【導(dǎo)讀】本仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由板上仿真器、實(shí)驗(yàn)儀、仿真軟件、開關(guān)電源構(gòu)成。本實(shí)驗(yàn)儀提供強(qiáng)大。的邏輯分析、波形輸出和程序跟蹤功能，可以讓學(xué)生直觀地觀察到電路工作的波形。模數(shù)變換電路，可接入兩路模擬量。多級(jí)分頻電路，與4MHz脈沖源結(jié)合，可得多種脈沖信號(hào)。

　　

【正文】 38 硬件實(shí)驗(yàn) 九 打印機(jī)控制實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)要求 用 8255 控制打印機(jī)， PA 口做數(shù)據(jù)口， 用于讀入打印機(jī)的‘忙’狀態(tài)， 口用于輸出打印選通信號(hào)。編寫程序向打印輸出一串字符。 二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 了解單片機(jī)控制打印機(jī)原理和方法。 2． 學(xué)習(xí)如何編寫程序控制打印機(jī)。 3． 了解單片機(jī)控制外部設(shè)備的常用電路。 4．熟悉 8255 的控制方法 三、 實(shí)驗(yàn)電路連線框圖 四、 實(shí)驗(yàn)說明 打印機(jī)的控制流程一般為： 1） 讀打印機(jī)狀態(tài)，判斷打印機(jī)是否忙（ BUSY）。 2） 若不忙，則向打印機(jī)數(shù)據(jù)口輸出數(shù)據(jù)（ D0D7）。 3） 向打印機(jī)輸出數(shù)據(jù)選通信號(hào)（ STROBE~）。 本實(shí)驗(yàn)的打印機(jī)狀態(tài)通過 8255 的 讀入，判斷打印機(jī)是否忙。 八位打印數(shù)據(jù)由 8255 的 PA 口輸出，寫到 PA 口的數(shù)據(jù)就會(huì)送到打印機(jī)的數(shù)據(jù)口。 打印選通信號(hào)是低有效。輸出的選通信號(hào)由 8255 的 輸出。 向打印口輸出字符的 ASCII 碼，就能打印出相應(yīng)的字，控制時(shí)序圖如下： DATA BUSY STROBE~ 打印機(jī)接口 39 五、 實(shí)驗(yàn)程序框圖 否 是 否 是 開始 設(shè)置字串起址 打印機(jī)忙？ 輸出當(dāng)前字符 輸出選通脈沖 指向下一字符 字串結(jié)束？ 結(jié)束 40 硬件試驗(yàn) 十 直流電機(jī)控制實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)要求 利用實(shí)驗(yàn)儀上的 D/A 變換電路，輸出 8V 至 +8V 電壓，控制直流電機(jī)。改變輸出電壓值，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，用 8255 的 讀回脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速。 二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 了解直流電機(jī)控制原理。 2． 學(xué)習(xí)單片機(jī)控制直流電機(jī)的編程方法。 3． 了解單片機(jī)控制外部設(shè)備的常用電路。 三、 實(shí)驗(yàn)電路連線框圖 D/A 變換電路可參見 D/A 變換實(shí)驗(yàn)。 8255 電路可參見 8255 實(shí)驗(yàn)。 四、 實(shí)驗(yàn)說明 在電壓允許范圍內(nèi)，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著電壓的升高而加快，若加上的電壓為負(fù)電壓，則電機(jī)會(huì)反向旋轉(zhuǎn)。本實(shí)驗(yàn)儀的 D/A 變換可輸出 8V 到 +8V 的電壓，將電壓經(jīng)驅(qū)動(dòng)后加在直流電機(jī)上，使其運(yùn)轉(zhuǎn)。通過單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)到 D/A 變換電路，控制電壓的高低和正負(fù)，觀察電機(jī)的旋轉(zhuǎn)情況。 在電機(jī)轉(zhuǎn)盤上安裝一個(gè)小磁芯，用霍爾元件感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，用單片機(jī)控制 8255 讀回感應(yīng)脈沖，從而測(cè)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 CS1 控制電壓 直流電機(jī) 霍爾元件 D/A 變換 D/A 變換電路 驅(qū)動(dòng) 8255 CS0 41 有興趣的同學(xué)，可以做一個(gè)恒速的試驗(yàn)，即讓電機(jī)轉(zhuǎn)速保持一定。若電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低，則提高輸出電 壓，若電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，則降低輸出電壓。 首先給電機(jī)一定的阻力，讓轉(zhuǎn)速保持一定，然后稍微給加大阻力，觀察 D/A 輸出的電壓是否能做出反應(yīng)，再減小阻力，也觀察 D/A 電壓，有何變化。注意所加的阻力不能過大，以免電機(jī)燒毀。 