1、陽建宏2022-3-6計算機控制技術 關于實驗課的說明實驗內容與要求實驗內容n必做：基于凌陽61單片機開發板的I/O控制實驗n選做：基于S7-200PLC的步進電機控制實驗實驗要求n實驗操作、實驗結果驗收n實驗報告 單片機實驗，一人一份 PLC實驗，一組一份單片機實驗介紹單片機n將CPU、存儲器、串并行I/O口、定時/計數器、甚至A/D轉換器、脈寬調制器、 圖形控制器等功能部件功能部件全都集成集成在一塊大規模集成電路芯片芯片上，構成了一個完整的具有相當控制功能的微控制器。n具有體積小體積小、功耗低、性能可靠、價格低廉、功能擴展容易、使用方便靈活、易于產品化等諸多優點。計程器萬年歷手機單片機實驗

2、介紹 實驗中用到的單片機：凌陽實驗中用到的單片機：凌陽SPCE061A1616位位結構的微控制器結構的微控制器輸入輸入/ /輸出端口輸出端口定時定時/ /計數器計數器D/AD/A和和A/DA/D轉換轉換串行設備輸入輸出串行設備輸入輸出內置在線仿真內置在線仿真ICEICE接口接口凌陽“61”板總體介紹 “61板”是SPCE061A EMU BOARD V1.0的簡稱,是以16位單片機SPCE061A為核心的精簡開發仿真實驗板。 硬件電路包括有電源電路、音頻電路（含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分）、復位電路等。凌陽“61”板總體介紹凌陽“61”板總體介紹電源座電源座PROBE座座EZ_PROB

3、E座座PROBE& EZ_PROBE選擇選擇開關開關耳機插孔耳機插孔喇叭插座喇叭插座音量調節音量調節電位器電位器3個按鍵個按鍵IOA口口IOB口口復位鍵復位鍵電源指示燈電源指示燈睡眠指示燈睡眠指示燈凌陽“61”板SPCE061ASPCE061A 的特性 16位nSP微處理器； 工作電壓(CPU) VDD為2.43.6V (I/O) VDDH為2.45.5V； CPU時鐘：0.32MHz49.152MHz ； 內置2K字SRAM、內置32K FLASH； 可編程音頻處理； 系統處于備用狀態下(時鐘處于停止狀態)，耗電僅為2A3.6V； 2個16位可編程定時器/計數器(可自動預置初始計數值

4、)、2個10位DAC(數-模轉換) 輸出通道、32位通用可編程輸入/輸出端口； 14個中斷源可來自定時器A / B，時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒； 使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語音數據； 鎖相環PLL振蕩器提供系統時鐘信號； 7通道10位電壓模-數轉換器(ADC)和單通道聲音模-數轉換器； 聲音模-數轉換器輸入通道內置麥克風放大器和自動增益控制(AGC)功能； 具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監測(LVD)功能； 內置在線仿真電路ICE（In- Circuit Emulator）接口； 具有WatchDog功能。單片機實驗介紹凌陽“61板”

5、LED鍵盤模組實驗n通過“61板”對LED鍵盤模組的控制來實現數碼管顯示和鍵盤控制功能。SPCE061A 輸入/輸出接口 輸入/輸出接口（也可簡稱為I/O口）是單片機與外設交換信息的通道。 輸入端口：接收檢測信號、鍵盤信號等。 輸出端口：輸送處理結果、顯示信息、控制命令、驅動信號等。IOA口口IOB口口 SPCE061A有兩個16位通用的并行I/O口：A口和B口。這兩個口的每一位都可通過編程單獨定義成輸入或輸出口。SPCE061A 輸入/輸出接口這三個口中每個對應的位組合在一起，形成一個控制字，來定義相應I/O 口位的輸入/輸出狀態和方式。某一位的設定包括以下3個基本項： 數據向量Data 屬

6、性向量Attribution 方向控制向量Direction。SPCE061A 輸入/輸出接口什么是控制字？ 簡單說就是完成相應的單片機特定功能的控制開關，0和1。 通過控制字設置，可以對單片機特定功能進行選擇，否則為單片機默認電位時控制狀態。 比如，輸入輸出控制字可以控制單片機是否讀入數據線的數據或是將數據送出。 控制字位數等于處理器位數 控制字通常保存在此硬件的寄存器中。SPCE061A 輸入/輸出接口 方向控制向量Direction：l決定口位的輸入/輸出方向： 0為輸入，1為輸出。 屬性向量Attribution：l0為帶 上拉或下拉電阻式輸入，而1 則為懸浮式輸入。l在口位的輸出狀態

