微机原理与接口技术课件

微机原理与接口技术微机原理与接口技术实验讲稿（PPT）电子科技大学自动化工程学院电子科技大学自动化工程学院（习友宝（习友宝 副教授）副教授）20052005年年6 6月月微机原理与接口技术实验讲稿（PPT）电子科技大学自动化工1微机原理与接口技术课件2实验项目w实验箱简介 w基于 EPP接口的LED显示w8255并行接口原理及编程w8253计数器原理及分频实验w8253计数器在测频中的应用w双积分式A/D 转换器7109 的原理及编程w逐次比较式A/D转换器0809的原理及编程wD/A转换器0832的原理实验wDAC0832在程控信号源中的应用wLED点阵显示w基本并行输入/输出口在键盘接口中的应用w8250串行通信w电子称实验 实验项目实验箱简介3实验箱简介w实验箱的组成原理 实验主板的原理 实验主板是由并行I/O、定时器/计数器、A/D转换器、D/A转换器及LED显示器等接口部件构成，采用了总线结构，各功能部件均通过内部总线进行连接，如下图所示。实验箱简介实验箱的组成原理4 实验主板的内总线结构 实验主板的内总线结构5实验主板的布局实验主板的布局6wEPP接口原理 EPP信号特性，其引脚定义如下图EPP接口原理7 EPP端口寄存器 端口地址如表下图所示。表中BASE为并口基地址，EPP端口寄存器8状态寄存器和控制寄存器各位具体定义如下图所示。状态寄存器和控制寄存器各位具体定义如下图所示。9 EPP接口初始化 在使用EPP之前应将并口置于正向传输模式（输出），即将控制寄存器的方向位（Bit5）置0。可编写EPP初始化函数epp_init()如下：void epp_init(void)outportb(0 x37a,0 x04);EPP接口初始化10 EPP时序 数据/地址写周期时序 微机原理与接口技术课件11数据/地址读周期时序 微机原理与接口技术课件12 EPP端口读写 计算机要同外设实验箱通信，就要通过EPP接口来读写数据，因此，首先应向EPP地址端口（BASE+3）写入欲访问的外设地址，然后从EPP数据端口(BASE+4)读写数据，每次读写1个字节 EPP端口读写13EPP端口写函数epp_write_data()void epp_write_data(unsigned char paddr,unsigned char data)outportb(0 x37b,paddr);epp_check_clear();outportb(0 x37c,data);epp_check_clear();EPP端口写函数epp_write_data()14EPP端口读函数epp_read_data()void epp_read_data(unsigned char paddr,unsigned char*data)outportb(0 x37b,paddr);epp_check_clear();*data=inportb(0 x37c);epp_check_clear();微机原理与接口技术课件15wEPP接口与本实验平台的连接,如下EPP接口与本实验平台的连接,如下16w扩展接口扩展接口的原理及管脚定义如下图所示。扩展接口17w键盘、点阵实验扩展板，原理框图如下：键盘、点阵实验扩展板，原理框图如下：18w串口实验扩展板，原理框图如下：串口实验扩展板，原理框图如下：19w端口地址 为了方便同学们的在实验中更快，更方便的找到实验板上各个芯片的端口地址，在实验指导书上详细列出了各个端口的地址及其简要的功能描叙。端口地址20w头文件 在本实验指导书的附录里，列举了部分实验的参考源程序，以便同学们在学习的过程中参考。为了使程序更简化、直观，将常用的地址端口和函数定义成头文件的形式，其头文件有：paddr.h 对实验板内地址进行了宏定义。eppinit.h EPP接口初始化。epprw.h EPP端口的读/写。displed.h LED数字显示函数。头文件21实验一实验一 EPP接口驱动LED显示 w实验目的1熟悉EPP接口的输入/输出及读/写操作。2掌握七段LED显示驱动原理及接口方法。3熟悉C语言。实验一EPP接口驱动LED显示实验目的22w实验任务 1分析实验主板电路，指出输入/输出口地址。2编写LED显示程序，使实验主板上的四个LED显示任意四位数字和任意一位的小数点，并通过调试。实验任务23w实验原理 LED显示器原理 7段LED显示器的结构和8位字节数的对应关系如下图：实验原理24 LED显示实验电路 实验箱主板上带有的四位LED显示器采用四片CD4511（BCD七段锁存译码器）来驱动。其原理图如下：LED显示实验电路25 4位LED显示的端口操作为：微机原理与接口技术课件26w本实验共用到的端口地址及其功能介绍00H（2Y0）：输出口，用作后两位显示译码驱动器4511 的锁存使能信号。01H（2Y1）：输出口,用作前两位显示译码驱动器4511 的锁存使能信号。03H（2Y3）：输出口,用作4位小数点锁存器74LS273的 控制CLK信号。