SCM12单片机组合教具实验指导书.doc

SCM12单片机组合教具实验指导书 一、SCM12单片机组合教具简介SCM12单片机组合教具为深圳职业技术学院最新开发的一套单片机教具。它由多个独立的功能电路模块组成，可以自由组合出多个实验项目以及多种实际工业产品的原理模型，学生在自己动手进行类似搭积木的组合过程中可以直观地了解单片机系统设计的思路和方法。同时该教具也可以成为学生课程设计或毕业设计的素材，学生可利用它方便地构建自己设计的产品或系统。SCM12单片机组合教具开放式的硬件平台，启发式的组合方案，突破了以往学生只能进行验证性实验的限制，为单片机教学开拓了更加广阔的空间。SCM12单片机组合教具主要特点：1、 针对性强。组合时不需要的模块搁置一旁，避免对实验造成不良干扰，并使系统结构更加简明，实验目的更加清晰。2、 操作性强。大部分连线由实验者自己连接，增强学生动手能力。3、 扩展性强。模块没有限制，学生可以根据自己的想法去实践，稍微改变或增加一些元器件就有可能组成新的系统，激发创新精神，提高设计能力。依据教学大纲，SCM12单片机组合教具所构成的实验部分能涵盖教学大纲要求学生掌握的基本内容，包括硬件原理、程序编制、外围接口及基本设计技巧等，同时留有大量应用空间，供学生自己开拓创新。SCM12单片机组合教具附带有二十多个组合实验方案范例，这些实验范例与深圳职业技术学院目前使用的单片机教材配套。产品提供了实现这些方案的电路原理图和模块连线图，以及程序源代码（以光碟形式提供），供教学时参考。本指导书仅是一本速查手册，主要包括原理图、连线图及实验说明，详细的操作步骤、流程图及程序清单请参阅光碟。二、电路模块划分（一）模块清单序号电路模块名称主要元器件A01CPU模块CPU、5V电源输出A02存储器模块62256(RAM)、27256(EPROM)、28256(EEPROM)A03总线接口模块74LS138、74LS373、74LS245A04总线扩展模块8155A05LED模块2组6位LED数码管，分别为串行和并行驱动A06点阵LED模块88二极管点阵、另8个单独的发光二极管A07LCD模块LCD162A08键盘模块44键阵、4个单独按键（2个硬件去抖）A09A/D模块ADC0809及其配套电路A10D/A模块DAC0832及其配套电路、RS232通讯接口A11输入模块光电开关、温度开关、拨动开关、时钟电路、光敏电阻、温度传感器A12输出模块继电器、蜂鸣器、电机、小灯泡A13红外遥控发射模块PT2248 红外发射管及相关电路A14红外遥控接收模块PT2249 红外接收管及相关电路A15DIP20扩展模块3个20PIN集成块座A16DIP40扩展模块40PIN集成块座、电阻、电容、二极管、三极管座（二）模块原理图4A01 CPU模块5A02 存储器模块6A03总线接口模块7A04总线扩展模块8A05 LED模块9A06点阵LED模块10A07 LCD模块11A08 键盘模块12A09 A/D模块13A10 D/A RS232模块14A11输入模块15A12输出模块16A13红外遥控发射模块17A14红外遥控接收模块18A15集成器件扩展模块 DIP2019A16集成器件扩展模块 DIP20三、组合实验方案序号实验题目功能描述所用电路模块1单片机开发系统及使用(1)了解单片机开发系统的基本功能，掌握单片机开发系统的使用方法(2)通过对典型程序的调试操作训练，掌握运用开发系统快速有效地进行调试的基本方法2指令的应用将汇编语言程序下载到单片机开发系统中，单步运行，观察并记录实验板上8个发光二极管的亮灭状态及相关单元的数据A01、A063信号灯的控制1了解以8031为基础的单片机实验系统的基本组成及功能A01、A064信号灯的控制2运行不同的程序，观察发光二极管的亮灭状态A01、A06、A085信号灯的控制3信号灯循环显示，时间间隔为1s用定时器方式编制延时程序，实现信号灯的控制A01、A066数字钟应用用单片机实现由LED数码管显示时、分、秒的数字钟，并具有用按键修改时钟参数和闹钟参数的功能；闹钟启动后能保持一段时间再自动停止A01、A05、A08、A127LCD显示设计单片机与液晶模块的连接电路，设计液晶显示模块的初始化程序，在液晶显示模块上显示字符消息A01、A03、A078外部中断与定时/计数器的应用用8051单片机设计一交通信号灯模拟控制系统，能够完