单片机原理实验开发套件指导书

DICCX-5101单片机原理实验箱

实验指导手册

2013年8月

目录

第1章 实验箱介绍 ......................................................................................................................... 1

1.1 性能特点 ............................................................................................................................ 1 1.2实用系统说明 ..................................................................................................................... 2 1.3 产品图片 ............................................................................................................................ 3 第2章 开发环境构建 ..................................................................................................................... 4

2.1串口驱动安装与程序下载 ................................................................................................. 4 2.2 安装 Keil uVision4软件 .................................................................................................. 8

2.2.1 keil C51 安装 .......................................................................................................... 8 2.2.2 Keil uVision4示例程序 .......................................................................................... 9

第3章 基础实验部分 ................................................................................................................... 14

实验一 流水灯点亮实验 ..................................................................................................... 14 实验二 继电器控制实验 ..................................................................................................... 16 实验三 控制数码管实验 ..................................................................................................... 19 实验四 矩阵键盘实验 ......................................................................................................... 23 实验五 蜂鸣器报警实验 ................................................................................................... 28 实验六 步进电机控制实验 ................................................................................................. 32 实验七 RS232串口通信 ..................................................................................................... 35 实验八 RS485通信实验 ..................................................................................................... 37 实验九 DS18B20温度采集实验 ........................................................................................ 43 实验十 AD/ DA转换实验 .................................................................................................. 51 实验十一 1602显示实验 .................................................................................................... 63 实验十二 12864显示实验 .................................................................................................. 69 实验十三 DS1302数字时钟实验 ....................................................................................... 76 实验十四 红外线遥控器实验 ............................................................................................. 90 实验十五 DHT11温湿度采集显示实验 ............................................................................ 96 实验十六 8*8双色点阵显示实验 .................................................................................... 101 第4章 高级实验部分 ................................................................................................................. 108

实验一、 2.4G 无线模块 ................................................................................................... 109 实验二、点对点无线通信 ................................................................................................... 122 实验三、一对五无线通信（视试验箱数量确定） ........................................................... 131 实验四、无线LED灯闪烁实验 ......................................................................................... 133 实验五、无线温度采集实验 ............................................................................................... 142 实验六、无线温湿度采集实验 ........................................................................................... 145 实验七、无线低功耗定时器控制实验 ............................................................................... 151 实验八、无线多点温湿度采集组网实验 ........................................................................... 154 实验九、GPRS模块收发短信、拨打电话实验 ................................................................ 155 实验十、125KHZ射频识别模块 ........................................................................................ 174

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第1章 实验箱介绍

DICCX-5101单片机原理实验箱是一款功能完善、强大的单片机原理及物联网和无线传感网络开发设备，它提供了资源丰富的软硬件开发平台和网络监测软件。套件还提供了基于C语言的开发环境、调试器、编译器等工具。完善的硬件、软件及技术支持使得用户可以将该套件广泛应用于工业、科研和教学等领域

本套设备采用了国内应用广泛的STC公司的STC89C52工业级处理芯片、Nordic公司的工业级NRF24L01和NRF24LE1芯片作为无线接收模块和无线节点模块，采集信息可以通过RS232接口、RS485接口、GPRS网络等进行传输和远程监控；所有硬件设计、软件设计全部开源，便于后期产品开发，而用户不需要支付任何其他费用。

1.1 性能特点

1.硬件参数

? STC89C52 8位MCU ? NRF24L01无线收发芯片

? NRF24LE1无线收发芯片（内含高速8051 MCU），当前世界体积最小、功耗最低无线SoC

芯片

? 125K射频模块 ? 12864液晶显示 ? 1602液晶显示

? PCF8591数模/模数转换芯片 ? 直流步进电机控制 ? RS232通信接口 ? RS485通信接口

? GPRS通信模块（可开发最小手机系统） ? DS18B20温度采集 ? HIR被动热红外感应系统

? DHT11温湿度采集（采集精度可按用户需求配置） ? 3.3V/5V直流继电器控制系统 ? ATC24C02 EEPROM数据存储 ? DS1302数字时钟系统 ? 5V BELL报警系统 ? 4×4矩阵键盘控制系统 ? NRF24LE1烧写器

