標題: 一款適合自學單片機的套件 [打印本頁]
作者: xiaojuan    時間: 2014-9-18 13:10
標題: 一款適合自學單片機的套件
單片機應用系統(tǒng)課程是目前高職高專院校電類專業(yè)的主干課。這是門操作性很強的課，對于高職高專院校的學生光靠課堂上的教學是遠不夠的，除了在課堂上要求學生掌握基本概念，了解單片機擴展接口電路的設計方法和設計編制程序的流程之外，只有通過課外大量的實際操作，才能掌握單片機應用系統(tǒng)的設計步驟，學會開發(fā)單片機應用系統(tǒng)基本方法。成為具有高技能高素質的應用型人才，實現與就業(yè)崗位零過渡。
出于這樣的目的，我們整合了一套成本低廉、取材容易、制作快捷、操作方便的單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)。本實驗開發(fā)系統(tǒng)分硬件和軟件兩大部分，現介紹給大家，供廣大讀者自己制作，如遇困難可通過QQ：416999293在線交流。
1．硬件電路
硬件電路分為單片機的最小系統(tǒng)和擴展接口電路兩大部分。
1．1  最小系統(tǒng)
最小系統(tǒng)是沒有外圍器件及外設接口擴展的單片機系統(tǒng)。它是單片機應用系統(tǒng)的設計基礎，它包括最小系統(tǒng)結構選擇、時鐘系統(tǒng)設計和復位系統(tǒng)設計。通常情況下，單片機最小系統(tǒng)分三種結構：①總線型總線應用的最小系統(tǒng)結構，該結構由總線型單片機、復位電路、時鐘電路、I/O口、及并行擴展總線組成。②總線型非總線應用的最小系統(tǒng)結構，只有單片機、復位電路構成的最簡單的電路，并行總線不用于外圍擴展，可作為應用系統(tǒng)的I/O口使用。③非總線型單片機的最小系統(tǒng)結構。
這里介紹的最小系統(tǒng)屬于第②種，由單片機89S52和ISP編程接口組成，其原理如圖1(a)所示，印刷電路板見圖1(b)所示，實物見圖1(c)所示。電路簡單，制作容易，圖中各元器件的型號或規(guī)格見表1。如果不用串口下載程序的話，可省去U102芯片及其外圍元件，電路更精簡。
表1  圖1最小系統(tǒng)的材料清單
名稱

型號或規(guī)格

數量

代號

單片機
AT89S52
1
U101
集成塊
MAX232
1
U102
穩(wěn)壓塊
LM7805
1
U103
晶振
11.0592MHz
1
Y101
電解電容
10U/16V
1
C101
電解電容
10U/16V
4
C104，C105，C106，C107
電解電容
100U/16V
2
C108，C110
電容
30P
2
C101，C102
電容
0．1U
1
C109
二極管
1N4007
1
VD1
連接器
IDC10
1
CN101
連接器
SIP2
4
CN102，J101，J102，J103
連接器
DB9
1
CN103
按鈕

1
S101
印刷電路板

1




(a)



(b)

(b)


圖1  最小系統(tǒng)原理

1．2  下載器 下載器由接口板和連接電纜組成。接口板的原理圖見圖2（a）,印制線路板見圖2（b）、圖2（c）。圖中U201是8緩沖器74HC244電路，用來作計算機并口和單片機的緩沖隔離。連接器CN202是通用的DB25針形插頭，與上位機連接，進行通信；其中4、5腳控制U201芯片，在其低電平時允許數據正常傳輸，高電平時74HC244的輸出呈高阻狀態(tài)；6腳輸出數據到單片機；7腳是時鐘信號；9腳是輸出復位信號；10腳是接收從單片機讀出的數據。連接器CN201是標準的10針IDC插座，其各針功能見圖圖2（d）。
下載電纜采用10芯扁平電纜，兩頭壓有IDC插頭。一端接下載器，另一端接最小系統(tǒng)板上的ISP口。



