机械工程基础实验单片机控制系统综合实验实验指导书重庆工学院汽车学院汽车及机械制造实验室2008年1月ﻬ学生实验守则 １。学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。２．实验前认真阅读实验指导书,明确实验目的、步骤、原理,预习有关的理


登录学校的“实验选课系统”(从学校首页登陆：syｘk．cqｉt.ｅdｕ
。ｃn或从数字校园登录），自己进行实验项目的选择。希望同学们能在每个
实验项目开放的时间内尽早进行实验预约(预约时间必须比实验上课时间提前３天)，
因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约,则
错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开
论知识，并接受实验教师的提问和检查.３.进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹,不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。4。做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。５．实验中要细心观察,认真记录各种试验数据.不准敷衍，不准抄袭别组数据,不得擅自离开操作岗位.6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生.若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告,并保护现场,不得自行处理。７。实验完毕,应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开.８。实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。９．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理.１0。凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查,视情节轻重和认识程度,按学院有关规定予以赔偿。重庆工学院说 　明1.同学可以


时进行.2.在学
期末因无法完成规定的实验项目个数,该门课程就必须重修。3.如
有什么问题,同学可以拨打电话68６67４5１联系李鑫老师。ﻬ单片机控制系统综合实验一
、学时：4学时二
、实验类型:综合三
、实验目的：1、掌握伟福Lab200０P单片机
仿真实验系统提供的几种典型外围电路
。2、熟悉典型外围
电路与单片机的输入/输出端子的电路接线.3、掌握MSＣ—５1单片机的
编程、仿真、写入、调试。4、掌握
用单片机控制步进电机的硬件连接和编程方法。四
、实验设备与仪器计
算机、伟福Laｂ2000P单片机仿真实验系统、步进电机驱动器、步进电机、
直流电源、连接电缆，模拟示波器,万用表五
、实验原理:伟福Lａｂ200０P单片机
仿真实验系统1、
伟福Lａb２00０P单片机仿真实验系统可具有三种使用方法：（1)无系统机,仅
用实验仪的板上仿真器进行仿真和实验；（
２）有系统机，用系统机上的集成调试软件驱动板上仿真器进行仿真和实验;(３
）无实验仪，无仿真器,仅在系统机上采用软件模拟方式进行仿真。注
： 1、本实验采用第（２)种使用方法,计算机作为系统机使用。２、系统配ＭCS5１
／１9６仿真板，可进行8０５１或80C196的实验。3、关于伟福Ｌab2000P单片机仿
真实验系统的详细说明。在“校园网—〉机械工程实验教学中心”网站
上下载。2、
伟福Lａb200０P单片机仿真实验系统，提供了以下几种的典型电路：（需要使用示波器、
万用表）ＬED电
平显示电路单
脉冲发生电路多级
分频电路：与4MＨｚ脉冲源结合,可得多种脉冲信号.Ａ/D转换
电路：模数变换电路,可接入两路模拟量。D/A转换
电路:数模变换电路,提供０～－5V,—5Ｖ～+5V，－8V～+8Ｖ三路输
出。ＰWM转换
电路
放