2.无线信息采集模块

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? 每个节点集成高精度温湿度传感器（-40℃~123.8℃） ? 高精度湿度传感器（采集精度可按用户需求配置） ? 红外信息采集 ? 远程控制开关

3.开发环境

? Keil uVision4 开发套件 ? Qt4.7.2 windows开发套件 ? Altium Designer 9

4.典型应用:

? 单片机原理应用实验 ? 125K射频识别实验 ? 传感器实验 ? 环境监测 ? 红外报警

? GPRS远程环境监测

5.配件清单

? 主控系统主板×1 ? 无线数据采集节点×5 ? 无线数据控制节点×1 ? 液晶显示屏×2 ? GPRS传输模块×1 ? NRF24LE1烧写器×1 ? 125KHz射频模块×1 ? 步进电机×1 ? 125KHz射频卡×3 ? 12V电源×1 ? 5V电源×1 ? USB线×1 ? RS232线×1 ? RS485线×1

? USB转串口线×1 ? 实验指导手册×1 ? PCB空板×1

1.2实用系统说明

DICCX-5101单片机原理实验箱的设计依据通信工程、电子科学与技术、物联网等专业的课程特点、学生学习过程中面临的问题等方面而进行的。通过本套实验系统提供的资料，

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学生不仅能够深化理论课程的学习，同时动手能力将得到极大提升，能够完成电子信息类专业的80％课程的要求，能够在硬件设计、软件设计上进行实际的动手操作，并且能够进行独立自主的创新设计。

DICCX-5101实验系统提供所有设备的详细设计文档，包括PCB制作、所有元器件清单及套件、软件设计的详细说明等。源设计文档、PCB库、PCB文档、源代码全部开源，可直接用于实际工程应用，无需支付任何费用！！

1.3 产品图片

图1.1DICCX-5101单片机原理实验箱外观

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第2章 开发环境构建

串口驱动程序安装软件位于光盘根目录串口驱动文件夹下。

2.1串口驱动安装与程序下载

1.串口驱动安装

图2.1 发现新硬件向导

USB转串口线插入电脑后会提示如上图2.1找到新硬件向导的信息，点击“取消”按钮。

图2.2 串口驱动文件夹

手动打开串口驱动程序文件夹（见图2.2），双击CH34SER文件安装驱动，点击“INSTALL”安装，成功后点击“完成”（见图2.3），重新启动电脑即可完成串口安装。如果更换一个

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新的USB口会出现同样的硬件安装对话框，请点击安装重复以上步骤即可。

图 2.3 安装完成

右键点击桌面上“我的电脑”图标，点击“管理”选项，打开“计算机管理”选项卡，如图2.4所示，点击左侧的“设备管理器选项”，然后点击右侧的“端口”选项，显示虚拟串口标号，如图2.5所示。

图2.4 计算机管理选项卡

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图2.5 USB串口显示

2.程序下载

双击桌面上串口助手快捷图标，如图2.6所示，打开串口下载软件，如图2.7所示，在步骤1中“MCU Type”下拉菜单下选择MCU的类型，此处选择“STC89C5X、RD+”系列的“STC89C52RC”；在步骤2 点击“打开程序文件”按钮，找到MCU运行的“HEX”文件所在的文件夹，打开该“HEX”文件；在步骤3的COM下拉菜单中找到安装的串口标号，此处选择“COM7”，各个USB口的串口标号不同，具体标号按照图2.5所示查询；步骤4的选项选择默认；点击步骤5的“Down/下载”按钮，如图2.8所示，关掉开发板电源，然后稍等片刻打开电源，等待下载完成即可。

