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实验仪使用说明书V2.3

目录

第一章系统概述 (1)

1.1 功能特点 (1)

1.2 应用领域 (3)

1.3 实验指导书简介 (3)

1.4 配套程序简介 (8)

第二章硬件结构及接口应用 (9)

2.1 电路外观 (9)

2.2 主要器件 (10)

2.3 应用接口列表 (11)

2.4 供电电路 (12)

2.5 DAC输出电路 (13)

2.6 A/D、D/A模拟参考电压选择电路 (14)

2.7 模拟电压(0~3.3V)输入电路 (14)

2.8 I/O口引出接口 (15)

2.9 SPR4096存储电路 (15)

2.10 RS232/USB通讯电路 (16)

2.11 液晶显示电路 (17)

2.12 4位数码管、LED指示灯电路 (18)

2.13 1×8键盘电路 (19)

2.14 下载模式选择电路 (20)

第三章系统自检操作 (21)

3.1 自检前的准备 (21)

3.2 自检操作流程 (21)

第四章实验仪演示程序运行 (24)

4.1 演示程序准备 (24)

4.2 演示程序功能说明 (24)

第五章实验仪装箱单 (25)

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第一章 系统概述

第一章 系统概述

凌阳科技股份有限公司是台湾最大的消费性IC 设计公司。为回馈教育,改善大专院校单片机教学条件,凌阳公司成立了具有长期战略意义的凌阳科技教育推广中心。本实验仪是凌阳科技教育推广中心推出的以凌阳16位单片机SPCE061A 为核心的实验教学系统,其功能介于实验箱和35板之间,属于实验箱的精简版本。

凌阳科技教育推广中心实验仪是集单片机应用技术学习、在线调试、在线仿真等于一身的强大的开发工具。SPCE061A 及其系列产品将带领MCU 的应用迈进片上系统(SOC )时代,让您在体验凌阳音频的欢快愉悦中轻松步入单片机及其嵌入式系统的流行领域。

1.1 功能特点

本系统是初学凌阳16位系列单片机的实验设备,能最大程度的激发学生学习单片机的兴趣,巩固单片机的知识,从而达到事半功倍的效果。它大致分为软件部分和硬件部分,两者相辅相成,互为补充。软件为硬件提供编译环境、代码下载、通信软件等;硬件使软件代码的功能得以实现。实验仪具备如下功能:

1. CPU 为凌阳SPCE061A 16位SOC 单片机。

2. 采用动态扫描方式驱动1×8键盘、4位8段数码管、8个LED 灯。

3. 5V/3.3V 可选I/O 输出电压。

4.一路0~3.3V 可调模拟电压,可方便地完成AD 的数据采集实验。

5. RS232接口,可直接与计算机进行通信,或者进行单片机之间的双机通信。

6. SIO 接口扩展存储芯片SPR4096,扩展4M Bits Flash 或者32K Bits SRAM

实验仪使用说明书

的存储空间。

7. USB接口,提供完整的单片机通讯程序、上位机驱动程序及应用范例。

8. 带背光的128×64点阵液晶,自带驱动芯片SPLC501,它采用了最新的COG技术使驱动和液晶合二为一。

9.两路音频输出电路,采用凌阳功放芯片SPY0030A,通过它可以体验SPCE061A给您带来的听觉效果。

10. MIC输入电路,配合SPCE061A内置的AGC和OPI电路,可获得不错的语音数据。

11. PROBE∕EZ_PROBE两种在线下载、编程、调试模式。

12. 提供所有外围电路的原理图、42个实验的源代码,还提供了方便快捷的网络支持,使您能快速地掌握各种设计方法。

实验仪硬件结构框图请参见图1.1。

图1.1 硬件结构框图

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第一章 系统概述

1.2 应用领域

凌阳科技教育推广中心实验仪功能强大,配备了必要的硬件资源和相应的软件源代码,设计了基础应用实验、语音实验、分立模组实验、综合实验共四十二个,其中大部分实验具有实际应用价值。

实验仪适用于本科、大专、职业技术学院及中等专业技术学校的应用电子技术、机电一体化、微机应用、数控技术、自动化、计算机原理与应用、仪表控制、信息通信技术、汽车工程等电子应用和微机控制等相关专业。使学生能快速掌握各类电子产品的原理分析、电路检测、开发设计技术,并具有较强的综合运用能力,从而成为具有良好的实际操作能力和设计能力的开拓型电子应用人才。

对于业界用户,实验仪配备了必要的硬件资源和软件资源,如系统在硬件方面扩展了LCD 、KEYPAD 、LED 、AUDIO IN 、AUDIO OUT 、UART ∕USB 等资源。实验仪的部分实验具有很强的实用价值,在此基础上只须做小范围扩展,即可组成一个实用产品平台,可有效的缩短开发周期,满足市场变化需要。

