2024年1月15日发(作者：)
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验须知一、实验素养和一般知识1.实验前准备工作(1)
明确实验目的、熟悉实验内容、掌握实验步骤、了解所用单片机实验开发系统及仪器设备的性能。(2)
做好实验前预习和必要的准备（先编好程序），作到有的放矢。2. 进入实验室后(1)
熟悉所用的单片机实验开发系统及仪器设备，了解其外观、性能。(2)
接线要简单、正确、明了，一个人接线，另一个人检查，经老师复查后允许后才可通电。(3)
通电瞬间，应注意仪器是否正常工作，不要只看开关，如有不正常现象，应立即断电找出原因。(4)
不允许自带光盘和软盘上机，违反者取消实验资格！（指导教师允许情况除外）。3. 实验进行时(1)
正常请况下，按规定步骤进行，读取数据，并及时纪录。(2)
各种操作要有目的进行，不可盲动。(3)
实验完后，经老师察看或签字，并把仪器、导线、工具清理、收拾完毕后，学生签到方可离开实验室。二、实验报告内容和要求
1.
实验报告要用学校统一的纸。2.
实验内容应包括，是实验目的、设备、原理、步骤简述、原始数据、结果和分析以及程序清单等。3.
每个实验后的思考题必须完成。4.
对实验中发现的问题应加以讨论，并提出自己的改进意见和要求、希望I
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书等。目 录第1章PROTEUS教学实验系统(单片机E型)简介及使用说明....................1.1 系统简介............................................................1.2 实验系统的硬件布局..................................................1.3 实验系统原理图......................................................1.4 实验板硬件图........................................................1.5 USB下载方式说明......................................................第2章硬件实验目录........................................................实验一I /O口输出实验—LED流水灯实验.................................实验二I/O口输入/输出实验—模拟开关灯...............................实验三8255并行I/O扩展实验............................................实验四无译码的七段数码管显示实验.....................................实验五BCD译码的多位数码管扫描显示实验...............................实验六独立式键盘实验..................................................实验七计数器实验......................................................实验八定时器实验......................................................实验九单个外部中断实验................................................实验十中断嵌套实验....................................................实验十一矩阵键盘扫描实验................................................实验十二串行端口并行输出扩充实验.......................................实验十三串行端口并行输入扩充实验.......................................实验十四单片机与PC之间串行通信实验.....................................实验十五双单片机通信实验................................................实验十六I2C总线——AT24CXX存储器读写.................................实验十七温度传感器DS18B20实验..........................................实验十八实时时钟DS1302实验..............................................实验十九A/D转换实验....................................................实验二十D/A转换实验....................................................实验二十一1602液晶显示的控制（44780）...................................实验二十二12864液晶显示的控制（KS0108）.................................实验二十三直流电机控制实验................................................实验二十四步进电机控制实验................................................实验二十五16X16阵列LED显示..............................................实验二十六直流电机测速实验................................................II7293586476788183
