LAB8000说明书范本.doc

LAB8000说明书范本2122020年5月29日文档仅供参考伟福伟福Lab8000系列单片机仿真实验系统使用说明书南京伟福实业有限公司目 录第一章 概述.1第二章 伟福实验系统组成和结构.31. 实验系统的硬件组成. .32. 实验系统的仿真板简介. . . .153. 实验系统的调试方法. . . . . .16第三章 MCS51系列单片机实验 .17MCS96系列单片机实验 .188088/86系列CPU实验 .19ARM LPC2103 MCU实验 .20PIC5X系列CPU实验 . . .20软件实验 1. 存储器块清零(51/96/88/PIC).21 2. 二进制到BCD码转换(51/96/88/PIC).22 3. 二进制到ASCII码转换(51/96/88/PIC).23 4. 内存块移动(51/96/88/PIC).24 5. 程序跳转表(51/96/88/PIC).25 6. 数据排序(51/96/88/PIC).26硬件实验 1. IO口输入输出(51/96/PIC/ARM) .272. 继电器控制(51/96/PIC/ARM) .293. 用74HC245读入数据(51/96/88/ARM) .30 4. 用74HC273输出数据(51/96/88/ARM) .31 5. PWM转换电压实验(51/96/PIC/ARM) .326. 音频控制(51/96/PIC/ARM) .337. 用8255输入、输出(51/96/88/ARM) .34 8. 串行数转换并行数(51/96/PIC/ARM) .35 9. 并行数转换串行数(51/96/PIC/ARM) .37 10. 计数器实验(51/PIC/ARM) .39 11. 外部中断实验(51/96/ARM) .40 12. 定时器实验(51/96/PIC/ARM) .42 13. D/A数模转换实验(51/96/88/ARM) .44 14. A/D模数转换实验(51/96/88/ARM) . .46 15. 外部中断实验(急救车与交通灯) (51/96/ARM).48 16. 八段数码管显示(51/96/88/PIC/ARM).50 17. 键盘扫描显示实验(51/96/88/ARM).52 18. 电子时钟(51/96/88/PIC/ARM).54 19. 单片机串行口通讯实验(51/96/ARM).5620. 1-Wire总线实验(51/96/PIC/ARM).58 21. 直流电机控制实验(51/96/88/ARM).60 22. 步进电机控制实验(51/96/88/PIC/ARM). 62 23. 温度传感器实验(51/96/88/ARM).65 24. 液晶显示屏控制实验(51/96/88/ARM).67 25. 电子琴实验(51/96/88/ARM).68 26. 空调温度控制实验(51/96/88/ARM).70 27. 计算器实验(51/96/88/ARM).7328. 用HSO方式输出PWM波形(96).75 29. 用HSI方式测量脉冲宽度(96).7630. 用HSI中断方式统计脉冲个数(96).7731. 计数器实验(96).7932. 用片内A/D做模数转换实验(96).8032. PWM转换电压实验(88).8134. 8253计数器实验(88).8235. 8259外部中断实验(88).8336. 8253定时器实验(88).8537. 8251A串行口通讯实验(88).8738. 8237 DMA实验(88).8939. 压力传感器实验(51/96/88/ARM).9140. 红外通讯实验(51/96/88/ARM).9241. 16x16点阵显示实验(51/96/88/ARM). .9642. I2C总线实验(51/96/PIC/ARM). . .9843. SPI总线实验(51/96/PIC/ARM) . . .100第四章 ARM LPC2103仿真板说明. .101在KEIL和ADS开发环境中安装LAB8000的驱动. .103在KEIL开发环境中安装LAB8000的驱动. . . . .106调试时可能出现的错误信息及原因. . . .110第五章 逻辑分析工具.111第六章 系统自检功能. .114本实验说明书包括8051、80C196、8088/86、ARM、PIC57五种MCU的实验说明(MCS51有6个软件实验、31个硬件实验,MCS96有6个软件实验、35个硬件实验,8088/86有6个软件实验、25个硬件实验,PIC57有6个软件实验、14个硬件实验,ARM提供了32个硬件实验)。