯示的原理及使用方法。
二、實驗設備
1．G2200/2100 實驗平臺 1 臺 2．仿真器/ 仿真板 1 臺
3．連線 若干根 4．計算機 1 臺
三、實驗內容
用查表法編程實現“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E”等 16 個字符
在 7 段 LED 數碼管上的顯示，功能一要求能自動輪流顯示 16 個字符，功能二要求利用 3-8
譯碼器控制，依次在 8 個數碼管上輪流顯示 16 個字符，功能三要求用定時器編程控制流動
時間間隔，功能四要求用鍵盤中斷方式編程，用數碼管顯示所按下的按鍵的序號。要求每人
至少實現其中二個功能。
四、連線方案：
根據設計需要，并參考實驗一進行連線。參考仿真原理圖如下圖所示：
單片機原理及應用實驗指導書
11 11
五、實驗步驟
1．連接 Lab51CPU 板。
2．仿真器與實驗平臺的連接
將 Lab51 板的 DC34 芯插座與 G6W 仿真器上的 DC34 插座用扁平電纜連接起來。
3．仿真器與計算機的連接
用隨機配帶的串口通訊電纜，將仿真器與計算機連接起來，串口 1、串口 2 均可。
特別注意：在仿真器與計算機連接串口電纜時，兩臺機器必須都斷電，否則
易損壞計算機和仿真器。
4．實驗連線
按連線方案，用隨機配帶的實驗連線插入孔后， 輕輕轉動一下鎖緊插頭， 保證良好接
觸。拆線時，應先回轉一下，不要硬撥， 以免損壞線路板。 不管是拆線還是插線，都應
在斷電的情況下進行。實驗中“連線方案”的粗線即為需用戶動手接連的線。
5．檢查接線是否有誤，確信沒有接錯后，接上電源，打開電源開關。
6．在計算機上打開 KEIL C51 軟件，或者“WAVE6000 集成調試環境”。
7．建立新程序（如果程序已編好，直接跳到第 9 步）
C 語言版參考程序如下：
#include<reg52.h>
char a[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
int i=0,j;
void main()
{
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
P0=0x00;
while(1);
}
void duan() interrupt 1 using 1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
i++;
if(i==20)
{
i=0 ;
j++;
j=j%10;
P0=a[j];
}
}
8．保存程序
選擇菜單[文件 | 保存文件]或[文件 | 另存為 ]功能。
9．建立新的項目
選擇菜單[文件 | 新建項目]功能。
新建項目會自動分三步走。
(1)加入模塊文件。在加入模塊文件的對話框中選擇剛才保存的文件 MY1.ASM，按打開
單片機原理及應用實驗指導書
12 12
鍵。如果你是多模塊項目，可以同時選擇多個文件再打開。
(2)加入包含文件。在加入包含文件對話框中，選擇所要加入的包含文件（可多選）。如
果沒有包含文件，按取消鍵。
(3)保存項目。在保存項目對話框中輸入項目名稱。MY1 無須加后綴。軟件會自動將后
綴設成“.PRJ”。按保存鍵將項目存在與你的源程序相同的文件夾下。
10．設置項目
11．編譯程序
選擇菜單[項目 | 編譯]功能或按編譯快捷圖標或按 F9 鍵，編譯項目。
在編譯過程中，如果有錯可以在信息窗口中顯示出來。雙擊錯誤信息，可以在源程序中
定位所在行。糾正錯誤后，再次編譯直到沒有錯誤。在編譯之前，軟件會自動將項目和程序
存盤。在編譯沒有錯誤后，就可以執行、調試程序了。
12．執行、調試程序
有四種方法執行程序：全速執行、程序單步跟蹤、執行到光標處和設置斷點。
（1）全速執行
（2）程序單步跟蹤
選擇[執行 | 跟蹤]功能或按跟蹤快捷圖標或按 F7 鍵進行單步跟蹤調試程序。
（3）執行到光標處
（4）設置斷點
（5）觀察各變量值的方法
六、思考題
1．寫出匯編語言版源程序代碼。
2．在執行調試程序過程中，遇到了哪些問題？你是如何解決的？
《單片機原理及應用》實驗指導書
實驗五 128X64 點陣式液晶模塊實驗
