基于ADuC848开发板的单片机实验和课程设计指导书.docx
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基于ADuC848开发板的单片机实验和课程设计指导书
基于ADuC848
嵌入式系统的实验和课程设计指导书
（内部使用）
主编银翔刘任斌汤春龙
主审黎福海彭楚武
二○一二年二月
3．2．14可编程微波炉控制系统
第一章硬件系统介绍
本单片机学习板集成多个基础硬件资源模块，各个资源模块可以相互组合使该板实现不同的功能。
因此，本学习板既可用于51单片机的教学实验，又可用于做功能比较强的单片机课程设计，是51单片机初学者的好帮手。
1.1板上资源分布
如图1.1所示。
图1.1板上资源分布
1、2、3：
单片机P0、P2、P3口引出接口（有限流保护电阻）；
4：
上排图形点阵LCD12864的接口、下排LCD1602的接口；
5、6：
两路16位ADC输入、可作差分输入；
7、8：
12位DAC输出、对DAC输出进行比例放大或者跟随的运放；
9：
单片机AduC848；
10：
无源蜂鸣器、由单片机PWM模块输出信号控制；
11：
8位数码管；
12：
SPI接口；
13：
RS232串口（通过串口在线下载、单步、断点、运行到某一行等方式调试程序）；
14：
步进电机（5V、70欧姆、6线4相）接口；
15：
8路LED，从左至右为LED7~0,分别被P0.7~P0.0控制；
16：
复位按键和下载按键；
17、18：
IIC总线上的EEPROMAT24C08和RTCDS1307；
19：
IIC接口；
20：
PS/2接口；
21：
红外接收头；
22：
功能选择和配置插针；
23：
4X4矩阵式键盘或4个独立按键；
24：
直流电源输入；
此外还有红外二极管（由单片机PWM模块输出信号控制）、USB电源输入接口。
1.2单片机ADuC848
1.2.1ADuC848的简要介绍（针对本设计所选择的型号）
详细情况请参考芯片手册。
1、8051-basedcore、5V供电电压；
2、可以通过串口在线下载程序和单步、断点、运行到某一行等方式调试程序；
3、16位8通道Σ-ΔADC，片内有1.25V参考电压、buffer和PGA；
4、12位电压输出DAC、Dual16-BITΣ-ΔDAC；
5、32kbyte程序存储器、4kbyte用户信息Flash存储器、256RAM+2048XRAM（byte）；
6、PLL（12.58MHzmax）（片外只需接32.768kHz晶振）；
7、3×16位定时/计数器、看门狗定时器；
8、11中断源（2优先级）、11位堆栈指针；
9、24I/O+8模拟或数字输入；
10、UART、SPI和I2C、高速115200波特率发生；
11、Powersupplymonitor、上电复位、Dual200μA激励电流源。
1.2.2单片机引脚分布
详见原理图。
Pin1～4：
（P1.0～P1.3）作为矩阵式键盘或独立按键的输入，P1口只能用于输入，默认用于模拟输入，作为数字输入使用时应先往P1口相应引脚写0，这里可以用P0&=0xf0。
若P2、P3、P0口要作为输入，则应往相应引脚写1。
Pin5、6：
AVDD、AGND，模拟电源输入。
Pin7、8：
外部参考电压接入，Pin7接AGND。
片内DAC有2.5V内部参考，ADC有1.25V内部参考。
Pin9、10：
（P1.4、P1.5）两路AD输入，可做差分输入，需要设置ADC的寄存器。
Pin11、12：
（P1.6、P1.7）各200uA激励电流源，可配合RTD等做应用。
Pin13：
两路AD输入做普通输入时的电压参考端，AD输入电压不能低于此引脚电压。
Pin14：
片内DAC输出。
Pin15：
复位引脚。
Pin16、17：
单片机RS232接口的RXD（P3.0）TXD（P3.1）。
Pin18：
（P3.2）外部中断0，用于红外接收和PS/2接口。
Pin19：
（P3.3）LCD1602，LCD12864A的EN引脚，控制第一位数码管。
Pin20、21：
DVDD、DGND数字电源输入。
Pin22：
（P3.4）PS/2接口的data信号。
Pin23：
（P3.5）LCD1602和LCD12864A的RW。
Pin24：
（P3.6）LCD1602和LCD12864A的RS。