本实验共用到的端口地址及其功能介绍27w编程与调试 程序说明 该程序设计功能为：先从最高位开始依次显示1，2，3，4，显示时只有一位显示，其它位熄灭。从高到低轮流点亮小数点。依 次 显 示 0000，1111，2222，3333，.一直到9999。编程与调试28 编程思路 微机原理与接口技术课件29 编程步骤 调用自定义头文件#include paddr.h#include epprw.h#include displed.h#include eppinit.h EPP端口初始化 epp_init();LED的数字显示 在LED上显示某个数，只要在对应的字节上写入这个数即可，例如：要在第二位LED上显示1，第一位LED上显示5，只要先向EPP地址端口写入这两位的地址0 x00（D_LED）,再向EPP数据端口写入相应的数据。epp_write_data(D_LED,0 x15);如果想要熄灭某个LED，只要在相应的位上写入10到15的任意一个数。程序中利用此方法循环点亮LED。编程步骤30w思考和练习题 1.若不对EPP接口进行初始化，会发生什么现象？为什么？2.编写循环点亮四位小数点的程序。3.可以同时点亮四位的小数点吗？如果可以，应怎样设置其端口控制字？思考和练习题31实验二 8255并行接口原理及编程 w实验目的 1.熟悉8255内部结构和外部引脚定义。2.熟悉8255并行接口的原理和接口方法。3.掌握8255的简单应用编程。实验二8255并行接口原理及编程实验目的32w实验任务 1编写出8255的初始化程序。2编写出循环控制发光二极管的显示程序，并运行通过 3编写出交通灯控制模拟程序。4理清8255的一些与实验板上其他芯片相连接的I/O端口电路。5掌握对8255PC口的位操作。实验任务33w实验原理 8255工作原理 8255有8条数据引脚D0D7，它们全部是双向、三态，用来与数据总线相连接；另外，还有6条输入控制引脚，分别是：RESET:复位输入信号，高电平有效。当RESET有效时，将梭鱼哦内部寄存器，包括控制寄存器清零，而且把A、B、C三个都设为输入方式，对应的PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0引脚均为高阻态。CS：芯片选中信号，输入低电平有效。只有当它为低电平时,8255才被CPU选中。A0和A1：芯片内部寄存器的选中信号。当有效时，8255被选中，再由A0、A1的编码决定选中通道A、B、C，还是控制寄存器。RD：读信号。输入低电平有效。当它为低电平时，由CPU读出8255的数据或者状态信息。WR：写信号。输入低电平有效当它为低电平时，由CPU将数据或命令写到8255。CS、A0、A1、WR、五根引脚的电平与8255操作的关系，详见下表 实验原理34 8255通道选择和基本操作表 35 8255控制字 8255方式选择控制字 方式0基本输入/输出方式1选通输入/输出方式2双向数据传送方式0基本输入/输出36 8255按位置位/复位的控制字 通道C的每一位都可以通过向控制寄存器写入置位/复位控制字，而使它相应位置位（即输出为1）或复位（即输出为0）。通道C置位、复位控制字的具体格式下图所示。8255按位置位/复位的控制字37 实验电路图 实验电路图38本实验用到的端口地址：23H（1Y1）：输出口，8255的控制端口20H（1Y1）：输出口，8255端口A的地址21H（1Y1）：输入口，8255B端口B的地址22H（1Y1）：输入/输出口，8255端口C的地址 本实验用到的端口地址：39w编程与调试（一）交通灯实验1程序说明 通过对8255的A口读/写命令，来循环点亮与A口相 连接的红、黄、绿三个发光二级管。在点亮的过程中，同时在LED上显示时间，从60秒开始倒计时，60秒到6 秒红灯亮，5秒到1秒黄灯亮，然后再从从60秒开始倒 计时，60秒到6秒绿灯亮，5秒到1秒黄灯亮。依次循环。编程与调试402编程思路 2编程思路413编程步骤 调用自定义头文件（同上实验一）。EPP端口初始化（同上实验一）。初始化8255。在本实验中设计为方式0、A口输出、B口输入，故向控制寄存器写入的数据为0 x82。在交通灯的实验中，我们就用到A口的输出。8255的片选由1Y1来控制，其控制寄存器的地址为0 x23（CW_8255）。epp_write_data(CW_8255,0 x82);向8255的A口写数据。由指示灯的硬件电路可知，与其相连的端口输出为低电平，指示灯亮；输出为高电平，指示灯灭。在本实验中我们要依次点亮红色、黄色、绿色、黄色。epp_write_data(PA_8255,0 xfe);/*点亮红色指示灯*/delay(10000);/*延时*/epp_write_data(PA_8255,0 xfd);/*点亮黄色指示灯*/delay(10000);epp_write_data(PA_8255,0 xfb);/*点亮绿色指示灯*/delay(10000);epp_write_data(PA_8255,0 xfd);/*点亮黄色指示灯*/3编程步骤42 点亮实验板上的LED。