7、下，決定其輸出是反相的還是同相 的；0為反相輸出，1則為同相輸出。 數據向量Data：l在口位的輸入狀態下被寫入時，與_Attrib 位組合在一起形成輸入方式的控制字00、01、10、11，以決定輸入口是帶喚醒功能的上拉電阻式、下拉電阻式或懸浮式以及 不帶喚醒功能的懸浮式輸入。14/68凌陽“61板”-I/O口IOA口口IOB口口“61”板總共有32個I/O口：IOA0IOA15、IOB0IOB15這些I/O口是可以編程的，即可 以設置為輸入或輸出寫控制字寫控制字寄存器寄存器P_IOA_DirP_IOA_AttribP_IOA_DataP_IOB_DirP_IOB_AttribP_IOB_Da

8、ta完成單片機特定功能的控制開關0或1有限存貯容量的高速存貯部件，可用來暫存指令、數據、地址低低8位位高高8位位15/68凌陽“61板”-I/O口I/O口的設置和操作輸輸入入輸輸出出反反相相同同相相懸懸浮浮上上/下拉下拉如：將如：將IOA口初始化為同相低電平輸出口初始化為同相低電平輸出*P_IOA_Dir = 0 xffff; /輸出口輸出口 (1)*P_IOA_Attrib = 0 xffff; /同相同相 (1)*P_IOA_Data = 0 x0000; /低電平低電平 (0)16/68凌陽“61板”-I/O口小結：小結： 對硬件的設置和操作都是往硬件對硬件的設置和操作都是往硬件寄存器的

9、地址里寫入控制字，實現數寄存器的地址里寫入控制字，實現數據的讀出和讀入。據的讀出和讀入。 IOA口口IOB口口詳細資料請查閱：詳細資料請查閱：SPCE061A單片機教材書單片機教材書 第第2章章 硬件結構硬件結構.PDF17/68凌陽“61板”說明IOA口口IOB口口與與計計算算機機相相連連的的插插座座18/68凌陽“61板”-PROBE座選擇開關選擇開關PROBE座座EZ_PROBE座座 “61”板通過下載線與板通過下載線與PC機相連，進行程序的燒寫、調試機相連，進行程序的燒寫、調試和在線仿真和在線仿真 PROBE：在線調試器，調試速度快、靈活：在線調試器，調試速度快、靈活 EZ_PROBE

10、：下載大程序代碼和調試時的速度比：下載大程序代碼和調試時的速度比PROBE慢，但價格較低，適合學生使用慢，但價格較低，適合學生使用 試驗中使用的是試驗中使用的是EZ_PROBE連接計算機25針并口19/68凌陽“61板”-PROBE座選擇開關選擇開關PROBE座座EZ_PROBE座座 利用短路子連接利用短路子連接2、3腳。腳。需要注意的是：需要注意的是：程序在線調試完畢后，需要脫機運行時，程序在線調試完畢后，需要脫機運行時，必須將短路子拔下，才能正常運行程序。必須將短路子拔下，才能正常運行程序。20/68LED鍵盤模組-連接關系“61”板板鍵盤模組鍵盤模組下載線下載線21/68LED鍵盤模組-

11、布局8 8個按鍵個按鍵8 8個個LEDLED燈燈6 6個數碼管個數碼管與與“6161板板”相連相連的數據線接口的數據線接口Question：如何與如何與“61板板”連線？連線？如何控制按鍵、燈、數碼管？如何控制按鍵、燈、數碼管？22/68LED鍵盤模組-數碼管顯示控制位碼位碼：負責選擇哪位數碼管進行顯示（：負責選擇哪位數碼管進行顯示（DIG控制）控制）段碼：負責數碼管顯示的具體內容段碼：負責數碼管顯示的具體內容 （SEG控制）控制）位信號和段信號均位信號和段信號均高電平有效高電平有效控制哪位數碼管顯示控制數碼管顯示內容+-：燈燈-+23/68硬件連接：硬件連接：IOB低低8位接位接SEG，高，

12、高8位接位接DIGLED鍵盤模組-數碼管顯示控制24/68*P_IOB_Data = 0 x047d單片機單片機 IOB：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0鍵盤模組：鍵盤模組：硬件連接：硬件連接：IOB高高8位接位接DIG，低，低8位接位接SEGD8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e d c b a低8位高8位SEGDIG0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1IOB寄存器：寄存器：LED鍵盤模組-數碼管顯示控制25/68硬件連接：硬件連接：IOB低低8位接位接SEG，高，高8位接位接DIG思考題：改變硬件