成正常情况下的轮流放行以及特殊情况和紧急情况下的红绿灯控制A01、A06、A08、A169A/D转换分析ADC0809和单片机的接口方法并编写程序，要求当调节电位器使输入模拟电压发生变化时，最后两个数码管显示对应的变化（显示内容为00HFFH的16进制数）A01、A03、A05、A0910串行通信题目一：设计电路并编写程序，完成单片机和单片机之间的通信题目二：设计电路并编写程序，将PC机键盘的输入发送给单片机，单片机收到PC机发来的数据后，回送同一数据给PC机，并在屏幕上显示出来A01、A05、A08、A1011温度控制器的设计与调试用MCS-51单片机设计一个温控系统。要求具有对环境温度进行实时测量，当外界温度高于设定最高温度时，启动风扇降温；当外界温度低于指定最低温度时，将发出报警声A01、A05、A08、A11、A1212片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O的应用初步认识51单片机扩展片外RAM所使用的芯片6264的管脚排列，以及与单片机的连接关系；初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系A01、A02、A03、A04、A0613简易秒表的制作学会如何编制含LED动态显示，键盘扫描和定时器中断等多种功能的综合程序，初步体会大型程序的编制和调试技巧A01、A05、A0814三选二选择器三个裁判各控制一个按钮，按下表示该裁判认可通过，则对应的指示灯亮；总裁判控制一个复位按钮，按下时，表示下一次表决开始；当满足3选2条件时，PASS灯亮A01、A06、A0815动态数码管显示用8031控制6个LED数码管以一定的速度将一组字符向左移动M遍后又向右移动N遍，并循环不止A01、A0516信号发生器用8051与DAC0832组成信号发生器，产生三角波（或矩形波），用示波器观察，或用万用表测量，设定参数，使输出波形、输出电压和周期符合规定A01、A1017外部中断源扩展利用8031的一个外部中断源，扩展成四个中断源，设定四个中断指示灯，当某个中断源产生中断后，对应的指示灯闪烁N次A01、A06、A08、A1518红外遥控器在发送电路中按不同的键，则接收电路对应的指示LED亮A01、A06、A13、A1419计算器进行普通8位十进制数加减法运算，并显示结果，数字由键盘输入A01、A05、A0820电机转速控制通过键盘输入转速的数值，经D/A转换变成模拟信号控制电机的转速A01、A05、A08、A10、A1221篮球比赛计分器通过键盘输入比分，显示在LED上A01、A05、A0822抢答计分显示序号几个人同时抢答，谁先按下，谁的指示灯亮并显示序号A01、A05、A06、A0823电子广告牌、滚动显示将文字或图案通过88二极管点阵显示出来，并实现几个内容滚动显示A01、A0624洗衣机模型模仿洗衣机的工作原理A01、A06、A08、A11、A12四、实验指导实验1 单片机开发系统及使用（略，参见光碟）实验2 指令的应用（一）实验说明将汇编语言程序下载到单片机开发系统中，单步运行，观察实验板上8个发光二极管的亮灭状态及相关单元的数据。（二） 实验连线表A01A06连接1+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.7LED1-LED824实验2原理图实验3 信号灯的控制1（一）实验说明1. 了解以8031为基础的单片机实验系统的基本组成及功能。2. 通过最小应用系统实例了解单片机的基本工作过程。（二） 实验连线表A01A06连接1+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.7LED1-LED82526实验3原理图实验4 信号灯的控制2（一）实验说明1. 运行不同的程序，观察发光二极管的亮灭状态。2. 掌握汇编语言程序的基本结构。3. 了解汇编语言程序设计的基本方法和思路。（二） 实验连线表A01A06A08连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.7LED1-LED8连接3P3.4KD12728实验4原理图实验5 信号灯的控制3（一）实验说明信号灯循环显示，时间间隔为1S 用定时器方式编制延时程序，实现信号灯的控制。1. 