在点亮指示灯的同时，要在LED上显示点亮时间，这个数字显示程序可直接调用上面介绍过的LED数字显示程序。epp_write_data(PA_8255,0 xfe);/*点亮红色指示灯*/for(i=60;i5;i-)/*点亮时间55秒*/displed(i,0);/*调用LED数字显示函数*/for(j=0;j100;j+)delay(1000);if(kbhit()exit(0);4源程序清单 参考指导书附录I-2。点亮实验板上的LED。43（二）A、B并行口实验1程序说明 该程序为通过操作与8255的B口相连的开关键，来控制与8255的A口相连的发光二极管的亮和灭。2编程思路（二）A、B并行口实验443编程步骤 调用自定义头文件（同上）。EPP端口初始化（同上）。初始化8255（同上）。读取8255的B端口的数据 与8255的B端口相连接的是8个开关控制器，通过操作这些开关可以使与其相连的B端口呈现高电平“1”或者低电平“0”。epp_read_data(PB_8255,&data);向A端口写数据 epp_write_data(PA_8255,data)4源程序清单 参考实验指导书附录I-3。3编程步骤45w思考和练习 1交通灯实验中如何同时点亮多个指示灯。2.能否从A口输出C口的获取量。3在不同的工作方式下，考虑I/O口的外设连接。思考和练习46实验三 8253计数器原理及分频实验 w实验目的1.熟悉8253定时器/计数器的功能及接口方法。2.熟悉8253的分频原理。3.掌握8253的分频应用编程。实验三8253计数器原理及分频实验实验目的47w实验任务 1分析本实验主板上8253的硬件电路原理。2熟悉8253的工作原理后，编写出8253的 初始化程序。3编写出8253分频程序，观察实验显现。实验任务48w实验原理 8253的引脚 8253有3个独立的16位减计器通道，每一个通道有三条引线：CLK、GATE和OUT。CLK:输入时钟，8253规定，加在CLK引脚的输入时钟周期不能小于380ns。GATE：门控信号输入引脚。这是控制计数器工作的一个外部信号。当GATE引脚为低时，通常都是禁止计数器工作的；只有 GATE为高时，才允许计数器工作。OUT：输出引脚。当计数到“0”时，OUT 引脚上必然有输出，输出信号波形取决于工作方式。实验原理49 8253内部端口的选择及每个通道的读/写操作的选择如下表所示 8253内部端口的选择及每个通道的读/写操50 8253的端口控制子微机原理与接口技术课件51 8253的工作方式和输出波形 8253的工作方式和输出波形52实验电路组成原理框图 实验电路组成原理框图53本实验共用到六个端口地址：23H（1Y1）：输出口，8255的控制端口22H（1Y1）：输出端口（PC3），发出计数器0的闸门信 号（0为关，1为开）A0H（1Y5）：输入/输出端口，8253计数器0 的读写口A1H（1Y5）：输入/输出端口，8253计数器1的读写口A3H（1Y5）：输出端口，8253的控制寄存器的端口 本实验共用到六个端口地址：54w编程与调试1.1.程序说明 对8253的计数器0和1写入初值，使计数器1输出一定频率的方波，从而使得与计数器1输出端相连接的指示灯循环亮和灭。2.编程思路 编程与调试553.编程步骤 调用自定义头文件（同上实验一）。EPP端口初始化（同上实验一）。初始化8255。8255的控制字应该定义C口的低位为输出口，工作方式为方式0。epp_write_data(CW_8255,0 x8a);PC3口置“0”，阻止脉冲输入。初始化8253前，要阻止脉冲输入，就要向PC3口置0，8255的C口的各个端口可以直接置位和复位。epp_write_data(CW_8255,0 x06);初始化8253。8253的计数器0、计数器1，工作方式分别为方式2和方式3，都是先写低字节再写高字节和BCD码计数。向计数器0置入初值是1000，向计数器1置入的初值也是1000。3.编程步骤56/*8253的0口初始化，写1000进去*/epp_write_data(CW_8253,0 x35);epp_write_data(CT0_8253,0 x00);epp_write_data(CT0_8253,0 x10);/*8253的1口初始化，设置时间为1s*/epp_write_data(CW_8253,0 x77);epp_write_data(CT1_8253,0 x00);epp_write_data(CT1_8253,0 x10);PC3置“1”，允许脉冲输入。epp_write_data(CW_8255,0X07);4.4.源程序清单 参考实验指导书附录I-4。/*8253的0口初始化，写1000进去*/57w思考和练习题 1向计数器0和计数器1写入不通的值，指示灯 会出现什么现象？2计数器0和1采用不同的工作方式，指示灯有 什么现象。38253的初始化要在一个脉冲的作用下才能完 成，这对实验中计数器输出信号的频率有没 有影响？