13、連線，結果如何？IOB低低8位接位接DIG，高，高8位接位接SEG26/68*P_IOB_Data = 0 x047d單片機單片機 IOB：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0鍵盤模組：鍵盤模組：硬件連接：硬件連接：IOB高高8位接位接SEG，低，低8位接位接DIGdp g f e d c b a D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1低8位高8位DIGSEG0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0IOB寄存器：寄存器：*P_IOB_Data = 0 x7d04D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e

14、d c b aDIGSEG需要特別注意：硬件連線與寄存器的控制字相對應需要特別注意：硬件連線與寄存器的控制字相對應思考題：改變硬件連線，結果如何？27/68選擇燈的標志位具體哪個燈亮單片機單片機 IOB：15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0鍵盤模組：鍵盤模組：D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e d c b aIOB寄存器：寄存器：0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1*P_IOB_Data = 0 x4001LED鍵盤模組-數碼管顯示控制28/68思考題：如何讓燈循環顯示？單片機單片機 IOB：15 1

15、4 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0鍵盤模組：鍵盤模組：D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 dp g f e d c b aIOB寄存器：寄存器：0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 029/68LED鍵盤模組-按鍵控制30/68LED鍵盤模組-按鍵控制硬件連接：硬件連接：IOB低低8位接位接SEG，高，高8位接位接DIG IOA低低8位接位接1*8KEY*P_IOB_Data = GetKey()外部外部指

16、令指令輸入輸入顯示顯示輸出輸出控制燈亮控制燈亮控制按鍵控制按鍵獲取按鍵的鍵值獲取按鍵的鍵值31/68LED鍵盤模組-小結注意注意段段與與位位的控制的控制注意注意行行與與列列的控制的控制詳細資料請查閱：詳細資料請查閱：LED鍵盤模組鍵盤模組LED模組說明書模組說明書.pdf32/68單片機單片機鍵盤模組鍵盤模組下載線下載線如何通過單片機控制鍵盤模組的顯示如何通過單片機控制鍵盤模組的顯示 ？向單片機的寄存器中寫控制字向單片機的寄存器中寫控制字LED鍵盤模組-小結33/68凌陽凌陽“61板板”-自檢自檢step1：接上電池盒：接上電池盒自檢程序：精簡開發板自檢程序：精簡開發板-61板板自檢程序自檢程

17、序61a測試測試.rar參考程序：精簡開發板參考程序：精簡開發板-61板板61板實驗指導書板實驗指導書 shiyanjiaocheng_program.rar34/68凌陽凌陽“61板板”-自檢自檢電源指示燈點亮電源指示燈點亮具體方法：將電池盒開關扳向ON端現 象：電源指示燈被點亮step2：打開電池盒開關：打開電池盒開關35/68凌陽凌陽“61板板”-自檢自檢具體方法：將喇叭的接口插入61板上標有SPK的2pin座上step3：連接喇叭：連接喇叭36/68凌陽凌陽“61板板”-自檢自檢復位鍵復位鍵現象：語音提示“歡迎進入自檢模式”，此時因為還沒有連線，所以會聽到：“I/O測試失敗”的警告st

18、ep4：按復位鍵：按復位鍵37/68凌陽凌陽“61板板”-自檢自檢具體方法：具體方法： 將A口低8位和B口低8位用排線短接，注意A0-A7B0B7將A口高8位和B口高8位用排線短接，注意A8-A15B8B15step5：接排線：接排線現象：語音提示：“I/O測試成功”38/68凌陽凌陽“61板板”-自檢自檢KEY1KEY1鍵鍵現象：語音提示“睡眠測試成功”，睡眠指示燈點亮0.5s后熄滅睡眠指示燈睡眠指示燈step6：按：按KEY1鍵鍵39/68凌陽凌陽“61板板”-自檢自檢KEY2KEY2鍵鍵現象：按鍵后等5秒鐘后，語音提示“AD測試成功”step7：按：按KEY2鍵鍵40/68凌陽凌陽“61

19、板板”-自檢自檢KEY3KEY3鍵鍵現象：喇叭會發出叫聲step8：按：按KEY3鍵鍵41/68單片機實驗凌陽“61板” LED鍵盤模組編譯環境42/68IDE集成開發環境-簡介 開發環境集程序的編譯、鏈接、調試、仿真等功能于一體開發環境集程序的編譯、鏈接、調試、仿真等功能于一體 通過下載線配合通過下載線配合“61”板使用，進行板使用，進行“61”板的開發板的開發 配備硬件聲明頭文件和常用庫函數模塊，加快開發進程配備硬件聲明頭文件和常用庫函數模塊，加快開發進程43/68IDE集成開發環境-安裝 執行光盤執行光盤 IDE184 unSPIDE1.8.4.exe 安裝完畢后的快捷方式：安裝完畢后的