通过定时器程序调试，学会定时器方式1的使用2. 通过中断程序调试，熟悉中断的基本概念（二） 实验连线表A01A06连接1+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.7LED1-LED82930实验5原理图实验6 数字钟应用电路（一）实验说明用单片机实现由LED数码管显示时、分、秒的数字钟，并具有用按键修改时钟参数和闹钟参数的功能；闹钟启动后能保持一段时间再自动停止1. 掌握LED显示、键盘、定时/计数器综合应用程序的设计与分析方法。2. 掌握运用开发系统调试LED显示、键盘及定时/计数应用程序的基本方法。用K1、K5、K9号键作为时钟、闹钟参数修改功能选择键与+1功能键。其中：K1键：作为时钟参数修改功能选择键。按一次修改秒，按二次修改分，按三次修改小时，按四次确认修改完毕。K5键：作为闹钟时间参数设置功能选择键。按一次设置分，按二次设置小时，按三次确认设置完毕。K9键：+1功能键，每按一次将根据K1、 K5键的选择结果将相应单元内容加1。修改“时”时，加到23后“清0”，再加1；修改“分”时，加到59后“清0”，再加1。（二） 实验连线表A01A05A08A12连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P1.0SCL连接3P1.1SDA连接4GNDKC1连接5P1.2KR1连接6P1.3KR2连接7P1.4KR3连接8P1.5CBP3132实验6原理图实验7 LCD显示电路（一）实验说明设计单片机与液晶模块的连接电路，液晶显示模块的初始化程序，在液晶显示模块上显示字符消息1、 掌握LCD显示基本原理和LCD控制方法。2、 掌握LCD显示与单片机的接口电路，软件设计方法。3、 注意调节可变电阻器以得到最佳的LCD显示效果。（二）实验连线表连接方式1A01A07连接1+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.7DB0-DB7连接3P3.0RS连接4P3.1RW连接5P3.2E注：方式1连接时，需要将跳线设置为与E端接通。连接方式2A01A03A07连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P0.0-P0.7D0-D7连接3P2.5-P2.7A-C连接4ALEALE连接5RDRDRD连接6PSENPSEN连接7WRWR连接833DB0-DB7DB0-DB7连接9Y4CS连接10A0RS连接11A1RW注：方式2连接时，需要将跳线设置为与CS端接通。3435实验7连接方式1原理图36实验7连接方式2原理图实验8 外部中断与定时/计数器的应用（一）实验说明用8051单片机设计一交通信号灯模拟控制系统，能够完成正常情况下的轮流放行以及特殊情况和紧急情况下的红绿灯控制。1掌握单片机中断系统、定时/计数器的编程应用。2通过对交通灯控制程序的编写与调试，掌握中断程序的结构。3进一步熟练使用开发系统的各种调试方法。4正常情况下A、B道（A、B道交叉组成十字路口，A是主道，B是支道）轮流放行，A道放行1分钟（其中5秒用于警告），B道放行30秒（其中5秒用于警告）。5一道有车而另一道无车时，使有车车道放行，K5键按下表示A道有车，K1键按下表示B道有车。6K9键按下表示有紧急车辆通过时，A、B道均为红灯。控制码表P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0控制码(P1口数据)状态说明(空)(空)B线绿灯B线黄灯B线红灯A线绿灯A线黄灯A线红灯11111111110111100011011110111100F3HF5HDEHEEHA线放行，B线禁止A线警告，B线禁止A线禁止，B线放行A线禁止，B线警告（二） 实验连线表A01A06A08A15连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GNDU1P20/U1P7连接2GNDKC1连接3P1.0-P1.5LED1-LED6连接4INT0KR1连接5T0KR2U1P1连接6T1KR3U1P2连接7INT1U1P3注：74LS08安装在A15模块的U1位置,上对齐。