单片机实验指导书.docx

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单片机实验指导书

目录

第一节伟福仿真器及基础实验板的介绍1

1.1伟福仿真器软件安装1

1.2编译器安装1

1.3伟福仿真器简介1

1.4开发环境5

1.5WYU单片机仿真基础实验板10

第二节实验部分15

2.1实验报告内容及要求：

15

2.2实验基本要求15

2.3基础实验16

2.3.1实验一伟福Sp51型仿真器及数据排列练习16

2.3.2实验二双字节十进制数加法程序18

2.3.3实验三跑马灯实验19

2.3.4实验四定时器与中断的应用20

2.3.5实验五串行通信实验24

2.4综合性、设计性实验28

2.4.1实验六动态显示设计实验28

2.4.2实验七键盘设计实验29

2.4.3实验八计数器实验30

2.4.4实验九工业顺序控制实验31

2.4.5实验十电子钟实验32

2.4.6实验十一A/D和D/A转换程序的设计及调试33

2.4.7实验十二动态显示DS18B20温度设计实验34

第一节伟福仿真器及基础实验板的介绍

1.1伟福仿真器软件安装

可以到南京伟福公司网站http：

//www.wave-下载最新版本安装。

1.2编译器安装

伟福仿真系统已内嵌伟福汇编器，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，编译器请用户自备。

（1）安装MCS51系列CPU的编译器

A）进入C：

\盘根目录，建立C：

\COMP51子目录（文件夹）；

B）将第三方的51编译器复制到C：

\COMP51子目录（文件夹）下，如KEIL的C51目录下的所有文件；

C）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。

注：

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]指明其位置即可（后面

（2）、（3）同），例如：

“C：

\KEIL\C51\”。

（2）安装MCS96系列CPU的编译器

A）进入C：

\盘根目录，建立C：

\COMP96子目录（文件夹）；

B）将第三方的96编译器复制到C：

\COMP96子目录（文件夹）下；

C）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：

\COMP96。

（3）安装PIC系列CPU的编译器

A）进入C：

\盘根目录，建立C：

\COMPPIC子目录（文件夹）；

B）将第三方的PIC编译器复制到C：

\COMPPIC子目录（文件夹）下；

C）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：

\COMPPIC。

1.3伟福仿真器简介

1.3.1伟福仿真器的功能

伟福仿真器采用主机+POD组合，通过更换POD，可以对各种CPU进行仿真。

对不同的应用场合用户如果选择不同的CPU通常就要更换仿真器，而伟福仿真器只需通过更换不同的POD，即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。

1.3.1.1硬件特点

（1）仿真头内置：

提高仿真频率，减小外接插头体积，可以灵活接插用户板。

（2）强大的逻辑分析仪综合调试功能：

逻辑分析仪由交互式软件菜单窗口对系统硬件的逻辑或进序进行同步实时采样，并实时在线调试分析采样。

系统在使用逻辑分析仪时，除普通的单步运行、键盘断点运行、全速硬件断点运行外，还可实现各种条件组合断点如：

数据、地址、外部控制信号、CPU内部控制信号、程序区间断点等。

由于逻辑分析仪可以直接对程序的执行结果进行分析，因此极大地便利于程序的调试。

（3）强大的跟踪器功能：

跟踪功能以总线周期为单位，实时记录CPU仿真运行过程中，总线上发生的事件，其触发条件方式同逻辑分析仪。

跟踪窗口在仿真停止时可收集显示跟踪的CPU指令记忆信息，可以以总线反汇编码模式、源程序模式对应显示跟踪结果。

总线跟踪可以跟踪程序的运行轨迹。

可以统计软件运行时间。

（4）波形发生器功能：

伟福V8/L仿真器可以输出8路可编程数字波形，波形深度达64K，最高频率为100MHz。

V8/L所附带的波形发生器可以向用户板上输出多达8路可编程的与程序同步的复杂数字波形，为设计人员提供各种数字信号源，例如常用的串行通信信号，I2C，SPI等波形。

