PIC单片机原理与应用实验指导书.docx
《PIC单片机原理与应用实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PIC单片机原理与应用实验指导书.docx（44页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
PIC单片机原理与应用实验指导书
福州大学
《PIC单片机原理与应用》实验指导书
物理与信息工程学院
电子信息工程系廖一鹏
目录
实验前准备:
MPLAB及MPLAB-C18的使用
实验一:
建立工程项目实例
实验二:
流水灯
实验三:
按键扫描与LCD显示
实验四:
中断系统应用
实验五:
串行数据传输控制PWM
实验六:
A/D转换与IIC总线读写EEPROM
实验七:
看门狗实现自复位
综合实验一:
简易秒表设计
综合实验二:
LED亮度的远程控制
综合实验三:
可存储数字直流电压表设计
实验前准备:
MPLAB及MPLAB-C18的使用
一、软件安装
先在PC机上安装MPLAB-IDE软件，再安装MPLAB-C18和MPLAB-C18-upgrade软件。
二、MPLAB及MPLAB-C18的使用介绍
这里仅介绍常用的菜单，其余部分可查阅相关资料。
打开MPLABIDE软件，将会出现如图1.1所示的界面。
图1.1
1.File菜单
用鼠标点击File菜单，将会出现如图1.2所示的下拉菜单。
New（Ctrl+N）：
新建文件，编写源程序时可在此写入。
Open（Ctrl+O）：
打开文件。
Close：
关闭文件。
Save：
保存文件。
SaveAll：
保存所有文件。
Exit：
退出MPLAB软件。
OpenWorkspace：
打开工作平台。
SaveWorkspace：
保存工作平台。
SaveWorkspaceAs：
工作平台另存为
CloseWorkspace：
关闭工作平台。
Import：
导入。
Export：
导出。
图1.2
2.Edit菜单
用鼠标点击Edit菜单，将会出现如图1.3所示的界面。
图1.3
Undo（Ctrl+Z）：
撤消上一步操作。
Redo（Ctrl+Y）：
恢复上一步撤消操作。
Cut（Ctrl+X）：
剪切。
Copy（Ctrl+C）：
复制。
Paste（Ctrl+V）：
粘贴。
Delete（Del）：
删除。
SelectAll（Ctrl+A）：
全选。
Find（Ctrl+F）：
查找。
Replace（Ctrl+H）：
替换。
3.View查看菜单
用鼠标点击View，将会出现如图1.4所示的菜单。
图1.4
Project：
工程。
点击该菜单，图1.4所示的工程区将隐藏或显示，图1.4中，工程区处于显示状态。
DisassemblyListing：
程序反汇编列表。
ProgramMemory：
程序存储器，显示经编译后，程序在程序存储器中的分布。
FileRegisters：
文件寄存器。
显示PIC单片机RAM的值。
如图1.5所示。
其中列为寄存器（RAM）低地址（0-F），行为高地址。
图1.5
EEPROM：
单片机中EEPROM存储器中存放的数据。
Watch：
查看指定寄存器的窗口。
如图1.6是一个例子。
图1.6
图1.6中，AddSFR（添加专用寄存器）右边的下拉菜单中列出了单片机内部的专用寄存器如TRISD、PORTD、ADRESL等。
AddSymbol（添加符号）右边的下拉菜单中列出了用户自定义的寄存器（RAM），本例中为data14、data16。
从AddSFR右边的下拉菜单中选择ADRESL并点出AddSFR，在AddSymbol右边的下拉菜单中选择data14、data16分别点击AddSymbol，如图所示，窗口将显示出ADRESL、data14、data16的地址（Address）和值（Value）。
4.Project工程
图1.7
用鼠标点击Project，将会出现如图1.7所示的菜单。
ProjectWizard：
工程向导。
将引导用户新建一个工程。
New：
新建工程。
Open：
打开工程。
Close：
关闭工程。
BuildAll（Ctrl+F10）：
全部编译。
Make（F10）：
编译。
BuildOptions：
编译选项。
SaveProject：
保存工程。
AddFilestoProject：
添加文件到工程。
RemoveFileFromProject：
从工程中移出文件。
SelectLanguageToolsuite：
选择（编译）语言工具位置。
如图1.8是选择MPLABC18Toolsuite的界面，用户可在Location下的Browse中选择安装的相应编译语言工具的路径，这里是MPLABC18工具的安装路径（默认安装）。