图2.6 串口助手图标

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图2.7 串口下载软件

图2.8 开发板上电

以上步骤中，第5步的操作顺序非常重要，冷启动：即电源完全关掉，然后重新上电。

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2.2 安装 Keil uVision4软件 2.2.1 keil C51 安装

双击光盘中开发板光盘资料\\各种配套软件\\keil C51完全破解版\\setup文件夹中setup.exe可执行安装文件，出现如图2.9的界面：

图2.9 keil C51 安装界面

点击“Browse”按钮选择安装路径，我们这里选择 D:\\Keil，点击“Next”按钮，出现如图2.10所示信息填写对话框。

2.10信息填写对话框

输入用户名及E-mail地址，点击“Next”按钮进行安装，最后点击“Finish”按钮完

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成安装，如图2.11所示。

图2.11安装完成对话框

2.2.2 Keil uVision4示例程序

1、打开程序：

双击桌面上Keil uVision4文件图标（如下图），打开Keil uVision4软件。

图2.12 Keil uVision4图标

2、新建工程：

点击“Project”菜单选择“New uVision Project”选项后填写新建立的工程名后保存到某个文件夹下，如图2.13所示，在弹出的对话框里选择MCU型号（此处我们选STC公司的STC89C52），如图2.14所示，右边Description列表框中显示MCU的基本说明，单击“OK”按钮。

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图2.13 新建工程

图2.14 选择MCU型号

3、设置工程:

右击窗口左侧“Target 1”，在弹出的快捷菜单中点击“Options for ‘Target 1’”命令，在弹出的对话框中点击“Output”选项卡，在“Create HEX File”选项前的方框内打勾 (输出HEX文件)，单击“Ok”结束，如图2.15所示。

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图2.15 Target选项卡

选中‘Target’选项，修改Xtal(MHZ) 为11.0592如图

改为11.0592

4、新建源程序文件：

选“File”下拉菜单中的“New”命令，打开程序编辑窗口输入编辑源程序，然后单击工具栏的“保存”按钮保存文件（汇编源程序：文件名.asm; C源程序：文件名.c）。

5、为工程添加源文件：

单击“Target 1”前面的+号，展开里面的内容“Source Group 1”，如图2.16所示；右击“Source Group 1”，在弹出的快捷菜单中选择“Add Files to Group ‘Source Group 1’”命令，如图2.17所示；选择刚才的文件，文件类型选择“C Source file(*.c)”,单击“Add”按钮后点击“Close”按钮，如图2.18所示。

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图2.16 Target 1展开图

图2.17 选择Add Files to Group ‘Source Group 1’

图2.18 添加文件

6、编译：

点击工具栏“Rebuild all target files”源程序进行编译。当程序有语法错误时，会在输出窗口（Build Output）中显示错误信息和警告信息，修改编译成功后会生成 HEX文件，如图2.19所示。

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图2.19 Build Output 窗口

7、下载、调试：

编译成功后，用串口助手将.HEX文件下载到单片机内部ROM中运行，见图2.7和2.8，在运行过程中若发现错误要重新修改程序，并编译后再下载运行。

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第3章 基础实验部分

基础实验部分主要为熟悉开发环境，掌握MCU及配套模块的控制，以便后续高端物联网网络实验中能够集中精力进行射频控制芯片及无线节点模块的开发。基础实验部分包含以下实验项目。

实验一 流水灯点亮实验

一、实验目的

1、熟悉Keil uVision4开发环境 2、掌握软件程序开发流程 3、掌握LED工作原理及封装模型 4、掌握LED显示控制

二、硬件设计

1、LED工作原理及封装模型

发光二极管具有单向导电性，通过5mA左右电流即可发光，电流越大，其亮度越强，但若电流过大，会烧毁二极管，一般我们控制在3~20mA之间，当发光二极管发光时，测量它两端电压约为1.7V，这个电压又叫做发光二极管的“导通压降”；为了限制通过发光二极管的电流不要太大，通常给发光二极管加“限流电阻”。