Pin25：
LCD12864A的CS1。
Pin26：
IIC接口时钟信号。
Pin27：
IIC接口data信号。
Pin28：
（P2.0）SPI接口时钟信号。
Pin29：
（P2.1）SPI接口MOSI信号、控制第6位数码管的位码。
Pin30：
（P2.2）SPI接口MISO信号、控制第7位数码管的位码。
Pin31：
（P2.3）SPI接口SS信号、控制第8位数码管的位码；P2.0～3也作为4X4矩阵式键盘的扫描输出信号、步进电机的控制信号、数码管第数码管第6、7、8位位码。
但是SPI、4X4矩阵式键盘、步进电机、数码管第6、7、8位功能不能同时实现。
Pin32、Pin33：
接外部32.768KHz晶振。
Pin34、Pin35：
DVDD、DGND。
Pin36：
（P2.4）LCD12864A的CS2。
Pin37：
（P2.5）内部PWM模块输出，控制红外LED。
Pin38：
（P2.6）内部PWM模块输出，控制蜂鸣器。
Pin39：
（P2.7）内部PWM模块的外部时钟输入（也可以用内部时钟）。
Pin40：
EA，低电平有效，正常使用时拉低。
Pin41：
PSEN，在此引脚电平为低时按复位键进入debug模式，可以下载和调试程序。
Pin42：
ALE。
Pin47、Pin48：
DGND、DVDD。
Pin43、44、45、46、49、50、51、52：
P0口、LCD1602和LCD12864的数据总线，数码管的段码。
1.3电源模块
电源模块原理图如图1.2所示。
本学习板共有如下3种供电方式：
（1）5V电源适配器供电（开关往上拨、插针1下面两脚接跳线帽）。
将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第1、2脚（插针1下面两脚）接跳线帽，DVDD直接连接到电源适配器输入端，即为5V电源适配器供电模式。
（2）7~12V电源适配器供电（开关往上拨、插针1上面两脚接跳线帽）
将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第2、3脚（插针1上面两脚）接跳线帽，DVDD连接到稳压芯片7805的输出，而7805的输入端连接到电源适配器输入端，即为7~12V的电源适配器经7805给学习板供电的模式。
（3）USB供电（开关往下拨）。
将开关sw4第1、2脚接通（开关往下拨），电源网络DVDD连接到USB电源输入端。
对DVDD网络和AVDD网络设了测试点，方便调试。
测试点具体位置参见附图1。
1.4模数/数模转换
1.4.1模数转换
ADuC848内部有16位ADC，模拟信号输入模块原理图如图1.3所示。
图1.3模拟信号输入模块
D15和D16为钳位保护二极管，R55为限流保护电阻。
其中CONAIN1对应板上的接口5、CONAIN2对应板上的接口6。
CONAIN1和CONAIN2的第1、2脚在板上的分布和在原理图上的类似，均为1脚朝上。
模拟信号有两种输入方式：
（1）两路单端输入。
把输入信号电压高的一端接到第1脚，电压低的一端接到同一个接口的第2脚。
（2）一路差分输入。
把输入信号的两端分别接到CONAIN1和CONAIN2的第1脚。
1.4.2数模转换
ADuC848内部有12位DAC，并有专门的DA输出引脚。
DAC信号输出模块原理图如图1.4所示。
图1.4DAC信号输出模块
本设计对片内DA的输出配置了运放LM358（该运放在单电源情况下对较低电平仍具有很好跟随效果），以增强其驱动能力或对DA输出做适当放大，其中R56和R57的大小决定放大倍数（A=1+R90/R89）。
1.5RS232串口
串口连接原理图如图1.5所示。
图1.5RS232串口模块
该模块中采用maxin公司的max232作电平转换，为方便调试硬件，对RXD，TXD信号设测试点和LED。
测试点和LED具体位置参见附图1。
1.6PS/2接口和红外接收
该模块原理图如图1.6所示。
图1.6PS/2接口和红外接收模块
本设计中外部中断0（P3.2）连接到PS/2接口的时钟信号或者红外接收头SM0038的输出。
可以通过插针进行选择。
外部中断1作普通IO口使用。
该模块原理图如图2.6所示。
关键网络名解释：
（1）PS2_CLK：
PS/2接口时钟信号
（2）PS2_DATA：
PS/2接口数据信号
