標準pic實驗指導書

MPLAB軟件的安裝和使用一、實驗目的1熟悉MPLABIDE的編譯環(huán)境2了解在MPLABIDE環(huán)境下運用匯編語言、C語言的編程開發(fā)流程，包括源程序的編寫、編譯、模擬仿真、調(diào)試及程序下載3掌握PIC單片機匯編指令二實驗內(nèi)容1MPLAB集成開發(fā)實驗系統(tǒng)的基本操作使用三、實驗原理、方法和手段1MPLAB界面及系統(tǒng)工程的建立MPLAB集成開發(fā)環(huán)境（IDE）是一個綜合的編輯器、項目管理器和設計平臺，適用于使用MICROCHIPPICMICRO和DSPIC單片機進行嵌入式設計的應用開發(fā)。1MPLAB菜單及工具欄2VIEW菜單下常用調(diào)試窗口選項2PROJECT菜單下常用命令窗口選項3DEBUGGER菜單由所示兩個子菜單組成，一個用于選擇調(diào)試工具及方式，一個用于清理內(nèi)存空間。4PROGRAMMER程序燒寫工具選擇菜單。（對于程序的燒寫，MICROCHIP有專門的工具用來完成程序的燒寫編程，但有些破解的工具同樣支持程序的燒寫）5TOOLS一些其他特殊功能用途的軟件工具選擇窗口6CONFIGURE常用于器件的選擇及單片機系統(tǒng)編程配置位的設置。在器件選擇對話框中，綠色表示PROGRAMMERS、DEBUGGERS硬件工具及編譯器支持所選用的單片機器件的對應功能；黃色表示只有測試版（BETA版）硬件工具及編譯器才支持以上功能；紅色表示硬件工具及編譯器不支持所選用的單片機器件的對應功能。該窗口主要完成對單片機內(nèi)部系統(tǒng)配置寄存器CONFIG進行配置；由于這個寄存器的信息采用一種映像方式存儲在程序存儲器中，地址為2007H，已經(jīng)超出用戶編程存儲空間可尋址的范圍，系統(tǒng)配置存儲器CONFIG的讀、寫只能通過特殊方法來實現(xiàn)。可以通過以下設置方式設置，編譯后，隨系統(tǒng)程序一起下載到目標器件中。2利用MPLAB工程向?qū)Ы⒁粋€完整的工程第一步選擇菜單命令PROJECT|PROJECTWIZARD（工程|工程向?qū)В⒊霈F(xiàn)如圖24所示的歡迎界面。第二步直接單擊“下一步”，選擇芯片型號，如圖25所示第三步單擊“下一步”，根據(jù)使用的芯片和源程序選擇相應的編譯工具，需要注意的是（對于PIC16F877A來說）當你的源程序為C語言時，編譯工具應選HITECHUNIVERSALTOOLSUITE；若源程序為匯編語言時，編譯工具應選MICROCHIPMPASMTOOLSUITE。同時保證TOOLSUITECORTENTS下方的方框內(nèi)的某個文件前面沒有出現(xiàn)紅色的叉；若出現(xiàn)則需要鼠標選中該文件，然后執(zhí)行下方的BROWSE按鈕為其手動指定正確的路徑。第四步單擊“下一步”，選擇項目保存目錄和填寫項目名稱，如圖27所示第五步單擊“下一步”，添加源程序到當前工程，如圖28所示。如果還沒有編寫源程序直接點擊“下一步”。如果編寫了源程序，向項目中添加文件流程如下選擇要添加的文件，單擊一個文件名以選擇該文件或按住CTRL鍵并單擊以選擇多個文件，單擊ADD（添加），要添加到新項目中的文件將出現(xiàn)在右面的列表中。要將文件從列表中刪除，單擊文件名選擇要刪除的文件，然后單擊REMOVE（刪除）。第六步單擊“下一步”直到單擊“完成”，退出向?qū)?。至此，完成一個工程的建立。第七步選擇MPLAB的菜單命令FILE|NEW（文件|新建）或快捷方式（如圖所示），MPLAB將自動調(diào)用MPLABEDITOR（源程序編輯器），工作區(qū)內(nèi)將出現(xiàn)一個文本編輯窗口，可以在此完成源程序的錄入工作。如圖22所示。在“文本編輯窗口”內(nèi)編輯源程序，選擇菜單命令FILE|SAVE（文件|保存），將編輯好的源文件保存到指定的目錄下，如圖23所示。點擊保存，這是編輯區(qū)的文字由之前的灰色變?yōu)椴噬５诎瞬綄⑿陆ǖ脑次募砑拥焦こ讨腥?，右鍵工程中的SOURCEFILES，點擊ADDFILES，找到工程下新建的源文件，選中，點擊打開。第九步使用PROJECT（項目）菜單匯編和鏈接當前文件。要編譯項目，可選擇以下任一種方式APROJECTBUILDALLB在項目窗口中右擊項目名稱并選擇BUILDALL（編譯所有）C在項目工具欄中單擊BUILDALL圖標（匯編語言）或（C語言）。OUTPUT（輸出）窗口將顯示編譯的結(jié)果。如果沒有錯誤，將會顯示內(nèi)存使用情況，如果編譯有錯誤，輸出窗口會有提示，需修改程序，直到?jīng)]有錯誤。編譯后，打開工程文件夾，可以看出編譯生成了HEX可執(zhí)行文件，即用來燒寫單片機的文件。四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。I/O端口實驗一、實驗目的1熟悉PIC16F877A的I/O的基本功能2掌握在MPLABIDE環(huán)境下I/O端口的定義、設置及其相關(guān)應用3掌握PIC單片機相關(guān)匯編指令二實驗內(nèi)容1利用I/O控制實現(xiàn)實驗板上LED燈的流水點亮。2利用I/O控制實現(xiàn)實驗板上數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示”01234567”三、實驗原理、方法和手段LED（LIGHTEMITTINGDIODE），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“PN結(jié)”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成PN結(jié)的材料決定的。LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、無輻射與低功耗。LED耗電非常低，一般來說LED的工作電壓是236V。工作電流是2MA30MA。對于貼片LED，參考壓降為紅色的壓降為182188V，綠色的壓降為175182V，橙色的壓降為1718V，藍色的壓降為3133V。電阻的大小由根據(jù)下圖中的公式來決定。開發(fā)板上用的電阻為470歐。限流電阻計算公式實驗板LED實物圖根據(jù)原理圖分析可知，當由I/O口控制的J13（連接到LED負極）被置低時，發(fā)光二極管導通被點亮。流水燈原理點亮一位LED，其它七位熄滅，經(jīng)適當延時后，點亮下一位LED，其它七位熄滅，按照這樣的順序依次點亮8位LED，延時長短決定流水燈的效果。LED連接原理圖LED數(shù)碼管顯示器內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二極管組成，每個發(fā)光二極管稱為一個字段，因而它的控制原理和發(fā)光二極管的控制原理是相同的。根據(jù)各管的接線形式，它可分為兩種，一是共陽極（發(fā)光二極管的陽極都接在一個公共點上），另一是共陰極（發(fā)光二極管的陰極都接在一個公共點上）。給LED數(shù)碼管的七個條形發(fā)光二極管加不同的電平，二極管顯示不同亮滅的組合就可以形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼。下面以1為高電平，0為低電平，給出字形碼表。共陰極數(shù)碼管示意圖共陰極數(shù)碼管示意圖常用數(shù)碼管顯示字碼表常用的LED數(shù)碼管多位顯示實現(xiàn)方式有靜態(tài)和動態(tài)顯示。LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示需要占用較多的I/O口，且功耗較大，因此在大多數(shù)場合通常不采用靜態(tài)顯示，而采用動態(tài)掃描的方法來控制LED數(shù)碼管的顯示。動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。點亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應的位選，只要掃描顯示速度夠快，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。每個數(shù)碼管顯示時間不能太長也不能太短，時間太長會影響刷新率，導致總體顯示呈現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，時間太短發(fā)光二極管的電流導通時間也就短，會影響總體的顯示亮度。一般控制在1MS左右最佳。原理圖所示為實驗數(shù)碼管顯示硬件連接圖，原理圖中用到兩片74HC573，一片用于位選，選擇8位共陰數(shù)碼管中的某位或幾位，另一片74HC573用于段選，用于輸入以上表格中的編碼來控制要顯示的內(nèi)容。舉個例子，如果要使數(shù)碼管的最低位顯示“A”，那么，首先通過控制DS1（置“1”），選中位選控制的74HC573，控制DSD7為“0”（共陰，如果是共陽的數(shù)碼管就置“1”），斷開DS1（置“0”）實現(xiàn)最低位位選。然后通過控制DS2（置“1”），選中段選控制的74HC573，在DSD0DSD7輸入0X77，斷開DS2（置“0”），即可實現(xiàn)“A”在最低位顯示。實驗板中數(shù)碼管電路原理圖四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。I/O端口實驗一、實驗目的1熟悉PIC16F877A的I/O的基本功能2掌握常用按鍵連接方式、原理3掌握PIC單片機相關(guān)匯編指令，熟練應用查表法。二實驗內(nèi)容1利用1X5獨立鍵盤點亮實驗板上LED燈。2利用實驗板上數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示4X4矩陣鍵盤按鍵鍵值。三、實驗原理、方法和手段按鍵判斷的原理與電路連接方式有密切關(guān)系，實驗板中獨立鍵盤部分電路和實物圖片如下所示。按鍵判斷的原理按鍵按下時，相應的I/O口變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C檢測低電平來判斷是否有按鍵按下。需要注意的是由原理圖可知在無按鍵按下情況下，相應的I/O口為懸空狀態(tài)，即I/O口電平為不定態(tài)，因此在檢測之前對相應的I/O初始化時，要初始化為輸出狀態(tài)且全部置高電平。獨立鍵盤按鍵個數(shù)決定占用I/O數(shù)，當設計中需要較多按鍵時，為減少I/O端口占用量，常用矩陣鍵盤來代替。如圖所示為4X4矩陣鍵盤，矩陣鍵盤由行線和列線組成，J6_1、J6_2、J6_3、J6_4對應鍵盤的行線，J6_5、J6_6、J6_7、J6_8對應鍵盤的列線。按鍵設置在行列線交叉點，其中列線通過上拉電阻接VCC，即列線的輸入在無按鍵按下時被拉高置高電平。判斷鍵盤中有無按鍵按下是通過行線送入掃描信號，然后從行線讀取狀態(tài)得到的。