伟福Lab6000系列单片机仿真实验系统使用说明书.doc

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1、伟福伟福Lab6000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.3第三章 板上仿真器使用方法. .17第四章 MCS51系列单片机实验 .24MCS96系列单片机实验 .258088/86系列CPU实验 .26软件实验 1. 存储器块清零(51/96/88).27 2. 二进制到BCD码转换(51/96/88).28 3. 二进制到ASCII码转换(51/96/88).29 4. 内存块移动(51/96/88).30 5. 程序跳转表(51/96/88).31 6. 数据排序(51/96/88).32硬件实验 1. P1口输入输出

2、(51/96) .332. 继电器控制(51/96) .353. 用74LS245读入数据(51/96/88) .36 4. 用74LS273输出数据(51/96/88) .37 5. PWM转换电压实验(51/96) .386. 音频控制(51/96) .397. 用8255输入、输出(51/96/88) .40 8. 串行数转换并行数(51/96) .41 9. 并行数转换串行数(51/96) .43 10. 计数器实验(51) .45 11. 外部中断实验(51/96) .46 12. 定时器实验(51/96) .48 13. D/A转换实验(51/96/88) .50 14. A/D转

3、换实验(51/96/88) .52 15. 外部中断实验(急救车与交通灯) (51/96).54 16. 八段数码管显示(51/96/88).56 17. 键盘扫描显示实验(51/96/88).58 18. 电子时钟(51/96/88).60 19. 单片机串行口通讯实验(51/96).62 20. 打印机控制实验(51/96/88).64 21. 直流电机控制实验(51/96/88).66 22. 步进电机控制实验(51/96/88).68 23. 温度传感器实验(51/96/88).71 24. 液晶显示屏控制实验(51/96/88).72 25. 电子琴(51/96/88).74 26.

4、 空调温度控制实验(51/96/88).76 27. 计算器实验(51/96/88).7928. 用HSO方式输出PWM波形(96).81 29. 用HSI方式测量脉冲宽度(96).8230. 用HSI中断方式统计脉冲个数(96).8331. 计数器实验(96).8532. 用片内A/D做A/D转换实验(96).8632. PWM转换电压实验(88).8734. 8253计数器实验(88).8835. 8259外部中断实验(88).8936. 8253定时器实验(88).9137. 8251A串行口通讯实验(88).9338. 8237 DMA实验(88).9539. 压力传感器实验(51/9

5、6/88).9740. 红外通讯实验(51/96/88).9841. 16x16点阵显示实验(51/96/88).10242. I2C总线实验(51/96). .104第五章 逻辑分析工具.107第六章 系统自检功能.110 本实验说明书包括8051、80C196、8088/86三种实验说明（MCS51有6个软件实验、31个硬件实验，MCS51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）。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”适合三种CPU、标有“51/96”适合M

6、CS51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。 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，MCS51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。软件实验的项目名为S1.PRJ.S6.PRJ，对应于相应的软件实验，硬件实验项目名为H1.PRJ.H37.PRJ，对应于相应的硬件实验。若该CPU无此实

7、验，则相应的目录下无此项目。例硬件实验一“P1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，例硬件实验八“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。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LAB6000改进型伟福单片机仿真实验系统。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，可以让学生直观地观察到单片机内部及外部电路工作的波形。

8、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) 逻辑门电路(7) 逻辑笔电路(8) 4MHz脉冲信号源和多级分频电路，可得多种脉冲信号。(9) PWM转换电压电路(10) 模拟量电压(电位器)电路(11) 串口通信实验电路(12) 六位8段码LED数字显示器(13) 4x6键盘(14) 存储器(15) 8255端口扩展电路(16) 模数变换电路，可接入两路模拟量。(17) 数模变换电路，提供0-5V，-5V+5V，-8V+8V三路输出(18) 液晶屏显示电路(19) 直流电机实

9、验模块(20) 步进电机实验控制模块(21) 打印机驱动实验模块(22) 温度传感器实验模块(23) 压力传感器实验模块(24) 红外通讯实验模块(25) 16x16点阵显示实验模块(26) I2C总线实验模块(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) 通用集成电路插座(DIP40/28/24/20/18/16/14)(32) 地址译码输出模块(33) 地址、数据及控制电路总线接出接口模块(34) 逻辑分析仪数字采样和可编程数字脉冲信号输出模块(35) 虚拟示波器1.2 仿真器系统构成本仿真实验系统

10、具有三种使用方法：（1）无系统机，仅用实验仪的板上仿真器进行仿真和实验。（2）有系统机，用系统机上的集成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验。（3）无实验仪、无仿真器，仅在系统机上采用软件模拟方式进行仿真。1.3 配EX51B仿真板，可进行8051；配EX96B仿真板， 可进行80C196的实验；配EX88B仿真板，可以进行80888086实验。1.4 实验系统自带键盘和显示器，自带系统监控程序。如果没有系统机也同样进行各种学 习和实验。1.5 配备PC机集成调试软件，在有系统机的情况下，通过板上仿真器实现64K全空间的硬件断点和仿真。1.6 PC机和系统机软件具有全集成化仿真环境，中、英文两

