隨著微機技術的不斷發(fā)展,在許多工程領域單片機的應用日趨廣泛,已逐漸取代了單板機。為了適應這一新形勢的變化,目前許多高校及一些中等?？茖W校已不再開設以單板機為主的“微機原理、接口及應用”課程，而直接講授單片機及有關技術。但是目前缺少相應的實驗設備及教材，有些學校不得不把原來單板機的有關設備移植過來，從而大大增加了教師及學生在實驗前的準備工作及實驗難度，影響了本課程的教學效果。鑒于這種情況，我們在多年教學和科研的基礎上，經(jīng)過反復摸索實踐，從教學和科研兩個角度出發(fā)，既能滿足各個階層有關單片機教學實驗的要求，又能便于那些搞科研的同志進行科技開發(fā)應用，因此，我們研制了這套多功能性單片機教學科研實驗板，獻給我們的同行和廣大單片機用戶。

從教學實驗的角度出發(fā)，該實驗板可適用于電類專業(yè)和非電類專業(yè)不同層次單片機教學實驗的要求，如：自動化，儀器儀表，電子技術，電子測量，計算機應用，機電一體化等各專業(yè)，及機械專業(yè)。對于那些課時較少，實驗時數(shù)較少的專業(yè)學生來說，利用該板可以做各種編程實驗，和一些簡單的輸入輸出接口實驗。如開關量輸入，發(fā)光二極管顯示以及數(shù)碼管顯示等，再進一步可以做定時器實驗―如電腦時鐘，計數(shù)器實驗等。對于學時數(shù)多一些的專業(yè)學生來說，還可以加上模/數(shù)、數(shù)/模轉換實驗，打印機接口實驗，以及串行口的輸入輸出實驗。上述所有實驗內容，都不需要學生擴展硬件，該板上提供了全部接口和器件。對于有些專業(yè)，單片機原理及接口技術是一門主課，不但學時數(shù)多，而且還安排了課程設計。因此這就要求學生有一定的動手能力。所以在設計該實驗板時，我們把80C196單片機的所有控制線、地址線和數(shù)據(jù)線經(jīng)驅動后，全部引到了板子下端一排接線端子上，這就給系統(tǒng)的擴展提供了便利條件，同學們可以在面包板上設計自己的接口電路，由單片機來控制實現(xiàn)。最常見的實驗如：存儲器的擴充實驗、鍵盤/顯示接口芯片的擴展實驗、電子時鐘芯片的擴展實驗以及其它一些常用接口的實驗，若連續(xù)做的話，可以使每個同學在自己占用的實驗板上，設計成一個獨立的應用系統(tǒng)。這對于同學們的實際工作能力，將會有一個很大的促進和提高。

1 多功能實驗板的硬件結構

80C196多功能實驗板的硬件結構如圖1所示。

1.1 多功能實驗板的地址分配

EPROM2764用以存放固化的實驗板監(jiān)控程序,占用地址0000H～1FFFH。RAM6264用來存放待調試的程序和數(shù)據(jù),占用地址 2000H～3FFFH。8155的CE端、EPROM2764的CE端和RAM6264的CE端分別與74LS138譯碼器的Y0、Y1和Y3相連,占用不同的地址段。

1.2 顯示器與鍵盤

可編程并行I/O接口8155的PB7～PB0口用來提供六位共陰極LED5～LED0顯示器的字形段碼,PC5～PC0用來控制顯示器的位選擇。同時 PC5～PC0也兼作鍵盤的列線,提供列掃描信號；PA1和PA0用作鍵盤的行線,通過讀行線的狀態(tài)以確定是否有鍵按下。

1.3 D/A與A/D轉換

80C196的PWM端經(jīng)過緩沖和濾波之后通過LM324連接到插座S1,可用示波器觀察波形。80C196的四路模擬輸入端ACH7～ACH4與插座 S3相連,模擬量由此引入，采用查詢方式進行A/D轉換，當查詢到A/D轉換結束后，讀取A/D轉換結果寄存器的值。片內A/D的模擬量輸入均可由電位器調節(jié)產(chǎn)生。插座S4與80C196的EXTINT端相連,作為外部中斷輸入，可對按鈕開關的按動次數(shù)進行計數(shù)。