图1.8
SetLanguageToolLocations：
设置（编译）语言工具路径。
如图1.9是设置MPLABC18的界面。
图1.9
5.Debugger调试
点击Debugger，将会出现如图1.10所示的界面。
图1.10
SelectTool：
选择工具。
点击该菜单，将会弹出如图1.11所示的开发工具的选择界面，图中选择的是MPLABICD2仿真器。
图1.11
ClearMemory：
清存储器。
Run（F9）：
运行程序。
Halt（F5）：
程序暂停运行。
StepInto（F7）：
单步运行。
StepOver（F8）：
跳过运行。
StepOut：
跳出当前子程序。
Reset：
复位。
Breakpoints：
设置断点。
MPLABICD2SetupWizard：
ICD2仿真器设置向导。
该菜单将引导用户设置ICD2仿真器。
点击该菜单，将会出现如图1.12所示的界面。
图1.12
点出下一步，将会出现如图1.13所示的选项。
图1.13
在ComPort下的下拉菜单中可选择通信口，这里选择USB。
然后点出下一步。
图1.14
在如图1.14所示的选择目标电源选项中，选用默认选项“Targethasownpowersupply”，然后点击下一步。
图1.15
在使能ICD2自动连接选项中选择自动连接，如上图所示在行选项前打“√”，然后点击下一步。
图1.16
在图1.16所示的使能自动下载所需操作系统的选项前选择ICD2自动下载所需要的操作系统，即在上图所示中打上“√”。
然后点击下一步。
图1.17就是ICD2的设置状况。
图1.17
Program：
在调试状态下下载程序到单片机。
Connect：
连接ICD2。
DownloadICD2OperatingSystem：
下载ICD2操作系统。
Settings：
设置。
点击该菜单，将会出现如图1.18所示的界面。
该界面上共有7个页面，其中常用的是Power、Status、Communication、Program四个页面的选择。
图1.18
Power：
该页面如上图所示，共有三个电源显示：
TargetVdd、TargetVpp、MPLABICD2Vpp，TargetVdd为目标板的电源，此时由于仿真器未连接目标板，故显示值为0，正常情况下目标板若用5V供电，则将值应为5V左右。
TargetVpp、MPLABICD2Vpp为如图所示电压值。
Status：
该页面如图1.19所示。
ConnectStatus下显示Connected，表示ICD2已经连接好。
Automaticallyconnectatstartup（启动时自动连接ICD2）和Automaticallydownloadfirmwareifneeded（需要时自动连接硬件）均打“√”选上。
SelfTest组中，除TargetVdd（目标板电源）和MCLRVdd（复位电压）显示Low表示为低外，其余检测均正常。
图1.19
Program：
该页面有两个选项：
图1.20
AllowICD2toselectmemoriesandranges（ICD2选择存储器及范围）和Manuallyselectmemoriesandranges（手动选择存储器及范围。
此两个选项只能选择其一，如图1.20为Manuallyselectmemoriesandranges的选择界面，在Start和End右边的方框中，是选择PIC18F458的程序存储器的全部编程范围的选择（FullRanged）。
AllowICD2toselectmemoriesandranges是软件根据程序大小自动选择程序存储器的大小。
Communication：
该页面选择通信口，如图1.21所示选择的是USB接口。
图1.21
6.Programer烧写编程
将程序烧写到单片机，不用仿真器进行调试，可以执行烧写到单片机的程序。
点击该菜单将会弹出如图1.22所示的界面。
图1.22
该菜单与Debugger相同，只是Program是将程序下载到单片机后，断电，断开仿真器与目标板的连接，上电后，程序依然执行。
7.Configure配置
点击Configure，将会出现如图1.23所示的配置界面。
图1.23
SelectDevice：
点击该菜单，将会弹出如图1.24所示的“SelectDevice”界面。
图1.24
用户从如图1.25所示的Device下拉菜单中选择相应的单片机型号，这里选择的是PIC18F458。
ConfigurationBits：
配置位，选择该菜单，将弹出如图1.26所示的配置位选择界面。
这里介绍常用的选项。