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验二十七实验二十八实验三十串行AD—TLC549实验..............................................串行DA—TLC5615实验............................................LCD 1602 IO方式驱动............................................85878992实验二十九 继电器控制实验................................................III
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书第1章PROTEUS教学实验系统(单片机E型)简介及使用说明1.1
系统简介【硬件特点】PROTEUS教学实验系统（单片机E型）主要有以下几个特点：1．连接线采用灯笼头，插拔容易，电气接触性能优秀，导线粗，使得接线容易而且稳定。2．外设控制资源更加丰富，可在本实验箱上练习超过30个实验项目。3．整个电路的布局优化后，使电路设计更加合理。4．具有强大的USB ISP下载功能，解决了部分电脑没有并口的问题。5．真正做到了兼容多种单片机，包括MCS8051，AVR，PIC系列单片机，而扩展模块更是增加了整个系统的灵活性和实用性。【硬件配置】PB-EDU-000： 可任意选配MCS-51单片机（AT89S52）/ AVR单片机（ATMEGA16L）/ PIC单片机（PIC16F877A）3种处理器模块PB-EDU-001： 16*16LED点阵屏模块，PS/2接口，USB接口，蜂鸣器PB-EDU-002： 8位共阳数码管，8位拨码开关，BCD译码器PB-EDU-003： LCD1602显示模块PB-EDU-004： 可调方波，单脉冲发生器，+5V，+12V，-5V三路电源PB-EDU-005： 232串口，485通讯接口，CAN总线收发器，继电器，EEPROM芯片(24C02)，时钟芯片(1302)，温度传感器(DS18B20)PB-EDU-006： 8255 并行IO扩展模块，38译码器，串转并和并转串接口芯片PB-EDU-007： 可以扩展超声波模块或者CPLD模块PB-EDU-008： LCD12864显示模块PB-EDU-009： 直流电机带测速和步进电机模块PB-EDU-010： 并行AD(ADC0809),并行DA(DAC0832),串行AD(TLC549),并行DA(TLC5616)PB-EDU-011： 独立LED和独立按键PB-EDU-012： 4*4矩阵键盘第1页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书【配套资料】1、PROTEUS教学实验系统（单片机）实验指导书2、所有实验源代码3、所有实验PROTEUS DSN设计文件4、PROTEUS视频教程5、PROTEUS技术讲座资料6、PROTEUS英文手册7、实验使用芯片DATASHEET8、工具：软件开发环境、串口调试工具、USB ISP下载软件等【实验项目】硬件验证部分：1、I /O口输出实验—LED流水灯实验2、I/O口输入/输出实验—模拟开关灯3、8255并行I/O扩展实验4、无译码的七段数码管显示实验5、BCD译码的多位数码管扫描显示实验6、独立式键盘实验7、计数器实验8、定时器实验9、单个外部中断实验10、中断嵌套实验11、矩阵键盘扫描实验12、串行端口输出扩充实验13、串行端口输入扩充实验14、单片机与PC之间串行通信实验15、双单片机通信实验16、I2C总线——AT24Cxx存储器读写17、温度传感器DS18B20实验18、实时时钟DS1302实验19、A/D转换实验20、D/A转换实验21、1602液晶显示的控制（44780）22、12864液晶显示的控制（KS0108）23、直流电机控制实验24、步进电机控制实验25、16X16阵列LED显示实验26、直流电机测速实验27、串行AD—TLC549实验28、串行DA—TLC5615实验29、继电器控制实验30、LCD 1602 IO方式驱动【实验方法】 每一个实验的开展，都采用先在PROTEUS平台下仿真，再使用硬件平台验证的方法，实验的开展流程如下：第2页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书PROTEUS软件实验教学实验系统硬件实验硬件实验给MCU模块上电，将实验烧录代码下载到单片机中断电，拔除下载线，参考硬件连接表，选出实验板，做好硬件连接原 理 图 绘 制程序编写、编译装载HEX代码，仿真调试得到正确仿真效果上电查看硬件实验效果第3页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书1.2
实验系统的硬件布局模块1（点阵屏模块）蜂鸣器PS/2接口、USB接口16*16点阵屏及驱动电路模块5（外部接口模块）继电器控制接口RS232、485通信接口、CANDS18B20接口、DS1302接口模块9（电机模块）步进电机及驱动电路直流电机、测速及驱动电路模块10（AD/DA）并行AD并行DA串行AD串行DA模块11（按键、模块12（矩阵键LED）8路LED8路独立按键盘）4*4矩阵键盘模块2（数码管模块）8位数码管驱动电路BCD译码电路8路拨码开关模块6（IO扩展）、8255接口电路3-8译码器电路并转串接口电路模块3（1602模块）LCD1602独立的74LS373独立的74LS00模块0（MCU）51/AVR/PIC模块8（12864模块）LCD128*64模块4(电源模块)+12V单脉冲、矩形波、+5V、-5V、GND模块7（功能扩展）有标配的模块，也可以供用户自己发挥总线接口、
24C02接口、串转并接口电路实验箱系统硬件布局图PB-EDU-000P00~P07P10~P17P20~P27P30~P37P40~P47S0~S10P34P10P04P32P32P10INT0INT0INT0预留T0T0T0预留AT89S52P00~P07P10~P17P20~P27P30~P37ATMEGA16L8PA0~PA7PB0~PB7PC0~PC7PD0~PD7PIC16F877ARA0~RA5RB0~RB7RC0~RC7RD0~RD7RE0~RE2预留第4页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书1.3
实验系统原理图图1-1
