单片机装配与调试(修改稿)

第6章单片机装配与调试

自从1946年美国宾夕法尼亚大学研制了世界上第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）以来，计算机的发展经历了四个时代（电子管时代、晶体管时代、集成电路时代、大规模及超大规模集成电路时代），现代的计算机都是大规模集成电路计算机，它们具有功能强、结构紧凑、系统可靠等特点，其发展趋势是巨型化、微型化、网络化及智能化。微型化是计算机发展的重要方向，把计算机的运算器、控制器、存贮器、输入/输出（I/O）接口四个组成部分集成在一个硅片内，于是就出现了以一个大规模集成电路为主组成的微型计算机 单片微型计算机（Single chip microcomputer），简称为单片机。

单片机的应用技术是工科类学生必须掌握的一门实践性很强的应用技能。单片机电子工艺实习课程主要培养学生运用单片机的能力，提高学生实际动手技能、提高学生解决实际工程的能力、提高学生分析和解决问题的能力。进一步明确单片微型计算机在工程实践中的地位和作用。这一章主要讨论下述的的内容。

6.1 实验板的介绍

6.2实验板的焊接流程

6.3实验板的调试步骤

6.4实验应用程序说明

6.5 应用程序的调试和下载

6.1实验板介绍

6.1.1 实验板的功能

本单片机工艺实验板是以8位的微处理器芯片MCS8051为核心，配置按键、发光二极管（即简称LED显示器）显示器件、8段LED数字显示器、串行通信接口、红外线接口、发声器件、电源稳压器等电子器件构成的微型计算机最小系统。它将单片机51开发板 /51单片机 /51学习板 /51实验板，四合一集成。单片机实验板套装资源丰富,集硬件仿真、编程、实验开发于一体,功能强劲，配合串口下载线，可以通过RS232接口实现轻松下载程序到实验板。初学者可以方便快捷的学习单片机编程，学习外围器件的硬件接口方式,不用烧录器就可以对芯片通过串口仿真下载程序和程序的烧录，单片机仿真调试程序使学生单片机的学习过程直观，避免了开始学习单片机硬件接口时摸索期而造成的很多时间上的浪费。其主要功能为：

1、六位一体数码管: 可以做数码管显示试验

2、8个LED发光二极管，可以做二极管的的流水显示

3、4个独立键盘，可以练习编写键盘驱动程序

4、可以做声音报警试验,音乐演奏试验

5、DS18B20温度传感器接口

6、HS0038红外遥控接收头接口

7、标准串口通信线: 开发板和PC机连接做通信试验

8、MAX232:可以做RS232串行口通信试验

9、100％释放32个单片机I/O，可以随意引出做扩展实验，引脚的引出插座可以扩展外接其它芯片，用于总线的扩展

10、+5V电源插座

6.1.2实验板的功能区分区和工作原理

实验板的功能区分区和工作原理可以通过4个图来说明。它们分别是：

图6-1 单片机实验板的组装后的实物图。

图6-2 单片机实验板的PCB（印刷电路板）和功能分区。

图6-3 单片机实验板的电原理图。

图6-4 工作原理图。

1、实验印刷电路板PCB功能分区：

由图6-2 单片机实验板的PCB（印刷电路板）和功能分区可见，PCB板分为9个部分。以 A、B、C、D、E、F、G、H、I字母标注。

（1）电源和直流稳压（A区）：当按下开关SW后，对实验板+5V供电。

（2）8段LED显示器（B区）:8个8段LED显示器，可以显示数字和字母，提供输出信息的显示。

（3）LED、C区）:用于实现跑马灯等简单程序。

（4）串行通信/RS232接口（D区）：可以和个人计算机PC之间，通过串口实现两个计算机的连接，实现计算机之间的信息交换，也可实现程序的下载。

（5）独立按键（E区）：用于实现独立键盘程序

（6）CPU 区（F区）：包括中央处理单元，时钟电路，上电复位电路和手动复位电路组成，它是计算机系统的核心部件，实现取出指令，解释指令，执行指令的操作，完成算术和逻辑运算等。

（6）1602接口（G区）：提供1602接口。

（7）蜂鸣器（H区）：可以实现音乐的演奏。

图6-3单片机实验板的电路图和图6-22 单片机实验板PCB表示两者之间的相互对应关系。分别用A-A，B-B，C-C ...... 表示它们之间的呼应。单片机实验板的电路图用元件的符号表示各电路电子器件之间的信号连接关系，即电信号之间的传递关系。单片机实验板PCB图表示各物理的电子器件的物理连接，即器件之间电压或电流的流动通路。

图6-1 单片机实习板实物图

90

91

图6-1 单片机实验板的组装后的实物图

图 6-2 单片机实验板的PCB （印刷电路板）和功能分区图

A 电源与开关

B 8个8段数码管

C L E

D 流 水 灯

D 串 行 通 信

E 独立按键

F CPU

G 1602 接口

H 蜂鸣器

92

图6-3 单片机实验板的电路图

C LE

D 流水灯

E 独立按键

F

CPU 区

图6-5 为单片机基本系统的结构

2、单片机实验板的工作原理

（1）基本系统

图6-4 为微型计电子计算机基本系统的结构。计算机基本系统是有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。电子计算机按照程序存续存储式的原理进行工作。用户程序是先存放在程序存储器内，计算机工作时，在控制器的控制下，计算机从存储器中逐条地取出程序，解释指令并加以执行。

运算器---是完成各种算术运算和逻辑运算的部件。

控制器---是能发出控制信息，使计算机各部件协调工作的部件，既能够控制计算机一条一条地从存储器中取出指令、解释指令和执行指令。

存储器---是能够存放程序、记忆原始/中间/运算结果的部件。

输入设备---是能够将命令、程序和数据输入到计算机的部件。如键盘、鼠标等。 输出设备---将运算结果和其他信息输出的部件。如显示器、打印机等。

由图6-4可见：中央处理器（简称为

CPU ）---运算器和控制器合在一起称为中 央处理器，它们是计算机硬件结构中的核 心部件。中央处理器和存储器两部分共同 构成了计算机的主机。输入设备和输出设 备统称为外部设备（既I/O 设备）。外部设 备和主机两部分合在一起就构成了计算机 的硬件系统。

计算机系统是由计算机硬件系统和计 算机软件系统组成的。人们把没有软件的 计算机称为裸机。裸机是不会工作的。各

种软件不仅方便用户操作计算机，而且能充分发