单片机核心板实验指导书Word文件下载.docx
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(下载方法见软件所在文件夹下的“软件使用说明.PDF”)
3.用两头孔平行线接COM口和PC的串口。
4.打开串口调试V2.2.exe应用程序,选择下列属性:
(注意选择通信串口)
波特率——4800数据位——8
奇偶校验——无停止位——1
在V2.2.exe‘发送的字符/数据’区输入一个字符/数据,点击手动发送或自动发送,接收区收到相同的字符/数据。
五、电路图
实验四I2C总线实验
1.了解I2C总线的标准及使用
2.掌握用I2C总线方式读写串行EEPROM24C02的方法
3.熟悉24C02的芯片的功能
1.串行EEPROM(24C02)接口方法
在新一代单片机中,无论总线型还是非总线型单片机,为了简化系统结构,提高系统的可靠性,都推出了芯片间的串行数据传输技术,设置了芯片间的串行传输接口或串行总线。
串行总线扩展接线灵活,极易形成用户的模块化结构,同时将大大简化其系统结构。
串行器件不仅占用很少的资源和I/O线,而且体积大大缩小,同时还具有工作电压宽,抗干扰能力强、功耗低、资料不易丢失和支持在线编程等特点。
目前,各式各样的串行接口器件层出不穷,如:
串行EEPROM,串行ADC/DAC,串行时钟芯片,串行数字电位器,串行微处理器监控芯片,串行温度传感器等等。
串行EEPROM是在各种串行器件应用中使用较频繁的器件,和并行EEPROM相比,串行EEPROM的资料传送的速度较低,但是其体积较小,容量小,所含的引脚也较少。
所以,它特别适合于需要存放非挥发资料,要求速度不高,引脚少的单片机的应用。
2.串行EEPROM及其工作原理
串行EEPROM中,较为典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列以及该公司生产的AT93CXX系列,较为著名的半导体厂家,包括Microchip、国家半导体厂家等,都有AT93CXX系列EEPROM产品。
AT24CXX系列的串行电可改写及可编程只读存储器EEPROM有10种型号,其中典型的型号有AT24C01A/02/04/08/16等5种,它们的存储容量分别是1024/2048/4096/8192/16384位,也就是128/256/512/1024/2048字节。
这个系列一般用于低电压,低功耗的工业和商业用途,并且可以组成优化的系统。
信息存取采用2线串行接口。
这里我们就简单介绍AT24C02的结构特点,其它系列基本与此类似。
3.结构原理及引脚
AT24C02有地址线A0~A2,串行资料引脚SDA,串行时钟输入引脚SCL,写保护引脚WP等引脚。
很明显,其引脚较少,对组成的应用系统可以减少布线,提高可靠性。
各引脚的功能和意义如下:
①VCC引脚,电源+5V;
②GND引脚,地线;
③SCL引脚,串行时钟输入端。
在时钟的上升沿时把资料写入EEPROM;
在时钟的下降沿时把资料从EEPROM中读出来;
④SDA引脚,串行资料I/O端,用于输入和输出串行资料。
这个引脚是漏极开路的形式,故可以组成“线或”结构;
⑤A0,A1,A2引脚,是芯片地址引脚。
在型号不同时意义有些不同,但都要接固定电平;
⑥WP引脚,写保护端。
这个端提供了硬件数据保护。
当把WP接地时,允许芯片执行一般读写操作;
当把WP接VCC时,则对芯片实施写保护;
4.AT24C02:
内部含有256个字节,故需要8位地址对其内部字节进行读写。
5.运行方式
起始状态:
当SCL为高电平时,SDA由高电平变到低电平则处于起始状态。
起始状态应处于任何其它命令之前。
停止状态:
当SCL处于高电平时,SDA从低电平变到高电平则处于停止状态。
在执行完读序列信号之后,停止命令将把EEPROM置于低功耗的备用方式(StandbyMode)。
应答信号:
应答信号是由接受资料的器件发出的。
当EEPROM接受完一个写入资料之后,会在SDA上发一个”0”应答信号。
反之,当单片机接受完来自EEPROM的资料后,单片机也应向SDA发ACK信号。
ACK信号在第9个时钟周期时出现。
备用方式(StandbyMode):
AT24C01A/02/04/08/16都具有备用方式,以保证在没有读写操作时芯片处于低功耗状态。
在下面两种情况中,EEPROM都会进入备用方式:
第一,芯片通电的时候;
第二,在接到停止位和完成了任何内部操作之后。
三、实验内容与步骤
1.插上核心板,拨码开关S4打到ON的位置,核心板S10开关的第6、7位拨到ON的位置,其他拨到OFF。
S1全打到ON的位置。
2.用软件将“…\程序\24C02”文件夹下的“24C02.hex”下载到单片机中。
3.文件下载成功后,运行程序,观察发光管显示,读写正确,LED二进制显示‘55H’。
(亮灭相间表示16进制的55H)
实验五串行AD转换实验
1.掌握单片机和TLC549硬件联接及软件编程
2.熟悉八位串行AD转换器TLC549的性能及转换过程
TLC549是一种采用8位逐次逼近方式工作的A/D转换器。