具體方法依次給行信號線輸出低電平，檢查列線的輸入，如果列線輸入都為高電平，則表示信號所在的行中無按鍵按下；如果行線輸入有低電平，則低電平所在的行和出現(xiàn)高電平的列的交點處有按鍵按下。例如將行線J6_1置低電平，讀得列線J6_6為低電平，可判斷是S2按下。J6_1J6_4OUTPUTJ6_5J6_8INPUT對應的按鍵1110S41101S31011S201110111S11110S81101S71011S610110111S51110S121101S111011S1011010111S91110S161101S151011S1411100111S13無論是獨立鍵盤還是矩陣鍵盤，當按鍵按下或彈起時，都會有毛刺狀的脈沖信號產(chǎn)生，通常稱為抖動信號。這些信號作為干擾信號影響對按鍵鍵值的判斷通常要進行去抖處理。常用去抖方法有硬件去抖及軟件去抖。硬件去抖需要在每個相應I/O端口前連接去抖電路，成本較高，適用于對按鍵反應及要求較高的場所。軟件去抖方法簡單，通常也叫延時去抖，即在檢測到相應端口有電平變化時加一延時，延時后對相應端口進行二次檢測，當檢測的電平與前一次相同時，認為該信號為有效信號，反之，則認為是干擾信號。軟件去抖方法中的延時長短通常取10MS,為經(jīng)驗值。四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。INCLUDE/頭文件在HITECH安裝目錄下HITECHSOFTWAREPICCSTD960INCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINELE1RA0/位選573鎖存器使能DEFINELE2RA1/段選573鎖存器使能DEFINEDATAPORTPORTD/數(shù)據(jù)口定義UCHARWEIUCHARIUCHARDIS160X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,/012345670X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79,0X71/0F的段碼/89ABCDEF/延時/VOIDDELAYUINTTIMEUINTI,JFORI0I4個引腳輸入電平變化中斷；4）、CCP模塊事件捕捉/比較匹配中斷；5）、串行通信（同步或異步）接收發(fā)送中斷；6）、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷；7）、片上EEPROM寫入完成中斷；8）、8位并行從動口中斷。中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級是指兩個或多個中斷源同時滿足中斷條件時，單片機內(nèi)核響應這些中斷的順序，實際上表示了中斷源緊急的程度。其他類型的計算機系統(tǒng)一般可以通過寄存器直接定義中斷優(yōu)先級，硬件在響應中斷時能自動完成優(yōu)先級的判斷。但對于PIC中檔單片機而言，有兩個中斷同時發(fā)生時，它只會進入0004H處的中斷入口處。判別中斷源和中斷源的優(yōu)先級的工作就只能完全由軟件來實現(xiàn)。當然由軟件來實現(xiàn)中斷優(yōu)先級的方法也非常簡單和容易理解先被判別的中斷優(yōu)先級為高，后判別的優(yōu)先級為低。優(yōu)先級由軟件處理順序流程決定，這就是PIC軟件優(yōu)先級的概念。如果允許一個中斷打斷另一個中斷，執(zhí)行所謂“中斷嵌套”操作，就必須規(guī)定哪些中斷能夠打斷其他中斷，而最直接的標準就是用“中斷優(yōu)先級”作為判別的標尺。高優(yōu)先級的中斷比較緊急，因此允許它們通過中斷嵌套打斷其他低優(yōu)先級的中斷，反過來低優(yōu)先級的中斷就不允許對高優(yōu)先級的中斷實施嵌套。中斷嵌套在很多類型的單片機中都是允許的，但MICROCHIP公司不推薦在PIC中檔單片機中使用中斷嵌套，原因可以從中斷過程中看出來。PIC單片機通過硬件在進入中斷入口時對GIE自動清零，也就是暫時禁止了其他中斷，直到中斷服務程序結(jié)束時，中斷返回指令RETFIE指令會將GIE自動置位，從而重新允許其他中斷的響應。也就是說，不論PIC中檔單片機響應何種中斷請求，在中斷響應期間如果不對GIE進行人為干預，PIC中檔單片機都將自動禁止其他中斷被響應。如果在中斷響應期間發(fā)生了其他中斷，不論它的優(yōu)先級是否高于當前中斷，它的中斷請求將一直保留，并在當前中斷退出后才能得到響應。試驗方法、手段實驗一首先要明確中斷源，正確設置與中斷相關(guān)的寄存器，熟悉中斷程序的入口地址，要利用中斷實現(xiàn)8位LED反轉(zhuǎn)點亮的功能，只需在中斷響應程序中將控制8位LED的I/O端口值取反即可。實驗二首先正確配置輸入電平變化中斷相關(guān)寄存器，等待中斷響應，在中斷發(fā)生后檢測哪個按鍵按下，并執(zhí)行相應按鍵對應的子程序。四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。串行通信接口實驗一、實驗目的1熟悉PIC16F877A的中斷類型、機理、中斷源。2掌握對中斷寄存器的操作、中斷服務程序的設計。3掌握PIC單片機相關(guān)匯編指令并對中斷進行響應和處理。二實驗內(nèi)容1編寫單片機接收、發(fā)送異步串口程序，實現(xiàn)上位機將一個數(shù)利用串口助手發(fā)送到單片機，單片機接收并將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，要求波特率為9600。