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单片机课程实验指导书
简介
单片机课程实验和课程设计实验装置采用超想—3000TB综合实验/仿真系统，它全面支持MCS51系列、MCS96系列、8086系列的实验仿真开发。
0.1系统组成
超想-3000TB开放式综合实验／仿真系统由仿真器、综合实验仪、软件、电源组成。
传统的实验仪：
把仿真器和实验模块合二为一设计，实验模块作为仿真器的扩展部分，采用“单板式”方式进行实验，这使得仿真器仿真特性和实验方式真实性、灵活性都受到了限制。
我们知道单片机完整的开发过程为：
确立方案→制作硬件→调测软件→固化代码→脱机运行。
很显然，传统实验仪由于硬件的封闭性，是无法进行“确立方案”、“制作硬件”、“固化代码”、“脱机运行”的实验，其实验步骤与实际环境有较大差别。
另外，由于实验模块作为仿真器的扩展部分，占用了仿真器的资源，其仿真特性也大打折扣，事实上无法满足学生毕业设计、电子竞赛、教师科研所需。
超想-3000TB综合实验仪:
超想-3000TB综合实验仪摒弃了传统实验仪的“单板式”设计方法，而采用了符合单片机开发过程的“仿真式”综合设计思想，使得所有的实验模块及CPU资源均全力对用户开放，从而充分满足“验证式”→“模仿式”→“探索式”→“开发式”的由浅入深的各种实验要求。
并且，实验平台作为一个独立的目标系统，能让用户进行脱机验证实验结果的实验，从而，使实验步骤与实际开发环境完全一致，学以致用。
同时，仿真工具作为一个可独立使用的仿真器，从而，又可满足学生毕业设计、电子竞赛、教师科研所需。
达到一机多用之目的。
0．1．0仿真器
由于超想-3000TB综合实验/仿真系统的“仿真器”与“实验平台”可分离使用，故原则上可配备任何品牌的仿真工具。
由于本手册是围绕超想-3000仿真器进行编写，所以，选用该产品成为理所当然。
作为仿真工具时，仿真器可与实验仪完全脱离
超想3000仿真器的性能指标：
仿真器采用高密度大规模可编程逻辑芯片设计，体积小、功能强，可靠性高、抗干扰能力强、性能好。
真正的双CPU架构，控制CPU在仿真器内，仿真CPU直接嵌入用户板微控制器插座，减少了中间环节，可靠性高、仿真频率倍增。
全透明，全实时在线仿真不占任何资源，包括仿真存储器，中断信号，64K地址空间。
128KB仿真RAM，能仿真超大容量CPU。
仿真频率最高达40MHZ，
串口通讯COM1、COM2均可，支持鼠标操作，通讯速率11，5200（每秒10K）与并口速度相当
该机具有最先进的静态硬件调测功能，将动态执行的指令静态化，配合逻辑笔和电压表，即可迅速查出硬件连线逻辑错误。
128硬件断点，绝对不受任何条件限制；夭折功能，在全速实时运行时从PC机打CTRL-C或者点击暂停即可中断仿真器运行，返回当前监控，并绝对正确地保持地址和数据，此功能对于查明死循环，程度走飞现象极为有效。
先进的硬件测试仪：
可静态地设置数据/地址、ALE、PSEN、BHE、RD、WR，仅需逻辑笔或万用表即可测量非高既低电平，迅速定位硬故障。
0．1．1 综合实验仪
新型实用模块：
（1）LCD液晶实验
（2）点阵LED广告屏（3）DS12887实时时钟（4）红外线发送、接收
（5）直流电机恒速（6）电子琴模拟实验（7）串行ROM/I2CROM（8）步进电机变速
传感器实验：
（1）温度传感器
（2）压力传感器（3）霍尔传感器（4）红外传感器
传统实验模块：
（1）模数转换A/D0809
（2）数模转换D/A0832（3）8155控制键显（4）V/F转换LM331
（5）串口通讯MAX232（6）音响实验LM386（7）EPROM27C256扩展（8）RAM6264扩展
（9）微型打印机接口（10）PWM模块
通用实验模块：
（1）模拟信号发生器
（2）开关量发生器（3）发光二极管组（4）信号发生器
（5）74LS138译码器（6）分频器电路（7）LED6位数码管（8）20个键盘组
（9）逻辑笔（10）常用门电路
自由实验模块：
由DIP40锁紧插座及240个插孔组成，CPU所有信号均以插孔方式引出，还设计了常用门电路、晶振源、电源插孔等，可以完成以上实验模块的组合实验以及由实验者自行命题和新器件、新方案的实验，使得实验方式和内容不受限制。
扩展实验内容：
利用自由实验区可进行以下扩展实验：
（1）8279键盘显示接口
