一款适合课堂教学的简易单片机实验开发器

黑衣人

一款适合课堂教学的简易单片机实验开发器 [复制链接]

单片机应用系统课程是目前电类专业的主干课之一，其操作性很强，对于院校学生，光靠课堂上的教学是远不够的，除了在课堂上要求学生掌握基本概念，了解单片机扩展接口电路的设计方法和设计编制程序的流程之外，只有通过课外大量的实际操作，才能掌握单片机应用系统的设计步骤，学会开发单片机应用系统基本方法。 本文根据AT89S52单片机具有的在系统编程功能，整合了一套成本低廉、取材容易、制作快捷、操作方便的单片机实验开发系统。该系统非常适合于课堂上或课堂外使用。
硬件电路
硬件电路分为单片机的最小系统和下载器两大部分。
最小系统原理：最小系统是没有外围器件及外设接口扩展的单片机系统。它是单片机应用系统的设计基础，包括最小系统结构选择、时钟系统设计和复位系统设计。通常情况下，单片机最小系统分三种结构：①总线型总线应用的最小系统结构，该结构由总线型单片机、复位电路、时钟电路、I／O口及并行扩展总线组成。②总线型非总线应用的最小系统结构，只有单片机、复位电路构成的最简单的电路，并行总线不用于外围扩展，可作为应用系统的I／O口使用。③非总线型单片机的最小系统结构。
这里介绍的最小系统属于第②种，由单片机AT89S52和ISP编程接口组成，其原理如图1所示。图中P0～P3口和CN104留给实验或实训时作为I／O口或连接扩展电路用。CON101是在下载或读取芯片内部程序时用的ISP编程接口，操作时，需要去掉跳线J101。(ISP即英文In-System Programmable，意为在系统编程。)
下载器：下载器由接口板和连接电缆组成。接口板的原理图见图2(a)。图中U201是8缓冲器74HC244电路，用作计算机并口和单片机的缓冲隔离。连接器CN202是通用的DB25针形插头，与上位机连接，进行通信；其中4、5脚控制U201芯片，在其低电平时允许数据正常传输，高电平时74HC244的输出呈高阻状态；6脚输出数据到单片机；7脚是时钟信号；9脚是输出复位信号；10脚是接收从单片机读出的数据。连接器CN201是标准的10针IDC插座，其各项功能见图2(b)。
下载电缆采用10芯扁平电缆，两头压有IDC插头。一端接下载器，另一端接最小系统板上的ISP口。
软件操作
在这个实验开发系统中，软件使用了keil c和程序下载软件SLISP。有兴趣仿真的读者可使用proteus软件。由于应用电路和程序在仿真环境与真实环境中运行，在某些情况下存在一定的差异，所以在这里不予推荐(所用两个软件可到相应网站上下载安装)。
keil c的基本操作：安装keil c软件后，电脑的桌面上会有图标显示。用鼠标左键双击该图标便可进入keil c的工作界面，如图3所示。该界面与Word界面类似，上边是菜单栏，接着是快捷按钮栏等。这里用到的部分菜单及快捷按钮的中文含义已标注在图3上；用到的功能只是创建一个项目或打开一个已有的项目，创建或打开一个源程序文本等，最后把它编译成需要的十六进制文件。
其操作步骤如下：
*新建项目或打开已有的项目
*新建文件或打开已有的文件
*目标文件选项设置
*建立目标文件，获得.HEX文件
程序读取与下载：已经安装有双龙电子下载软件的电脑，在其桌面上也有图标显示。同样用鼠标左键双击该图标便可进入MCU下载程序的工作界面，如图4所示。该界面是中文的，且比较清晰。
首次使用时将“通信参数设置及器件选择”设置成图中所示，即通信口设为并行通信口“LPT1”，速率设为“TURBO”加速，器件选择“AT89S52”。
拔去最小系统板上的跳线J101、J102、J103，插上AT89S52芯片；将下载线的接口板插入电脑的并口上，用连接电缆把最小系统与接口板连好，再在最小系统上接上 9V电源。注意“ ”与“-”不能搞错。打开电源对最小系统供电，就可以读写芯片中的程序了。
如果在下载过程中出现错误，会在下面的．文本框中出现提示。找到原因后再进行重写时，需要先把芯片内原来的信息擦除掉，然后再写。
如果对原程序进行了修改，那么要重新进行编译，即点重建目标文件“Rebuild alI target files”按钮，生成新的.HEX文件；下载时还要重新加载刚生成的同一文件名的新.HEX文件。这样才能保证本次下载的是已修改的程序。
完成上面的操作后，关闭 9V电源，拔下连接电缆，插上跳线J101，接上扩展接口电路，就可以检查程序的运行情况，进行实验或开发了。
实训一例
用两个按钮分别控制继电器的吸合和释放。
基本要求：按一下开关S1，继电器J吸合；按一下按钮S2，继电器J释放。如果S2没有闭合，那么即使按S1，继电器J也不会吸合。
实现电路：利用单片机89S52的P3.6和P3.7口来控制P1.7的状态，使继电器的吸合或释放；当P3.6低电平时使P1.7也低电平，继电器吸合；当P3.7高电平时使P1.7也高电平，继电器释放。其原理如图5所示，电路可以用万能板搭建而成。
编程思路：首先取P3.7，判断其是否是“1”。是，将P1.7置“1”，返回；不是“1”，则取P3.6。取P3.6，判断其是否是“0”。是，将P1.7置“0”；不是“0”则返回。其流程见图6。
程序编制：按照流程图就不难编制出程序。程序可用“记事本”或在“KEIL C”中录入，并用文件名“rlcontrol.asm”保存。指令的具体含义请参见有关书籍。
程序调试：具体操作步骤如下：
①用“记事本”或在“KEIL C”中录入或编制程序，并用一个文件名，如“rlcontrol.asm”保存；

②打开“KEIL C”软件，新建一个项目。项目名也不妨为“rlcontrol”；

③打开已建立的文件“rlcontrol.asm”，并将该文件添加到“Source Group 1”中；

④在"Options for Target‘Target 1’”中的“Output”标签页上进行设置；

⑤点编译和建立目标文件，得到“rlcontrol.hex”文件；

⑥拔去最小系统板上的跳线J101、J102、J103，插上AT89S52芯片，将下载线的接口板插入电脑的并口上，把连接电缆把最小系统与接口板连好，再在最小系统上接上 9V电源；

⑦打开下载软件，并设置好有关参数，加载待写文件“rlcontrol.hex”，点“编程”按钮下载程序(必要时须先对芯片进行“擦写”)；

⑧完成上面的操作后，关闭 9V电源，拔下连接电缆，插上跳线J101，接上扩展接口电路；

⑨供电验证程序，两个按钮的动作是否符合要求，不符合要求则进行修改；

⑩重复上述步骤直到实现要求的功能。