2三、實驗原理、方法和手段計算機與外界的信息交換稱為通信。常用通信方式有兩種并行通信與串行通信，也稱并行傳送和串行傳送。并行傳送具有傳送速度快，效率高等優(yōu)點，但傳送多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，傳送成本高；串行傳送是按位順序進行數(shù)據(jù)傳送，最少僅需要一根傳輸線即可完成，傳送距離遠，但傳送速度慢。串行通信又分同步和異步兩種方式。這兩種通信方式的區(qū)別在于發(fā)送設備時鐘與接收設備時鐘是否嚴格一致。同步通信中，在數(shù)據(jù)傳送開始時先用同步字符來指示（常約定12個），并由同時傳送的時鐘信號來實現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，即檢測到規(guī)定的同步字符后，接著就連續(xù)按順序傳送數(shù)據(jù)。這種傳送方式對硬件結(jié)構(gòu)要求較高。異步通信中，接收器和發(fā)送器有各自的時鐘，它們的工作是非同步的，異步通信用一幀來表示一個字符，其內(nèi)容如下一個起始位，僅接著是若干個數(shù)據(jù)位，下圖中傳輸45H的數(shù)據(jù)格式。一個字符應包括以下信息起始位對應邏輯0（SPACE）狀態(tài)。發(fā)送器通過發(fā)送起始位開始一幀字符的傳送。數(shù)據(jù)位起始位之后傳送數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位中低位在前，高位在后。數(shù)據(jù)位可以是5、6、7、8位。奇偶校驗位奇偶校驗位實際上是傳送的附加位，若該位用于奇偶校驗，可校檢串行傳送的正確性。奇偶校驗位的設置與否及校驗方式（奇校驗還是偶校驗）由用戶需要確定。停止位用邏輯1（MARK）表示。停止位標志一個字符傳送的結(jié)束。停止位可以是1、15或2位。串行通信中用每秒傳送二進制數(shù)據(jù)位的數(shù)量表示傳送速率，稱為波特率。在串行通信中，數(shù)據(jù)是在兩個站之間傳送的。按照數(shù)據(jù)傳送方向，串行通信可分為單工方式、半雙工和全雙工三種方式。單工方式數(shù)據(jù)僅按一個固定方向傳送。因而這種傳輸方式的用途有限，常用于串行口的打印數(shù)據(jù)傳輸與簡單系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)采集。半雙工方式數(shù)據(jù)可實現(xiàn)雙向傳送，但不能同時進行，實際的應用采用某種協(xié)議實現(xiàn)收、發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)換。全雙工方式允許雙方同時進行數(shù)據(jù)雙向傳送,但一般全雙工傳輸方式的線路和設備較復雜。多工方式以上三種傳輸方式都是用同一線路傳輸一種頻率信號，為了充分地利用線路資源，可通過使用多路復用器或多路集線器，采用頻分、時分或碼分復用技術(shù)，即可實現(xiàn)在同一線路上資源共享功能，我們盛之為多工傳輸方式。通常，許多串行通訊接口電路均具有全雙工通訊能力，但是在實際使用中，大多數(shù)情況只工作在半雙工方式，即兩個工作站通常并不同時收發(fā)。常用接口方式1、RS232收發(fā)電平為正負12V的EIA電平，由于收發(fā)共地，所以直接通信距離不能太遠，通常小于100M。2、RS422與RS485采用對稱輸入輸出，即收與發(fā)各兩條線，距離可達1000M。RS422是全雙工，RS485是半雙工。進行串行通訊時要滿足一定的條件，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX3232進行轉(zhuǎn)換。我們采用了三線制連接串口，也就是說和計算機的9針串口只連接其中的3根線第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法，但是對我們來說已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示實驗方法及手段四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。A/D轉(zhuǎn)換實驗一、實驗目的1熟悉A/D轉(zhuǎn)換的原理及A/D轉(zhuǎn)換器相關(guān)技術(shù)指標。2掌握PIC16F877A內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器模塊相關(guān)的寄存器的應用、配置。3能熟練利用PIC單片機相關(guān)匯編或C指令編寫A/D轉(zhuǎn)換器模塊的應用程序。二實驗內(nèi)容1簡易數(shù)字式電子溫度計設計利用PIC16F877A內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器將實驗板上的光敏元件或熱敏元件所反映的光強度或溫度值通過數(shù)碼管顯示出來，要求用數(shù)碼管后三位實現(xiàn)。為簡化實驗中相關(guān)算法可將光敏或熱敏元件所反映的阻值光度或阻值溫度關(guān)系看成線性關(guān)系。