单片机实验系统
目 录
第一章 LAB2000单片机仿真系统的使用 ………………………………………………1
1.1 单片机仿真系统介绍 …………………………………………………………………1
1.2 WAVE的开发环境 …………………………………………………………………2
实验一 单片机仿真实验系统的应用与演示 ……………………………………………6
第二章 LAB2000实验系统组成和结构的使用 ……………………………………………7
2.1 伟福实验系统的硬件组成 ……………………………………………………………7
2.2 WAVE仿真板 ……………………………………………………………………13
第三章 MCS-51单片机应用实验 …………………………………………………………14
实验二 信号灯控制实验 ………………………………………………………………14
实验三 继电器控制实验 ………………………………………………………………16
实验四 计数器实验 ……………………………………………………………………18
实验五 定时器实验 ……………………………………………………………………20
实验六 外部中断实验 ……………………………………………………………………22
实验七 用74LS273和74LS373输出数据 ………………………………………………24
实验八 8255输入、输出实验 …………………………………………………………26
实验九 八段数码管（LED）显示 ……………………………………………………28
实验十 D/A转换和直流电机控制实验 ………………………………………………30
实验十一 A/D转换实验 ………………………………………………………………32
实验十二 单片机串行口通信实验 ……………………………………………………34
第四章 单片机综合应用实验 ………………………………………………………………36
实验十三 电子时钟设计 ………………………………………………………………36
实验十四 键盘扫描显示实验 …………………………………………………………38
实验十五 可调电子时钟设计 …………………………………………………………40
实验十六 交通信号灯模型 ………………………………………………………………42
实验十七 步进电机控制实验 …………………………………………………………44
实验十八 液晶显示的控制 ………………………………………………………………46
实验十九 空调温度控制 ………………………………………………………………49
实验二十 汽车倒车测距仪 ………………………………………………………………52
实验二十一 单片机应用系统综合设计 ………………………………………………55
在每次实验完成后，请填写相应的实验报告，实验报告格式如下：
实验名称 （实验前完成）
1. 实验目的
2. 实验说明
3. 程序框图
4. 实验结果，如本程序的关键、达到的效果、参数分析等（实验过程记录、实验后整理）
5. 实验体会，如编程和调试过程中遇到的问题和解决方法，对于该问题和解决方案的感想等。（实验后整理）
6. 建议（通过实验，对该实验有何改进或建议）
注意：实验报告在下一次实验时由负责老师检查。实验成绩作为平时成绩评分的参考。
第一章 LAB2000单片机仿真系统的使用
1.1 单片机仿真系统的介绍
1.1.1 概述
本仿真实验系统可实现MCS51/MCS196单片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。该实验系统对基本实验仅需少量连线就可进行，以减轻学生的工作量，同时也提供了一些需较多连线的扩展性实验以进一步锻炼学员的动手能力（详见第2部分）。此外，它还为学生们提供了强大的软硬件调试手段。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。
1．仿真器系统构成
本仿真实验系统具有三种使用方法：
（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WINDOWS/DOS软件驱动板上仿真器进行仿真和实验。
（3）有系统机、用外接仿真器进行仿真和实验。
（4）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。
2． 实验系统自带键盘和显示器，自带系统监控程序。如果没有系统机也照样进行各种学习和实验。
3．配备有DOS，Windows两套PC机系统软件，在有系统机的情况下，通过外接仿真器实现64K全空间的硬件断点和仿真。
4.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，软件仿真与硬件仿真两种模式，软件仿真可以在无仿真仪的情况下进行。
5．其中实验实例及实验程序，可采用机器码、汇编、C等三种语言编写，以适应不同层次的学生的需求。
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DIP40／28／24／20／16／14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。
1.1.2 伟福实验系统的支持软件
1．板上单片机仿真部分（使用WAVE集成调试软件）
(1)支持DOS、Windows'95/98双平台
(2)具有编辑、汇编、编译、调试和软件模拟等功能，所有操作均可通过窗口和菜单的选择来完成。方便用户编写和调试软件、直观反映程序运行情况，提高软件开发效率。
(3)支持汇编语言、C、PLM高级语言源程序调试。
(4)可观察数组，记录等各种复杂变量。
(5)脱开实验系统单独进行软件模拟，这种方式尤其适用于软件实验
注意： (1)无论是集成电路的插拔、通讯电缆的连接、跳线器的设置还是实验线路的连接，都应确保在断电情况下进行，否则可能造成对设备的损坏。
(2)实验线路连接完成后，应仔细检查无误后再接通电源。
1.2 WAVE的开发环境