圖2（a）接口板原理



圖2(b)  接口板印刷電路頂面


圖2(c)  接口板印刷電路底面


圖2（d）  CN201功能




自制實物

2．軟件操作 在這個實驗開發(fā)系統(tǒng)中軟件使用了keil c和程序下載軟件SLISP。有興趣仿真的讀者可使用proteus軟件。由于應用電路和程序在仿真環(huán)境與真實環(huán)境中運行，在某些情況下存在一定的差異，所以在這里不予推薦。所用兩個軟件可到相應網站上下載安裝。
2．1  keil c的基本操作
已經安裝了keil c軟件電腦的桌面上會有個圖標。用鼠標左鍵雙擊該圖標便可進入keil c的工作界面，如圖3所示。該界面與Word界面相類似，上邊是菜單欄，接著是快捷按鈕欄等。這里我們用到的部分菜單或快捷按鈕的中文含義已標注在圖3上；用到的功能只是創(chuàng)建一個項目或打開一個已有的項目，創(chuàng)建或打開一個源程序文本等，最后把它編譯成我們需要的十六進制文件。其操作步驟如下：



圖3  keil c工作界面

2．1．1  新建項目
在keil c工作界面上用鼠標左鍵點下拉菜單“Project”，在圖4所示彈出的菜單上點“New Project”；桌面彈出圖5所示的“Creat New Project”創(chuàng)建新項目對話框。在對話中的“保存在：”右側的文本框中選擇要保存項目文件的路徑，如“program”；在“文件名：”右側的文本框中輸入項目的文件名，如“my_LAB”；如圖5所示，然后點“保存”按鈕。接著在出現的“Select Device for Target ‘Target 1’”對話框中直接按“確定”按鈕。這樣接完成了項目的創(chuàng)建，此時在keil c工作界面左側中間的“項目窗口”中可以見到有一個項目“Target 1”存在，如圖6所示。
如果要打開一個已有的項目，則在圖4中點“Open Project”，就會彈出一個與“Creat New Project”創(chuàng)建新項目類似的對話框“Select project file”選擇項目文件，類似地選擇文件存放的路徑，找到要打開的文件，最后點“打開”按鈕即可。



圖4  創(chuàng)建項目




圖5  設置項目文件名




圖6  設置好項目文件名




圖7  完成項目創(chuàng)建

2．1．2  新建文件
在圖3中點“新建文本”按鈕，在中間右邊框內就會出現“Text1”文本窗口。接著就可以在該窗口內輸入源程序，并將該文件按程序設計的語言不同“Save  as”另存為“Text1.c”（C語言）或“Text1.asm”（匯編語言）文件，再進行編輯，最后別忘了保存，如圖7所示。如果已經用其他編輯軟件建好了一個C語言或匯編語言程序文件，那么就可以在圖3中直接點“打開文本”按鈕，找到需要的文件后點“打開”按鈕即可。



圖8  新建或打開文件

2．1．3  目標文件選項設置 從圖8中可以看到，建立目標“Build target”和重建全部目標文件“Rebuild all target files”這兩個按鈕是灰色的不能進行操作，原因是我們還沒有對目標文件選項進行設置。只有對目標文件選項進行設置后才能夠對源程序進行編譯等操作。其設置過程如下：
在圖8上點下拉菜單“Project”，選“Options for Target ‘Target 1’”。在彈出的對話框中選中“Output”標簽頁，選中頁中的有關項，見圖9所示。即在“Creat HEX file”前的復選框內打“√”；在“HEX”后的文本框中選擇“HEX-80”；在“Browse Information”前的復選框內打“√”。設置完后點“確定”按鈕，返回到圖10所示界面。此時我們可以見到兩個快捷按鈕建立目標“Build target”和重建全部目標文件“Rebuild all target files”的顏色都變深了。目標文件選項設置完成。