1.4 HSI與HSO

80C196的高速輸出引腳HSO3～HSO0通過同相驅動器74LS14輸出到插座S1,這樣就可以用示波器觀察HSO3～HSO0四個引腳的輸出波形。插座S2通過同相驅動器74LS14連接到80C196的高速輸入引腳HSI3～HSI0,被測信號可由此輸入。

將80C196的HSO設定為軟件定時器狀態(tài)，軟件定時100ms中斷一次，實現(xiàn)每隔1秒鐘使8155的PA0～PA7循環(huán)輸出高電平送到發(fā)光二極管上顯示出來。

1.5 其它

將微型打印機與80C196相連，打印出指定的字型和文字。

串行口RS232C可用來進行雙向串行通訊實驗。80C196的串行接收端RXD和串行發(fā)送端TXD經(jīng)過TC232C的兩個緩沖器完成邏輯電平的轉換并由 RS232C輸出。TC232C可以在±5V供電下提供±12V的輸出電壓,能夠滿足RS232C接口要求的邏輯電平。并行輸入輸出接口,可用來連接打印機或其它I/O設備,其數(shù)據(jù)引腳來自AD7～AD0,控制線和狀態(tài)線來自 、 和AD15口。

2 多功能實驗板監(jiān)控程序簡介

80C196多功能實驗板的監(jiān)控程序框圖如圖2所示。主程序從復位后的入口地址2080Ｈ開始,置堆棧指針為00C0Ｈ,若片內RAM不夠用,堆棧也可設在片外RAM。8155、串行口和HSO初始化分別由子程序INI-8155、INI-232和INI-HSO完成。

起始子程序將提示符信息寫入顯示緩沖區(qū),然后調用顯示子程序DISPLAY在LED5上顯示提示符“—”。出現(xiàn)提示符表示已完成初始化,并在監(jiān)控程序控制下,等待接收鍵盤信息。

鍵盤掃描子程序KEY用來快速判斷有無按鍵,若有鍵按下,則調用子程序KEYIN讀入鍵值,為防止重鍵,讀入鍵值后,再次調用KEY等鍵釋放。接著對鍵值作出判斷:若鍵值<16,則是數(shù)字鍵,調用數(shù)字鍵處理程序將鍵值存入顯示緩沖區(qū);若鍵值≥16,則是命令鍵,調用相應的命令鍵處理程序。

多功能實驗板上共有6個命令鍵:

（1）AD鍵按下后將在LED5～LED4上顯示提示信息“AD”,并在LED2～LED0上顯示80C196的模擬通道ACH4的采樣結果,且每隔0.5秒刷新一次。

（2）DA鍵按下后將在LED5～LED4上顯示提示信息“DA”,并在與插座S1相連的示波器上顯示三角波。

（3）PRINT鍵按下后將執(zhí)行打印機演示程序。

（4）SI0鍵按下后將執(zhí)行串行異步通訊演示程序,在LED5～LED3上顯示提示信息“SIO”,LED1～LED0上顯示待發(fā)送或接收信息的ASCⅡ碼。

（5）SHIFT為上下檔標志切換鍵,使該實驗板的12個鍵能作為22個鍵使用。

（6）EXECUTE是執(zhí)行鍵,輸入4位16進制數(shù)后再按下EXECUTE鍵,則轉向以該4位16進制數(shù)為首址的程序段執(zhí)行。

 3 多功能實驗板的使用

多功能實驗板不僅可為80C196單片機教學提供實驗手段,而且還可直接構成應用系統(tǒng)。實驗或調試應用系統(tǒng)軟件時可按圖3所示的仿真方式連線。

                 圖3 多功能實驗板仿真調試時的連線圖

作為一種實驗裝置,使用該實驗板可直接進行顯示與鍵盤、打印、定時中斷、HSO、HSI、D/A、A/D和串行通訊等接口實驗的軟件調試。該實驗板不但可通過EXECUTE鍵直接運行EPROM中的程序,還可通過按鍵執(zhí)行一些較復雜的演示程序。若將該多功能實驗板直接用于單片應用系統(tǒng),可根據(jù)實際需要對其監(jiān)控程序作適當修改,調試成功后再將其寫入EPROM2764。

本文所介紹的80C196多功能實驗板已在實用中取得較好效果,廣大學生的使用表明:用它來完成80C196接口實驗,大大提高了實驗的效率和成功率。同時,將它直接用于單片機應用系統(tǒng),可大大縮短開發(fā)周期。

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