1．實驗目的：
了解 LCD 液晶顯示模塊與單片機的聯接方法，及編程方法。
2．實驗說明：
顯示“南京偉福實業有限公司” 3．實驗電路：
4．工作原理：
《單片機原理及應用》實驗指導書
控制器接口說明（KS108B 及兼容芯片）
（1）基本操作時序：
1.1 讀狀態：
輸入：RS=L，R/W=H，CS1 或 CS2=H，E=高脈沖
輸出：D0-D7=狀態字
1.2 寫指令：
輸入：RS=L，R/W=L，D0-D7=指令碼，CS1 或 CS2=H，E=高脈沖
輸出：無
1.3 讀數據:
輸入： RS=H，R/W=H，CS1 或 CS2=H，E=H
輸出：D0-D7=數據
1.4 寫數據:
輸入: RS=H，R/W=L，D0-D7=數據,CS1 或 CS2=H，E=高脈沖
輸出：無
讀寫操作使能 1：禁止 0：允許
注：對控制器每次進行讀寫操作之前，都必須進行讀寫檢測，確保 STA7 為 0。
（3）RAM 地址映射圖
LCD 顯示屏由兩片控制器控制，每個內部帶有 64*64 位（512 字節）的 RAM 緩沖區，對
應關系如圖所示：
（4）指令說明
4.1 初始化設置
《單片機原理及應用》實驗指導書
4.1.1 顯示開/關設置
指令碼 功
3 能
E
關顯
3 示
F
開顯
4.1.2 顯示初始設置 示
指令碼 功
C 能
0
H
設置顯示初始行
4.2 數據控制 控制器內部設有一個數據地址頁和一個數據地址列指針,用戶可通過
它們來 訪問內部的全部 512 字節 RAM。
4.2.1 數據指針設置
指令碼 功
B8H+頁碼(0～7) 設置數據能地址頁指
40H+列碼(0～ 針
63)
設置數據地址列指
（5）初始化過程 針
5.1 寫指令 C0H 設置
顯示初始行。
5.2 寫指令 3FH
開顯示。
5．實驗器材：
（1）G2200 實驗平臺 1 臺
（2）SP51 仿真器 1 臺
（3）計算機 1 臺
（4）實驗連線 若 干
6．實驗步驟：
6.1 在 VW 環境中的實驗步驟：
（1）系統分配給 LCD 的地址為：YS0(8000-8FFF)
連線 連接孔 1 連接孔 2
1 CS1
0D
Y
S
0 （2）漢字取模方法：請參閱光盤“視頻教程\漢字取模方法視頻”。
（3）設計程序并執行，觀察結果。
6.2 在 KEIL 環境中的實驗步驟：
請參閱光盤“Manucal\基于 keil LabMON51 仿真器的 G2100 使用手冊”對應實驗。
《單片機原理及應用》實驗指導書
7．程序框圖：
開始
空格填充整屏
取字符地址
Y
為 FFH？
N
取字符
顯 示
取下一個字符地址
8．程序清單：請參考實驗 5 源碼
《單片機原理及應用》實驗指導書
實驗六 工業順序控制（INTO INT1）綜合實驗
1．實驗目的：
掌握工業順序控制程序的簡單編程，中斷的使用。
2．實驗內容：
8031 P1.0-P1.6 控制注塑機七道工序，現模擬控制七只發光二極管的點亮，高電平點
亮。設定每道工序時間轉換為延時，P3.4 為開工啟動開關，高電平啟動。P3.3 為外部
故障輸入模擬開關，低電平報警，P1.7 為報警聲音輸出。設定 7 道工序只有一位
輸 出。
3．實驗設備：
（1）G2200 實驗平臺 1 臺
（2）連線 若 干
（3）SP51 仿真器 1 臺
（4）計算機 1 臺
4．實驗電路：
《單片機原理及應用》實驗指導書
5．程序框圖：
開 始 關輸出
開中斷，P1、P3 口初始化 保護現場
等開工 報 警
工序 1 延
時
N
故障清除了嗎？
工序 2 延
時
恢復現場
工序 7 延
時
主程序流程圖
返 回
中斷服務子程序
6．實驗步驟：
6.1 在 VW 環境中的實驗步驟：
(1) 按以下方式連接硬件:
連線 連接孔
1
連接孔
2
連線 連接孔
1
連接孔
1 P3.4 K 2
1
6 P1.4 L
2 P3.3 K 4
0
7 P1.3 L
3 P1.7 Vin1 8 P1.2 3L
4 P1.6 L 2
6
9 P1.1 L
5 P1.5 L 1
5
1
0
P1.0 L
(2) 執行程序，把 K0 接到高電平，觀察發光二極管點亮情況，確0定工序執行是否
正 常，然后把 K1 置為低電平，看是否有聲音報警。恢復中斷 1，報警停，又從