（3）INT0：
外部中断0
（4）INF_IN：
红外一体化接收头SM0038的输出。
插针配置：
（1）J13第1、2脚（板上为插针11左边两脚）接跳线帽，INT0接PS/2的clock信号。
（2）J13第2、3脚（板上为插针11右边两脚）接跳线帽，INT0接红外信号。
1.7显示模块
本系统共有四种显示模式可供选择，这四种模式分别是：
LCD12864、LCD1602、数码管、8路LED。
引脚复用：
四种显示模式复用数据总线，控制总线，故用户只可选择其中一种使用。
1.7.1LCD显示
LCD显示信号连接图如图1.7所示。
图1.7LCD信号连接
关键网络名和引脚名解释：
（1）DISCTRL0～4：
显示控制信号。
（2）D0～D7、DB0～DB7：
数据总线。
（3）E：
LCD使能信号。
（4）RS：
数据、指令选择信号。
（5）RW：
读、写选择信号。
（6）CS1、CS2：
LCD12864由两部分组成，CS1和CS2为选择信号。
板上接口4的上排位LCD12864的接口，下排位LCD1602的接口，排针和排母左对齐插入。
切勿插错。
1.7.2数码管
该模块原理如图1.8所示。
图1.8数码管驱动电路
关键网络名解释：
（1）DS0～7：
数码管段码。
（2）BIT0～7：
数码管位码。
（3）MOTORA～D：
步进电机驱动信号。
（4）DISCTRL0～4：
显示控制信号，控制数码管低5位。
（5）D0～8：
单片机P0口。
本设计采用共阴极数码管，段码由PNP三极管驱动，位码由NPN型三极管驱动。
引脚复用：
数码管低5位（板上为右边5位）的位码由DISCTRL0～4控制，可单独使用，高3位的位码控制信号与SPI信号，电机驱动信号，4X4矩阵式键盘复用，使用数码管高3位时参与复用的其他功能则不能使用。
插针配置：
（1）若要使用数码管第4~0位（板上为右边5位），可以接通插针8，为减少功耗，不用请断开。
（2）若要使用数码管第7~5位（板上为左边3位），可以分别接通插针5~7和9，为减少功耗，不用请断开。
1.7.38路LED
该模块原理如图1.9所示。
图1.98路LED
8个LED接P0口，低电平时LED亮，这样不会影响P0口逻辑电平。
LED限流电阻取4.7K，通过LED电流约为0.8mA，在P0口驱动能力范围之内。
该部分可以用于做跑马灯等实验、帮助用户更好的了解和熟练对端口的操作、还可以用于观测P0口的状态。
插针配置：
（1）若要使用该模块，可以接通插针2，为减少功耗，不用请断开。
1.8蜂鸣器和红外发送
该模块原理图如图1.10所示。
图1.10蜂鸣器和红外发送
本设计中采用无源电磁式蜂鸣器，蜂鸣器由PWM1（P2.6）控制，红外二极管由PWM0（P2.5）控制。
PWM1和PWM0均为片内PWM模块的输出。
蜂鸣器和红外LED的驱动均采用普通NPN三极管。
为方便调试，对该模块中的信号设了测试点，具体位置参见附图1。
插针配置：
（1）若要使用蜂鸣器，可以接通插针3，为减少功耗，不用请断开。
（2）若要使用红外二极管，可以接通插针4，为减少功耗，不用请断开。
1.9SPI接口、步进电机控制
该模块原理图如图1.11所示。
图1.11步进电机驱动电路
本设计中步进电机为5V、70欧姆、4相步进电机。
引脚复用：
AduC848内部有SPI通信模块，所占用的引脚为P2.0~P2.3。
同时，P2.0~P2.3又复用作步进电机控制信号、4X4矩阵式键盘列扫描信号，P2.1~P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。
参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。
插针配置：
（1）若要驱动步进电机，可以接通插针9，为减少功耗，不用请断开。
1.10按键输入
该模块原理如图1.12所示。
图1.12按键模块
由于P1口（用于行扫描）内部无上拉电阻，为使无键按下时行信号为高电平，故将行信号接上拉电阻，电阻大小10K即可。
引脚复用：
P2.0~P2.3为4X4矩阵式键盘列扫描信号，又复用作步进电机控制信号，SPI信号、P2.1~P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。