2簡易數(shù)字式電子溫度、光強計設計利用PIC16F877A內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換的特點實現(xiàn)光強度或溫度值數(shù)碼管顯示，要求數(shù)碼管高三位顯示光強，低三位顯示溫度，假設阻值光度或阻值溫度關(guān)系為線性關(guān)系。三、實驗原理、方法和手段1A/D轉(zhuǎn)化概念及原理由于系統(tǒng)的實際處理對象往往都是一些模擬量（如溫度、壓力、位移、圖像等），要使計算機或數(shù)字儀表能識別和處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數(shù)字量往往也需要將其轉(zhuǎn)換成為相應的模擬信號才能為執(zhí)行機構(gòu)所接收。這樣，就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路。能將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路，稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱A/D轉(zhuǎn)換器）；而將能把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的電路稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（簡稱D/A轉(zhuǎn)換器），A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已經(jīng)成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。在A/D轉(zhuǎn)換器中，因為輸入的模擬信號在時間上是連續(xù)量，而輸出的數(shù)字信號代碼是離散量，所以進行轉(zhuǎn)換時必須在一系列選定的瞬間（亦即時間坐標軸上的一些規(guī)定點上）對輸入的模擬信號取樣，然后再把這些取樣值轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字量。因此，一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過采樣、保持量化和編碼這四個步驟完成。A/D轉(zhuǎn)換原理圖2熱敏、光敏電阻簡介熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。NTC熱敏電阻與普通電阻不同，它具有負的電阻溫度特性，當溫度升高時，電阻值減少，其特性曲線如圖所示。熱敏電阻的阻值溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，線性度差，因此，在使用時要進行線性化處理。線性化處理雖然能改善熱敏電阻的特性曲線，但比較復雜。因此，在要求不高的應用系統(tǒng)中，在一定的溫度范圍內(nèi)，常常把溫度與阻值看成是線性的關(guān)系，以簡計算和系統(tǒng)設計。熱敏電阻測試溫度的原理給熱敏電阻通以恒定的電流，電阻兩端就可以測到一個電壓，通過下面的公式就可以計算出溫度值TT0KVTT被測溫度T0與熱敏電阻特性有關(guān)的溫度參數(shù)K與熱敏電阻特性有關(guān)的系數(shù)VT熱敏電阻兩端的電壓根據(jù)這一公式，如果測得熱敏電阻兩端的電壓，再知道參數(shù)T0和系數(shù)K，則可計算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，也就是被測的溫度。這樣就把電阻隨溫度的變化關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓隨溫度變化的關(guān)系。光敏電阻原理光敏電阻又稱光導管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流電子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達110M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（04076）M的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。2實驗實現(xiàn)方法及手段實驗板上光敏及熱敏連接如圖所示數(shù)字式電阻溫度計設計工作的主要內(nèi)容就是把熱敏電阻兩端的電壓值經(jīng)A/D（模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后通過軟件方法計算得到溫度值（線性關(guān)系不需要），再進行顯示等處理。通過光敏電阻測量光強的原理基本和熱敏電阻測量溫度一致。圖中的R38即為光敏電阻，AD轉(zhuǎn)換器采集DT處的電壓值，再通過軟件處理得到光強度。四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。一、實驗目的1熟悉I2C總線相關(guān)協(xié)議。2掌握I2C總線相關(guān)協(xié)議單片機實現(xiàn)方法。3掌握利用PIC單片機相關(guān)匯編指令或C語言編程實現(xiàn)對EEPROM讀寫。二實驗內(nèi)容12將獨立鍵盤三個按鍵連接到引腳輸入電平變化中斷端口，利用中斷實現(xiàn)蜂鳴器反轉(zhuǎn)鳴叫、數(shù)碼管加一顯示、1位LED反轉(zhuǎn)點亮。