剛才 報警時一道程序執行下去。
6.2 在 KEIL 環境中的實驗步驟：
請參閱光盤“Manucal\基于 keil LabMON51 仿真器的 G2100 使用手冊”對應實驗。
7．思考問題：
修改程序，使每道工序中有多位輸出。
8．程序清單：請參考實驗 6 源碼
《單片機原理及應用》實驗指導書
實驗七 直流電機轉速測量與控制實驗
1．實驗目的：
了解霍爾器件工作原理及轉速測量與控制的基本原理、基本方法，掌握 DAC0832 電路
的接口技術和應用方法，提高實時控制系統的設計和調試能力。
2．實驗內容：
設計并調試一個程序其功能為測量電機的轉速，并在實驗平臺數碼管上顯示出來，采
用比例調節器方法，使電機轉速穩定在某一設定值。此設定值可由實驗平臺上鍵盤輸
入。
3．工作原理：
轉速是工程上一個常用參數。旋轉體的轉速常以每秒鐘或每分鐘轉數來表示，因 此
其單位為轉/秒、轉/分，也有時用角速度表示瞬時轉速，這時單位相應為孤度/秒。
轉速的測量方法很多，由于轉速是以單位時間內轉數來衡量，在變換過程中多數 是
有規律的重復運動。霍爾開關傳感器正由于其體積小，無觸點，動態特性好，使用
壽命長等特點，故在測量轉動物體旋轉速度領域得到了廣泛應用。
霍爾器件是由半導體材料制成的一種薄片，在垂直于平面方向上施加外磁場 B，在
沿平面方向兩端加外電場，則使電子在磁場中運動，結果在器件的兩個側面之間產生
霍爾電勢。其大小和外磁場及電流大小成比例。
本實驗選用美國史普拉格公司（SPRAGUE）生產的 3000 系列霍爾開關傳
感器
3013T，它是一種硅單片集成電路，器件的內部含有穩壓電路、霍爾電勢發生器、放大
器、史密特觸發器和集電極開路輸出電路，具有工作電壓范圍寬、可靠性高、外電路
簡單、輸出電平可與各種數字電路兼容等特點。器件采用三端平塑封裝。引出端功能
符號如下：
引出端序號 1 2 3
功
能
電
源
地 輸出
符
號
V
C
G
N
O
U
我們根據霍爾效應原理，將一塊永久磁鋼固定在電機轉軸上的轉盤邊沿，轉盤隨
測軸旋轉，磁鋼也將跟著同步旋轉，在轉盤附近安裝一個霍爾器件 3013T，轉盤隨軸旋
轉時，受磁鋼所產生的磁場的影響，霍爾器件輸出脈沖信號，其頻率和轉速正比，測
出脈沖的周期或頻率即可計算出轉速。
直流電機的轉速與施加工于電機兩端的電壓大小有關。本實驗用 DAC0832 控制
輸 出到直流電機的電壓，控制 DAC0832 的模擬輸出信號量來控制電機的轉速。當電
機轉 速小于設定值時增大 D/A 輸出電壓，大于設定值時則減小 D/A 輸出電壓，從而
使電機 以某一速度恒速旋轉。我們采用簡單的比例調節器算法（簡單的加一、減一法）。
《單片機原理及應用》實驗指導書
比例調節器（P）的輸出系統式為： y=Kpe(t)
式中：Y——調節器的輸出 e(t)——調節器的輸
入，一般為偏差值 KP——比例系數
從上式可以看出，調節器的輸出 Y 與輸入偏差值 e(t )成正比。因此，只要
偏差 e(t)一出現就產生與之成比例的調節作用，具有調節及時的特點，這是一種最
基本的 調節規律。比例調節作用的大小除了與偏差 e(t)有關外，主要取決于比例系數
Kp，比 例調節系數愈大，調節作用越強，動態特性也越大。反之，比例系數越小，調
節作用 越弱。對于大多數的慣性環節，Kp 太大時將會引起自激振蕩。比例調節的主
要缺點是 存在靜差，對于擾動的慣性環節，Kp 太大時將會引起自激振蕩。對于擾動
較大，慣性 也比較大的系統，若采用單純的比例調節器就難于兼顧動態和靜態特
性，需采用調節 規律比較復雜的 PI（比例積分調節器）或 PID（比例、積分、微分調
節器）算法。
4．實驗器材：
（1）G2200 實驗平臺 1 臺
（2）SP51 仿真器 1 臺
（3）連線 若干 根
（4）計算機 1 臺
5．實驗電路：
定時器 T1，工作于外部事件計數方式，對轉速脈沖計數；T0 工作于定時器方式，均 工
作于方式 1。“譯碼器”的 YS2 孔作為 DAC0832 的片選端，故 DAC0832 地址為 0A000H-
《單片機原理及應用》實驗指導書
0AFFFH。
6．程序框圖：
開 始 開 始