3738实验8原理图实验9 A/D转换（一）实验说明分析ADC0809和单片机的接口方法并编写程序，要求当调节电位器使输入模拟电压发生变化时，最前面两个数码管显示对应的变化（显示内容为00HFFH的16进制数）1了解ADC0809的工作原理。2掌握单片机与ADC0809的接口技术，能够熟练完成电路制作。3熟悉CPU用中断和查询方式读取A/D转换结果的程序设计方法。（二） 实验连线表A01A03A05A09连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P0.0-P0.7D0-D7连接3P2.5-P2.7A-C连接4RDRDRD连接5WRWR连接6ALEALEALE连接7PSENPSEN连接8INT1INT连接9P1.0SCL连接10P1.1SDA连接11DB0-DB7DB0-DB7连接12Y3CS连接13ANASIG,IN0连接14A0-A2ADD-AADD-C3940实验9原理图实验10 串行通信（一）实验说明题目一：设计电路并编写程序，完成单片机和单片机之间的通信，要求如下：1）甲机发送键盘输入的键号，乙机接收键号，并在最右边的LED以十六进制的方式显示出来。2） 通信协议为：通信双方以方式1工作，9600，N，8，1。题目二：设计电路并编写程序，将PC机键盘的输入发送给单片机，单片机收到PC机发来的数据后，回送同一数据给PC机，并在屏幕上显示出来。具体要求如下：1）PC机与单片机通信正常，屏幕上显示的字符与所键入的字符相同。2）通信协议为：9600，N，8，1。1、复习掌握定时器的功能和编程使用。2、熟悉MCS-51单片机串行口的各种功能。3、掌握串行通信的重要指标：字符帧和波特率的设定方法。4、会编写单片机串行通信的程序。注意：和PC机通讯必须要用11.0592M的晶振，否则收到的数据不准确。（二） 实验连线表题目1(1)A01(1)A08(2)A01(2)A05连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5VGND连接2P1.0-P1.3KR1-KR4连接3P1.4-P1.7KC1-KC4连接4TXDRXD连接5RXDTXD连接6P1.0SCL连接7P1.1SDA41题目2A01A05A10PC机连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2TXDTXD连接3RXDRXD连接4P1.0SCL连接5P1.1SDA连接6J1DB9接口4243实验10题目一原理图44实验10题目二原理图实验11 温度控制器的设计与调试（一）实验说明用MCS-51单片机设计一个温控系统。要求具有对环境温度进行实时测量，二位LED数码管显示测量的实时温度，可以设定最高限报警温度值和最低限报警温度值。当外界温度高于设定最高温度时，启动风扇降温；当外界温度低于指定最低温度时，将发出报警声，并点亮报警指示灯。1掌握单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计。2掌握运用开发系统调试温控系统应用程序的基本方法。用K1、K2键作为温度最高限、最低限的设定功能键；K3、K4键作为温度值设定的增加和减小功能键。K1键：作为最高限温度的设定功能键。按一次进入最高限温度设定状态，选择最高限温度值后，再按一次确认设定完成。K2键：作为最低限温度的设定功能键。按一次进入最低限温度设定状态，选择最低限温度值后，再按一次确认设定完成。K3键：+1功能键，每按一次将温度值加1，范围从1到99。K4键：-1功能键，每按一次将温度值减1，范围从99到1（二） 实验连线表A01A05A08A11A12连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P3.6SDA连接3P3.7SCL连接4P1.0-P1.3KR1-KR4连接5P1.4-P1.7KC1-KC4连接6P3.2DQ连接7P3.3CBP连接8P3.4CPL连接9P3.5CPM_O 46实验11原理图实验12 片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O的应用（一）实验说明初步认识51单片机扩展片外RAM所使用的芯片6256的管脚排列，以及与单片机的连接关系；初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系。