三、實驗原理、方法和手段串行EEPROM中，較為典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列和AT93CXX等系列產(chǎn)品，它們是I2C總線式串行器件。串行器件不僅占用很少的資源和I/O線，而且體積大大縮小，同時具有工作電源寬、抗干擾能力強、功耗低、數(shù)據(jù)不易丟失和支持在線編程等特點。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。它通過SDA（串行數(shù)據(jù)線）及SCL（串行時鐘線兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件不管是單片機、存儲器、LCD驅(qū)動器還是鍵盤接口。以ATMEL公司的2線EEPROM為例，從AT24C01AT24C16,其內(nèi)存架構(gòu)分別由16PAGE8BYTE、32PAGE8BYTE、32PAGE16BYTE、64PAGE16BYTE、128PAGE16BYTE組成。尋址字節(jié)需要711BIT的數(shù)據(jù)字。AT24C32和AT24C64分別由128PAGE32BYTE、256PAGE32BYTE組成。系統(tǒng)提供了2個字節(jié)的尋址數(shù)據(jù)字。引腳描述SCL串行時鐘SDA串行數(shù)據(jù)A20設備地址、頁地址WP寫禁止VCC電源供電GND地在數(shù)據(jù)傳送過程中，必須確認數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束。在I2C總線技術(shù)規(guī)范中，開始和結(jié)束信號（也稱啟動和停止信號）的定義如圖所示。時鐘和數(shù)據(jù)傳輸SDA引腳正常狀態(tài)下由外部器件拉高。SDA上的數(shù)據(jù)只有在SCL為低的時間段才能進行改變，在SCL為高時SDA數(shù)據(jù)的更改會表現(xiàn)為如下所述的一個開始條件或者一個結(jié)束條件。開始條件SCL為高，SDA由高變?yōu)榈褪且粋€開始條件，開始命令優(yōu)先于其他所有的命令。結(jié)束條件SCL為高，SDA由低變?yōu)楦呤且粋€結(jié)束條件。在一個讀序列之后的結(jié)束命令，會將EEPROM置于一個待機電源模式。響應所有的地址和數(shù)據(jù)字都是以8BIT字，串行的傳入或者傳出EEPROM。在第九個時鐘周期，EEPROM發(fā)出一個0來作為收到一個字的響應信號。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式是在I2C總線開始信號后，送出的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)是用來選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位R/W讀寫控制,如上圖所示。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。開始信號后，系統(tǒng)中的各個器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位R/W確定。在I2C總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個字節(jié)必須為8位，而且每個傳送的字節(jié)后面必須跟一個應答位（ACK）,ACK信號在第9個時鐘周期時出現(xiàn)。數(shù)據(jù)的傳送過程如上圖所示。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個字節(jié)后都會作出響應，即釋放SCL線返回高電平，準備接收下一個數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件可繼續(xù)傳送。如果從器件正在處理一個實時事件而不能接收數(shù)據(jù)時，（例如正在處理一個內(nèi)部中斷，在這個中斷處理完之前就不能接收I2C總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)）可以使時鐘SCL線保持低電平，從器件必須使SDA保持高電平，此時主器件產(chǎn)生1個結(jié)束信號，使傳送異常結(jié)束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當從器件處理完畢時將釋放SCL線，主器件繼續(xù)傳送。當主器件發(fā)送完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對應于SCL線上的一個時鐘（ACK）認可位，在此時鐘內(nèi)主器件釋放SDA線，一個字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應信號將SDA線拉成低電平，使SDA在該時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應信號結(jié)束后，SDA線返回高電平，進入下一個傳送周期。四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。一、實驗目的1熟悉PIC16F877A的中斷類型、機理、中斷源。2掌握對中斷寄存器的操作、中斷服務程序的設計。3掌握PIC單片機相關(guān)匯編指令并對中斷進行響應和處理。