蜂鸣器控制电路图1-2 PS/2接口电路图1-3 USB接口电路第5页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图1-4
点阵屏接口电路图2-1
数码管驱动电路第6页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图2-2 BCD码译码电路图2-3 8路拨码开关电路图3-1 LCD1602接口电路第7页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图3-2
独立的锁存器和74LS00图4-1
矩形波产生电路图4-2
单脉冲产生电路第8页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图5-1
继电器控制电路图5-2 24C02接口电路图5-3 RS232接口电路第9页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图5-4 DS18B20接口电路图5-5 485通信接口电路图5-6 DS1302接口电路第10页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图5-7 CAN总线接口电路图6-1 8255接口电路图6-2 3-8译码器电路第11页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图6-3
串转并接口电路图6-4
并转串接口电路图8-1 LCD12864接口电路第12页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图9-1
直流电机控制电路图9-2
直流电机测速电路图9-3
步进电机控制电路第13页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图10-1
并行DA接口电路图10-2
并行AD接口电路图10-3
串行DA接口电路第14页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书图10-4
串行AD接口电路图11-1 8路LED灯和8路独立按键电路图12-1
矩阵键盘电路第15页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书1.4
实验板硬件图以下为所有的实验板硬件图1、FB－EDU－0000：处理器模块ISP下载接口接线柱电源接口排针座第16页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书2、FB－EDU－0001：点阵屏模块屏峰鸣器16X16点阵口口控制接接口电源接PS2USB接BCD码控制模第17页口3、FB－EDU－0002：数码管显示模块管四联体数码端数码管公共块口电源接接线端一的端拨连码接开到关地
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书4、FB－EDU－0003：LCD1602模块LCD1602LCD1602数据接输出各脉冲信号接口接口电位器第18页口块锁存器芯片模与非门芯片口电源接5、FB－EDU－0004：电源模块关电源开口直流电压接钮脉冲触发按
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书6、FB－EDU－0005：外部接口模块继电器口电源接EEPROM通信接口通信接口总线接口7、FB－EDU－0006：IO扩展模块片三八译码器芯芯片串转并芯片第19页232485CAN8255芯片器温度传感片时钟芯口电源接片锁存器芯并转串芯片
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书8、FB－EDU－0007：功能扩展模块口电源接座扩展电路底口引脚扇出接9、FB－EDU－0008：LCD128*64模块口电源接液晶屏口控制接电位器第20页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书10、FB－EDU－0009：电机模块电源接口步进电机驱动芯片动直流电机驱电位器关光电开步进电机11、FB－EDU－0010：AD/DA模块电源接口步进电机并行DADA串行电位器片电平转换芯串行AD第21页并行AD
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书12、FB－EDU－0011：LED和KEY模块电源接口8LED路个独立按键813、FB－EDU－0012：LED和KEY模块电源接口四输入与门键矩阵按第22页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书1.5 USB下载方式说明本教学实验系统使用广州市风标电子技术有限公司研发的ISP下载软件，软件版权归广州市风标电子技术有限公司所有。一、运行，安装ISP下载软件。二、将USB下载器连接PC及目标板（USB接口端连接到PC的USB接口，ISP端连接到MCU模块ISP插槽）。在连接USB下载器之前，MCU模块应先接通电源。三、连接USB到PC后，将提示“发现新硬件USBasp”，如下图所示：四、系统会自动弹出找到新的硬件向导，如下图所示：五、选择“从列表或指定位置安装（高级）（S）”选项，并点击“下一步”。六、选择“在这些位置上搜索最佳驱动程序”和“在搜索中包括这个位置”，并浏览到WWISP的安装目录下，默认的目录是C:Program FilesWindway TechnologiesWWISP，具体的设置如下图所示：第23页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书七、点击“下一步”，安装驱动。八、安装完成。第24页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书九、在硬件管理器里面将看到安装好的硬件十、WWISP安装完成后，桌面出现识别器件型号，也可以手动选择对应的单片机类型。快捷方式，点击进入后系统会自动第25页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书十一、点击“打开文件（Flash）”按钮找到HEX文件，然后点击“写Flash”按钮，程序将烧录到MCU当中。对于其它的功能，也可以进行操作。如：先选取“擦除芯片”、“编程Flash”，然后点击“自动编程”，刚系统会自动依次进行“擦除芯片”、“编程Flash”的操作。第26页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书第2章硬件实验目录实验1I /O口输出实验—LED流水灯实验1、2、实验要求实验目的利用单片机及8个发光二极管等器件，构成一个流水灯单片机系统。1、掌握单片机最小系统的构成；2、掌握I/O口的使用及驱动能力的概念；3、熟悉移位指令和软件延时程序。3、实验电路及连线硬件连接表MCU