1、掌握扩展片外RAM的方法及使用2、熟悉8155可编程接口芯片的内部组成3、掌握8155初始化的方法及I/O口的使用4、了解8155内部定时器和RAM的编程使用5、认识片外RAM及8155相关地址的确定（二） 实验连线表题目1:A01A02A03A06连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2+5VPSEN连接3P2.0-P2.6A8-A14 连接4WRWR连接5RDRDRD连接6PSENPSEN连接7P2.5-P2.7A-C连接8P0.0-P0.7D0-D7连接9ALEALE连接10P1.0-P1.7LED1-LED8连接11DB0-DB7DB0-DB7连接12A0-A7A0-A7连接13CS0Y0注：做此实验前，需要在仿真器的集成开发环境中，在“设置”菜单“数据存储器映像”命令中，将数据存储器映像到“目标系统”。题目2:A01A03A04A06连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P0.0-P0.7D0-D7连接3P2.5-P2.7A-C连接4ALEALEALE连接5RDRDRD连接6PSENPSEN连接7WRWR连接8P2.2IO/M连接9RESETRESET连接10DB0-DB7A0-A7连接11Y2CE连接12PA0-PA3LED1-LED4连接13PB0-PB3LED5-LED849实验12题目1原理图题目1电路图50实验12题目2原理图实验13 简易秒表的制作（一）实验说明1、利用单片机定时器中断和定时器计数方式实现秒、分定时。2、通过LED显示程序的调整，熟悉8051与LED的接口技术及LED动态显示的控制过程。3、通过键盘程序的调整，熟悉键盘扫描原理。4、学会如何编制含LED动态显示，键盘扫描和定时器中断等多种功能的综合程序，初步体会大型程序的编制和调试技巧。5、以K1、K5、K9三个键分别实现启动、停止、清零等功能。用动态显示方式实现秒表计时显示。（二） 实验连线表A01A05A08连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P1.0SCL连接3P1.1SDA连接4P1.2-P1.4KR1-KR3连接5GNDKC15152实验13原理图实验14 三选二选择器（一）实验说明三个裁判各控制一个按钮，按下表示该裁判认可通过，则对应的指示灯亮；总裁判控制一个复位按钮，按下时，表示下一次表决开始；当满足3选2条件时，PASS灯亮。三个裁判按键：K1，K5，K9总裁判按键：K13（二） 实验连线表A01A06A08连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2GNDKC1连接3P1.0-P1.3KR1-KR4连接4P1.4-P1.7A0-A35354实验14原理图实验15 动态数码管显示（一）实验说明用8031控制6个LED数码管以一定的速度将一组字符向左移动M遍后又向右移动N遍，并循环不止。（二） 实验连线表A01A05连接1+5V/GND+5VGND连接2P1.0-P1.7A-DP连接3P3.0-P3.5PWR1-PWR65556实验15原理图实验16 信号发生器（一）实验说明用8051与DAC0832组成信号发生器，产生三角波（或矩形波），用示波器观察，或用万用表测量，设定参数，使输出波形、输出电压和周期符合规定。（二） 实验连线表A01A10连接1+5V/GND+5V/GND连接2P0.0-P0.7DB0-DB7连接3WRWR连接4P2.7CS58实验16原理图实验17 外部中断源扩展（一）实验说明利用8031的一个外部中断源，扩展成四个中断源，设定四个中断指示灯，当某个中断源产生中断后，对应的指示灯点亮。四个中断源为4*4键阵的K1、K5、K9、K13四个按键。（二） 实验连线表A01A06A08A15连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GNDU1P20/U1P7连接2GNDKC1连接3P1.4-P1.7LED1-LED4连接4P1.0KR1U1P1连接5P1.1KR2U1P2连接6P1.2KR3U1P4连接7P1.3KR4U1P5连接8U1P3,U1P15连接9U1P6,U1P16连接10INT0U1P14注：74LS08安装在A15模块的U1位置，上对齐。