参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。
插针配置：
（1）插针10上面两脚接跳线帽，4X4矩阵式键盘输入，行扫描信号为P1.0～P1.3，列扫描信号为P2.0～2.3。
（2）插针10下面两脚接跳线帽，独立按键输入，该模式有4个独立按键可用，按键扫描所用端口为P1.0～P1.3。
这4个按键为4X4矩阵键盘的左边4个按键。
1.11IIC总线（RTC时钟和EEPROM）
该模块原理图如图1.13所示。
图1.13IIC总线连接
AduC848片内有I2C模块，并有独立的引脚SCLOCK和SDATA。
板上的RTC时钟芯片DS1307和EEPROM芯片AT24C08均使用了I2C总线。
板上设置了I2C接口，方便MCU与板外的I2C设备进行通信。
对SCLOCK和SDATA设置了测试点。
具体位置参见附图1。
1.12复位与下载
复位与下载电路如图1.14所示。
图1.14复位与下载
进入下载或调试模式的步骤为：
（1）按住BTN1（downordebug按键）不要放开；
（2）按下BTN2（reset按键），然后放开BTN2（reset按键）；
（3）放开BTN1（downordebug按键）。
这样单片机就进入了调试模式，可以下载或调试程序。
第二章基础实验
汇编实验
实验一I/O口控制实验
一、实验目的
1、学习P0、P1、P2、P3口的使用方法
2、学习延时子程序的编写和使用
3、学习KeiluVision4软件的使用
二、实验内容及步骤
用P0口做输出口，接八位LED显示，程序功能使发光二极管从右到左轮流循环点亮。
1、使用单片机最小应用系统。
开关往下拨，使用5VUSB电源模式。
若要使用其他电源，开关和插针1的设置请参考1.3节；
2、插针2（LED）用短路帽接通，使能连接板上8路LED。
其它插针如下图。
3、在线下载和调试程序前请检查硬件配置、电源的连接、RS232通信线的连接、工程设置、通信端口的选择。
4、打开KeiluVision4仿真软件，首先建立本实验的项目文件，接着添加源程序，进行编译，直到编译无误。
进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口。
5、打开电源，点击开始调试按钮，点击RUN按钮运行程序，观察发光二极管显示情况。
发光二极管单只从右到左轮流循环点亮。
三、流程图及源程序
1．流程图
2．源程序
ORG0000H
LOOP:
MOVA,#0FEH
MOVR2,#08H
OUTPUT:
MOVP0,A
RLA
ACALLDELAY
DJNZR2,OUTPUT
LJMPLOOP
DELAY:
MOVR6,#00H
MOVR7,#00H
DELAYLOOP:
;延时程序
DJNZR6,DELAYLOOP
DJNZR7,DELAYLOOP
RET
END
四、思考题
（1）修改程序，使发光二极管的现象发生变化。
例如：
全亮～发光二极管一个一个的熄灭～全灭，循环显示
（2）对于本实验延时子程序
Delay：
MOVR6，#00H
MOVR7,#00H
DelayLoop：
DJNZR6，DelayLoop
DJNZR7，DelayLoop
RET
假设使用12MHz晶振，粗略计算此程序的执行时间为多少？
实验二定时器、中断实验
一、实验目的
1．学习CPU内部计数器的使用和编程方法。
2．掌握中断处理程序的编程方法。
3．掌握Proteus软件的使用方法
二、实验内容和原理
1、实验内容
模拟时序控制装置。
观测发光二极管现象：
L1、3→L2、4→L5、7→L6、8→L1、3、5、7→L2、4、6、8→全亮→全灭
2、时间常数的计算。
CPU内部定时器１，按方式１工作，每０．１秒钟Ｔ１溢出中断一次。
（假设使用6.144MHz晶振）
机器周期＝１２÷晶振频率＝１２÷（６．１４４＊１０６）＝１．９５３１＊１０－６Ｓ
设初值为Ｘ，则（２１６－Ｘ）＊１．９５３＊１０－６＝０．１
Ｘ＝１４３３６＝３８００Ｈ
ＴＨ１＝３８Ｈ，ＴＬ１＝００Ｈ
三、实验步骤（略，同实验一）
四、程序流程图及源程序：
1、中断子程序流程图：
返回
2、主程序流程图
Y
3、程序清单：
ORG0000H
LJMPSTART
ORG001BH
JMPIT11
ORG0030H
START:
MOVA,#0FAH
MOVR1,#03H
MOVR0,#0AH