（2）8255I/O口扩展（3）8253可编程计数器
（4）8251可编程通信接口（5）8259中断优先级管理器（6）8237DMA数据传送
（7）并口转串口74LS165（8）串口转并口74LS164（9）并行I/O口扩展实验
（10）AT89C51最小系统（11）I2C总线24C01（12）串行93C46
（13）GAL16V8实验（14）AT89C2051实验（15）FLASH29C256实验
（16）译码器实验（17）多个外中断实验
模块自检接口：
“实验连线”对于学生理解实验内容的本质，提高动手能力的培养十分必要。
然而，对实验室管理员而言，却是工作量倍增。
试想，若对所有设备的所有实验模块进行一次全面的检测，将需连多少根线？
工作量有多大？
很显然，“模块自检接口”的自检功能十分必要。
本产品的自检监控能对所有模块进行检测，管理员仅需在键盘上输入各自检程序的代码即可。
0．1．2软件支持
DOS/WINDOWS双平台。
WINDOWS版本功能强大。
用户源程序的大小不再有任何限制，支持ASM、C、PLM语言混合编程，源文本调试，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。
丰富的显示方式，多方位、动态地显示仿真的各个过程，使用极为便利。
为了跟上形势，现在工程师需要掌握不同的项目管理器、编辑器、编译器。
它们由不同的厂家开发，相互不兼容，使用不同的界面，学习使用很吃力。
WINDOWS调试软件为你提供了一个全集成环境，统一的界面包含一个项目管理器，一个功能强劲的编辑器，以及汇编和调试工具，并提供一个与第三方编译器的接口。
由于风格一致，从而大大节省时间和精力。
0．1．3电源
超想-3000TB综合实验仪配备了+5V/2A、+12V/1A、-12V/0.5A的电源,直接使用220V交流电源工作。
●0.2实验内容
分成“验证式”、“模仿式”、“探索式”、“开发式”四个部分。
“验证式”实验是指初学者仅需连几根关键的线或不连线，按实验手册中实验步骤即可完成的实验；“模仿式”实验是指根据实验范例，通过调整连线可以产生新的方案的实验；“探索式”实验是指需要实验者自己设计实验方案，自己搭建主体电路，利用实验平台的辅助电路并需要自行查找故障原因，自行设计程序的实验。
实验书中提供的几个“探索式”实验已提供了方案、电路、和参考程序，目的是要起到示例作用。
“开发式”实验是指完全需要自行设计的实验，由实验者自行立题。
用户可根据各自情况选用实验内容，或完全自行设计实验内容。
各实验例程均提供ASM语言、C语言两套程序清单。
以上实验已充分涉及单片机的原理、接口、传感器、自控原理等方面的内容。
●0.3实验方式
单板机实验方式:
配HK51仿真板，使用实验仪上键盘、LED显示进行实验，可以满足计算机条件下的实验所需。
外接仿真器方式：
用PC机连仿真器，再连实验仪进行仿真和实验。
软件模拟的方式：
无实验仪、无仿真器，仅在PC机上采用模拟软件进行实验。
仿真器独立方式：
用户自制目标板，利用仿真器进行仿真实验。
自检测实验方式：
利用自检插口和自检监控可进行演示实验，简单可靠。
●0.4支持器件
选用51CPU适配板可支持MCS51系列CPU的实验；
选用96CPU适配板可支持MCS96系列CPU的实验；
选用88CPU适配板可支持INTEL系列CPU的实验；
选用POD51仿真头可支持以下CPU的仿真开发：
INTEL系列8位CPU：
8031/32/51/52、87C51/52、8751FA/FB/FC
ATMEL系列8位CPU：
89C51/52/54/55/2051/1051
LG系列8位CPU：
97C51/52、97C54/56/58/2051/1051
WINDOWS系列CPU：
78E51/54/58
SST系列8位CPU：
89C58、89C51、89C52、89C59/2051/1051
选用POD96仿真头可支持以下CPU的仿真开发：
INTEL系列16位CPU：
8098、8096/8097、80C196KB/KC/KT、80C196MC/MD
综合实验仪
传统的单片机实验仪，是把实验模块作为仿真器的一个部分进行一体化设计，即所谓的“单板式”设计方法。
其在实验过程中并不涉及“仿真状态”（或称工作模式）这个重要的概念，亦不能进行开发式实验，调试的程序不能进行脱机运行。
显然，这种实验仪的实验过程与实际的开发步骤存在较大的差距。