五、 實(shí)驗(yàn)程序框圖 開始 向 DA 輸出數(shù)據(jù) 判斷脈沖寬度 計(jì)算轉(zhuǎn)速 改變 D/A 數(shù)據(jù) 設(shè)置初始 DA 數(shù)據(jù) 42 硬件試驗(yàn) 十 一 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn) 一、 實(shí)驗(yàn)要求 用 8255 擴(kuò)展端口控制步進(jìn)電機(jī)，編寫程序輸出脈沖序列到 8255 的 PA 口，控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，加速，減速。 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 了解步進(jìn)電機(jī)控制的基本原理。 2． 掌握控制步進(jìn)電 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的編程方法。 3． 了解單片機(jī)控制外部設(shè)備的常用電路。 三、實(shí)驗(yàn)電路連線框圖 8255 控制的原理圖參見 8255 實(shí)驗(yàn)。 四、實(shí)驗(yàn)說明 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理是通過對(duì)每相線圈中的電流的順序切換來使電機(jī)作步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)。切換是通過單片機(jī)輸出脈沖信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。所以調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的頻率便可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變各相脈沖的先后順序，可以改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)由慢到快逐步加速。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式可以采用雙四拍 (AB→ BC→ CD→ DA→ AB)方式，也可以采用單四拍 (A→ B→ C→ D→ A)方式， 或單、雙八拍 (A→ AB→ B→ BC→ C→ CD→ D→ DA→ A)方式。各種工作方式的時(shí)序圖如下：（高電平有效） VCC D B A C 8255 驅(qū) 動(dòng) 步進(jìn)電機(jī) CS0 43 上圖中示意的脈沖信號(hào)是高有效，但實(shí)際控制時(shí)公共端是接在 VCC 上的，所以實(shí)際控制脈沖是低有效。 8255 的 PA 口輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)（ MC1413 或 ULN2020A）倒相驅(qū)動(dòng)后，向步進(jìn)電機(jī)輸出脈沖信號(hào)序列。 8051 或 80C196 單片機(jī)也可以通過 P1口輸出脈沖信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。也可以通過實(shí)驗(yàn)儀上的波形發(fā)生器來產(chǎn)生脈沖序列來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，參見“ 第五章 邏輯分析工具 ”的波形發(fā)生器部分。 A B C D 雙四拍方式 DA AB BC CD DA 單四拍方式 DA A AB B BC C CD D DA A B C D 單、雙八拍工作方式 A B C D A 44 五、實(shí)驗(yàn)程序框圖 是 否 開始 設(shè)置初始延時(shí)值 輸出一拍脈沖 延時(shí) 是否提速？ 準(zhǔn) 備下一拍脈沖 延時(shí)值減少 是否到最快 45 硬件試驗(yàn)十 二 溫度傳感器實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)要求 利用擴(kuò)展試驗(yàn)板上提供的溫度傳感器電路，完成溫度的采樣和顯示。 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 了解溫度傳感器電路的工作原理。 2． 了解弱信號(hào)傳感器的常見電路。 3． 進(jìn)一步熟悉 A/D 變換電路的工作原理。 三、實(shí)驗(yàn)接線框圖 四、實(shí)驗(yàn)說明 上圖是一個(gè)較常用的溫度測(cè)量電路，大致分電源，電阻電橋，運(yùn)放，輸出四部分。電源由 R R C U1B 組成， R R6 為分壓電路， C1 主要濾除 VCC 中紋波， U1B為 LM324 運(yùn)算放大器，工作于電壓跟隨器方式，其特點(diǎn)是具有高輸入阻抗低輸出阻抗，為后級(jí)電橋提供較穩(wěn)定的電流。電橋由 R R R R13 及熱敏電阻組成，通過調(diào)節(jié)R13 使電橋平衡，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱敏電阻阻變化，電橋產(chǎn)生電壓差。運(yùn)放電路由R R R R10 及 U1A 組成 ，這是一種靈敏度較高的電橋放大電路，放大倍數(shù)由R9/R8 得到。輸出電路由 R R1 R1 D1 組成，調(diào)節(jié) R14 可以調(diào)整輸出電壓幅度。D1 主要用于防止輸出負(fù)電壓，保護(hù)后級(jí) A/D 電路。 其它電阻類傳感器的工作原理與此相似，也可分成以上幾部分，具體電路可能有所不同，但原理是相同的。 