图3.1和3.2分别为直插式发光二极管和贴片式发光二极管实物图。发光二极管正极又称为阳极，负极又称为阴极，电流只能从阳极流向阴极。直插式发光二极管长脚为阳极，短脚为阴极；贴片式发光二极管有彩色标记的一端为阴极。

图3.1直插式发光二极管 图3.2贴片式发光二极管

2、主控系统主板LED设计原理

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图3.3 MCU控制LED灯

图3.3为MCU控制LED灯亮或灭的原理图，其中JP1为10k 欧姆的排阻，P1为插针接口，用于连接需要使用的 IO 口，此处我们连接P1口。要控制某个发光二极管，也就是控制MCU的P1口某一位，当P1口的某一位为低电平时，其控制的LED亮，当P1口的某一位为高电平时，其控制的LED灭。

●烧录代码，关闭开发板电源，然后将单片机的P1口与开发板的八个插针P1连接，打开开发板电源。可观察到八个LED灯依次循环点亮。用户可以编写程序实现不同频率的闪烁多个LED灯。

三、参考程序

/**********************************************************************/ /*DICCX-5101单片机开发系统演示程序 流水灯实验 */ /*MCU:STC89C52RC ,晶体频率：11.0592MHz */ /* 时间： 2012/12/01 */ /**********************************************************************/ #include #include unsigned char i,j,k,l;

void delay100ms() //延时函数 { for(i=0;i<10;++i) for(j=0;j<100;++j) for(k=0;k<255;++k); }

void main() { l=0xfe; while(1) { P1=l; //对应的IO口P1(0-7)=0xfe delay100ms(); //延时 l=_crol_(l,1); //内含_crol_(l,1)将l循环左移1位函数 } }

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实验二 继电器控制实验

一、实验目的

1、理解继电器的工作原理和特点

2、掌握得用单片机的IO口控制继电器的方法 3、掌握延时子程序的使用 4、了解弱电控制强电的方法

二、硬件设计

1、电磁继电器的工作原理

电磁继电器是有触点电磁电器的一种，一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的，示意图如图3.4所示。

图3.4 电磁继电器示意图

在各种自动控制设备中，都要求用一个低压电路控制一个高压的电气电路。这样不仅可以为电子线路和电气电路提供良好的电隔离，还可以保护电子电路和人员安全，而电磁继电器一般有两股电路，低压控制电路和高压工作电路。它利用电磁效应实现电路开、关控制作用，很好地实现了低压控制高压这一功能。 2、主控系统板继电器的设计

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图3.5 MCU控制继电器

当MCU的P1.6输出0时，电磁继电器吸合，P1.6输出1时，电磁继电器释放。在电磁继电器驱动电路中，三极管是很重要的一个元件，它有两个作用，一个是放大作用，一个是开关作用。其次，稳压二极管也有着重要作用，它是用于保护三极管的，当继电器处于吸合状态时，稳压二极管截止，不会对电路产生影响。当继电器释放时，由于继电器线圈存在电感，会产生很强的感应电压，该感应电压的正极加在三极管上。如果电压过大，就有可能使处于截止状态的三极管损坏。加入二稳压极管后，当感应电压出现时，将使稳压二极管导通，所以不会产生过高的的感应电压，保护了三极管。

●烧录代码，用户将单片机开发板的P3用跳线帽连接。可以控制继电器相隔一段时间开关状态互换。用户可以编写程序实现不同时间段的开关状态转换。 三、参考程序

/*******************************************************************/ /*DICCX-5101开发系统演示程序 继电器控制演示实验 */ /*MCU:STC89C52RC ,晶体频率：11.0592MHz */ /* 时间： 2012/12/01 */ /*******************************************************************/ #include sbit jdq=P1^6; unsigned char i,j,k; /*延时函数*/ void delay100ms() { for(i=0;i<10;++i) for(j=0;j<100;++j) for(k=0;k<225;++k); }

/*主函数*/ void main() { while(1) { jdq=0; delay100ms();

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jdq=1;

delay100ms(); } }

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2oy6.html