另外，由于此类实验仪的仿真器，大多为单CPU架构，其仿真RAM空间被实验模块占用，所以，其仿真性能也不适合作为仿真工具所用。
超想-3000TB综合实验仪采用“仿真式”设计方法，仿真器与实验平台分离，采用“仿真”方式进行实验，同时，允许进行脱机运行工作，所以，实验过程是与实际开发过程完全一致。
仿真器使用的是双“CPU”架构方式，100%资源出让，100%实时，100%无条件硬件断点，可满足学生毕业设计，参加电子竞争，教师科研所需。
超想-3000TB综合实验仪可根据教学实践的需要实现MCS51/MCS96/8086/8088单片机、微机原理与接口实验，并在硬件上预留了自主开发实验的空间。
该实验仪对基本实验仅需少量连线就可进行，以减少学员工作量，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。
模块自检接口：
“实验连线”对于学生理解实验内容的本质，提高动手能力的培养十分必要。
然而，对实验室管理员而言，却是工作量倍增。
试想，若对所有设备的所有实验模块进行一次全面的检测，将需连多少根线？
工作量有多大？
很显然，“模块自检接口”的自检功能十分必要。
本产品的自检监控能对所有模块进行检测，管理员仅需在键盘上输入各自检程序的代码即可。
●1.1实验模块
超想-3000TB综合实验仪有丰富的实验电路和灵活的组成方法。
这些电路既可以和51CPU适配板（51系列）组合，以完成MCS51系列实验;也可以和96CPU适配板（80C196系列）组合，以完成MCS96系列实验;还可和8088CPU适配板相连,以完成8086系列实验。
为了描述清楚，在此作统一的介绍。
1.1.0模拟信号发生器
电位器电路用于产生可变的模拟量。
顺时钟旋转，电压值加大；反之，减小。
减小
加大
1.1.1138译码器
为了使得MCS51、MCS96、8086兼容实验，所以ROM、RAM同64K空间统一分配地址，程序空间占用前32K（0000—7FFFH），数据空间占用后32K（8000H-0FFFFH），使用两片74LS138译码器对后32K空间进行译码。
其中：
EPROM27C256：
（0000H-7FFFH）
YC0-YC1（8000H-9FFFH）：
6264RAM
YC7（0F000H-0FFFFH）：
U17号74LS138选通
YC6（0E000H-0EFFFH）：
8155
YC2（0A000H-0AFFFH）：
备用
YC3（0B000H-0BFFFH）：
备用
YS7（0FE00H-0FFFFH）：
DALLAS12887
YS6（0FC00H-0FDFFH）：
自检时的点阵LED
YS5（0FA00H-0FBFFH）：
LCD液晶显示
YS4（0F800H-0F9FFH）：
LCD液晶显示
YS2（0F400H-0F5FFH）：
LED发光二极管
YS1（0F200H-0F3FFH）：
自检时的DA0832
YS0（0F000H-0F1FFH）：
自检时的AD0809
1.1.2开关量发生器
实验平台上有8只拨动开关K0-K7及相应的驱动电路，以产生“1”、“0”的逻辑电平。
开关向上拨相应插孔输出高电平为“1”，反之，输出低电平为“0”。
向上：
1
向下：
0
1.1.3信号发生器
由U3的74LS04、U43的74LS00组成，每按一次带锁开关即产生一个单脉冲。
1.1.4发光二极管组
实验平台上有8只发光二极管，由U33的74HC245驱动，以显示电平状态。
高电平“1”点亮发光二极管。
高电平“1”点亮
1.1.5步进电机实验电路
超想-3000TB综合实验仪选用的是四相步进电机，由U25的74LS04和U21、U23的75452驱动。
1.1.6D/A0832模块
1.1.7音响实验
喇叭由U16的LM386驱动。
1.1.8AD0809模块
1.1.9RS232通讯模块
1.1.10PWM模块
1.1.11分频器模块
Fλ/2
由74LS74的一组锁存器组成二分频的分频器，另一组的引脚均以插孔方式引出。
如把2D孔与2/Q孔相连还可产生另一个二分频的分频器。
Fλ
Fλ/4Fλ/8
1.1.12EPROM27256扩展模块
1.1.13V/F压频转换
1.1.14RAM6264扩展模块
1.1.158155键显模块
1.1.16DALLAS12887时钟模块
1.1.17霍尔传感器
1.1.18直流电机