仿真实验/开发系统的连接仿
真实验/开发系统集成调试软件的安装和使用,见WＡVＥ仿真开发系统使用手册.（在“校园网-〉机械工程实验教学中心”网站
上下载)进行
ＭCS5１单片机实验时，应插上POD5１/9６仿真板,并插上8051或８０52CPU。将配套
的串行通讯电缆的一端与实验仪上的“仿真器串口”９芯D形插座相连，另一端
与PC相的串行口相连。将
实验台的电源线与２2０V电源相连.打开实验
台电源开关,红色电源指示灯亮。仿真开发器初始化成功后,LＥD会显示80５1，表
示仿真系统正常。打开计
算机电源，执行WAＶE集成调试软件。注意:(1）
无论是集成电路的插拔、通讯电缆的连接、跳线器的设置还是实验线路的连接，
都应确保在断电情况下进行,否则可能造成对设备的损坏.（2）
实验线路连接完成后,应仔细检查无误后再接通电源。4、程
序调试环境：WAVＥ集
成调试环境应设置如下:仿
真器型号：伟福Laｂ20００P实验仪仿
真头型号：MＣＳ5１实验 （8０３１／３2）5、单片机程
序:可使用汇编语言(EX51ＡSＭ目录下)、C语言（ＥX51Ｃ目录下）编写P１
口输入／输出 　　汇编（ＥX５１ASM目录下H１.PRＪ)、C（EX51C目录下H1。PRJ）PWＭ转换
电压 　汇编（ＥX５1ASＭ目录下H5．PＲＪ)、C（EＸ51Ｃ目录下H5．PRJ)D/A转换
电路 汇编(EＸ5１AＳＭ目录下H1３.PRJ）、C(EＸ51Ｃ目录下H１3。PＲJ）A／Ｄ转换
电路 　 　汇编（ＥX５1ＡSＭ目录下H１４。PRJ）、Ｃ（EＸ51Ｃ目录
下H14．PＲJ)步进电机控制实验　 汇编（EX51ASM目录
下H２2。ＰRJ）、C(EX５1C目录下H２２。PRＪ）6、ＭＳＣ-５1单片机的
编程、仿真、写入、调试的操作步骤：MＳC－51单片机的
编程、仿真、写入、调试的操作步骤，可参阅ＷAＶE仿真开发系统
使用手册。(在“校园网—〉机械工程实验教学中心”网站上下载）7、MSC-5１系
列单片机单片机
是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算，逻辑运算
、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU），随机存取数据存储器（RＡM），只
读程序存储器（ROM），输入输出电路(I/O口），还包括定时计数器，串行通信口（SCI）
，显示驱动电路(LCD或ＬEＤ驱动电路)，脉宽调制电路(PＷM），模拟多路转换
器及A/Ｄ转换器等电路集成到一块单块芯片上,构成一个最小而完善的计算机系统。这些
电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。该
系列单片机是采用高性能的静态８０C51设计，由先进ＣＭOS工艺制造并带有非易
失性Flaｓh程序存储器.Ｐ8９C５1X2包
含１28字节ＲAM、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、６输入
４优先级嵌套中断结构、１个串行I/Ｏ口(可用于多机通信，I/O扩展或全双工UＡＲ
3、


以及片内振荡器和时钟电路.由于器
件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围(频率可降至0）,可实现两个由
软件选择的节电模式。空闲模式和掉电模式。空闲模式冻结CPU,但RAM、定时器、串口
和中断系统仍然工作。掉电模式保存RAM的内容,但是冻结振荡器,导致所有其它的片内
功能停止工作。由于设计是静态的,时钟可停止而不会丢失用户数据,运行可从时钟停止处
恢复。8、
Ａ／D、D／Ａ转换原理随
着数字技术,特别是信息技术的飞速发展与普及,在现代控制、通信及检测等领域,为了
提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术.由于系统的实际对象往往
都是一些模拟量(如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理
这些信号,必须首先将这些模拟信号转换成数字信号;而经计算机分析、处理后输出的数
字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样,就需要一种能在
模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路－－模数和数模转换器。Ａ/Ｄ转换即模拟/数
字转换，意思是模拟信号转换为数字信号；D/A转换即数字/模拟转换
，意思是数字信号转换为模拟信号；ＡＤC表示模拟/数字转换器,DAC表示数字／模拟转换
器。A/D转换
器和Ｄ/Ａ转换器已成为信息系统中不可缺少的重要组成部分，为确保系统处理结果的
精确度，Ａ／D转换器和D／A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现
快速变化信号的实时控制与检测，A／Ｄ与D／A转换器还要求具有较高的转换速度。转换
精度与转换速度是衡量A/D与Ｄ/A转换器的重要技术指标。Ａ／D转换
器Ａ/D转换
器按分辨率分为４位、6位、８位、1０位、１4位、１６位和bcd码的3１/2位、51/2位
等。按照转换速度可分为超高速(转换时间≤330ns）,次超高速（330～3。3μs）
，高速(转换时间３.3~333μs），低速(转换时间＞330μs)等.Ａ/D转换
器按照转换原理可分为直接A/D转换器和间接A/Ｄ转换器。所谓直接Ａ/D转换器,是把模拟信号直
接转换成数字信号，如逐次逼近型，并联比较型等。其中逐次逼近型A/D转换
器，易于用集成工艺实现,且能达到较高的分辨率和速度,故目前集成化Ａ/D芯片
采用逐次逼近型者多;间接A/D转换器是先把模拟量转换成中间量,然后再转换成数字量
，如电压/时间转换型（积分型），电压／频率转换型,电压／脉宽转换型等。其中积分
型A/D转换器电路简单,抗干扰能力强,且能作到高分辨率,但转换速度较慢。Ｄ／Ａ转换
器衡
量一个Ｄ/A