二實驗內(nèi)容1將你的學號用LCD1602顯示出來，顯示格式要求第一行“MYSTUDENTID”；第二行“201XXXXX”。2結(jié)合定時器功能，試著實現(xiàn)一個簡易實時顯示的電子表。顯示格式要求第一行“DATEXXXXXXXX”；第二行“TIMEXXXXXX”。三、實驗原理、方法和手段1字符型液晶顯示原理及相關(guān)介紹字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣式液晶顯示模塊。在顯示器件上的電極圖型設計，它是由若干個57或511等點陣符位組成。每一個點陣字符位都可以顯示一個字符。點陣字符位之間有一個點距的間隔起到了字符間距和行距的作用。目前市面上常用的有16字1行，16字2行，20字2行和40字2行等的字符模塊組。這些LCM雖然顯示字數(shù)各不相同，但是都具有相同的輸入輸出界面。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，其控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用上并無差別。1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表所示在控制芯片HD44780中內(nèi)置了DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節(jié)，其地址和屏幕的對應關(guān)系如下表例如要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個“A“字,就要向DDRAM的00H地址按LCD模塊的指令格式寫入“A”字的代碼即可。從表中可知DDRAM第一行（00H27H）、第二行（40H67H）各有40個地址，但在實際應用中LCD1602只需每行的前16個地址，且各行的地址與顯示位置是一一對應關(guān)系，如圖所示。DDRAM地址與顯示位置的對應關(guān)系HD44780內(nèi)置了192個常用字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CGROMCHARACTERGENERATORROM中，另外還有8個允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAMCHARACTERGENERATORRAM。下圖說明了CGROM和CGRAM與字符的對應關(guān)系。例如想要在LCD1602屏幕的第二行第三列顯示一個“A“字,就要向DDRAM的42H地址寫入“A”字的代碼41H即可。顯示“A”字代碼41H如何而來呢從上圖可以看出，“A”字的對應上面高位代碼為0100，對應左邊低位代碼為0001，合起來就是01000001，也就是41H。其實仔細研究上圖可知0X200X7F為標準的ASCII碼，0XA00XFF為日文字符和希臘文字符，其余字符碼0X100X1F及0X800X9F沒有定義。字符代碼0X000X0F為用戶自定義的字符圖形RAM對于5X8點陣的字符，可以存放8組，5X10點陣的字符，存放4組，即為CGRAM。2字符型液晶顯示指令系統(tǒng)HD44780控制的LCD1602顯示器有相應的指令，只有按照指令相關(guān)操作才能使LCD1602正常工作顯示，其指令共11條，詳細如下1清屏指令功能清除液晶顯示器，即將DDRAM的內(nèi)容全部填入“空白“的ASCII碼20H光標歸位，即將光標撤回液晶顯示屏的左上方將地址計數(shù)器AC的值設為0。2光標歸位指令功能把光標撤回到顯示器的左上方把地址計數(shù)器AC的值設置為0保持DDRAM的內(nèi)容不變。3進入模式設置指令功能設定每次定入1位數(shù)據(jù)后光標的移位方向，并且設定每次寫入的一個字符是否移動。參數(shù)設定的情況如下所示位名設置I/D0寫入新數(shù)據(jù)后光標左移1寫入新數(shù)據(jù)后光標右移S0寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動1寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移1個字符4顯示開關(guān)控制指令功能控制顯示器開/關(guān)、光標顯示/關(guān)閉以及光標是否閃爍。參數(shù)設定的情況如下位名設置D0顯示功能關(guān)1顯示功能開C0無光標1有光標B0光標閃爍1光標不閃爍5設定顯示屏或光標移動方向指令功能使光標移位或使整個顯示屏幕移位。參數(shù)設定的情況如下S/CR/L設定情況00光標左移1格，且AC值減101光標右移1格，且AC值加110顯示器上字符全部左移一格，但光標不動11顯示器上字符全部右移一格，但光標不動6功能設定指令功能設定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。參數(shù)設定的情況如下位名設置DL0數(shù)據(jù)總線為4位1數(shù)據(jù)總線為8位N0顯示1行1顯示2行F057點陣/每字符1510點陣/每字符（7）設定CGRAM地址指令功能設定下一個要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。DB5、DB4、DB3為字符號，也就是你將來要顯示該字符時要用到的字符地址000111（能定義八個字符）。DB2DB1DB0為行號（000111）（八行）。