（5）影子存储器：

用户在程序全速执行时，可以实时观察到时MCS51系列CPU和MCS96系列CPU的外部数据的变化。

影子存储器可以在程序运行时，为外部存储器建立映像，从而可以实时观察到外部数据的变化。

（6）代码覆盖：

使用此功能可观察到源程序各代码行，是否被执行过，在源程序行以不同的颜色标志程序执行情况。

（7）程序时效分析：

统计每个函数、过程运行时间，以及占整个程序运行时间的百分比。

（8）数据时效分析：

与程序时效分析相似的是，数据时效分析，它可统计每个变量被访问的次数及占整个程序访问次数的百分比。

（9）硬件测试：

对于MCS51系列CPU和MCS96系列CPU可以静态地输出地址、数据以及ALE、PSEN、BHE、RD、WR等读写控制信号，从而可以从用户板上静态地测量这些信号的值，从底层去控制、分析电路的工作状态，可以准确方便地检测硬件方面的隐蔽问题。

（10）事件触发：

用于指定用户程序运行时，出现的各种事件，这些事件包括地址条件、数据条件、控制信号条件、外部信号条件以及这些条件的组合，用这些事件来触发、控制逻辑分析仪、程序跟踪器的运行，以捕捉程序运行时出现的各类复杂情况，迅速定位设计中软、硬件问题所在。

（11）记时器：

记录程序运行时间。

（12）双CPU结构：

由监控CPU控制仿真CPU完成仿真工作，100%不占用户资源。

全空间硬件断点，不受任何条件限制，支持地址、数据、外部信号、事件断点、支持实时断点计数、软件运行时间统计。

（13）可控的晶振时钟：

由用户在软件界面上设定仿真晶振频率，保证了时钟电路准确性和稳定性，增加了用户设计的灵活性。

1.3.1.2软件特点

（1）VW平台：

VWIDE环境，中/英文界面可任选，用户源程序的大小不再有任何限制。

有丰富的窗口显示方式，多方位，动态地展示仿真的各种过程，使用极为便利。

（2）双工作模式：

a）软件模拟仿真（不用仿真器也能模拟运行用户程序。

b）硬件仿真。

（3）真正集成调试环境：

集成了编辑器、编译器、调试器，源程序编辑、编译、下载、调试全部可以在一个环境下完成。

（4）项目管理功能：

通过项目管理可使复杂软件化大为小，化繁为简，便于管理。

项目管理功能也使得多模块，多语言混合编程成为可能。

（5）多语言多模块混合调试：

支持ASM（汇编）、PLM、C语言多模块混合源程序调试，在线直接修改、编译、调试源程序。

如果源程序有错，可直接定位错误所在行。

（6）直接点屏观察变量：

在源程序窗口，点击变量就可以观察此变量的值，方便快捷。

（7）功能强大的变量观察：

支持C语言的复杂类型，树状结构显示变量。

（8）强大的书签、断点管理功能：

书签、断点功能可快速定位程序，为编写、查找、比较程序提供帮助。

（9）类似IE的前进、后退定位功能：

可以在项目内跨模块地定位光标前一次或后一次位置，为比较、分析程序提供帮助。

（10）方便实用、功能多样的源程序编辑窗口。

（11）外设管理功能：

外设管理可以让您在调试程序时，观察到端口、定时器、串行口中断、外部中断相关的寄存器的状态，更可以帮您完成这些外设的初始化程序。

（12）功能独特的反汇编功能。

1.3.2伟福仿真器硬件

1.3.2.1仿真器外形示意图

说明：

（1）仿真器使用USB与电脑相连。

（2）根据仿真器型号不同，可能会不附带逻辑测试探头。

（3）根据仿真头型号不同，扁平电缆可能只有一条。

（4）电源为直流5V/1A（最小），电源插孔的极性为内“负”外“正”。

1.3.2.2仿真频率的设置

在使用伟福仿真器时，在[仿真器设置]中（见图1-8），用户只要在[晶振频率]栏内，输入想要的仿真频率，仿真器就会工作在此频率上，以此频率来运行程序，如果用户板设计要用到CPU的晶振输出，可以在仿真头设置时，选中XTAL2时钟输出选项，频率值以Hz为单位，最高100M，最低20K，适合不同的CPU工作情况。

