第二章实验系统组成和结构 实验系统可根据教学实践的需要实现MCS51单片机原理与接口的一系列实验,并在硬 件上预留了自主开发实验的空间。对基本实验仅需连少量连接线就可完成,减轻学员工作 量。同时也提供了需较多连线的扩展性实验,以进一步锻炼学员的实践开发能力。此外, 系统还为学员们提供了强大的软、硬件调试手段。 2.1实验系统主机的硬件组成 本实验系统主机上有丰富的实验电路模块和灵活的组成方法,可以完成各种实验。本 实验仪成功高档通用仿真器所具有的逻辑分析仪、波形发生器和程序跟踪器等强大的分析 功能,让学生在做实验时不仅能了解程序的执行过程,更能直观地看到程序运行时的时序 或者电路上的信号。 2.1.1逻辑电平开关电路 实验仪上有8只开关K0一K7,并有与之相对应的K0一K7引线孔为逻辑电平输出端。开关 向上拨相应插孔输出高电平“1”,向下拨相应插孔输出低电平“0”。 图1:逻辑电平开关电路 2.1.2LED电平显示电路 ▲ 78x8 4Ls245 图2:LED电平显示电路 实验仪上装有8只发光二极管及相应驱动电路。见图2,L0-L7为相应发光二极管驱动 信号输入端,该输入端为高电压电平“1”时发光二极管点亮。我们可以通过P1口对其直
- 3 - 第二章 实验系统组成和结构 实验系统可根据教学实践的需要实现 MCS51 单片机原理与接口的一系列实验，并在硬 件上预留了自主开发实验的空间。对基本实验仅需连少量连接线就可完成，减轻学员工作 量。同时也提供了需较多连线的扩展性实验，以进一步锻炼学员的实践开发能力。此外， 系统还为学员们提供了强大的软、硬件调试手段。 §2.1 实验系统主机的硬件组成 本实验系统主机上有丰富的实验电路模块和灵活的组成方法，可以完成各种实验。本 实验仪成功高档通用仿真器所具有的逻辑分析仪、波形发生器和程序跟踪器等强大的分析 功能，让学生在做实验时不仅能了解程序的执行过程，更能直观地看到程序运行时的时序 或者电路上的信号。 2.1.1 逻辑电平开关电路 实验仪上有 8 只开关 K0―K7,并有与之相对应的 K0―K7 引线孔为逻辑电平输出端。开关 向上拨相应插孔输出高电平“1”,向下拨相应插孔输出低电平“0”。 2.1.2 LED 电平显示电路 实验仪上装有 8 只发光二极管及相应驱动电路。见图 2，L0-L7 为相应发光二极管驱动 信号输入端，该输入端为高电压电平“1”时发光二极管点亮。我们可以通过 P1 口对其直 图 2： LED 电平显示电路 图 1： 逻辑电平开关电路
接进行控制,点亮或者熄灭发光二极管。 2.1.3单脉冲电路 单脉冲电路由按键( PULSE)和去抖动电路组成,每按一次( PULSE)键产生一个单脉冲 板上有单脉冲的输出信号插孔,图为“和“L”分别为正脉冲和负脉冲 图3:单脉冲发生电路 2.1.4音频放大电路 图4:音频放大滤波电路 2.1.5继电器输出电路 当控制端电平置高,公共触点与常开端吸合。我们可以将常开端接入一发光二极管, 公共端接+5V电平,通过对控制端进行控制,观察发光二极管的状态。见图5。 3 图5:继电器控制电路
- 4 - 接进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。 2.1.3 单脉冲电路 单脉冲电路由按键(PULSE) 和去抖动电路组成，每按一次(PULSE) 键 产生一个单脉冲。 板上有单脉冲的输出信号插孔，图为“ ”和“ ”，分别为正脉冲和负脉冲。 2.1.4 音频放大电路 2.1.5 继电器输出电路 当控制端电平置高，公共触点与常开端吸合。我们可以将常开端接入一发光二极管， 公共端接+5V 电平，通过对控制端进行控制，观察发光二极管的状态。见图 5。 图 3： 单脉冲发生电路 图 4： 音频放大滤波电路 图 5： 继电器控制电路
2.1.6逻辑门电路 本实验仪提供系列门电路:非门,或门,与门,D触发器。逻辑门电路由7400和7404 组合实现。 或门 与门 非门 图6:逻辑门电路 2.1.7逻辑测量(逻辑笔)电路 本实验仪上有逻辑测量电路,如图7。可用于测量各种电平,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;两灯都不亮时,表示浮空(高 阻态)。 2|7400 RED (H) 57400 )题M GREEN (L) 图7:逻辑笔电路 2.1.84MHz脉冲信号源和多级分频电路 下图是4MHz脉冲信号输出电路。可将4MHz脉冲信号接到分频电路上,经过分频后, 能得到2M、1M、500K、250K、125K、62.5KHz多种频率的脉冲信号。 L30] KCLEIH 88叫 图8-1:4Mz脉冲产生电路 图8-2:脉冲分频电路