思考和练习题58实验四 8253计数器在测频中的应用 w实验目的 1了解频率测量原理。2.掌握8253的应用编程。w实验任务 1.进一步理解8253的硬件电路原理。2.根据测频原理，编写出8253的测频程序，并运行通过。实验四8253计数器在测频中的应用实验目的59w实验原理 频率测量原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。若在一定时间间隔T内，计得这个周期信号得重复变化次数为N,则其频率可表达为：fN/T。电子计数器就是严格按照该定义进行测频得。其原理方框图和工作时间波形下图所示。实验原理60 8253的工作原理。自激振荡电路 图中将滑动变阻器Rw左边的阻值设为Rx,令R=RxR1。当R=R2时,当R8)-0 xa1;/*寻找字符在汉字库中的区*/qu=(point_quwei&0 x00ff)-0 xa1;rec=(qu*94+wei)*32L;GBK内码与相应区位码的转换125 ASC码与相应区位码的转换 ASC码的所有符号全在区位码的第三区，位码的偏移量为0 x21H。ASC码在字库中的偏移量为：(区码*94+(位码-21H)*32L由此可编辑偏移量的源代码为：inter_code.ed0=charactercount;point_quwei=inter_code.ed;/*寻找字符咱汉字库中的位*/wei=(point_quwei&0 x00ff)-0 x21;qu=0 x03-0 x01;/*寻找字符在汉字库中的区*/rec=(qu*94+wei)*32L;ASC码与相应区位码的转换126 LED点阵式显示器实验电路 LED点阵式显示器实验电路127w本实验共用到的端口地址(地址跳线选择1Y6)：C1H（Y0）：输出口，行扫描码锁存器地址C2H(Y2)：输出口，字形行码左锁存器地址C3H(Y3)：输出口，字形行码右锁存器地址 本实验共用到的端口地址(地址跳线选择1Y6)：128w编程与调试（一）简单的汉字显示 1程序说明 该程序为根据每个字符的点阵码（1616），直接在LED点阵上显示汉字“电子科大”。2编程思路 编程与调试1293编程步骤 根据需要选择自定义头文件（同实验一）。EPP端口初始化（同实验一）。选择点亮行。要点亮某行的LED，先要向行地址端口写入行数，例如要点亮第一行：epp_write_out(ROW_DOT,0 x00);写入每列的点阵码。要点亮某行的LED，向行地址写入数据后，先向左边列写数据再向右边列写数据。例如我们要点亮第一行的第一、三、五、七、九、十一、十三、十五列：epp_write_out(ROW_DOT,0 x00);/*选择第几行*/epp_write_out(L_DOT,0 xaa);/*向左边列写入数据*/epp_write_out(H_DOT,0 xaa);/*向右边列写入数据*/微机原理与接口技术课件1304源程序清单 参考程序见实验指导书附录I-12。4源程序清单131（二）在点阵上显示任意字符 1程序说明 点阵不仅可以显示汉字，任意字符它都可以显示。可以根据字库的存储原理，在字库中查找要显示字符的点阵码，再将这些点阵码写到的实验板子上，就可以在LED点阵上显示任意想要的字符。（二）在点阵上显示任意字符1322编程思路 2编程思路1333编程步骤 根据需要选择自定义头文件（同实验一）。EPP端口初始化（同实验一）。输入字符显示速度。printf(Please input the speed within range of 50 and 1000 n);scanf(%d,&speed);打开文件。例如：当文件Hzk16j.dot和hz.txt都存放在F盘win98文件中的dot子文件中，则：fpk=fopen(F:win98dotHzk16j.dot,rb)fpt=fopen(F:win98dothz.txt,r)；读取将要显示的字符。word=fgetc(fpt);3编程步骤134 获取字符的区位码。如果的字符是为数字或者特殊符号：inter_code.ed1=wordcount1;point_quwei=(unsigned short*)inter_code.ed;wei=(*point_quwei)&0 x00ff)-0 x21;qu=0 x03-0 x01;rec=qu*94+wei;addr_dot=rec*32L;如果字符是为汉字：inter_code.ed1=wordcount1;point_quwei=(unsigned short*)inter_code.ed;wei=(*point_quwei)&0 xff00)8)-0 xa1;qu=(*point_quwei)&0 x00ff)-0 xa1;rec=qu*94+wei;addr_dot=rec*32L;获取字符的区位码。135 根据区位码读取字符的点阵码。/*将指针指向字库中将要显示的字符的点阵码的位置*/fseek(fpk,addr_dot,0);/*读取所要显示的字符的点阵码，并储存在数组font中*/fread(font,2,32,fpk);向实验板写入点阵码，点亮LED点阵。