棧指針初始化 保護現場，恢復 T0 初值
顯示緩沖器 3C-39H 清零
暗碼 1AH→3EH-39H
N
（40H）-1=0？
Y
200→40H
200→40H，7EH→41H，0→42H （42H）/10→BCD 碼→顯示緩沖器
定時器 T0 初始化，50ms 定時，
中斷初始化，允許 T0、INT0 中斷
轉速大于設定值
Y
N
調用顯示子程序 DIR
轉速測量與控制實驗主程序框圖
（40H）-1→0832
Y
轉速等于設定值
N
（40H）+1→0832
0→42H
開 始 恢復現場
（42H）+1→42H
返 回
返 回
INT1 中斷程序 T0 中斷程序框圖
7．實驗步驟：
7.1 在 VW 環境中的實驗步驟：
（1）把第 17 號模塊“并行數模轉換”中的 DAC0832 輸出 Aout 孔連第 23 號模塊“直流
電機”的 Dcin 孔，數模轉換 DAC0832 的 CS17 孔和 Xfer 孔連第 38 號模塊“片
選
《單片機原理及應用》實驗指導書
信號”中的 YS2 孔，WR1 孔和 WR2 孔連第 33 號模塊“控制總線”的/WR 孔。
CKM
孔（霍爾器件輸出孔）連“Lab51CPU 板”的 P3.2 孔。第 38 號模塊“片選信號” 中 YS0（08000H）孔連第 40 號模塊“鍵盤+數碼管”CS40 孔。
2）硬件診斷：
G2200+SP51 連 PC 機，在 VW 調試環境下點擊外部數據窗口圖標（ ），在打開
的 XDATA 窗口中的 0A000H 地址（即 DA0832 的片選空間）上寫入 FFH，則
Aout 孔 輸出應為 5V，直流電機快速旋轉;將 00H 寫入，則 Aout 孔輸出應為 0V, 直流電機 停止轉動。用示波器觀察 CKM 孔測試點，當圓盤轉動時，霍爾器件輸
出一系列脈 沖。
（3）編程并編譯。首先將斷點設在中斷服務程序入口，運行程序 ，如果程序進入
中 斷處理程序入口，則表明中斷初始化程序正確，如果碰不到斷點則首先應檢查
初 始化程是否有錯。把斷點設在中斷程序結束，檢查在單位定時內，T1 計數值是
否 與電機轉速符合。再調試二翻十子程序，最后調試整個實驗程序，排除軟
件錯 誤，連續運行時觀察電機旋轉工作狀態與數碼管上顯示是否正確，修改程序
直至 達到本實驗設計要求。注：本實驗電機轉速范圍一般為 35-50 轉/分。
7.2 在 KEIL 環境中的實驗步驟：
請參閱光盤“Manucal\基于 keil LabMON51 仿真器的 G2100 使用手冊”對應實驗。
8．思考問題：
試編寫一轉速測量軟件，測試電機轉動周期 T，然后計算瞬時轉速，并用 PID 調節
使轉速恒定在 25 轉/分。
9．程序清單：請參考實驗 7 源碼
《單片機原理及應用》實驗指導書
實驗八 DS18B20 一線式數字溫度傳感器
1．實驗目的：
了解單總線傳輸協議。了解單總線數字式溫度傳感器的工作原理及編程方法。
2．實驗內容：
利用 DS18B20 一線式數字溫度傳感器設計溫度計。
3．芯片資料：
單總線協議：總線協議保證了數據可靠的傳輸，任一時刻單總線上只能有一個控 制信
號或數據。一次數據傳輸可分為以下四個操作過程：1、初始化；2、傳送 ROM 命
令；3、傳送 RAM 命令；4、數據交換。 單總線上所有的處理都從初始化開始。初始化時
序是由一個復位脈沖（總線命令
者發出）和一個或多個從者發出的應答信號（總線從者發出）組成。應答脈沖的作用
是：從器件讓總線命令者知道該器件是在總線上的，并準備好開始工作。當總線命令 者檢
測到某器件的存在時，首先發送 7 個 ROM 功能命令中的一個命令：
（1）讀 ROM（總線上只有一個器件時，即讀出其序列號）
（2）匹配 ROM（總線上有多個器件時，尋址某個器件）
（3）查找 ROM（系統首次啟動后，須識別總線上各器件）
（4）跳過 ROM（總線上只有一個器件時，可跳過讀 ROM 命令直接向器件發送命令，
以節省時間）
（5）超速匹配 ROM（超速模式下尋址某個器件）
（6）超速跳過 ROM（超速模式下跳過讀 ROM 命令）
（7）條件查找 ROM（只查找輸入電壓超過設置的報警門限值的器件）。 當成功執行上述
命令之一后，總線命令者都可發送任何一個可使用命令來訪問存