五、實(shí)驗(yàn)程序框圖 本實(shí)驗(yàn)主要介紹溫度傳感器的電路，具體程序可參見 A/D 變換實(shí)驗(yàn)和顯示實(shí)驗(yàn)。 46 硬件實(shí)驗(yàn)十 三 液晶顯示控制實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)要求 利用實(shí)驗(yàn)上的液晶顯示屏電路，編寫程序控制顯示，輸出 漢字。 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 了解液晶顯示屏的控制原理及方法。 2． 了解點(diǎn)陣漢字的顯示原理。 三、實(shí)驗(yàn)電路及連接 四、實(shí)驗(yàn)說明 本實(shí)驗(yàn)儀采用的液晶顯示屏內(nèi)置控制器為 SED1520，點(diǎn)陣為 122x32,需要兩片 SED1520組成，由 E E2 分別選通，以控制顯示屏的左右兩半屏。圖形液晶顯示模塊有兩種連接方式。一種為直接訪問方式，一種為間接控制方式。本實(shí)驗(yàn)儀采用直接控制方式。 直接控制方式就是將液晶顯示模塊的接口作為存儲(chǔ)器或 I／ O 設(shè)備直接掛在計(jì)算機(jī)總線上。計(jì)算機(jī)通過地址譯碼控制 E1 和 E2 的選通；讀／寫操作信號(hào) R／ W 由地址線 A1 控制；命令 /數(shù)據(jù)寄存器選擇信號(hào) AO 由地址線 A0 控制。實(shí)際電路如上圖所示。地址映射如下（地址中的 X 由 LCD CS 決定，可參見地址譯碼部分說明） 0X000H 0X001H 0X002H 0X003H 0X004H 0X005 0X006H 0X007H 寫 E1 指令 寫 E1 數(shù)據(jù) 讀 E1狀態(tài) 讀 E1 數(shù)據(jù) 寫 E2 指令 寫 E2數(shù)據(jù) 讀 E2狀態(tài) 讀 E2 數(shù)據(jù) 間接控制方式是計(jì)算機(jī)通過自身的或系統(tǒng)的并行接口與液晶顯示模塊連接，如 8031的 P1 口和 P3 口， 8255 等并行接口芯片。計(jì)算機(jī)通過對(duì)該并行接口輸出狀態(tài)的編程操作，完成對(duì)液晶顯示模塊所需時(shí)序的操作和數(shù)據(jù)的傳輸。這種間接控制方式的電路簡(jiǎn)單，控制時(shí)序通過編程來實(shí)現(xiàn)。 有關(guān) 圖形液晶顯示屏的命令和詳細(xì)原理，可參見 SED1520 的芯片資料。 液 晶 顯 示 屏 47 五、實(shí)驗(yàn)框圖 輸出中文程序 取字符碼 計(jì)算字模地址 設(shè)置頁(yè)地址 取字模一列數(shù)據(jù) 計(jì)算列位置 輸出數(shù)據(jù)到顯示屏 位置右移一列 滿 16 列？ 下一頁(yè) 已寫 2頁(yè)？ 退出 是 否 是 否 顯示屏的點(diǎn)陣布局 圖示的是一個(gè) 5x7的英文字符，用 6 列 x 1 頁(yè)來顯示。一個(gè) 16x16點(diǎn)陣的漢字，可以看成是 16 列 x 2頁(yè) 的數(shù)據(jù)。那么同理，一個(gè) 24x24點(diǎn)陣的漢字，可以用 24 列 x 3 頁(yè)來顯示。 48 硬件實(shí)驗(yàn) 十 四 電子琴 一、實(shí)驗(yàn)要求 利用實(shí)驗(yàn)儀上提供的鍵盤，使數(shù)字鍵 7 作為電子琴按 鍵，按下即發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。用 8255 的 口發(fā)出音頻脈沖 ,驅(qū)動(dòng)喇叭。 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解計(jì)算機(jī)發(fā)聲原理。 2. 進(jìn)一步熟悉定時(shí)器編程方法 . 3. 進(jìn)一步熟悉鍵盤掃描電路工作原理及編程方法 三、實(shí)驗(yàn)電路及連接 喇叭發(fā)聲電路與硬件實(shí)驗(yàn)六相同 , 鍵盤電路無需連線 ,原理圖可參考圖 1 和硬件實(shí)驗(yàn)十七 四、實(shí)驗(yàn)說明 利用定時(shí)器 ,可以發(fā)出不同頻率的脈沖 ,不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動(dòng)電路放大濾波后 ,就會(huì)發(fā)出不同的音調(diào) . 定時(shí)器按設(shè)置的定 時(shí)參數(shù)產(chǎn)生中斷 ,這一次中斷發(fā)出脈沖低電平 ,下一次反轉(zhuǎn)發(fā)出脈沖高電平 .由于定時(shí)參數(shù)不同 ,就發(fā)出了不同頻率的脈沖 . 本實(shí)驗(yàn)中按鍵一次 ,會(huì)發(fā) 50 個(gè)脈沖 .發(fā)完后繼續(xù)檢測(cè)鍵盤，如果鍵還按下，繼續(xù)發(fā)音。 各音階標(biāo)稱頻率值： 音 階 1 2 3 4 5 6 7 頻率 (HZ) 49 五、實(shí)驗(yàn)框圖 否 是 是 是 否 否 開始 讀入鍵值 用鍵值查表得到音 頻相關(guān)數(shù)據(jù) 啟動(dòng)定時(shí) 開始發(fā)聲 關(guān)閉定時(shí) 停止發(fā)聲 定時(shí)中斷 停止計(jì)時(shí) 輸出音頻脈沖電平 (高或低 ) 音頻脈沖電平反轉(zhuǎn) 脈沖個(gè)數(shù)減 1 中斷返回 1鍵值 7 已發(fā) 50 個(gè)脈沖？ 檢測(cè)鍵輸入 按音頻數(shù)據(jù)設(shè) 置定時(shí)器 主程序框圖 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 定時(shí)中斷程序框圖 50 硬件