其中6个软件实验说明,适合所有三种CPU。有42个硬件实验说明,分别适合不同的CPU, CPU类型见实验标题,标有”51/96/88/ARM/PIC”适合五种MCU、标有”51/96”适合MCS51和MCS96、标有”51”只适合MCS51单片机、标有”96”只适合MCS96单片机,标有”88”只适合8088/86 CPU,只标”ARM”只适合ARM。 实验演示程序见软件光盘,分汇编和C两种语言。MCS51实验的汇编语言程序在”EX51ASM”目录下,C语言程序在”EX51C”目录下,MCS96实验的汇编语言程序在”EX96ASM”目录下,C语言程序在”EX96C”目录下,8088实验汇编语言程序在”EX86ASM”目录下,C语言程序在”EX86C”目录下。对于PIC57的实验只提供了汇编语言程序在”PIC5X”目录下,对于ARM LPC2103开发板,提供了KEIL和ARM ADS两种开发环境的C语言程序的样例。分别在”ARM_KEIL”和”ARM_ADS”两个目录下。对于软件实验,其项目名为S1.PRJ.S6.PRJ。对于硬件实验,其项目名为H1.PRJ.H43.PRJ。若该CPU无此实验,则相应的目录下无此项目。例硬件实验一”IO口输入输出实验”不适合8088/86,那么在”EX86ASM”EX86C”目录下就没有H1.PRJ。有的实验有两种实验方法,则分为A、B两个项目,例如硬件实验8”串行数换并行数”,有P1口和串口两种实验方法,分成H8A.PRJ和H8B.PRJ两个项目。对于ARM LPC2103,我们在做实验时,除了用IO口,用模拟的总线以外,也考虑到MCU内部的资源,比如AD变换,我们有总线实验的例子,也有用片内ADC进行转换的实验例子,分别用不同的项目表示。例如硬件实验5”PWM转换电压实验”,用片内PWM功能的实验以H5B表示,例子保存在H5B文件夹下。还有硬件实验14”ADC模数转换实验”,用片ADC模块的实验例子保存在H14B文件夹下。关于ARM LPC2103 开发板的说明:当做IO口模拟总线的实验时,都需要将开发板上的GPIO/BUS开关拨到BUS一侧;而在做不用总线的实验时,建议将开关拨到GPIO一侧,以避免MCU的IO信号跟实验仪上的总线信号有冲突。(详细可见后面的LPC2103开发板说明章节)。我们在KEIL环境下和ARM ADS环境下都有实验的样例程序,每个项目中都有Simulator(软件模拟)、DebugInOnchipFlash(在片上Flash内调试)、DebugInOnchipRAM(在片上RAM内调试)三个设置组,默认为DebugInOnchipFlash。为了避免片上Flash重复擦写而影响芯片寿命,用户能够选择”在片内RAM内调试”方式。每次切换设置组必须重新编译。在片内RAM中调试时,程序代码和数据不能超过0x (代码和数据空间我们分别设置为0x1800和0x800,你能够根据具体程序做相应的设置调节)。给出的所有实验程序中都共用的两个包含文件LPC210X.H和LPC210X_BUS.H我们放在了一个共用文件夹下。而其它与各个实验程序相关的包含文件我们放在了项目所在的文件夹下。用ADS调试,首先要求安装keil ARM组件RealView,因为Flash的下载算法是直接利用keil的算法(位于x:keilARMFlash),建议安装在keil默认路径(C:KEIL),因为默认的编程算法搜索路径是c:keilARMFlash,如安装在其它路径,需要修改编程算法路径。更详细的说明可见后面的LPC2103开发板说明章节第一章 概述 为了更好的发展教育,提高学生的计算机应用能力,根据本公司对市场的调研,现推出LAB8000改进型伟福通用微控制器仿真实验系统。本仿真实验系统由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。实验仪提供强大的逻辑分析、波形输出和程序跟踪功能,能够让学生直观地观察到单片机内部及外部电路工作的波形。1.1 系统实验板本实验板提供以下实验电路和模块(1) 逻辑电平输入开关(2) 逻辑电平显示电路(3) 单脉冲电路(4) 扬声器驱动电路(5) 继电器控制电路(6) 逻辑笔电路(7) 1MHz 和 10MHz时钟HH脉冲信号。