（8）設定DDRAM地址指令功能設定下一個要存入數(shù)據(jù)的DDRAM的地址。（9）讀取忙信號或AC地址指令功能讀取忙碌信號BF的內(nèi)容，BF1表示液晶顯示器忙，暫時無法接收單片機送來的數(shù)據(jù)或指令當BF0時，液晶顯示器可以接收單片機送來的數(shù)據(jù)或指令讀取地址計數(shù)器AC的內(nèi)容。（10）數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令一覽功能將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應的字符將使用者自己設計的圖形存入CGRAM。DB7、DB6、DB5可為任何數(shù)據(jù)，一般取“000”。DB4、DB3、DB2、DB1、DB0對應于每行5點的字模數(shù)據(jù)。（11）從CGRAM或DDRAM讀出數(shù)據(jù)的指令一覽功能讀取DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容。概括起來LCD1602指令操作系統(tǒng)及基本操作時序如下讀狀態(tài)輸入RSL，RWH，EH，輸出DB0DB7狀態(tài)字寫指令輸入RSL，RWL，E下降沿脈沖，DB0DB7指令碼輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RSH，RWH，EH輸出DB0DB7數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RSH，RWL，E下降沿脈沖，DB0DB7數(shù)據(jù)輸出無3液晶顯示實驗板連接原理圖四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。一、實驗目的1熟悉I2C總線相關(guān)協(xié)議。2掌握I2C總線相關(guān)協(xié)議單片機實現(xiàn)方法。3掌握利用PIC單片機相關(guān)匯編指令或C語言編程實現(xiàn)對EEPROM讀寫。二實驗內(nèi)容12將獨立鍵盤三個按鍵連接到引腳輸入電平變化中斷端口，利用中斷實現(xiàn)蜂鳴器反轉(zhuǎn)鳴叫、數(shù)碼管加一顯示、1位LED反轉(zhuǎn)點亮。三、實驗原理、方法和手段人們習慣把紅外線發(fā)射管和紅外線接收管稱為紅外對管。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式是指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管和接收管并列一起，平時接收管始終無光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外線才工作。開發(fā)板上使用的紅外對管為直射式。開發(fā)板上使用的紅外對管為U15,J5的第7位連接到J5的第8位給給本模塊提供電源，當發(fā)射管和線接收管之間沒有障礙物時，T5三極管的基極（B）電壓為低,三極管導通，這樣發(fā)射極（E）輸出為高電平并輸入比較器的1N腳，與1N腳25V比較，當1N大于1N時，比較器的OUT到J5的第6位為低電平。相反，當發(fā)射管和線接收管之間有障礙物（實驗時可以用卡片或厚一點的紙片阻擋）時，T5三極管的基極（B）電壓為高,三極管截止，這樣發(fā)射極（E）輸出為低電平并輸入比較器的1N腳，與1N腳25V比較，此時1N小于1N時，比較器的OUT到J5的第6位為高電平。步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定,因此非常適合于單片機控制。開發(fā)板上設計的步進電機是減速比1/64的5線4相電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。下圖是該四相反應式步進電機工作原理示意圖。開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。當開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。四相步進電機驅(qū)動方式可以采用雙四拍ABBCCDDAAB方式，也可以采用單四拍ABCDA方式，或單、雙八拍AABBBCCCDDDAA方式。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖中A、B、C所示四、實驗組織運行要求分組實驗，每組兩人（在上電情況下，禁止用手觸摸實驗板上芯片及引腳；實驗前檢查連線是否正確，連接正確后方能實驗）。五、實驗條件實驗器材單片機實驗板、電源、下載器、計算機。六、實驗步驟七、實驗報告要求（1）畫出程序流程圖，利用匯編語言編寫源程序，并在目標板上實現(xiàn)相應的功能。（2）嚴格按照實驗報告格式完成實驗報告。（3）寫出實驗心得體會。/INCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINT/延時/VOIDDELAYUINTTIMEUINTI,JFORI0IDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEDATAPORTPORTD/數(shù)據(jù)口定義DEFINES17RC7/定義按鍵IODEFINES18RC6DEFINES19RC5DEFINES20RC4DE