5960实验17原理图实验18 红外遥控器（一）实验说明在发送电路中按不同的键，则接收电路对应的指示LED亮。（二） 实验连线表A01A06A13A14连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P2.0-P2.7LED1-LED7连接3P1.0-P1.5K1-K6连接4GNDC2,C36162实验18红外发射原理图63实验18红外接收原理图实验19 计算器（一）实验说明进行普通6位十进制数加减法运算，可进行连加连减，并显示结果，数字由键盘输入。键盘定义 K1-K4：7、8、9、退出；K5-K8：4、5、6、清屏；K9-K12：1、2、3、删除；K13-K16：0、确认、加、减。（二） 实验连线表A01A05A08连接1+5V/GND+5VGND+5VGND连接2P1.0-P1.3KR1-KR4连接3P1.4-P1.7KC1-KC4连接4P3.0SDA连接5P3.1SCL6465实验19原理图实验20 电机转速控制（一）实验说明通过键盘输入转速的数值，经D/A转换变成模拟信号控制电机的转速。K1-K8为电机正转时的调速按键。（二） 实验连线表A01A05A08A10A12连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2GNDPM-连接3P1.0-P1.3KR1-KR4连接4P1.4-P1.7KC1-KC4连接5P0.0-P0.7DB0-DB7连接6WRWR连接7P2.7CS连接8P3.0SDA连接9P3.1SCL连接10AOUTDIN连接11PM+DOUT注：如果能提供-5V电压，可实现电机反转调速，K9-K16为电机反转的调速按键。6667实验20原理图实验21 篮球比赛计分器（一）实验说明通过键盘输入比分，显示在LED上。K1-K5分别为加1、加2、加3、减1和改变当前记分球队功能键。（二） 实验连线表A01A05A08连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P3.0SDA连接3P3.1SCL连接4P1.0-P1.3KR1-KR4连接5P1.4-P1.7KC1-KC46869实验21原理图实验22 抢答计分显示序号（一）实验说明八个人同时抢答，谁先按键，谁的指示灯亮并显示序号。八个按键为4*4键阵的左边两列。（二） 实验连线表A01A05A06A08连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.3KR1-KR4连接3P1.4-P1.5KC1-KC2连接4P1.6SCL连接5P1.7SDA连接6P2.0-P2.7LED1-LED87071实验22原理图实验23 电子广告牌、滚动显示（一）实验说明将文字或图案通过88二极管点阵显示出来，并实现几个内容滚动显示。（二） 实验连线表A01A06连接1+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.7ROW1-ROW8连接3P2.0-P2.7COL1-COL87273实验23原理图实验24 洗衣机模型（一）实验说明模仿洗衣机的工作原理。（二） 实验连线表A01A06A08A11A12连接1+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND+5V/GND连接2P1.0-P1.7LED1-LED8连接3P2.0-P2.2CSW1-CSW3连接4P2.3CBP连接5P3.2KD3连接6P3.4CPL连接7P3.5KD4连接8P3.6CPM_R连接9P3.7CPM_O注：(1) A11单元中的CSW1,CSW2为模拟水位传感器，CSW3为水位选择开关。CSW1，CSW2为“弹起”状态时表示水位未到达相应位置，为“按下”状态时表示水位已经到达相应位置；CSW3为“弹起”状态时，表示选择普通水位，为“按下”状态下，表示选择高水位。(2) A08单元中的KD3为“启动/暂停”开关，KD4为“功能选择”键。(3) 程序开始运行前将CSW1，CSW2设置为“弹起”状态。(4) 运行过程中根据状态LED指示控制CSW1,CSW2来模拟水位的状态。7475实验24 原理图