内部包含系统时钟、采样和保持、8位A/D转换器、数据寄存器以及控制逻辑电路。
TLC549每25uS重复一次“输入—转换—输出”过程。
器件有两个控制输入:
I/OCLOCK和片选(CS)。
内部系统时钟和I/OCLOCK可独立使用。
应用电路的设计只需利用I/O时钟启动转换或读出转换结果。
当CS为高电平时,DATAOUT处于高阻态且I/O时钟被禁止。
当CS变为低电平时,前一次转换结果的最高有效位(MSB)开始出现在DATAOUT端。
在接下来的7个I/OCLOCK周期的下降沿输出前一次转换结果的后7位,至此8位数据已经输出。
然后再将第8个时钟周期加至I/OCLOCK,此时钟周期的下降沿使芯片进行下一轮的AD转换。
在第8个I/OCLOCK周期之后,CS必须变为高电平,并且保持高电平直至转换结束为止(>
17uS),否则CS的有效高电平至低电平的转换将引起复位(其它详细资料见芯片说明)。
1.单片机的S6开关都拨到ON的位置;
JT3打到左边,S1、S2、S3、S4都拨到ON的位置
2.显示AD-XXXXXX为转换的数字量。
3.用软件将“…\程序\AD549”文件夹下的“AD549.hex”下载到单片机中(下载方法见软件所在文件夹下的“软件使用说明.PDF”)。
4.文件下载成功后,运行程序,数码显示电压转化的数字量,调节模拟信号输入端的电位器RW0旋钮,显示值随着变化,AD转换值的范围是0~255。
实验六串行DA转换实验
1.掌握LTC144612位串行D/A转换芯片的工作方法。
2.掌握LTC144612位串行D/A转换芯片编程方法和调试方法。
二、实验内容
使用LTC1446实现单片机数模转换,输出方波,方波高电平与输入的数字量相对应。
三、实验要求
根据实验内容编写一个程序,并在实验仪上调试和验证。
四、实验说明
LTC1446是一种采用12位逐次逼近方式工作的D/A转换器。
内部包含系统时钟、采样和保持、12位D/A转换器、数据寄存器以及控制逻辑电路。
LTC1446每25uS重复一次“输入——转换——输出”过程。
DINCLK和片选(CS)。
内部系统时钟和DINCLK可独立使用。
应用电路的设计只需利用时钟启动转换或读出转换结果。
当CS为高电平时,Dout处于高阻态且DIN时钟被禁止。
当CS变为低电平时,前次转换结果的最高有效位(MSB)开始出现在Dout端。
(其它详细资料看芯片说明)。
1.LTC1446的内部管脚图
2.LTC1446时序图
三、实验步骤
1.插上核心板,拨码开关S4打到ON的位置,核心板S7全拨到ON的位置,其他拨到OFF。
(注意实验完后拨码开关要恢复原状态,以下不再说明)
2.用软件将“…\程序\LTC1446”文件夹下的“LTC1446.hex”下载到单片机中(下载方法见软件所在文件夹下的“软件使用说明.PDF”)。
3.文件下载成功后全速运行程序,用示波器观察OUT端的波形为方波。
四、程序(光盘中附带)
实验七DS1302时钟实验
1.了解时钟的基本原理
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能。
Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
本实验利用DS130218B20和LCD结合MCU,在LCD显示时钟万年历(可设置)温度。
1.DS1302的控制字节
DS1302的控制字节的最高有(位7)必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中,位6如果为0,则表示存取日历时钟数据;
为1表示存取RAM数据。
位5至位1指示操作单元的地址;
最低(位0)如为0表示要进行写操作;
为1表示进行读操作。
控制字节总是从最低位开始输出。
2.数据输入输出(I/O)
在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时,数据被写入DS1302,数据输入从低位即位0开始。
同样,在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据,读出数据时也从低位(0位)到高位(7位)。
3.DS1302的寄存器
DS1302有12个寄存器,其中有7个寄存器与日历、时钟相关,存放的数据位为BCD码形式。
此外,DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。
时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。
DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:
一类是单个RAM单元,共31个,每个单元组态为一个8位的字节,其命令控制字为C0H~FDH,其中奇数为读操作,偶数为写操作;
另一类为突发方式下的RAM寄存器,此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节,命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。