WAVE仿真器有两种版本：DOS版本和Windows版本。中文界面，英文界面可任选，并支持ASM，C，PLM语言混合编程，具有项目管理功能，为用户的资源共享，课题重组提供强有力的手段。有丰富的窗口显示方式，能多方位，动态地显示仿真的各种过程。可采用双工作模式： 软件模拟仿真（不要仿真器也能模拟仿真）和硬件仿真。
由于编辑、编译、下载、调试全部集中在一个环境下，为使用者提供了一个全集成环境，统一的界面，包含一个项目管理器，一个功能强大的编辑器，汇编Make、Build和调试工具并提供一个与第三方编译器的接口，为用户提供了方便。
WAVE仿真器具有强大的逻辑分析仪综合调试功能，通过交互式软件菜单窗口对系统硬件的逻辑或时序进行同步实时采样，并能实时在线调试分析。本节主要介绍Windows版本的使用。
1.2.1 WINDOWS版本软件安装
1．安装WAVE仿真器
将安装盘(光盘或软盘)上的文件全部复制到硬盘的一个目录(或文件夹)中,执行相应目录（或文件夹）下的SETUP进行安装即可。
注意:在安装新版本软件时,如果硬盘上已有老版本的软件,请卸载旧版本软件后,再安装新软件。在安装过程中,如果用户没有指定安装目录,安装完成后,会在C:盘建立一个C:WAVE目录(文件夹),结构如下:
目录 内容
C:WAVE
├ BIN 可执行程序
├ HELP 帮助文件和使用说明
└ SAMPLES 样例和演示程序
2.编译器的安装
伟福仿真系统已内嵌汇编编译器(伟福汇编器),同时留有第三方的编译器的接口,方便用户使用高级语言调试程序。在伟福信真系统的光盘中，通常提供有伟福编译器CMP51。如果使用高级语言（汇编语言或C语言）编译器由用户自备。
安装51系列CPU的编译器
1. 进入C:盘根目录,建立C:COMP51文件夹
2. 将第三方的51编译器复制到C:COMP51文件夹下。
3. 在 [ 主菜单 | 仿真器 | 仿真器设置 | 语言 ] 对话框的[编译器路径] 指定为C:COMP51 (参见图1-1仿真器设置)
说明： 如果用户将第三方编译器安装在硬盘的其它位置,请在[编译器路径]指明其位置。
图1-1 仿真器的设置
3．系统安装及使用要求
（1）实验要求，进行51系列单片机仿真实验时，应插上POD51/96仿真板,并插上8051或8052CPU（如果68脚的插座上装有80C196芯片应将其拨下）。
（2）将配套的串行通讯电缆的一端与实验箱的RS232 9芯D形插座相连，另一端与PC相的串行口相连。
（3）将实验箱的电源线与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。仿真开发器初始化成功后，RS232插口旁的绿色指示灯亮。指示灯闪烁表示仿真系统正与PC机通讯或正在执行用户程序。
（5）打开计算机电源，执行WAVE集成调试软件。
1.2.2 WAVE仿真器的界面
WAVW仿真器的开发环境界面如图1-2所示
WAVE的窗口可根据选择主要功能如下：
1． 项目窗口 可对项目进行管理。
2． 信息窗口 显示系统编译输出的信息。如果程序有错，会以图标形式指出, 表示错误, 表示警告, 表示通过在编译信息行会有相关的生成文件,双击鼠标左键,或单击右键在弹出菜单中选择“打开”功能,可以打开相关文件。如果有编译错误,双击左键,可以在源程序中指出错误所在行。
3． CPU窗口 CPU窗口，可给出机器码及反汇编程序，可以让你更清楚地了解程序执行过程。
图1-2 WAVE仿真器开发环境界面
4． 数据窗口 51系列有以下四种数据窗口：
1） DATA 内部数据窗口。在内部数据窗口中可以看到CPU内部的数据值，红色的为上一步执行过程中，改变过的值，窗口状态栏中为选中数据的地址，可以在选中的数据上直接修改数据的十六进制值，也可以用弹出菜单的修改功能，修改选中的数据值。数据窗口通过项目窗口下方的DATA选项激活。
2） CODE 程序数据窗口；程序数据窗口显示的是编译后程序码，状态栏显示的是选中数据的地址，可以对在选中数据上直接修改程序数据的十六进制值，也可以对程序数据进行“块填充”，“块移动”操作,也可以读入一段二进制代码插入程序数据中,也可以将程序数据中的某段代码写文件中。
3） XDATA 外部数据窗口。通过数据窗口可观察程序运行过程中数据单元中的内容。
4） PDATA 外部数据窗口（页方式）。
WAVE的窗口较多，可根据不同的需要进行选择。
1.2.3 伟福系统的使用
1.文本编辑器的使用
在伟福编辑器中，可以编辑C语言、汇编语言、PLM语言程序，方法如下：
（1）调整主窗口中各窗口的边缘线，可以将编辑窗口调整至最大；如图1-3所示。
（2）在编辑框中可像一般的文本编辑软件一样编辑程序。并能通过复制、剪贴、粘贴等功能对程序进行修改。
图1-3 程序编辑窗口
注意：源程序除可以在WAVE6000的编译环境下编辑、录入，还可以在WORD、记事本或写字板环境下录入、编辑和修改，并拷贝到伟福编辑器中进行编译，但在编译前须将文件存为“**.asm”的格式。
2．程序的编译
在程序运行之前，应先对程序进行编译，方法为：
（1） 进入【项目】菜单，选择【编译】项，对程序进行编译。
（2） 按F9键，对程序进行编译。
（3） 在工具条中选择【编译（F9）】按钮 ，对程序进行编译。
3．程序的运行
（1） 在【执行】菜单中选择【全速执行】，可执行整个程序。
（2） 按Ctrl+F9，也可全速执行程序。
（3） 选择工具栏中的全速执行（Ctrl+F9）按钮 ，也可执行程序。
（4） 也可按说明书中选择断点执行方式和单步执行方式。
注意：上机过程中应体会单步、跟踪、设置断点、程序运行至光标处（按F4）、全速运行等软件调试方法的功能和特点。
4．计算机与单片机实验仪的连接运行
将计算机与单片机实验仪连接，可直接将已编辑好的程序编译成机器码，通过串行口传输给单片机实验仪，并可运行程序。
（1） 用9芯串行线连接计算机的串行口（COM1或COM2）和单片机实验箱的仿真器串口连接；
（2） 连接实验仪的电源，打开实验仪的电源；
（3） 连接计算机的电源，打开计算机电源；
（4） 设置仿真器的各设置项，连接成功后在窗口的左上角的【仿真器设置】按钮上将出现一个绿色的“√” 。
（5） 编写程序或调入事先编辑好的程序文件，按F9键进行编译程序。按Ctrl+F9执行程序。