在软件模拟环境下也用此频率来计算程序执行时间。

1.3.2.3逻辑测试探头及逻辑笔

逻辑测试探头通过扁平电缆与仿真器相连接，探头可以接8个逻辑探勾，标号为L0～L7，REF为参考电压，见图1-2。

说明：

a）如果用户板为5V系统，将REF接到5V上，这样采样的高低电平为5V系统的电平标准；

b）如果用户板为3.3V系统，就将REF接到3V3上，这样采样的高低电平为3.3V系统的电平标准；

c）如果用户板为其它电压，也可以将REF接到用户板的电源上，可以接受的电压范围为2.5V～5.5V，如果不在这个范围内，可能工作不正常，甚至损坏逻辑测试探头。

如果此探头所接的不是V8系列仿真器，那么：

a）此探头可做为逻辑笔来使用，将逻辑测试探头的GND接用户板的地上，再将逻辑探勾L0做为逻辑笔接到想要观察的信号上，红灯亮代表高电平；绿灯亮代表低电平；两个都亮或闪烁代表是有脉冲信号；两个都不亮代表信号浮空。

这里的逻辑电平高低是根据前面所说的REF参考电压来判断的。

所以在测量电平的高低时，要注意REF的电压是多。

b）逻辑探勾L7可以用于测量用户板上的模拟电压，将逻辑测试探头的GND接用户板的地上，再将L7探勾接到想要测量电压的地方，在伟福的开发环境界面上就会显示出电压值，精度为+/-0.05V。

注意，这里所能测量的模拟电压范围为0V～5V，切勿测量此范围以外的电压，否则会损坏仿真器!

如果此探头所接仿真器具有跟踪器功能（Sp51型无此功能），并具有条件触发功能，可以把逻辑探勾L0～L7接到用户板，其采样到的信号，可以做为触发条件来触发跟踪器工作，这样，当用户板上的信号出现异常时，就可以用来控制跟踪器的启停，也可以用来控制仿真器的启停，就可以很方便地根据用户板上的异常信号来捕捉程序当时运行的情况，把程序运行轨迹记录下来，显示在跟踪窗口里。

如果此探头所接的仿真器具有逻辑分析仪功能（Sp51型无此功能），并具有条件触发功能，逻辑探勾L0～L7可以采样到用户板的工作波形，并回传到伟福的开发环境中，用图形直观地显示出来，这些采样到的信号也可以做为触发条件来触发逻辑分析仪工作，也可以用来控制仿真器的启停。

如果此探头所接的仿真器具有波形发生器功能（Sp51型无此功能），逻辑探勾L0～L7可以用来输出自定义的数字波形，做为信号加在用户板上，以驱动用户板工作，输出信号的高低电平的电压与参考电压REF相同，所以用户在输出自定义波形时，要注意REF所接电压是多少，以免输出波形信号的电压与用户板不一致，造成工作不正常。

上面各种功能所描述的将L0～L7接到用户板前，一定要先将GND接到用户板。

1.3.2.4SP51、V8/L仿真器及适配仿真头

SP51仿真器：

端口重造的专用仿真器，2.7V至5.5V宽电压，最高仿真频率可达50MHz，WINDOWS版本软件；可配仿真头：

POD-S8X5X，用于仿真通用的40脚及44脚MCS51指令集芯片。

V8/L仿真器：

通用仿真器（4、8、16、32位，仿真频率可达50MHz），具有运行时间统计，逻辑笔，条件触发断点、断点记数，跟踪器，影子存储器，全空间程序/数据时效分析器，逻辑分析仪，可编程波形发生器等功能；可配仿真头如下表：

表1-1V8系列仿真器可配置仿真头

仿真头型号

可仿真CPU

POD-A8X5X

MCS51兼容CPU（P0口和P2口作为总线或IO口用）

POD-H8X5X

Philips40脚及44脚MCS51系列芯片及通用8X5X芯片

POD-S8X5X

通用MCS5140脚及44脚芯片

POD-520

Dalas310