4.源程序清单 参考程序详见实验指导书附录I-13。根据区位码读取字符的点阵码。136w思考题和练习 1.写出以下两个图形的点阵码。2编写一个程序，在点阵面板上显示以上两个图形。3思考：相邻两行的扫描时间间隔对显示效果的影响（特 别注意延长相邻两行的扫描时间间隔后的显示效果）。4编写显示字符（非汉字）的程序段。5编写一个程序，在点阵面板上连续显示多个字符。思考题和练习2编写一个程序，在点阵面板上显示以上两个图形137实验十实验十 基本并行输入基本并行输入/输出在键盘输出在键盘接口中的应用接口中的应用 w实验目的 1.掌握矩阵键盘的接口驱动原理。2.掌握基本并行I/O和键盘的硬件接口方法。3.熟悉矩阵键盘的应用编程。w实验任务 1.写出键盘扫描的选通码。2.编写出矩阵键盘识键、判键的程序段。实验十基本并行输入/输出在键盘接口中的应用实验目的138w矩阵式键盘 简介 键盘是由若干按键组合而成的，常采用矩阵式连接，称为矩阵式键盘，即每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。当需要的键数比较多时，采用矩阵连接可以减少I/O口的占有。矩阵式键盘简介139w矩阵式键盘的编程 矩阵式键盘连接可分为编码式和非编码式两种。本键盘共24键，采用非编码式连接。其应用编程可分为三部分：判键、识键和键处理。判键 判键即指判断是否有键按下。确定矩阵式键盘上何键被按下采用一种“行扫描法”。行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法。首先在程序启动时，把74LS273输出口（地址为1Y6C0H，作为行扫描输出）初始化到高电平（注意：列线状态由74LS244输入口（地址为1 Y6C7H）输入，常态下通过拉高电阻为高电平）。这样，所有的行输出都是高电平，列输入也都是高电平，代表无键按下。如果行线输出有低电平，一旦有键按下，则列线输入就会被拉低，这样，通过读入列线的状态就可得知是否有键按下。矩阵式键盘的编程140识键 识键即指在判断有键按下时，识别该键是哪个键。这可根据3行扫描输出线哪列为低，8列输入线哪一列为低，即由该按下键的行列位置，组合成代表的该键值。具体编程方法：依次将行线置为低电平，即在置某行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某位行线置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键，进而确定该键的键值。下面给出一个具体的例子：输入值为0 xFE、输出值为0 xBF，则此键值为第一行第二列的交叉点的键值；若输入值为0 xFD，则此键值为第二行第八列的交叉点的键值。识键141键处理 键处理即在识别到某键按下（由键值表示）后，作出不同的处理。在应用上，一般将键盘分为功能键和数字键（也可两者复用），功能键一般采用散转的办法，让程序执行不同的操作。实际上，键盘处理是很复杂的，它往往占到一个应用程序的大部份代码，可见其重要性，这种复杂并不来自于设备的本身，而是来自于操作者的习惯等等问题，因此，在编写键盘处理程序之前，最好先把它从逻辑上理清，然后用适当的算法表示出来，最后再编写代码。本键盘共24个键，定义了功能键F1、F2、F3、F4；U1、U2、U3、U4、和4个方向键配合功能键使用，数字键定义了09和小数点，以及“回车/确认（CR）”共十二个。为了方便，使用者可以自己定义每个键的功能和相应的处理。键处理142w矩阵式键盘实验电路 矩阵式键盘连接如下图：矩阵式键盘实验电路143w 键盘对应标志符键盘对应标志符144w键盘控制字 键盘控制字145w本实验用到的端口地址（地址跳线都选1Y6）：C0H（Y0）：输出口，通过74LS273输出锁存器，控制 扫描键盘的行线。C7H（Y7）：输人口，通过74LS244总线接收器，读取 扫描键盘的列线。本实验用到的端口地址（地址跳线都选1Y6）：146w编程与调试（一）程序说明 本实验是键盘和点阵综合实验。包含了矩阵式（非编码）键盘编程的三个部分：判键、识键和键处理，其中键处理（在点阵上显示其相应的内容）在此程序中只是为了说明编程思路。例如按下F1键，实验主板上的LED开始显示数字1，2，39999；在数字显示的过程中按下F2键，LED停止显示；按下数字键主板上的LED显示相应的数字，按下CR键程序退出。用户在自己编写程序的时候，可以自己定义键盘中按键的功能并加以控制相应的操作。编程与调试147（二）编程思路（二）编程思路148（三）编程步骤 1根据需要选择自定义头文件。2EPP端口初始化。3编写显示函数display()。当有F1键按下，则实验主板上的LED要循环显示0，1，29999，显示过程中还要判断是否有F2键按下。为方便起见，将这一部分功能写成函数（displed（）的形式，当有F1键按下的时候，直接调用这个函数。函数内容详见本实验的参考程序。（三）编程步骤1494判断是哪一行有键按下。