图1.25
Oscillator：
振荡器选择。
振荡器有如图1.25所示的选择方式。
图1.26
HS-PLLEnabled方式：
带有4倍锁相环使能的高速晶体/陶瓷谐振器方式；
RC方式：
阻容振荡器方式；
HS方式：
高速晶体/陶瓷谐振器方式；
XT方式：
晶体/陶瓷谐振器方式；
LP方式：
低功耗晶体振荡器方式；
一般选择HS方式（振荡频率为外接晶振频率）、HS-PLLEnabled方式（振荡频率为外接晶振频率的4倍），选择HS-PLLEnabled方式时，必须在下面的Osc.SwitchEnable的菜单中选择Enabled，如图1.27所示。
图1.27
Osc.SwitchEnable：
4倍锁相环开关选择。
若在Oscillator菜单中选择了HS-PLLEnabled，则该选项为Enabled，否则为Disabled。
WatchdogTimer：
看门狗计数器。
在Debugger模式下，该选项为Disabled（如选为Enabled，在下载调试程序中，软件会提示该功能关闭），在Programmer模式下，可将看门狗打开，但在程序中用户应将看门狗计数器清0。
WatchdogPostscaller：
看门狗计数器预分频。
在此可选择看门狗的预分频系数设置。
看门狗复位时间＝18ms×预分频系数。
LowVoltageProgram：
低电压编程。
不使用该功能时，选择Disabled。
在一般应用中，我们对配置选项的设置进行Oscillator和Osc.SwitchEnable、WatchdogTimer和WatchdogPostscaller选择外，其余选项均可设置为Disabled。
8.快捷菜单
图1.28是选择Programmer后快捷菜单对应图。
图1.28
图1.29是选择Debugger后快捷菜单分区对应图。
图1.29
实验一:
建立工程项目实例
一、实验要求
先在PC机上安装MPLAB-IDE软件和MPLAB-C18软件。
熟悉MPLAB-IDE和MPLAB-C18的开发环境，建立一工程项目实例，并编写好源程序，然后利用ICD2仿真器进行程序的烧写和仿真调试。
二、实验目的
1.熟悉MPLAB-IDE和MPLAB-C18的开发环境。
2.掌握MPLAB环境下工程项目的建立和源程序的编写。
3.掌握使用ICD2仿真器进行程序的烧写和仿真调试。
4.了解MPLAB环境下PIC单片机C语言编程的注意事项。
三、实验设备
PC机一台、MPLAB开发软件、ICD2仿真器、PIC18F**单片机开发板-APP0001。
四、实验线路及连线
PC机的USB接口与ICD2仿真器的USB接口通过USB连接线连接，ICD2仿真器的RJ45接口通过专用的下载线与开发板的CON2-ICD接口连接，然后给开发板和仿真器上电。
五、实验说明
1.在MPLAB软件环境下编写源文件
（1）新建源文件
打开MPLABIDE软件，选择File>New下拉菜单打开一个空白的编译窗口，如图1.30所示。
用户可在该编译窗口中编写C语言源程序。
下面是编写的一个C源文件（未保存），注：
该程序有错，在编译时再进行更正。
图1.30
#include
inta;
intb;
//***************************************
//*ProgramMain（）*
//***************************************
voidmain（void）
{
inti;
a=2;
b=0;
for（i=0;i<=100;i++）
{
b=b+a*i;
}
while
（1）;
}
（2）保存源文件
选择File菜单下的Save命令，将该文件保存在D:
\PIC18-Program\test1目录下，保存为test1.c。
图1.31是经过保存后的界面。
图1.31
2、生成新工程
生成新工程主要有两种途径：
利用MPLABIDE的ProjectWizard向导和直接新建工程。
下面一一予以介绍。
在创建新工程前，用户可以先生成C源文件，如前所编写的test1.c源文件，这样在创建工程时，就可以直接向工程中添加C源文件。
当然用户也可以在先新建工程后再编写C源文件，并添加到工程中。
我们两种方法都在使用，这里以先编写C源文件为例。
（1）利用MPLABIDE的ProjectWizard向导创建新工程
选择Project菜单下ProjectWizard，将弹出如图1.32所示界面。
图1.32
1）选择器件
在图1.32所示中点击下一步，将现出如图1.33所示的界面，在Device下的下拉菜单中选择PIC18F458，然后点击下一步。
图1.33
2）选择编译语言工具路径