1.1.19122X32LCD液晶显示模块
1.1.20点阵LED模块
1.1.21压力传感器
1.1.22温度传感器
1.1.23微型打印机接口
1.1.24逻辑笔电路
超想-3000TB综合实验仪上有逻辑测量电路，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；两灯都亮时，表示浮空（高阻态）。
1.1.25复位电路
1.1.26红外线发送/接收
1.1.27LED发光二极管总线驱动
●1.2常用逻辑门电路
●1.3自由实验插座
超想-3000TB综合实验仪设计了一个锁紧插座,以供自开发实验用，插座全部引脚都被引出到相应的插孔，40芯、32芯、28芯、24芯、20芯、16芯、14芯、8芯通用，并按照各自的封装标明引脚号。
利用这些插座，可对双列直插式的各种微机芯片进行实验。
●1.4跳线器选择：
●1.5直流电源外引插座：
红色：
+5V
黑色：
地
●1.6总线插孔:
超想-3000TB综合实验仪的所有总线及控制信号均以插孔方式引出，以便进行开放式实验。
●1.7空间分配:
扩展模块
资源分配（138译码）
27C256
0000H-7FFFH
6264
（YC0,YC1）8000H-9FFFH
8155
（YC6）0E000H-0EFFFH
LCD液晶显示
（YS4-YS5）0F800H-0FBFFH
DS12887
（YS7）0FE00H-0FFFFH
LED二极管总线驱动
（YS2）0F400H-0F5FFH
自检时AD0809
（YS0）0F000H-0F1FFH
自检时DA0832
（YS1）0F200H-0F3FFH
自检时点阵LED
（YS6）0FC00H-0FDFFH
自检时微型打印机
YC2（0A000H-0AFFFH）
备用
（YC2）0A000H-0AFFFH
备用
（YC3）0B000H-0BFFFH
超想3000仿真器
最新推出的超想3000仿真器采用了超大规模定制芯片及专用仿真技术制造，集仿真器、逻辑分析仪于一体的通用仿真器，将仿真器软、硬件提高到了前所未有的水平。
●2.0超想3000仿真器
超想3000仿真器的特点如下：
主机+POD组合，通过更换POD，可以对各种CPU进行仿真
对待不同的应用场合，用户往往会选择不同的CPU，从而需要更换仿真器，以支持多类CPU仿真。
超想仿真器则采用主机+POD组合，通过更换不同的POD，可对各种不同类型的单片机进行仿真。
为用户提供了一种灵活的多CPU仿真系统。
DOS版本，WINDOWS版本双平台
其中WINDOWS版本功能强大。
用户源程序大小不再有任何限制，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，多方位，动态地显示仿真的各种过程，使用极为便利。
双工作模式
（1）软件模拟仿真（不要仿真器也能模拟仿真，DOS版本支持）。
（2）硬件仿真。
双CPU结构，100%不占用户资源。
全空间无条件硬断点，支持运行时间统计。
●2.1可配置仿真头
仿真头型号
可仿真CPU
POD87/89C55
8X5X系列（P0口和P2口作为I/O口用）
POD51
8X5X系列CPU（P0口和P2口作为总线用）
POD2051
2051、1051系列CPU（需与POD87/89C55配合使用）
POD196KC
196KC/KB
POD196MC
196MC/MD
POD8086
8088/8086CPU
●2.2POD8051仿真头
用于仿真P0,P2口作为总线工作方式的8031/32,8051/52系列及兼容的89/87/97/78系列单片机,可选配44脚PLCC封装的转接座,用于仿真PLCC封装的芯片。
仿真器
超想3000仿真器与POD8051连接图
34芯电缆
21
20
40
1
仿真头
软件安装
1、1超想3000仿真器WINDOWS软件安装步骤：
1、2
（1）将所配光盘放入光驱，双击我的电脑，然后双击光盘驱动图标。
（2）双击51Setup程序
（3）点击系统界面提示的（下一步），进行操作，直到安装完成。
硬件安装
4.1连接51CPU适配板：
在实验平台的右下角有三个插座，是用来安装实验51CPU适配板的。
8051
51CPU适配板
8088
88CPU适配板
4.2仿真器与综合实验仪的连接：
●将51CPU适配板的DC34芯插座与超想3000仿真器上的DC34插座用扁平电缆连接起来。