11、种界面，软件仿真与硬件仿两种模式，软件仿真可以在无仿真仪的情况下进行。1.7 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，本实验仪可以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，板上也提供了DIP402824201614插孔和CPU的地址数据总线引出插孔，供学生自己扩展其它实验，培养实际动手能力，加强对实验电路的理解。实验程序采用多种语言适应不同层次的学生的需要。高级

12、语言编写应用程序，是一种时代的需要，通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。各个学校可以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，本公司可以代编程序，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

13、发能力。此外，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，既可以和MCS51、MCS96 CPU也可以和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仅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”。

14、 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。我们可以通过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) 和去抖动电路组成，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2.1.4 音频放大电路图4： 音频放大滤波电路2.1.5 继电器输出电路图5： 继电器控制电路 当控制端电平置高，公共触点与常开端吸合。

15、我们可以将常开端接入一发光二极管，公共端接+5V电平，通过对控制端进行控制，观察发光二极管的状态。见图5。2.1.6 逻辑门电路或门 与门 非门图6：逻辑门电路本实验仪提供系列门电路：非门，或门，与门，D触发器。逻辑门电路由7400和7404组合实现。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 4MHz脉冲信号源和多级分频电路 下图是4MHz脉冲信号输出电路。可将4MHz脉冲信号接到分频电路上，经过分频后，能得

16、到2M、1M、500K、250K、125K、62.5KHz多种频率的脉冲信号。图8-2： 脉冲分频电路图8-1 ：4MHz脉冲产生电路图9： PWM转换电路2.1.9 PWM转换电路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，并且共地即可。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，可以用

17、这两个插孔进行RS232通信程序实验，经电平转换后，再通过实验仪的“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。显示控制的位码由74HC374输出，经ULN2003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

18、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，就可以判断哪个键被按下。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。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

19、61256。提供给学生做存储器实验，由于地址译码为4K一段，所以只能提供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，通过CPU软件处理，读进A/D转换值，再将转换值送数码管显示。我们可以调节电位器，使之输出不同电压值，通过数码管的显示，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。我们可以通过软件编程

20、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2.1.21 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.

21、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2.1.31 实验电路插座本实验仪具有1个40芯通用电路插座，每个插座的全部引脚都被引出到相应的插孔，40 芯通用插座可兼容28芯、24芯、16芯和14芯插座。利用这个插座，可对双列直插式的各种微机芯片进行实验。2.1.33 总线插孔 本实验仪上有三排总线插座，用于引出各种总线信号，其中AD

22、0AD7为8根数据总线，A0A15为16根地址总线。另外ALE，RD，WR为控制总线。与CPU相关的一些控制信号和I/O信号例如P1口、RXD、TXD等信号在相应的仿真板上。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 EX51B仿真板进行80C51的实验时，需将EX51B仿真板插在实验仪上，EX51B仿真板如下图：单片机常

23、用信号接线座实验仪工作于仿真方式时，接8051仿真线实验仪工作于仿真方式时，请短接此跳线。当仿真EX51B仿真板独立运行时，请短接这组五个跳线。启动方式按键在EX51B仿真板上有两个跳线器J301和J302，和一个启动方式选择按键。J301：当仿真板独立运行时，请将这组跳线全部短接。所说的仿真板独立运行，就是说没有仿真器，把程序烧录到CPU中，插到40DIP座上运行程序。（注：用KEIL的下载仿真方式也属于独立运行方式）。与独立运行相对的是仿真方式，在这种方式下，这组跳线都要开路，仿真方式有两种：1。直接用实验议自带的仿真器，2。外接伟福仿真器，将仿真器用34芯电缆接到实验仪的CN2插座上，此

24、时，EX51B仿真板相当于一个仿真头。J302：本实验仪具有外接仿真功能，当实验仪工作于外接仿真方式时，为防止总线冲突，将此跳线短接，屏蔽实验仪的外部总线。这时实验仪上所有接在总线上的器件都不会受到影响。参见实验仪用于仿真的有关说明。启动方式按键：EX51B仿真板可工作于两种独立进行方式，1.把程序烧到CPU芯片中，打开实验就可以直接运行。2.用KEIL的MON51下载方式进行仿真。按住“启动方式”键，就可进入此方式。（注：EX51B仿真板工作于独立方式时，需要将实验仪上仿真器拔下来）2.2.2 EX96仿真板 进行MCS80196系列实验时，需将EX96仿真板插在实验仪上，EX96B仿真板如

25、下图：2.2.2 EX88B仿真板进行i8088/86的实验时，需将EX88B仿真板插在实验仪上，EX88B仿真板如图：IO/M：用于选择访问外设还是存储器2.3 伟福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，参见伟福仿真器使用说明书。 2、不使用WAVE集成调试环境，利用系统机自带键盘和LED监视器同样可以进行仿真实验，具体请参见“第三章 板上仿真器使用方法”第三章 板上仿真器使用方法 在无系统机的情况下，可以用实验仪上的键盘和LED显示器作为监控来进行仿真。插上相应的仿真板，开启电源，在 LED上出现 CPU的型号 ，如 8051、8