1.插上核心板,拨码开关S4、S5打到ON的位置,其他拨到OFF。
2.用软件将“…\程序\DS1302ASM”文件夹下的“DS1302.hex”下载到单片机中。
3.文件下载成功后,全速运行时钟程序。
实验八DS18B20时实温度实验
2.了解DS18B20的基本原理
DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介
DS18B20测量温度范围为-55°
C~+125°
C,在-10~+85°
C范围内,精度为±
0.5°
C。
DS18B20可用程序设定9~12位的分辨率,用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
DS18B20内部结构
DS18B20内部结构主要由四部分组成:
64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列如下:
DQ为数字信号输入/输出端;
GND为电源地;
VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。
参见左图。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码。
64位光刻ROM的排列是:
开始8位(其值为28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。
光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:
用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。
LSByte:
Bit7
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit0
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
MSByte:
Bit15
Bit14
Bit13
Bit12
Bit11
Bit10
Bit9
Bit8
S
26
25
24
这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,二进制中的最高5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;
如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
下表列出几种温度的数据输出值,以做参考。
温度
数据输出(二进制)
数据输出(十六进制)
+125℃
0000011111010000
07D0h
+85℃
0000010101010000
0550h
+25.0625℃
0000000110010001
0191h
+10.125℃
0000000010100010
00A2h
+0.5℃
0000000000001000
0008h
0℃
0000000000000000
0000h
-0.5℃
1111111111111000
FFF8h
-10.125℃
1111111101011110
FF5Eh
-25.0625℃
1111111001101111
FE6Fh
-55℃
1111110010010000
FC90h
DS18B20温度传感器的存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,用于存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
暂存存储器包含了8个连续字节,前两个字节是测得的温度信息,第一个字节的内容是温度的低八位,第二个字节是温度的高八位。
第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝,第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝,这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。
第六、七、八个字节用于内部计算。
该字节各位的意义如下:
TM
R1
R0
1
低五位一直都是1,TM是测试模式位,用于设置DS18B20在工作模式(0)还是在测试模式
(1)。
在DS18B20出厂时该位被设置为0,用户不要去改动。
R1和R0用来设置分辨率,如下表所示:
(DS18B20出厂时被设置为12位)
分辨率设置表:
分辨率
温度最大转换时间
9位
93.75ms
10位
187.5ms
11位
375ms
12位
750ms
根据DS18B20的通讯协议,主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:
每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。