根据键盘的行扫描原理，先将第一行置“0”，再读取74LS244的数据端；如果全部为高就将第二行置“0”，再读74LS244的数据端；如果全部为高就将第三行置“0”，再读取74LS244的数据端，依次类推，通过输出的行码和读入的列码中“0”的位置确定按下的键。while(keyz=0 xff)flage=1;keyz=epp_key(0 xfe);/*判断是否是第一行的按键按下*/if(keyz=0 xff)flage=2;keyz=epp_key(0 xfd);/*判断是否是第二行的按键按下*/if(keyz=0 xff)flage=3;keyz=epp_key(0 xfb);/*判断是否是第三行的按键按下*/微机原理与接口技术课件1505判断是哪个键按下，并执行相应的操作。在判断是哪一行有键按下时，再读74LS244的数据端，哪位显示低电平“0”，其对应的那列就有按键按下。知道了哪一行哪一列有键按下，就能确定是哪个键按下，例如当第一行的第一列显示低电平时，就说明有F1键按下。判断有F1键按下的语句：if(flage=1&keyz!=0 xff)/*第一行有键按下*/if(keyz=0 x7f）/*判断是否为第一行第一列有键按下*/printf(Keyname:x46x31n);display();/*调用显示函数*/return;5判断是哪个键按下，并执行相应的操作。151 在显示函数（display()）中，要查询是否有F2键按下，如有则实验主板上LED全部熄灭。判断是否有F2键按下的语句为：epp_write_data(OUT_KEY,0 xfe);/*键盘第一行置“0”*/epp_read_data(IN_KEY,&keyz2);/*读取键盘列的状态*/if(keyz2=0 xbf&falge=1)/*判断是否有F2键按下*/epp_write_data(G_LED,0 xaa);/*如有F2键按下，led熄灭*epp_write_data(D_LED,0 xaa);当有数字键按下时，在主板的LED上直接显示相应的数字，此时直接调用头文件（displed.h）中的LED显示函数（displed()）。例如当有“5”键按下时：if(flage=2&keyz!=0 xff)/*第二行有键按下*/if(keyz=0 xfb)/*判断是否为第二行第六列有键按下*/printf(Keyname:x35n);displed(5);在显示函数（display()）中，要查询是否有F2152（四）源程序清单 参考程序见实验指导书附录I-14。w思考和练习题 1去掉去抖延时时间，对按键的实际效果有何影响？2写出F1F4的键值表。3你对本实验的体会，有何收获。4自己编写用按键控制的程序实验，例如当有键盘相应时在点阵上显示相应的字符，参考程序可见实验指导书附录I-15。（四）源程序清单思考和练习题153实验十一实验十一 8250 8250串口通信串口通信 w实验目的 1.掌握8250 的工作原理及应用。2.了解串行通信的RS232协议及电平转换接口芯片。3.完成对8250串口通信的程序设计。实验十一8250串口通信实验目的154w实验任务 1熟悉8250内部寄存器的设置，编写初始化程序，分析它们对串行通信的管理机能和工作过程。2在分析实验电路的基础上，编写PC机和实验平台上的8250的串行通信实验程序，并在实验主板上运行成功。3编写PC机间通过实验板串行通信程序。实验任务155w串行通信协议 基本的通信方式分为并行通信和串行通信两种，串行通信又分为同步和异步两种方式，本实验采用的是RS-232C异步串行通信方式。为发送和接收一个信息字符所需的一切数据和控制信息都应该在单根数据线上传送，每次传一位，这就需要一个格式协议。异步通信的格式如图所示。每幀信息由四部分组成：1起始位，规定为低电平“0”。258位数据位，它紧跟在起始位后面，是要传送的有效信息。规定 从低位至高位依次传送。301位奇偶校验位。41位、1.5位或2位停止位，规定为高电平。串行通信协议异步通信的格式如图所示。每幀信息由四部分组成：156w接口信号 实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通信中一般只使用3-9条信号线。RS-232-C最常用的9条引线的信号内容见下表所示。接口信号157w接口的电气特性 在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻 辑“1”为-5-15V；逻辑“0”为+5+15V。噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”。接口的电气特性158w接口适配器 常PC机均配有两个串行接口，分别为COM1和COM2，通过一个25芯和一个9芯的D型连接器连接（也有些微机采用两个9芯D型连接器）。9芯D型连接器外型结构示意图及其信号定义如图所示。接口适配器159 本实验平台配备了一个5芯连接器（另一头为9芯D型，可与PC机连接），连接图如下图所示。