模块P20P21P22P23P24P25P26P27+5VGNDPB-EDU-011D1D2D3D4D5D6D7D8+5VGND4、实验说明1、主要知识点概述：本实验涉及到三个知识点：单片机最小系统的构成、单片机I/O口的使用以及软件延时程序的编写。1）单片机最小系统由单片机芯片、时钟电路以及复位电路构成。2）I/O口的正确使用。
3）延时子程序的延时计算问题。根据晶振时钟的大小以及指令周期，计算延时时间所要执行的指令数目。第27页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书2、实验效果说明：发光二级管进行流水灯操作，从上到下依次点亮。5、实验流程图开 始设置LED点亮初值LED输出延时0.2S左移一次否是否>8是6、实验结果和体会
7、建议
第28页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验2I/O口输入/输出实验—模拟开关灯1、2、实验要求实验目的1、了解单片机I/O输入输出的使用；2、掌握单片机I/O口位操作的编程；3、掌握分支程序的设计与分析方法。利用单片机，按键和发光二极管，构成一个模拟开关灯的单片机系统。3、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P1.0P3.0+5VGNDPB-EDU-011D1K1+5VGND4、实验说明1．主要知识点概述：1）开关状态的检测过程单片机对开关状态的检测相对于单片机来说，是从单片机的P3.0端口输入信号，而输入的信号只有高电平和低电平两种，当按钮松开，即输入高电平，当按钮闭合，即输入低电平。2）输出控制如图中所示，当P1.0端口输出高电平，即P1.0＝1时，根据发光二极管的单向导电性可知，这时发光二极管D1熄灭；当P1.0端口输出低电平，即P1.0＝0时，发光二极管D1亮；我们可以使用SETB P1.0指令使P1.0端口输出高电平，使用CLR P1.0指令使P1.0端口输出低电平。2．实验效果说明：按下按钮，灯亮，松开按钮，灯灭。第29页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书5、实验程序流程图开始K1闭合了吗？否D1亮D1灭是6、实验结果和体会
7、建议
第30页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验38255并行I/O扩展实验一、实验要求利用8255可编程并行口芯片，实现输入/输出实验，实验中用8255 PA口做输出，PB口作输入。二、实验目的1．了解8255芯片结构及编程方法；2．了解8255输入/输出实验方法。
三、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P27P00-P07K1-K8D1-D8ALEP36,P37P35PB-EDU-011PB-EDU-06CS0DB0-DB7PB0-PB7PA0-PA7LEWR,RDRESET+5VGND+5VGND+5VGND四、实验说明可编程通用接口芯片8255A有三个八位的并行I/O口，它有三种工作方式。本实验采用的是方式0：PA、PC口输出，PB口输入。很多I/O实验都可以通过8255来实现。第31页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书五、实验程序流程图六、实验结果和体会
七、建议
第32页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书
第33页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验4无译码的七段数码管显示实验一、实验要求利用单片机，一个7段数码管，构成一个单个LED显示系统。二、实验目的1．了解数码管显示原理。2．掌握读表程序的编写。三、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P00P01P02P03P04P05P06+5VGNDPB-EDU-002L-AL-BL-CL-DL-EL-FL-G+5VGND注：P0口在MCU模块上已经接上拉电阻。四、实验说明1．主要知识点概述:1）LED数码显示原理七段LED显示器内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。LED数码管的g~a七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不以发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，下面给出共阳极的字形码见表2。第34页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书表20C0H80H“0”“8”0F9H90H“1”“9”0A4H88H“2”“A”0B0H80H“3”“b”99H0B6H“4”“C”92H0B0H“5”“d”82H86HH“6”“E”F8H8EH“7”“F”2)段码表格由于显示的数字0－9的字形码没有规律可循，只能采用查表的方式来完成我们所需的要求了。这样我们按着数字0－9的顺序，把每个数字的笔段代码按顺序排好！建立的表格如下所示：TABLE DB