MOVTMOD,#10H
MOVTL1,#00H
MOVTH1,#38H
ORLIE,#88H
SETBTR1
LOOP1:
CJNER0,#00,DISP
MOVR0,#0AH
INCR1
CJNER1,#0BH,LOOP2
MOVR1,#03
LOOP2:
MOVA,R1
MOVCA,@A+PC
LJMPDISP
DB0FAH,0F5H,0AFH,5FH,0AAH,55H,00H,0FFH
DISP:
MOVP0,A
JMPLOOP1
IT11:
CLRTR1
DECR0
MOVTL1,#00H
MOVTH1,#38H
SETBTR1
RETI
END
五、思考题：
1、改变发光二极管闪烁的间隔时间。
2、P1口添加一个暂停按键，当该键按下时显示暂停，保持当前状态；再次按键，继续显示。
3、去掉定时与中断，编写延时子程序。
4、P1口添加多个按键，分别对应实现不同的显示功能。
（例如：
暂停键、显示状态顺序执行和
逆序执行键……）
实验三数码显示实验
一、实验目的
1．进一步掌握定时器的使用和编程方法。
2．了解七段数码显示数字的原理。
3．熟练掌握KeiluVision4和Proteus联调的方法。
二、实验内容
做一个电子钟：
利用定时器0定时中断，控制电子钟走时；利用单片机上的四位数码管显示分钟和秒钟。
三、程序流程图和源程序
初始化程序
1、主程序流程图
开始计数
取显示单元值，转为段码送段数据口
显示缓冲单元首址—R0，扫描初值—R2
扫描值送位数据口
显示单元地址加一
扫描值带进位位（=0）右移一位
N
扫描值=0？
Y
取分、秒计数值，经变换放入相应显示单元
2、中断子程序流程图：
中断入口
定时器置初值
Y
计时单元=10？
N
Y
计时单元置0
秒加一，十进制调整
秒值=60？
N
Y
秒置0，分加一，十进制调整
分值=60？
N
Y
分置0
返回
3、程序清单：
ST_ADDREQU0000H
BUFEQU23H
SBFEQU22H;存放秒
MBFEQU21H;存放分
ORGST_ADDR
LJMPMAIN
ORGST_ADDR+0BH;定时器0中断入口
LJMPCLOCK
ORGST_ADDR+200H
MAIN:
MOVR0,#40H
MOVA,#00H
MOV@R0,A
INCR0
MOV@R0,A
INCR0
MOV@R0,A
INCR0
MOV@R0,A
INCR0
MOV@R0,A
INCR0
MOV@R0,A
ANLTMOD,#0F0H
ORLTMOD,#01H
MOVTL0,#00H
MOVTH0,#38H
MOVBUF,#00H;清零
MOVSBF,#00H
MOVMBF,#00H
SETBET0;开定时器0
SETBEA
SETBTR0
DS1:
MOVR0,#45H
MOVR2,#08H
DS2:
CLRP2.4
MOVA,R2
MOVP3,R2
MOVA,@R0
LCALLTABLE
MOVP0,A
LCALLDELAY1;延时
DECR0
CLRC
MOVA,R2
RLCA
MOVR2,A
CJNER2,#10H,LL
RLCA
MOVR2,A
LL:
CJNER2,#00H,DS2
MOVR0,#45H
MOVA,SBF
LCALLGET
MOVA,MBF
LCALLGET
SJMPDS1
TABLE:
INCA
MOVCA,@A+PC
RET
DB03H,9FH,25H,0DH,99H,49H,41H,1FH,01H,19H,0BFH
GET:
MOVR1,A
ANLA,#0FH
MOV@R0,A
DECR0
MOVA,R1
SWAPA
ANLA,#0FH
MOV@R0,A
DECR0
RET
CLOCK:
MOVTL0,#00H;定时器中断子程序
MOVTH0,#38H
PUSHPSW
PUSHACC
INCBUF
MOVA,BUF
CJNEA,#0AH,QUIT
MOVBUF,#00H
MOVA,SBF
INCA
DAA
MOVSBF,A
CJNEA,#60H,QUIT
MOVSBF,#00H
MOVA,MBF
ADDA,#1H
DAA
MOVMBF,A
CJNEA,#60H,QUIT
MOVMBF,#00H
QUIT:
POPACC
POPPSW
RETI
DELAY1:
MOVR4,#10;延时程序
DEL11:
MOVR5,#0AH
DEL12:
MOVR3,#18H
DEL13:
升级会员 