wRS-232电平转换接口芯片的应用 RS232接口采用的是负逻辑，其逻辑电平与TTL的电平不同，因此，必须进行电平转换。常用的MAX232即为单电源工作（内含电源变换）的双通道RS232C驱动/接收器。本实验平台配备了一个5芯连接器（另一头为9芯D型，可160w8250的引脚 8250的引脚161w实验电路 实验电路162w实验主板上8250的各寄存器地址如下：E0H:8250的片选端 选通地址E3H：线路控制寄存器地址E5H：线路状态寄存器地址E0H：DLAB=0;接受发送缓冲寄存器地址E1H：DLAB=0;中断允许寄存器地址E2H：中断识别寄存器地址E4H：调制解调器控制寄存器地址E6H：调制解调器状态寄存器地址E0H：DLAB=1;除数寄存器低字节地址E1H：DLAB=1;除数寄存器高字节地3f8H:PC机上COM1的地址 实验主板上8250的各寄存器地址如下：163w编程与调试（一）实验板上自发自收串口通讯1程序说明 实验前将串口实验板子上的RXD和TXD直接相连。程序中从键盘输入一个数字，经过实验板上的8250自发自收，在PC机的CRT上又将这个数字显示出来 编程与调试1642编程思路 2编程思路1653编程步骤 调用自定义头文件。初始化EPP端口。8250初始化epp_write_data(LCR,0 x80);/*允许访问除数寄存器*/epp_write_data(DLL,0 x0c);/*向除数寄存器的低字节写0 x0c*/epp_write_data(DLH,0 x00);/*向除数寄存器的高字节写0 x00*/epp_write_data(LCR,0 x0f);/*设定串行通讯的数据格式*/epp_write_data(IER,0 x00);/*屏蔽多有中断*/发送数据 do epp_resd_data(MSR,&msr);/*判断数据中断是否准备就绪*/msr=msr&0 x20;while(msr=0);do delay(20000);/*为了保证字符被接受，加适当的延时*/epp_resd_data(LSR,lsr);/*读通信线状态寄存器的值*/lsr=lsr&0 x20;while(lsr=0);epp_resd_data(TBR,n);/*检测若发送寄存器空，则发送*/3编程步骤166 接受数据/*设置调制解调控制寄存器，令DTR=1,表示准备好接收数据*/epp_write_data(MCR,0 x03);Do epp_resd_data(LSR,&lsr);/*读通信线状态寄存器的值*/lsr=lsr&0 x01;while(lsr=0);epp_resd_data(RBR,&re_chr);/*读接收缓冲器的值*/将读取值显示在PC机 的CRT上printf(%5d,re_chr);4.源程序清单参考程序详见实验指导书附录I-16。接受数据167（二）PC机串口通讯 1程序说明 用实验箱自带的串口通讯线将实验板与另外PC机的串口（COM1）相连接，实现PC机间的通讯。实验前选择发送或者接收数据。选择发送数据，就在本PC机上输入数据，在另外的PC机上显示已经所发送的数据；选择接收数据，则在本机接收对方发送过来的数据，并将其显示在本PC机的CRT上。在两台不通的PC机之间通讯时，要将传送方和接受方的数据格式设为相同。（二）PC机串口通讯1682编程思路 2编程思路1693编程步骤 头文件的调用，EPP端口的初始化都同上（自发自收串口通讯实验）。8250的初始化。初始化的理论同上，所不同的是，因是在不同PC机之间通过串口（COM1）和实验板的通讯，其端口地址都应在原来的地址基础上加上PC机的串口COM1的地址base(0 x3f8)。epp_write_data(base+LCR,0 x80);/*允许访问除数寄存器*/epp_write_data(base+DLL,0 x0c);/*向除数寄存器的低字节写0 x0c*/epp_write_data(base+DLH,0 x00);/*向除数寄存器的高字节写入0 x00*/epp_write_data(base+LCR,0 x0f);/*设定串行通讯的数据格式*/epp_write_data(base+IER,0 x00);/*屏蔽多有中断*/选择发送还是接受。printf(nPlease enter s or r to choose send or receive!);select=getch();择s执行发送函数，选择r执行接收函数。3编程步骤170 4源程序清单 参考程序详见实验指导书附录I-17。w思考题 1在8250的收发数实验中，如果不设置调制解调器寄存器，会出现 什么现象？为什么？2在8250的收发数实验中，当发生接收数据错误时，应如何处理？试编写一段数据出错处理子程序。3.要采用中断方式应怎样编程？4.为了保证PC机发送到实验板上的数据完整的被接收，应怎样操作？5考虑在实验板内或PC机间如何发送多个数据或者连续的数据，程序 应该怎么写？思考题171实验十二实验十二 电子称重实验电子称重实验 w实验目的 1了解传感器的原理。