0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h2．实验效果说明：数码管循环显示0~9。五、实验程序流程图第35页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书六、实验结果和体会
七、建议
第36页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验5BCD译码的多位数码管扫描显示实验一、实验要求利用单片机、BCD译码芯片74LS47和两位LED构成一个数码管扫描显示系统。二、实验目的1．掌握BCD译码电路的工作原理。2．掌握多位数码管显示的编程。三、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P00P01P02P03P30P31+5VGNDPB-EDU-002BCD-ABCD-BBCD-CBCD-DCOM-1COM-2+5VGND四、实验说明1．主要知识点概述：二进制编码的十进制数，简称BCD码(Binary coded Decimal)，此例中，74LS47完成BCD编码的功能。多位LED显示，先往段码端口输出段码，再选通位选，对应的LED显示。2．实验效果说明：两个数码管同时循环显示0~9。第37页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书五、实验程序流程图开 始设置显示初值为0和显示数字个数为10置段码置位码延时显示是判断显示是否到9？否六、实验结果和体会
七、建议
第38页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验6独立式键盘实验一、实验要求利用单片机，8个按键，8路发光二极管构成一个独立式键盘系统。二、实验目的掌握多路I/O输入输出的编程。三、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P10~P17P30~P37+5VGNDPB-EDU-011D1~D8K1~K8+5VGND四、实验说明1．主要知识点概述：使用分支程序编程方法，对开关状态进行监测，输入电平有变化，跳转到相应的处理程序进行处理，输出处理结果。2．实验效果说明：按下8个按键，点亮对应的灯。第39页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书五、实验程序流程图开 始P3=#0FFHP3=?P3.0=0P3.1=0P3.6=0P3.7=0P1=#0FEHP1=#0FDHP1=#0BFHP1=#7FH 结 束六、实验结果和体会
七、建议
第40页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验7计数器实验一、实验要求利用单片机内部定时计数器T0，按计数器模式，对T0引脚进行计数。将其数值P1口驱动LED灯上显示出来。二、实验目的掌握单片机定时计数器计数方式的使用及编程方法。三、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P00~P06T0+5VGND+5VGNDPB-EDU-002L-A~L-GK1+5VGNDPB-EDU-011四、实验说明1．主要知识点概述：本实验中内部计数器起计数器的作用。外部事件脉冲由外部引脚引入定时/计数器T0，即T0用来检测外部脉冲数。2．实验效果说明：由按键产生计数脉冲，LED分别显示脉冲个数（10个以内）。五、实验程序流程图开始
设置工作方式开始计数计数、输出计数值第41页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书六、实验结果和体会
七、建议
第42页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验8定时器实验一、实验要求用单片机的P10口接1个发光二极管，编写程序，控制发光二极管闪烁，时间间隔1S，要求使用单片机内部定时器计时。二、实验目的掌握单片机定时计数器定时方式的使用及编程方法。三、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P10+5VGNDPB-EDU-011D1+5VGND四、实验说明1．主要知识点概述：关于内部计数器的编程，主要是设置定时常数和有关控制寄存器。内部计数器在单片机CPU运行定时中断方式，中包括定时器和计数器两个功能。本例使用的是定时器，定时1S。实现每1S输出状态发生一次反转，即发光二极管1S亮一次。内部计数器用于定时器时，是对机器周期计数。可根据单片机每个机器周期的长度、时钟晶振频率以及定时时间对定时常数进行计算。2．实验效果说明：发光二极管按设定的定时时间闪烁。第43页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书五、实验程序流程图
主程序
定时中断服务程序定时中断入口保护现场秒计数值减1否计到1S？是开 始
置T1工作方式设置时间常数设置初始状态位设置秒计数值中断允许输出状态位重新设置秒计数值状态位取反恢复现场等待中断中断返回六、实验结果和体会
七、建议
第44页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书实验9单个外部中断实验一、实验要求在单片机接一个外部中断输入，通过P1口连接8个发光二极管的显示状态，来反映中断程序的作用。二、实验目的1．理解中断源、中断标志、中断入口等概念。2.
掌握中断程序的分析与设计方法。三、实验电路及连线硬件连接表MCU模块P10~P17INT0+5VGNDPB-EDU-011D1~D8K1+5VGND四、实验说明1．主要知识点概述：外部中断的响应过程：1）中断采样：根据采样结果设置中断响应的状态。2）中断查询：查询标志位的状态，确定是否响应。3）中断响应：保护断点内容，装入中断入口地址，执行中断服务程序，返回中断点，继续执行原来程序。2．实验效果说明：中断未发生时，LED做闪烁状态，当有中断产生，LED呈流水灯操作。第45页
PORTEUS教学实验系统（单片机E型）实验指导书五、实验程序流程图 主程序框图 外部子程序框图开 始中断入口设置初始状态保护现场设置中断控制寄存器流水灯程序恢复现场中断允许等待中断中断返回六、实验结果和体会
七、建议
第46页