在弹出的界面中进行如下选择（如图1.34所示）：
图1.34
ActiveToolsuite：
在右边的下拉菜单中选择MicrochipC18Toolsuite，然后在ToolsuiteContents下面的两个选项:
MPLINKObjectLinker（mplink.exe）、MPLABC18CCompiler（mcc18.exe）下的Location下均用Browse选择C:
\mcc18\bin\mplink.exe和C:
\mcc18\bin\mcc18.exe。
若在MPLABIDE的Project菜单Set中已经设置了该软件的安装目录，则此项选择会自动显示出来而不用再设置。
点击下一步。
3）新建工程
在弹出的界面如图1.35中进行如下设置：
工程名ProjectName：
在ProjectName下面的窗口中设置新建的工程名test（用户也可命名为其它名字）。
工程目录ProjectDirectory：
通过Browse选择新建工程所在的目录，这里选择和源文件一样的目录D:
\PIC18\Program\test1。
如图所示。
然后点出下一步。
图1.35
4）添加已存在文件到工程中
在弹出的界面如图1.36中添加文件到工程：
双击18f452i.lkr，或单击18f452i.lkr然后选择Add>>按钮，18f452.lkr文件将会出现在右边的窗口中。
同样的方法让文件P18f452.lib、text1.c出现在右边的窗口中。
注：
18f452i.lkr在C:
\mcc18\lkr目录下，P18f452.lib在C:
\mcc18\lib目录下。
添加文件到工程后的结果如图1.36所示。
然后点出下一步。
图1.36
5）完成后将会出现图1.37所示界面，表示工程已经建立完成
图1.37
如上图中所示，点击完成，将会出现如图1.38界面，这是一个新建了工程并添加了源文件、头文件、链接文件和库文件的完整的工程。
图1.38
（2）直接新建工程
1）选择Project菜单下New…，将弹出如图1.39所示的NewProject界面。
图1.39
图1.40
在工程名ProjectName下面的窗口中设置新建的工程名test（用户也可命名为其它名字），对工程目录ProjectDirectory，可以通过Browse选择新建工程所在的目录，这里选择和源文件一样的目录D:
\PIC18\Program\test1。
如图1.39所示。
然后点击OK。
然后将会出现如图1.40所示的界面。
2）添加文件
在如图1.41所示中用鼠标左键选中SouceFiles，然后点击鼠标右键，在弹出的菜单中点击AddFiles。
图1.41
在图1.42所示中选择test1.c。
然后选择打开。
同样可将P18f452.lib添加到LibraryFiles，将18f452i.lkr添加到LinkerScripts。
添加这四个文件后的结果如图1.43所示，在图中双击文件，例如test1.c，四个文件的内容将会显示出来。
图1.42
图1.43
3）保存工程
在Project菜单下选择SaveProject，保存添加有源文件、头文件、库文件和链接文件的工程。
3、编译工程
建立工程并添加好源程序和头文件后，在Debugger模式下根据编译工具不同，编译工程常用的有三种方式：
None、Sim、仿真器（如ICD2、ICE2000、ICE4000）。
如果要调试，使用的是后两种。
这里主要介绍在ICD2仿真器下编译工程
（1）选择Debugger菜单下SelectTool，并选择MPLABICD2选项，此时必须将ICD2仿真器与目标板相连，如果是初次使用ICD2，仿真器将会下载操作系统，然后在Project菜单下选择Connect，如果ICD2与目标板已经通讯好，则在Project下的界面如图1.44所示。
图1.44
ICD2仿真器与目标板连接之后，界面如图1.45所示。
图1.45
如果ICD2未与目标板连接成功，检查目标板是否上电，仿真头与目标板连接是否可靠，然后再选择Connect进行连接。
（2）选择Project菜单下BuildAll，或按键Ctrl+F10，或选择
图标。
程序编译后如图1.46所示。
本程序由于有未定义的标识符a，故编译未通过，错误的修改在后面介绍。
图1.46
4、修改工程编译的语法错误
如果工程出现编译错误，则要对源文件进行修改，更正错误。
如果编译无错，则进行下一步调试操作。
注意：
编译无错误不表示程序没有错误。
将鼠标停留在编译后出现错误提示的行，如图中1.47的：
D:
\PIC18-Program\test1\test1.cError[1105]10:
symbol‘a’hasnotbeendefined.