- 5 - 2.1.6 逻辑门电路 本实验仪提供系列门电路：非门，或门，与门，D 触发器。逻辑门电路由 7400 和 7404 组合实现。 2.1.7 逻辑测量（逻辑笔）电路 本实验仪上有逻辑测量电路，如图 7。可用于测量各种电平，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；两灯都不亮时，表示浮空（高 阻态）。 2.1.8 4 MHz 脉冲信号源和多级分频电路 下图是 4MHz 脉冲信号输出电路。可将 4MHz 脉冲信号接到分频电路上，经过分频后， 能得到 2M、1M、500K、250K、125K、62.5KHz 多种频率的脉冲信号。 或门 与门 非门 图 6：逻辑门电路 图 7： 逻辑笔电路 图 8-1 ：4 MHz 脉冲产生电路 图 8-2： 脉冲分频电路
2.1.9PwM转换电路 LM324 2 图9:PWM转换电路 2.1.10可调模拟量输入电路 电位器电路用于产生可变的模拟量(0-5V) vCC 图10:电位器 2.1.11串口通信程序实验插孔 做串行通信时,如果不需要将TTL电平转到RS232电平,可直接将TXD、RⅫD与通信对 方交叉对接,并且共地即可。 单片机与标准的串行设备通信,需要将TL电平转到RS232电平或将RS232电平转成 TIL电平。本实验仪提供用户串行通信接口,可以用这两个插孔进行RS232通信程序实验, 经电平转换后,再通过实验仪的“用户串口”接到PC机或其它RS232设备,实现数据互传。 2.1.12六位LED数码显示器 2.1.134×6键盘电路 本实验仪的LED显示电路和键盘电路如图11。显示控制的位码由74HC374输出,经 ULN2003反向驱动后,做LED的位选通信号。位选通信号也可做为键盘列扫描码,键盘扫 描的行数据从74HC245读回,374输出的列扫描码经245读入后,用来判断是否有键被按 下,以及按下的是什么键。如果没有键按下,由于上拉电阻的作用,经245读回的值为高 如果有键按下,374输出的低电平经过按键被接到245的端口上,这样从245读回的数据 就会有低位,根据374输出的列信号和245读回的行信号,就可以判断哪个键被按下。LEI 显示的段码由另一个74HC374输出。 键盘和LED显示电路的地址译码见图,做键盘和LED实验时,需将 KEY/LED CS接到相
- 6 - 2.1.9 PWM 转换电路 2.1.10 可调模拟量输入电路 电位器电路用于产生可变的模拟量（0-5V）。 2.1.11 串口通信程序实验插孔 做串行通信时，如果不需要将 TTL 电平转到 RS232 电平，可直接将 TXD、RXD 与通信对 方交叉对接，并且共地即可。 单片机与标准的串行设备通信，需要将 TTL 电平转到 RS232 电平或将 RS232 电平转成 TTL 电平。本实验仪提供用户串行通信接口，可以用这两个插孔进行 RS232 通信程序实验， 经电平转换后，再通过实验仪的“用户串口”接到 PC 机或其它 RS232 设备，实现数据互传。 2.1.12 六位 LED 数码显示器 2.1.13 4×6 键盘电路 本实验仪的 LED 显示电路和键盘电路如图 11。显示控制的位码由 74HC374 输出，经 ULN2003 反向驱动后，做 LED 的位选通信号。位选通信号也可做为键盘列扫描码，键盘扫 描的行数据从 74HC245 读回，374 输出的列扫描码经 245 读入后，用来判断是否有键被按 下，以及按下的是什么键。如果没有键按下，由于上拉电阻的作用，经 245 读回的值为高， 如果有键按下，374 输出的低电平经过按键被接到 245 的端口上，这样从 245 读回的数据 就会有低位，根据 374 输出的列信号和 245 读回的行信号，就可以判断哪个键被按下。LED 显示的段码由另一个 74HC374 输出。 键盘和 LED 显示电路的地址译码见图，做键盘和 LED 实验时，需将 KEY/LED CS 接到相 图 9： PWM 转换电路 图 10： 电位器
应的地址译码上。位码输出地址为0X002H,段码输出地址为0X004H,键盘行码读回地址为 0X001H,此处X是由 KEY/LED CS决定。例如将KEY/ LED CS接到地址译码的CS0上,那么 位码输出地址就为08002H,段码输出地址就是08004H,键盘行码读回地址为08001H。 园品品品品西品m 2合9 8898 11 KEYIN 274100
- 7 - 应的地址译码上。位码输出地址为 0X002H，段码输出地址为 0X004H，键盘行码读回地址为 0X001H，此处 X 是由 KEY/LED CS 决定。例如将 KEY/LED CS 接到地址译码的 CS0 上，那么 位码输出地址就为 08002H，段码输出地址就是 08004H，键盘行码读回地址为 08001H。 图 11： 键盘及 LED 显示电路