4.3仿真器与计算机的连接：
●用随机配带的串口通讯电缆，将仿真器与计算机连接起来，串口1、串口2均可。
但务必注意所选用的串口未被设置成它用，如Modem口、鼠标口。
●应特别注意的是，在仿真器与计算机连接串口电缆时，两台机器必须都关断电流。
否则易损坏计算机和仿真器。
4.4实验连线：
按实验方案，用随机的实验连线插入孔后，轻轻转动一下锁紧插头，保证良好接触。
拆线时，应先回转一下，不要硬拔，以免损坏线路板。
不管是拆线还是插线，都应在断电的情况下进行。
实验例程中“接线方案”的粗线即为需用户动手接连的线。
需用户动手接连的线
实验指导（验证式）
（MCS51）
第节
“验证性”实验
实验一拆字程序
1.实验目的：
掌握汇编语言设计方法；学习手工汇编的方法；
2.实验内容：
把8000H地址上的内容拆开，高位送8001H地址的低位，低位送8002H地址的低位，8001H、8002H地址的高位清零.本程序通常在把数据送显示缓冲区时使用。
3.实验器材：
（1）超想-3000TB综合实验仪1台
结束
4.程序框图：
结束
实验二拼字程序
1.实验目的：
（1）进一步掌握汇编语言设计；
2.实验内容：
把8000H、8001H两个字节的低位分别送入8002H的高位
和低位。
本程序一般用于把显示缓冲区数据取出拼装成一
个字节。
3.实验器材：
（1）超想-3000TB综合实验仪1台
4.程序框图：
5.思考问题：
修改8000H、8001H内容重复上述实验
实验三数据区传送子程序（DOS平台调试方法）
1.实验目的:
学习DOS平台下的编辑、编译、排错、调试方法。
学习修改和观察变量的方法；
2.实验内容：
把外部扩展RAM（6264）的8000H-807FH中的内容传送到8080H开始的空间中去。
R2.R3存放源RAM区首址，R6.R7存放需传送的字节数，R4.R5存放目的RAM区首址。
3.实验器材：
（1）超想3000仿真器1台
（2）计算机1台（3）超想-3000TB综合实验仪1台
4.实验步骤：
（1）参阅《硬件安装》把实验平台、仿真器与PC机串行口连起来，打开电源。
（2）在PC机上点击A51ONCOM1或者A51ONCOM2。
图C图D
（3）初试化设置：
打开Options菜单，选择ICEOptions，在弹出的PODOptions菜单中，PODSelect选择为POD51，POD552，下图E，再点击PODSetting，在弹出的窗口中选择CODE为Emulator，Auxiliary为Targer，下图F。
图E图F
（4）打开[File|Open]，在弹出的窗口Name栏输入后缀为.ASM的文件名,再点击“Open”键即进入编辑状态。
输入自己编辑的程序：
图G
（5）按F9键，自动存盘并进行编译，若有语法错误，则光标停出错的语句上，在弹出的信息窗口中提示是什么类型的错误，如上图G。
若没语法错误，则自动下载目标代码至仿真器中，进入调试状态。
（6）在R2.R3中输入源首址<例如8000H>，R4.R5中输入目地址<例如8080H>,R6.R7中输入字节数<例如007FH>。
输入方法：
使用Alt+I键打开[WINDOWS|DATA]窗，在02H，03H地址上输入80H，00H；在04H，05H地址上输入80H，80H；在06H，07H地址上输入00H，7FH，如下图I。
使用Alt+N键，打开[WINDOWS|XDATA]窗，使用“↑”“↓”键或Alt+G，使得从8000H开始显示数据，在此窗口8000H开始的地址上中输入一组任意数据后，如图M。
图I图M
（7）单步执行程序
按F7一条一条的执行下去，注意XDATA窗口中8080H开始的地址上内容以及寄存器窗口中A，DPTR，R0等的变化情况，此程序中的加亮条表示下一条要执行的指令。
（8）按CTRL+F9键实时执行程序
（9）中断执行程序
若是硬断点仿真打入CTRL+C即可返回监控，若是软件断点仿真器，则按仿真器上的RESET键进行硬件复位。
此时，请观察8080H-80FFH之间的内容是否与8000H-807FH之间的内容一致。
（10）断点执行程序：
要使程序执行到某条指令处暂停，如希望程序执行到LOOP0处暂停，可按如下操作：
将光标移至LOOP0所在行，再按F4。
另一方法是：
光标移至LOO
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