图1.47
然后双击鼠标左键，鼠标将会停留在有编译错误的源文件的行，如图1.48所示。
图1.48
由于a是一个没有定义的标识符，故要对a进行定义。
在定义部分添加：
图1.49是经编译成功后的界面（注：
由于是Demo版，在编译时视程序大小，窗口输出显示时会有不同时间的延迟）：
图1.49
5、程序调试
（1）.程序调试有两种方式：
Sim和仿真器方式
1）Sim调试方式
选择Debugger菜单下SelectTool，并选择MPLABSIM选项，这时可以进行程序运行、单步执行等操作。
2）ICD2仿真器调试方式
选择Debugger菜单下SelectTool，并选择MPLABICD2（其他类型的仿真器类似操作）选项，并进行编译。
这一步操作见前面所述。
目标板配置。
由于是在ICD2仿真器下进行仿真调试，故必须有目标板并对其进行配置。
选择Configure菜单下SelectDevice选择PIC18F452器件（若是其它型号的芯片，请选用对应的芯片）。
选择Configure菜单下ConfigureBits，在该菜单中选择Oscillator选择为HS，Osc.SwitchEnable选择Disabled，WatchdogTime选择Disabled-ControlledbySWDTENbit（看门狗在调试模式下无效，只在烧写程序时才可以将看门狗打开），其余选项均选择Disabled，如图1.50配置。
图1.50
选择Debugger菜单下Program命令，将程序下载到目标板的PIC18F452单片机。
这时就可以对单片机进行运行、单步执行等操作。
（2）.设置断点
将鼠标停留在需要设置断点的行（位置处），然后双击鼠标，如图1.51所示就会出现断点的标记，此时若又在该行双击鼠标，断点标记就会消失。
图1.51
在Debugger菜单下选择RUN（或F9）或点击
按键，运行程序，程序从开始运行到断点处就会停下来，下面是程序运行到上面所设置断点时的图。
图1.52
根据仿真器不同，同时设置的断点的数目也不同，ICD2一次只能设置一个断点（即设置多个断点只有当前的断点有效）。
（3）.单步运行
在菜单上点击
，就可以使程序在当前程序位置向下执行一步。
此时光标将停留在程序运行后的当前位置。
图1.53是设置断点后运行一步的例子。
图1.53
6、烧写程序
用户将程序调试完成后，若要将程序烧写到单片机中，则要对单片机进行烧写操作。
（1）选择Programmer菜单下SetProgrammer菜单下的MPLABICD2。
（2）目标板配置。
同调试模式下的配置，这时可以将Watchdog打开并设置WatchdogPostscaler（预分频值），若打开了Watchdog，用户必须在程序中设置清Watchdog命令。
（3）编译工程（见前节所述）
（4）烧写程序
选择Programmer菜单下Program，图1.54是烧写成功后的界面。
图1.54
7、编写程序中应注意的问题
1.所编写的程序及建立的工程目录名必须是英文，不能在中文目录下编译。
若有中文目录，则MPLAB6.0以上版本的软件不会编译工程。
2.建议工程中所包含的源文件、头文件以及工程等均在同一个目录下，这样将在编译处理程序时会十分方便。
若不在同一目录下，也能编译和运行。
3.程序中符号均为英文（西文）符号（除注释内的外），请比较=（英文）和＝（中文）、,（英文）和，（中文）、;（英文）和；（中文）等。
若在程序中出现了中文符号，程序将不能通过编译，对这一种错误不容易发现，所以在编写程序时应特别加以注意。
实验二:
流水灯
一、实验要求
编写程序实现用PIC18F**单片机的D口控制发光二极管循环右移位，实
升级会员 