一款適合課堂教學(xué)的簡(jiǎn)易單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)器

本文根據(jù)AT89S52單片機(jī)具有的在系統(tǒng)編程功能，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(jī)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)非常適合于課堂上或課堂外使用。

硬件電路

硬件電路分為單片機(jī)的最小系統(tǒng)和下載器兩大部分。

最小系統(tǒng)原理：最小系統(tǒng)是沒(méi)有外圍器件及外設(shè)接口擴(kuò)展的單片機(jī)系統(tǒng)。它是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，包括最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇、時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)和復(fù)位系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通常情況下，單片機(jī)最小系統(tǒng)分三種結(jié)構(gòu)：①總線型總線應(yīng)用的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由總線型單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、I／O口及并行擴(kuò)展總線組成。②總線型非總線應(yīng)用的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只有單片機(jī)、復(fù)位電路構(gòu)成的最簡(jiǎn)單的電路，并行總線不用于外圍擴(kuò)展，可作為應(yīng)用系統(tǒng)的I／O口使用。③非總線型單片機(jī)的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

這里介紹的最小系統(tǒng)屬于第②種，由單片機(jī)AT89S52和ISP編程接口組成，其原理如圖1所示。圖中P0～P3口和CN104留給實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)時(shí)作為I／O口或連接擴(kuò)展電路用。CON101是在下載或讀取芯片內(nèi)部程序時(shí)用的ISP編程接口，操作時(shí)，需要去掉跳線J101。(ISP即英文In-System Programmable，意為在系統(tǒng)編程。)

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(jiàn)圖2(a)。圖中U201是8緩沖器74HC244電路，用作計(jì)算機(jī)并口和單片機(jī)的緩沖隔離。連接器CN202是通用的DB25針形插頭，與上位機(jī)連接，進(jìn)行通信；其中4、5腳控制U201芯片，在其低電平時(shí)允許數(shù)據(jù)正常傳輸，高電平時(shí)74HC244的輸出呈高阻狀態(tài)；6腳輸出數(shù)據(jù)到單片機(jī)；7腳是時(shí)鐘信號(hào)；9腳是輸出復(fù)位信號(hào)；10腳是接收從單片機(jī)讀出的數(shù)據(jù)。連接器CN201是標(biāo)準(zhǔn)的10針I(yè)DC插座，其各項(xiàng)功能見(jiàn)圖2(b)。

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。

軟件操作

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)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(yīng)用電路和程序在仿真環(huán)境與真實(shí)環(huán)境中運(yùn)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(gè)軟件可到相應(yīng)網(wǎng)站上下載安裝)。

keil c的基本操作：安裝keil c軟件后，電腦的桌面上會(huì)有圖標(biāo)顯示。用鼠標(biāo)左鍵雙擊該圖標(biāo)便可進(jìn)入keil c的工作界面，如圖3所示。該界面與Word界面類似，上邊是菜單欄，接著是快捷按鈕欄等。這里用到的部分菜單及快捷按鈕的中文含義已標(biāo)注在圖3上；用到的功能只是創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目或打開(kāi)一個(gè)已有的項(xiàng)目，創(chuàng)建或打開(kāi)一個(gè)源程序文本等，最后把它編譯成需要的十六進(jìn)制文件。

其操作步驟如下：

*新建項(xiàng)目或打開(kāi)已有的項(xiàng)目

*新建文件或打開(kāi)已有的文件

*目標(biāo)文件選項(xiàng)設(shè)置

*建立目標(biāo)文件，獲得.HEX文件

程序讀取與下載：已經(jīng)安裝有雙龍電子下載軟件的電腦，在其桌面上也有圖標(biāo)顯示。同樣用鼠標(biāo)左鍵雙擊該圖標(biāo)便可進(jìn)入MCU下載程序的工作界面，如圖4所示。該界面是中文的，且比較清晰。

首次使用時(shí)將“通信參數(shù)設(shè)置及器件選擇”設(shè)置成圖中所示，即通信口設(shè)為并行通信口“LPT1”，速率設(shè)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，用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(cuò)。打開(kāi)電源對(duì)最小系統(tǒng)供電，就可以讀寫(xiě)芯片中的程序了。

如果在下載過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)在下面的．文本框中出現(xiàn)提示。找到原因后再進(jìn)行重寫(xiě)時(shí)，需要先把芯片內(nèi)原來(lái)的信息擦除掉，然后再寫(xiě)。

如果對(duì)原程序進(jìn)行了修改，那么要重新進(jìn)行編譯，即點(diǎn)重建目標(biāo)文件“Rebuild alI target files”按鈕，生成新的.HEX文件；下載時(shí)還要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(guān)閉+9V電源，拔下連接電纜，插上跳線J101，接上擴(kuò)展接口電路，就可以檢查程序的運(yùn)行情況，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或開(kāi)發(fā)了。

實(shí)訓(xùn)一例

用兩個(gè)按鈕分別控制繼電器的吸合和釋放。

基本要求：按一下開(kāi)關(guān)S1，繼電器J吸合；按一下按鈕S2，繼電器J釋放。如果S2沒(méi)有閉合，那么即使按S1，繼電器J也不會(huì)吸合。

實(shí)現(xiàn)電路：利用單片機(jī)89S52的P3.6和P3.7口來(lái)控制P1.7的狀態(tài)，使繼電器的吸合或釋放；當(dāng)P3.6低電平時(shí)使P1.7也低電平，繼電器吸合；當(dāng)P3.7高電平時(shí)使P1.7也高電平，繼電器釋放。其原理如圖5所示，電路可以用萬(wàn)能板搭建而成。

編程思路：首先取P3.7，判斷其是否是“1”。是，將P1.7置“1”，返回；不是“1”，則取P3.6。取P3.6，判斷其是否是“0”。是，將P1.7置“0”；不是“0”則返回。其流程見(jiàn)圖6。

程序編制：按照流程圖就不難編制出程序。程序可用“記事本”或在“KEIL C”中錄入，并用文件名“rlcontrol.asm”保存。指令的具體含義請(qǐng)參見(jiàn)有關(guān)書(shū)籍。

程序調(diào)試：具體操作步驟如下：

①用“記事本”或在“KEIL C”中錄入或編制程序，并用一個(gè)文件名，如“rlcontrol.asm”保存；

②打開(kāi)“KEIL C”軟件，新建一個(gè)項(xiàng)目。項(xiàng)目名也不妨為“rlcontrol”；

③打開(kāi)已建立的文件“rlcontrol.asm”，并將該文件添加到“Source Group 1”中；

④在"Options for Target‘Target 1’”中的“Output”標(biāo)簽頁(yè)上進(jìn)行設(shè)置；

⑤點(diǎn)編譯和建立目標(biāo)文件，得到“rlcontrol.hex”文件；

⑥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；

⑦打開(kāi)下載軟件，并設(shè)置好有關(guān)參數(shù)，加載待寫(xiě)文件“rlcontrol.hex”，點(diǎn)“編程”按鈕下載程序(必要時(shí)須先對(duì)芯片進(jìn)行“擦寫(xiě)”)；

⑧完成上面的操作后，關(guān)閉+9V電源，拔下連接電纜，插上跳線J101，接上擴(kuò)展接口電路；

⑨供電驗(yàn)證程序，兩個(gè)按鈕的動(dòng)作是否符合要求，不符合要求則進(jìn)行修改；

⑩重復(fù)上述步驟直到實(shí)現(xiàn)要求的功能。