(8) PWM转换电压电路(9) 模拟量电压(电位器)电路(10) 串口通信实验电路(11) 六位8段码LED数字显示器(12) 4x6键盘(13) 存储器(14) 8255端口扩展电路(15) 模数变换电路,可接入两路模拟量。(16) 数模变换电路,提供0-5V,-5V+5V,-8V+8V三路输出(17) 液晶屏显示电路(18) 直流电机实验模块(19) 步进电机实验控制模块(20) 温度传感器实验模块(21) 压力传感器实验模块(22) 红外通讯实验模块(23) 16x16点阵显示实验模块(24) I2C总线实验模块(25) SPI总线实验模块(26) 1-Wire实验模块(27) 8251A串行口扩展电路(28) 8253定时器扩展电路(29) 8259中断扩展电路(30) 8237 DMA扩展电路(31) 地址译码输出模块(32) 逻辑分析仪数字采样和可编程数字脉冲信号输出模块(33) 虚拟示波器1.2 仿真器系统构成本仿真实验系统具有两种使用方法:(1)有PC机,用PC机上的集成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验。(2)无实验仪、无仿真器,仅在PC机上采用软件模拟方式进行仿真。1.3 实验仪能够直接进行MCS51系列实验;升级后能够进行8088/86实验和PIC57实验;配EX96C仿真板,可进行80C196的实验;配ARM仿真板,能够进行ARM实验。也能够根据学校要求设计其它MCU/CPU的控制板,进行该MCU的实验1.4 配备PC机集成调试软件,在有系统机的情况下,经过板上仿真器实现64K全空间的硬件断点和仿真。1.5 PC机和系统机软件具有全集成化仿真环境,中、英文两种界面,软件仿真与硬件仿两种模式,软件仿真能够在无仿真仪的情况下进行。1.6 配有MCS51系列、80C196系列和8088系列的学生实验指导书,并提供了丰富的实验实例及实验程序,实验程序采用了机器码、汇编、C等三种语言编写。 综上所述,本实验仪能够方便灵活地构成各种实验方案,在有无系统机和实验仪的情况下,都能进行相应的编程实验,从而具有极为广泛的应用范围,板上提供了基本的实验电路,减少繁琐的连接线过程,实验程序采用多种语言适应不同层次的学生的需要。高级语言编写应用程序,是一种时代的需要,经过应用高级语言的编程和实验,可使学生掌握高级语言的编程方法,为今后进入社会实践打下坚实的基础,而汇编语言又能让学生了解机器深层的原理。各个学校能够根据自身的具体情况,选择相应的实验项目。如果需要进行实验指导书以外的实验,本公司能够代编程序,并尽可能的提供各种技术支持。第二章 实验系统组成和结构实验系统可根据教学实践的需要实现MCS51/MCS196单片机原理与接口、8088/8086微机原理与接口的一系列实验,并在硬件上预留了自主开发实验的空间。对基本实验仅需连少量连接线就可完成,减轻学员工作量。同时也提供了需较多连线的扩展性实验,以进一步锻炼学员的实践开发能力。另外,系统还为学员们提供了强大的软、硬件调试手段。2.1 实验系统主机的硬件组成本实验系统主机上有丰富的实验电路模块和灵活的组成方法,既能够和MCS51、MCS96 CPU也能够和80888086CPU组合完成各种实验。本实验仪成功高档通用仿真器所具有的逻辑分析仪、波形发生器和程序跟踪器等强大的分析功能,让学生在做实验时不但能了解程序的执行过程,更能直观地看到程序运行时的时序或者电路上的信号。2.1.1 逻辑电平开关电路图1: 逻辑电平开关电路实验仪上有8只开关K0K7,并有与之相对应的K0K7引线孔为逻辑电平输出端。开关向上拨相应插孔输出高电平”1”,向下拨相应插孔输出低电平”0”。 2.1.2 LED电平显示电路图2: LED电平显示电路实验仪上装有8只发光二极管及相应驱动电路。见图2,L0-L7为相应发光二极管驱动信号输入端,该输入端为高电压电平”1”时发光二极管点亮。我们能够经过P1口对其直接进行控制,点亮或者熄灭发光二极管。2.1.3 单脉冲电路单脉冲电路由按键(PULSE) 和去抖动处理组成,每按一次(PULSE) 键 产生一个单脉冲。板上有单脉冲的输出信号插孔,图为” ”和” ”,分别为正脉冲和负脉冲。图3: 单脉冲发生电路图4: 音频放大滤波电路2.1.4 音频放大电路2.1.5 继电器输出电路 当控制端电平置高,公共触点与常开端吸合。我们能够将常开端接入一发光二极管,公共端接+5V电平,经过对控制端进行控制,观察发光二极管的状态。见图5。