20、快捷方式： 主界面：主界面：菜單欄工具欄Work Space窗口Out Put窗口編輯窗口44/68IDE集成開發環境-舉例應用任務描述：任務描述： 應用IDE集成開發環境完成按鍵點亮發光二極管的程序編寫、編譯、調試、燒寫和運行“61”板板鍵盤模組鍵盤模組下載線下載線45/68IDE集成開發環境-舉例應用Step1：新建項目，名稱為LEDKEYFileNew46/68IDE集成開發環境-舉例應用Step2：Project File中鍵入文件名LED_KEY Location中選擇存儲路徑47/68IDE集成開發環境-舉例應用Step3：File New File 選擇”SP IDE C Fil

21、e” 填寫工程名、File、Location的相應信息48/68IDE集成開發環境-舉例應用全部完成后出現如下界面：49/68IDE集成開發環境-舉例應用Step4：在編輯區編譯代碼50/68IDE集成開發環境-舉例應用Step5：Build Build 編譯代碼工具欄的快捷按鈕51/68IDE集成開發環境-舉例應用Step6：編譯完畢后觀察Out Put窗口，出現錯誤后，根據提示改正，直至編譯無誤調試有誤調試有誤調試正確調試正確52/68IDE集成開發環境-舉例應用Step7：在線調試53/68IDE集成開發環境-舉例應用Step8：選擇端口 Project Select Body，選擇 E

22、Z_Probe接計算機并口接計算機并口 接接EZ_PROBEEZ_PROBE 短路子接短路子接2 2、3 3腳腳54/68IDE集成開發環境-舉例應用Step9：點擊工具欄中Download按鈕，下載代碼到單片機中55/68IDE集成開發環境-舉例應用Step10：下載完畢后，進入調試模式，會出現調試工具欄；在調試模式中進行程序的在線調試，現象正確后，可以拔掉下載線脫機運行。SPCE061A 輸入/輸出接口I/O端口的組合控制設置 SPCE061A 輸入/輸出接口編程實例/=/ 工程名稱：ex04_c_IOA_OUT/ 功能描述： 實驗箱實驗指導書基礎應用實驗/ 使用C語言實現A口的輸出，通過

23、IOA口低8位輸出的數據控制8個/ 發光二極管的點亮與熄滅，點亮與熄滅為動態的，而且是重復循/ 環的。/ IDE環境： SUNPLUS unSPTM IDE 2.0.0（or later）/ 涉及的庫：CMacro1016.lib/ 組成文件：main.c/ 硬件連接：IOA口低8位與1*8LED相連/ 維護記錄：2005-09-12v1.0/=/=/ 文件名稱：main.c/ 功能描述：通過IOA口低8位輸出的數據控制8個發光二極管的點亮與熄滅，/點亮與熄滅為動態的，而且是重復循環的。/ 維護記錄：2005-09-12v1.0/=SPCE061A 輸入/輸出接口編程實例#define P_I

24、OA_Data (volatile unsigned int *)0 x7000 #define P_IOA_Buffer(volatile unsigned int *)0 x7001 #define P_IOA_Dir (volatile unsigned int *)0 x7002#define P_IOA_Attrib (volatile unsigned int *)0 x7003#define P_Watchdog_Clear(volatile unsigned int *)0 x7012void Delay(void);/=/ 語法格式：int main(void)/ 實現功能：

25、通過IOA口低8位輸出的數據控制8個發光二極管的點亮與熄 / 滅，點亮與熄滅為動態的，而且是重復循環的。/ 參數：無/ 返回值： 無/=SPCE061A 輸入/輸出接口編程實例int main(void)unsigned int uiData;*P_IOA_Dir = 0 xffff;/設置IOA口為同相低電平輸出*P_IOA_Attrib = 0 xffff;*P_IOA_Data = 0 x0000;uiData = 0; /定義輸出數據變量while(1)*P_IOA_Data = uiData;/輸出數據送到IOA口，當IOA口某一位輸出高電平時，點亮與其連接的發光二極管uiData+;/輸出數據加1Delay();/延時*P_Watchdog_Clear = 0 x0001;/清看門狗操作SPCE061A 輸入/輸出接口編程實例/=/語法格式：void Delay(void)/實現功能：延時/參數：無/返回值：無/=void Delay(void)unsigned int uiCount;for(uiCount = 0;uiCount 32767; uiCount+)*P_Watchdog_Clear = 0 x0001; /清看門狗操作61板實驗需要說明的幾點內容n看門狗 稱為稱為“Watchdo