圖9  目標選項設置




圖10  完成目標選項設置

2．1．4  建立目標文件 在建立目標文件之前，首先要將文件添加到組里去。具體操作如下：在圖10中，將鼠標箭頭移至中間左邊項目窗口中的“Source Group 1”前的圖標上，再單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單項中選擇“Add files to Group ‘Source Group 1’”，如圖11所示。在彈出圖12所示的對話框中選擇剛才編輯保存好的源程序文件“Text1.c”，點“Add”按鈕，再點“Close”按鈕。此時按鈕建立目標“Build target”前的編譯當前文件“Translate current file”按鈕的顏色也變深了。而在中間左邊項目窗口中的“Source Group 1”前多了一個“+”號。點擊“+”號，可以看到在“Source Group 1”下面就有一個源程序文件圖標，如圖13所示。
完成上述操作后方可進入建立目標文件。通常先點編譯當前文件“Translate current file”，再建立目標文件“Build target”；或直接點重建目標文件“Rebuild all target files”。即可生成我們需要的后綴名為HEX的十六進制文件。如果在編譯、連接中出現錯誤，則可按照提示進行檢查。這個. HEX文件就是我們要下載到單片機中的程序文件。




圖11  添加文件




圖12  選擇添加的文件




圖13  已添加文件


2．2  程序讀取與下載
已經安裝有雙龍電子下載軟件的電腦，在其桌面上也有個圖標。同樣用鼠標左鍵雙擊該圖標便可進入MCU下載程序的工作界面，如圖14所示。該界面是中文的且比較清晰，所以不多說了。
首次使用時將“通信參數設置及器件選擇”設置成圖中所示，即通信口設為并行通信口“LPT1”，速率設為“TURBO”加速，器件選擇“AT89S52”。
拔去最小系統(tǒng)板上的跳線J101、J102、J103，插上AT89S52芯片；將下載線的接口板插入電腦的并口上，把連接電纜把最小系統(tǒng)與接口板連好，再在最小系統(tǒng)上接上+9V電源。注意“+”與“-”不能搞錯。打開電源對最小系統(tǒng)上電。接著就可以讀寫芯片中的程序了。



圖14  MCU下載軟件工作界面

2．2．1  讀取程序
按照上面的步驟操作完成后，在圖14的界面上點“讀取”，界面如圖15所示。讀取完成后，點右邊“編輯”按鈕，彈出“編輯緩沖區(qū)”界面，見圖16。此時就可以對程序進行編輯了。如果需要可以點“保存”按鈕，將文件保存為二進制或十六進制等文件。



圖15  讀取程序




圖16  編輯程序

2．2．2  下載程序 下載程序前先要設置好待下載的二進制或十六進制文件，即后綴名為BIN或HEX的文件。方法如下：在圖14中點“flash”按鈕，彈出“打開FLASH存儲器數據文件”對話框。在“查找范圍”右側的文本框中找到待寫文件的目錄及文件名，在“文件名”右側的文本框中就會顯示出該文件名，見圖17，再點“打開”按鈕。在“空閑存儲器填充”中選“填充FF”(最后選“OO”)，點“確定”，此時界面如圖18所示。
在圖18的界面上點“編程”按鈕，軟件就會自動對芯片寫入程序，完成后的界面如圖19所示。如出現錯誤，就會在下面的文本框中出現提示。找到原因后再進行重寫，但重寫前請先把芯片內原來的擦除掉，即點一下“擦除”按鈕即可。
如果對原程序進行了修改，那么就要重新進行編譯，即點重建目標文件“Rebuild all target files”按鈕，生成新的.HEX文件；下載時還得重新加載剛生成的同一文件名的新.HEX文件。這樣才能保證本次下載的是已修改的程序。
完成上面的操作后，關閉+9V電源，拔下連接電纜，插上跳線J101，接上擴展接口電路，就可以檢查程序的運行情況，進行實驗或開發(fā)了。



圖17加載待寫文件




圖18  完成寫操作




圖19


如果在下載過程中出現錯誤，就會在下面的文本框中出現提示。找到原因后再進行重寫時，請先把芯片內原來的擦除掉，然后再寫。 如果對原程序進行了修改，那么就要重新進行編譯，即點重建目標文件“Rebuild all target files”按鈕，生成新的.HEX文件；下載時還得重新加載剛生成的同一文件名的新.HEX文件。這樣才能保證本次下載的是已修改的程序。 完成上面的操作后，關閉+9V電源，拔下連接電纜，插上跳線J101，接上擴展接口電路，就可以檢查程序的運行情況，進行實驗或開發(fā)了。




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