图5: 继电器控制电路2.1.7 逻辑测量(逻辑笔)电路图7: 逻辑笔电路本实验仪上有逻辑测量电路,如图 11。可用于测量各种电平,其中红灯亮表示高电平,绿灯亮表示低电平。如果两灯同时闪动,表示有脉冲信号;两灯都不亮时,表示浮空(高阻态)。2.1.8 脉冲信号10MHz和1MHz 下图是10MHz脉冲信号和1MHz输出电路。图9: PWM转换电路2.1.9 PWM转换电2.1.10 可调模拟量输入电路图10: 电位器电位器电路用于产生可变的模拟量(0-5V)。2.1.11 串口通信程序实验插孔做串行通信时,如果不需要将TTL电平转到RS232电平,可直接将POD51/96仿真板或POD8086仿真板上的TXD、RXD与通信对方交叉对接,而且共地即可。单片机与标准的串行设备通信,需要将TTL电平转到RS232电平或将RS232电平转成TTL电平。本实验仪提供用户串行通信接口,能够用这两个插孔进行RS232通信程序实验,经电平转换后,再经过实验仪的”用户串口”接到PC机或其它RS232设备,实现数据互传。2.1.12 六位LED数码显示器2.1.13 46 键盘电路 本实验仪的LED显示电路和键盘电路如图1。显示电路和键盘电路能够工作在内驱和外驱两种方式,内驱是用CPU总线方式驱动,经过总线读写外部设备的地址来控制显示和读入键盘码。外部驱动方式是直接用IO方式驱动八段显示的段码、位码和键盘按键信息,这里的IO控制能够用CPU的IO口来实现控制,也可经过8255等IO扩展电路来控制。内驱、外驱由板上的拨动开关控制。内驱方式:将拨动开关拨到”内驱”位置,显示和键盘工作于内驱方式 ,显示控制的位码经过总线由74HC374输出,经ULN 反向驱动后,做LED的位选通信号。位选通信号也可做为键盘列扫描码,键盘扫描的行数据从74HC245读回,374输出的列扫描码经245读入后,用来判断是否有键被按下,以及按下的是什么键。如果没有键按下,由于上拉电阻的作用,经245读回的值为高,如果有键按下,374输出的低电平经过按键被接到245的端口上,这样从245读回的数据就会有低位,根据374输出的列信号和245读回的行信号,就能够判断哪个键被按下。LED显示的段码由另一个74HC374输出。 键盘和LED显示电路的地址译码见图,做键盘和LED实验时,需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。位码输出地址为0X002H,段码输出地址为0X004H,键盘行码读回地址为0X001H,此处X是地址高四位,由KEY/LED CS 决定。例如将KEY/LED CS接到地址译码的CS0上,那么位码输出地址就为08002H,段码输出地址就是08004H,键盘行码读回地址为08001H。 外驱方式:将拨动开关拨到”外驱”位置,八段显示和键盘工作于外驱方式,八段管的段码控制由输出端口输出到AH插孔。G0G5是八段管的位码,同时也是键盘列扫描信号,IO口输出的信号一方面能够点亮一位八段管,另一方面向键盘输出列扫描信号。K0K3是键盘行信号,IO口能够从这里读到键盘按下的信息,与列扫描一起能够判断是哪个键被按下。图12-13: 键盘及LED显示电路2.1.14 存储器电路本实验仪上有一片32K存储器61256。提供给学生做存储器实验,由于地址译码为4K一段,因此只能提供4K容量使用,地址从0000H0FFFH。用RAM CS来选择不同的地址段,以适应不同的应用电路。2.1.15 8255端口扩展电路图15:8255端口扩展电路2.1.16 A/D 转换电路 实验仪上有一个05V的可调电位器,将可变电压输出端接入A/D转换电路的输入端,经过CPU软件处理,读进A/D转换值,再将转换值送数码管显示。我们能够调节电位器,使之输出不同电压值,经过数码管的显示,检验A/D转换正确与否。图16:A/D转换电路2.1.17 D/A 转换电路 实验仪上提供了D/A转换电路如下图所示。我们能够经过软件编程控制D/A转换芯片DAC0832,输出相应电流值,经过采样电路取出模拟量电压值,用电压表测量电压输出端子,读出电压值。