26、096或8088 。表示系统已经可以开始工作了。 采用这种工作方式时，仿真仪上的键盘和LED显示器既可作为监控系统用,也可以作为用户资源.当仿真仪未运行用户时，键盘和LED 属于系统监控，用户用以输入程序，单步等，一旦运行时，显示器都作为用户资源。无系统机时，应先用汇编语言写好程序，用人工方法或者利用机把汇编语言翻成机器码，再用实验仪上的键盘将机器码输入，然后用Trace键，Here键，Step键进行调试，用Exec键使程序运行。3.1.2 键盘使用说明 本实验仪共有 6 位LED发光数码管, 左边4位为地址位，右边2位为数据位。当地址位4位数均有数值时，表示地址是程序存储器的地址或数据存储器

27、的地址。当地址数码管只有2位时（右边2位发光，左边2位暗），表示内部寄存器地址。当地址数码管只有3位时（最左面1位暗，第2位显示“0”，第3和4位是数字），表示是内部特殊寄存器（SFR）的地址。最右边的两位是数据位，它表示的是左边显示的地址单元中的数据。 面板上共有24个小键盘，为了介绍和使用时查找方便，约定用方括号表示按键，例如，RST表示面板上的“RST”键。3.1.3 RST 键 整机复位键整机复位键，复位后数码管的地址位显示“8051”字样(对于 MCS196 系列, 显示8096，如果是8088仿真板则显示8088)，表示复位操作完成。复位后程序存储器和外部数据存储器中的内容不变，程

28、序指针回到 0000处(8096系列为2080H、对于8088仿真板，初始地址为1000H)。CPU内部寄存器复位后为单片机复位操作规定的值，即有的寄存器的数据不变, 有的寄存器中的数据被复位。3.1.4 0.F 键 数字输入键数字键，用于输入16进制数。仿真器中的数据和地址均是用16进制表示。3.1.5 MON 键 监控键表示某些操作已结束，某些操作的所有步骤完成后，按MON键表示操作结束。3.1.6 Trace 键 跟踪执行键在调试程序时先按 MON 键，最左侧一只LED数码管出现“P”字符，这时 Trace 档起作用，每按一次 Trace 便执行一条用户编写的单片机指令，如果遇到“CAL

29、L”这类调用命令时，跟踪到调用内部。执行一条指令，可逐条检查用户程序的执行情况。3.1.7 Step 键 单步执行键用户调试程序时每按一次 Step 键，执行一条命令。但是，当执行到调用语句时，按一次 Step 键将执行调用所含的所有语句， Step 与 Trace 不同的是， Trace 遇到调用语句将进入调用语句内部仍然一步一步地执行。3.1.8 Last 键 地址减1键它有2个作用：1. 触发显示寄存器和存储器中的数据2. 地址减1触发显示寄存器和存储器中的数据刚在地址位上输入了寄存器或和存储器中的地址时，数据显示数码管是暗的未发光，此时，第一次按 Last 键，数据显示数码管开始显示数

30、据。地址减1操作当在仿真器上输入地址后，在第二次以及之后的各次按键时，每按一次 Last 键，地址值自动减1，地址值所对应的数据同时更换。3.1.9 Next 键 地址加1键它有2个作用：1. 触发显示寄存器和存储器中的数据2. 地址加1触发显示寄存器和存储器中的数据刚在地址位上输入了寄存器或和存储器中的地址时，数据显示数码管是暗的未发光，此时，第一次按 Next 键后，数据显示数码管开始显示数据。地址加1操作当在仿真器上输入地址后，在第二次以及之后的各次按键时，每按一次 Next 键，地址值自动加1，地址值所对应的数据同时更换。3.1.10 Here 键 断点运行键设置中断程序运行的地址，使

31、程序执行到中断地址处停止执行，在中断地址处等待新的操作命令（如RUN、STEP、TRACE等）。设置中断点时有两种情况：1.程序从0000地址(80C196起始地址为2080H,8088/86的起始为1000H)执行到中断点.按 RST 复位，再 MON 键，数码管显示“P”。.输入4位地址。.按Here按Here后，程序自动执行到中断点，此时显示中断点的地址和A寄存器中的内容。按Here键一是确定中断地址，同时启动了程序，并使程序执行到中断点停下来等待用户的命令。2先使程序执行到某处，再设置中断点先用单步（Step）、跟踪（Trace）、中断等运行方式使程序执行的某处停止。按“MON”键，使仿真器地址数码管显示“P”。输入中断的地址值按“Here”键程序自动从设置前的停止处执行到所设的中断地址处。3.1.11 Exec键 全速执行键 用仿真器调试程序时，设置好执行的初始地址后，按Exec可自动执行程序。3.2 脱机仿真下面根据仿真时的各类需要，逐一介绍有关的操作方法。3.2.1 将汇编源程序转