复位要求主CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,再发出60~240微秒的低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。
1、插上核心板,拨码开关S1、S2、S3、S4打到ON的位置,核心板S10的第5位拨到ON的位置,其他拨到OFF。
2、用软件将“…\程序\DS18B20”文件夹下的“DS18B20.hex”下载到单片机中。
3、文件下载成功后,全速运行程序,观测温度。
实验九LCD显示实验
1、了解点阵型液晶显示器的工作原理。
2、了解点阵型液晶显示器控制方式。
1、本实验箱采用内置控制器、不带字库的图形点阵液晶显示模块,点阵数为128×
64。
它主要由行驱动器/列驱动器及128×
64全点阵液晶显示器组成,可完成图形显示也可以显示8×
4个(16×
16点阵)汉字。
主要技术参数和性能:
1)电源VDD+5V模块内自带-10V负压用于LCD的驱动电压
2)显示内容128(列)64(行)点
3)全屏幕点阵
4)七种指令
5)与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线
6)占空比1/64
7)工作温度-10+55存储温度-20+60
2、模块主要硬件构成说明(结构框图)
IC1、IC2为列驱动器,IC1控制模块的右半屏,IC2控制模块的左半屏,IC3为行驱动器。
IC1、IC2、IC3含有以下主要功能器件,了解如下器件有利于对LCD模块的编程。
1)指令寄存器(IR)
IR是用于寄存指令码,与数据寄存器数据相对应,当D/I=0时在E信号下降沿的作用下指令码写入IR
2)数据寄存器(DR)
DR用于寄存数据,与指令寄存器寄存指令相对应,当D/I=1时在下降沿作用下,图形显示数据写入DR,或在E信号高电平作用下,由DR读到DB7~DB0数据总线,DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。
3)忙标志BF
BF标志提供内部工作情况,BF=1表示模块在内部操作,此时模块不接受外部指令和数据;
BF=0时模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据。
利用STATUSREAD指令可以将BF读到数据总线从而检验模块之工作状态。
4)显示控制触发器DFF
用于模块屏幕显示开和关的控制,DFF=1为开显示,DDRAM的内容就显示在屏幕上;
DFF=0为关显示。
DDF的状态是指令DISPLAYON/OFF和RST信号控制的。
5)XY地址计数器
XY地址计数器是一个9位计数器高,3位是X地址计数器,低6位为Y地址计数器。
XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针,X地址计数器为DDRAM的页指针,Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。
X地址计数器没有记数功能,只能用指令设置。
Y地址计数器具有循环记数功能,各显示数据写入后Y地址自动加1,Y地址指针从0到63。
6)显示数据RAMDDRAM
DDRAM是存储图形显示数据的,数据为1表示显示选择,数据为0表示显示非选择。
7)Z地址计数器
Z地址计数器是一个6位计数器,此计数器具备循环记数功能,用于显示行扫描同步,当一行扫描完成此地址计数器自动加1,指向下一行扫描数据,RST复位后Z地址计数器为0。
Z地址计数器可以用指令DISPLAYSTARTLINE预置,因此显示屏幕的起始行就由此指令控制,即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行,此模块的DDRAM共64行,屏幕可以循环滚动显示64行。
3、模块的外部接口
外部接口信号如下表所示
管脚号
管脚名称
LEVER
管脚功能描述
1
VSS
电源地
2
VDD
5.0V
电源电压
3
V0
5.0V-13V
液晶显示器驱动电压
4
D/I
H/L
D/I=H表示DB7~DB0为显示数据
D/I=L表示DB7~DB0为显示指令数据
5
R/W
R/W=HE=H数据被读到DB7~DB0
R/W=LE=HL数据被写到IR或DR
6
E
R/W=LE信号下降沿锁存DB7~DB0
R/W=HE=HDDRAM数据读到DB7~DB0
7
DB0
数据线
8
DB1
9
DB2
10
DB3
11
DB4
12
DB5
13
DB6
14
DB7
15
CS1
H:
选择芯片(右半屏)信号
16
CS2
选择芯片(左半屏)信号
17
RET
复位信号,低电平复位
18
VEE
-10V
LCD驱动负电压
19
EL
AC
背光板电源
4、指令说明
指令表:
1)显示开关控制(DISPLAYON/OFF)
代码
DB7
形式
D
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