图17: D/A转换电路2.1.18 液晶屏显示控制电路液晶显示屏图18: 液晶屏接口电路图19:直流电机/霍尔器件电路2.1.19 直流电机电路图20:步进电机驱动电路2.1.20 步进电机电路图21:打印机驱动电路 图22:温度传感器电路2.1.22 温度传感器电路图23:压力传感器电路2.1.23 压力传感器电路图24:红外通信电路2.1.24 红外通信电路2.1.25 1616 LED点阵电路图25:LED点阵电路图26:I2C总线电路2.1.26 I2C总线实验电路2.1.27 8251A串行口扩展电路图27:8251A串行口扩展电路2.1.28 8253定时器/计数器扩展电路图27:8253定时器/计数器扩展电路2.1.29 8259中断扩展电路图29:8259中断扩展电路图30:8237 DMA扩展电路2.1.30 8237 DMA扩展电路2.1.33 插孔 本实验仪上有MCS51芯片的P0P3端口的插孔,端口功能与MCS51芯片一样,P0,P2既能够当I/O口,又能够当总线使用,P3能够当I/O口,也能够工作于第二功能,比如串口,中断,定时,读写等等到。如果是进行PIC57实验,相关的插孔还能够做为PIC57的管脚,实现PIC57的相关功能(PIC的管脚用稍小的字体标出)。除些之外,如果实验仪支持8088/86实验,板上还提供了8251串行通信芯片的管脚插孔,8253定时器/计数器芯片的管脚插孔,8259外部中断处理芯片及8237DMA芯片的管脚接出插座,在做实验时,将信号接到相关芯片的管脚插孔上即可。2.1.32 地址译码插孔片选号地址范围CS008000H08FFFHCS109000H09FFFHCS20A000H0AFFFHCS30B000H0BFFFHCS40C000H0CFFFHCS50D000H0DFFFHCS60E000H0EFFFHCS70F000H0FFFFH2.2 实验系统的仿真板简介2.2.1 MCS51仿真板 MCS51的仿真板已经集成到实验仪的仿真电路中了。仿真板的总线已经接到实验仪的总线器件上,做总线实验时,连接好CS即可,在实验仪上也接出了MCS51的P0P3输入输出端口,I/O实验时只要接到相应的接线柱即可。本实验仪具有外接仿真功能,将实验仪附带的40芯仿真插头的电缆插到AJ3插座上,就是一台MCS51的仿真器,对你自己的设计用户板进行仿真。2.2.2 EX96C 仿真板 进行MCS80196系列实验时,需将EX96C仿真板插在实验仪上,EX96C仿真板如下图:仿真板插上后,MCS96的总线也已经接到实验仪的总线器件上,做总线实验时接上CS即可,做其它实验时(片内AD,I/O,HSI,等)板上留出了接线柱,接好相应的连线即可。2.2.3 8088/86仿真板将实验仪的仿真电路软件硬件升级,不用外加仿真板就能够同时支持i8088/86的实验。同时仿真电路还提供了8251串行通信,8253定时器,8259外部中断,8237DMA等电路功能,并在实验仪留出这些芯片的接口,用来进行相关实验。i8088/86的总线也已经接到实验仪上的总线器件,实验时根据器件地址接好CS即可。2.2.4 PIC5X仿真板PIC5X的仿真板已经集成到实验仪的仿真电路中,不用外加仿真板就能够支持PIC5X的实验。在实验仪上接出了PIC57的PA,PB,PC端口,在实验仪以稍小的字体标出,实验时只需要在伟福开发环境中只要将仿真头选成”PIC5X”,将连线接到相应的接线柱即可。因为PIC5X没有外扩总线,因此所有跟总线有关的实验都暂未提供。2.2.5 ARM LPC2103仿真板 LPC2103有32个IO端口已经全部接到接线柱,当做总线的实验时,都需要将开发板上的GPIO/BUS开关拨到BUS一侧,这样用IO口模拟的总线就会接到实验仪的总线器件,实验时按器件地址接好CS,程序模拟的总线就会控制器件进行工作。而在做不用总线的实验时,建议将开关拨到GPIO一侧,以避免MCU的IO信号跟实验仪上的总线信号有冲突。2.3 实验系统的调试方法1、 使用WAVE集成调试软件进行联机仿真,有关WAVE集成调试软件的使用方法,参见。2、 当使用ARM LPC2103仿真板做实验时,要用到KEIL或ADS开发环境,如何在这两个开发环境下添加LAB8000实验的驱动,如何进行项目的设置,如何进行程序的开发和调试,本说明书都有介绍。如果要更详细有关开发环境的说明,请参考这两个开发环境附带的使用手册。第三章 实验说明 MCS51系列单片机实验说明3.1 系统的安装和启动1、 仿真开发系统集成调试软件的安装和使用见WAVE仿真开发系统使用手册。2、 用配套的USB通讯电缆将PC机和实验仪相联接。3、 将实验台的电源线与220V电源相连。(实验结束后应拔下)4、 打开实验台电源开关,红色电源指示灯亮。5、 打开计算机电源,执行WAVE集成调试软件。注意:1、 论是集成电