2熟悉利用实验主板的做实验。3进一步理解A/D7109的工作原理。w实验任务1根据传感器的原理，分析如何由测得电压计算砝码 重量。2利用实验主板上的A/D转换器7109，编写出测量砝码 重量的实验程序。实验十二电子称重实验实验目的172w实验原理w金属的电阻应变效应 当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应设有一根长度为l、截面积为S、电阻率为的金属丝，在未受力时，原始电阻为：当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，其长度L伸长，横截面积S相应减小，电阻率因晶格变化等因素的影响也要改变，故引起电阻值R的变化。实验原理当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，其长度L伸173w应变片测量原理 各种电阻应变片的结构大体相同，用应变片测量受力应变时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。应变片应用很广泛，是由于有如下优点：测量应变的灵敏度和精确度高，性能稳定、可靠，可测12，误差小于1。应变片尺寸小、重量轻、结构简单、使用方便、响应速度快。测量时对被测件的工作状态和应力分布影响较小。既可用于静态测量，又可用于动态测量。测量范围大。既可测量弹性变形，也可测量塑性变形。变形范围可从12至20。适应性强。可在高温、超低温、高压、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用。便于多点测量、远距离测量和遥测。应变片测量原理174w直流电桥的工作原理 平衡条件为:直流电桥的工作原理平衡条件为:175w测量电路原理 测量电路原理176w电压与力的关系 本实验所用的压力传感器，加在它上的砝码质量和输出电压成正比例线性关系。在传感器两端加+12V电压，加入砝码质量M为5千克时，其输出电压V0值为12mv。其比例系数k为：根据此比例系数，在传感器上加上不同质量M的砝码，就有不同的电压输出V：电压与力的关系根据此比例系数，在传感器上加上不同质量M的砝177w编程与调试 1.程序说明 实验前将电子秤的红色端接到电源正极（12V）、黑色端接到电源负极（AGND）、蓝色端接到输出正端（实验主板上的AIN+端）、白色接到输出负端（实验主板上的AGND）。选择增益倍数为300（根据需要可两外选择）。向传感器上加砝码，程序运行后在PC机的CRT和实验主板的LED上将砝码的质量显示出来。编程与调试1782编程思路 2编程思路1793编程步骤 1调用自定义头文件（同上实验一）。2EPP接口初始化（同上实验一）。3初始化8255（同上实验二）。epp_write_data(CW_8255,0 x8a);/*初始化8255*/4PC2置“1”。8255的端口PC2与芯片7109的启动端口()直接相连，将PC2置“1”，则启动芯片7109让它开始工作。epp_write_data(CW_8255,0 x05);/*PC2置1，启动芯片7109的转换*/5读PC4的状态。do epp_read_data(PC_8255,&state);/*读取转化状态量，端口PC4口*/state=state&0 x10;while(state=1);/*判断status值：为1正在转换；为0转换完*/3编程步骤1806PC2置“0”。epp_write_data(CW_8255,0 x04);/*PC2置0，R/=停止转换*/7读取7109转换完毕的数字量，并将其转化成电压值。epp_read_data(H_7109,&high);/*读出高位字节*/epp_read_data(L_7109,&low);/*读出低位字节*/v=(high&0 x0f)*256+low;8判断极性和溢出 if(high&0 x10)/*判断溢出位，若溢出则发出警告提示*/printf(WARNING:the input volt is over!n);if(!(high&0 x20)/*判断符号位,显示屏输出*/printf(-%.3fn,v);9砝码质量的计算和显示。M=2.4*1000*v;/*由电压得到砝码质量*/printf(“%.1f”,M);/*在CRT上显示砝码质量*/d=(int)M;displed(d,0);/*在实验主板的LED上显示砝码质量*/6PC2置“0”。181w思考和练习题 1.向传感器上加砝码的时候，为什么要轻拿轻放？2.测量传感器在没有添加砝码时，电压值是否为0？如不是，请思考 为什么？3.当传感器的初始电压不为0V时，在程序中要怎么设计消除这种误差？4.加入传感器两端的电压不是+12V,是+5V时，对输出电压有没有影响？思考加+5V时输出电压值和砝码质量怎么换算？4.源程序清单 参考程序见实验指导书附录I-18。思考和练习题4.源程序清单182*END*电子科技大学自动化工程学院2005年6月183