儲器和控制功能，進行數據交換。所有數據的讀寫都是從最低位開始的。單總線傳送
的數據或命令是由一系統的時序信號組成的，單總線上共有 4 種時序信號：(1)初始化
信號(2)寫 0 信號(3)寫 1 信號(4)讀信號。DS18B20 的 64 位 ROM 的結構如下表。開始
8 位是 DS18B20 的產品類型編號 10H，接著是每一個器件的唯一的序號，共有 48 位，
最
后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一根線進行通信原因。
8 bit 檢驗 CRC 48 bit 序列號 8 bit 工廠代碼（10H）
主機操作 ROM 的命令有五種如下表：
指 令 說 明
讀 ROM（33H） 讀 DS18B20 的序列號
匹配 ROM（55H） 繼續讀完 64 位序列號的命令，用于多個 DS18B20 時定位
跳過 ROM（CCH） 此命令執行后的存儲器操作將針對在線的所有 DS18B20
搜 ROM（F0H） 識別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準備
報警搜索（ECH） 僅溫度越限的器件對此命令作出響應
0 配置寄存器格式：用戶可以用這一寄存器的 R0、R1 設置 DS18B20 的轉換分辨率
轉換分辨率配置
暫存器的命令共有 6 條如下表：
DS18B20 存儲控制命令
指 令 說 明
溫度轉換（44H） 啟動在線 DS18B20 作溫度 A/D 轉換
讀數據（BEH） 從高速暫存器讀 9 位溫度值和 CRC 值
寫數據（4EH） 將數據寫入高速暫存器的第 3 和第 4 字節中
復制（48H） 將高速暫存器中第 3 和第 4 字節復制到 EERAM
讀 EERAM（88H） 將 EERAM 內容寫入高速暫存器中第 3 和第 4 字節
讀電源供電方式（B4H） 了解 DS18B20 的供電方式
在正常情況下，DS18B20 的測溫分辯率為 0.5
0C，可采用下述方法獲得高分辯率的 溫
度測量結果：首先用 DS18B20 提供的讀暫存器指令（BEH）讀出以 0.5
0C 為分辯率的
連線 連接孔 1 連接孔 2
1 To
ut
P1
2 Y .3
S
2
CS
40
《單片機原理及應用》實驗指導書
溫度測量結果；其次切去測量結果中的低有效位（LSB），得到所測實際溫度的整數部
分 Tz；然后，再用 BEH 指令取計數器 1 的計數剩余值 Cs 和每度計數值 CD。當 18B20 完
成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 TH、TL 作比較。若 T>TH 或 T<TL，則將該器件內 的
告警標志置位，并對主機發出的告警搜索命令作出響應。因此可用多只 DS18B20 同 時測量
溫度，主機進行告警搜索。一旦某測溫點越限，主機利用告警搜索命令即可識 別正在告警的
器件，并讀出序列號，而不必考慮非告警器件。
4．實驗電路：
5．實驗器材：
（1）G2200 實驗平臺 1 臺 （2）SP51 仿真器 1 臺
（3）計算機 1 臺 （4）實驗連線 若 干
6．程序框圖：
開 始
讀取溫度值
讀取轉換后的溫度值
送 LED 顯
示
7．實驗步驟：
7.1 在 VW 環境中的實驗步驟：
（1）把第 03 號模塊“數字式溫度”框中的 Tout 孔連“Lab51 CPU 板”上的 P1.3
孔；
第 38 號模塊“片選信號”中的 YS2（0A000H）孔連第 40 號模塊“鍵盤+數碼管” 中的 CS40 孔。
（2）設計程序并執行，觀察結果。
7.2 在 KEIL 環境中的實驗步驟：
請參閱光盤“Manucal\基于 keil LabMON51 仿真器的 G2100 使用手冊”對應實驗。
8．程序清單：請參考實驗 8 源碼
|
-
-
單片機原理與應用實驗指導書.pdf
2020-12-19 11:53 上傳
點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
881.72 KB, 下載次數: 5, 下載積分: 黑幣 -5
初學者
|