1.3 实验指导书简介

凌阳科技教育推广中心实验仪同时还提供了配套实验指导书以供学习参考,此指导书共分四个部分:SPCE061A 基础应用实验21个,语音实验7个,分立模组实验6个,综合应用实验8个。此42个实验都提供了范例代码,同时还有详细的硬件连接和实验现象描述。在凌阳大学计划网站(https://www.wendangku.net/doc/2a17433358.html, )下载专区可以下载到SPCE061A 实验仪实验指导书全套资料,其中包含42个范例代码。 表1.1为实验指导书中实验项目的目录。

实验仪使用说明书

表1.1 实验目录

实验编号实验名称实验说明难度

第一部分 SPCE061A基础应用实验

实验一熟悉μ’nSP? IDE集成开发环境

下汇编语言程序的编写

熟悉SPCE061A单片机常用的汇

编指令、掌握μ’nSP? IDE集成

开发环境的一般使用方法

实验二熟悉μ’nSP? IDE集成开发环境

下C语言程序的编写

掌握μ’nSP IDE仿真环境及C语

言编写SPCE061A单片机应用程

序的方法。

实验三使用汇编语言实现A口的输出掌握IOA端口作为普通输出口时

的使用方法

实验四使用C语言实现A口的输出掌握用C语言来实现IOA端口作

为普通输出口的方法

实验五使用汇编语言实现A口作为输入

口、B口作为输出口

掌握用汇编语言实现A口作为输

入口、B口为输出口的方法

实验六使用C语言实现A口作为输入

口、B口作为输出口

掌握用C语言来实现A口作为输

入口、B口作为输出口的方法

实验七定时器Timer A/B 掌握定时器Timer A/B的结构及

使用方法

实验八系统时钟掌握SPCE061A PLL振荡器的功

能及其应用、熟悉系统时钟和CPU时钟频率的编程方法

实验九 FIQ中断掌握FIQ的中断向量和中断源,

熟悉中断的编程方法

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第一章 系统概述

实验编号

实验名称

实验说明

难度实验十 IRQ0/IRQ1/IRQ2中断 熟悉IRQ0、IRQ1、IRQ2的中断向量和中断源

中 实验十一 IRQ4 中断 熟悉IRQ4的中断向量和中断源中 实验十二 IRQ5 中断 熟悉IRQ5的中断向量和中断源中 实验十三 IRQ6中断

熟悉IRQ6的中断向量和中断源中 实验十四 外部中断EXT1、EXT2

熟悉IRQ3的中断向量、中断源及外部时钟的触发方式 中

实验十五 键唤醒 熟悉SPCE061A 睡眠和唤醒的结构原理、编程方法

实验十六 UART 了解SPCE061A 串行口(UART)

的结构及SPCE061A 串行口与PC 机串行通讯的原理

实验十七 A/D 转换

掌握ADC 输入接口的结构与转换原理、编程方法

实验十八 双通道D/A 掌握音频输出接口的结构与转换原理、编程方法

实验十九 一路输入的录音

熟悉ADC 输入接口的结构、转

换原理及实时录音并实时播放的功能、麦克风输入口MIC_IN 的使用

实验二十 片内2K SRAM 读写 掌握SPCE061A 2K SRAM 的读写原理、编程方法

实验二十

32K FLASH 读写 掌握SPCE061A 的32 K 字FLASH 读写原理、编程方法

第二部分 语音实验

实验仪使用说明书

实验编号实验名称实验说明难度

实验一 SACM_A2000自动播放掌握以SACM_A2000语音格式自动播放语音的方法及其编程方法

实验二 SACM_A2000手动播放掌握以SACM_A2000语音格式手动播放语音的方法及其编程方法

实验三 SACM_S480自动播放掌握用SACM_S480算法自动播

放语音的方法及其编程方法

实验四 SACM_S480手动播放掌握用SACM_S480算法手动播

放语音的方法及其编程方法

实验五SACM_A2000与SACM_S480混

合播放

掌握利用SACM_A2000和

SACM_S480混合语音格式播放

语音的方法及其编程方法

实验六SACM_DVR 掌握利用SACM_ DVR功能进行

录放音的方法及其编程方法

实验七SACM_MS01

掌握利用SACM_MS01算法播放

乐曲的方法及其编程方法

中第三部分分立模组实验

实验一 LCD字符显示掌握利用液晶显示器显示字符的

方法

实验二 LCD汉字显示掌握利用SPLC501液晶显示模

组显示汉字的方法

实验三 LCD动态图片显示掌握利用液晶显示器显示动态图

片的方法

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第一章 系统概述

实验编号

实验名称

实验说明

难度实验四 LCD 几何图形显示

掌握利用液晶显示器显示几何图形的方法

实验五 UART/USB 掌握简单的UART/USB 通讯方法

实验六

SPR4096A FLASH 的擦除及其读写

学会读写和擦除SPR4096A Flash

第四部分 综合实验

实验一 4位7段LED 数码管显示

掌握SPCE061A 单片机控制LED 数码管显示的方法

实验二

1×8键盘输入在LED 数码管上的显示

掌握1×8键盘控制数码管显示的方法

实验三 1×8键盘播放语音 掌握1×8键盘控制语音播放的过程和方法

中 实验四 语音识别&LCD 显示 掌握语音识别的使用方法 大 实验五

带有背景音乐的动态图片

掌握显示动态图片并伴有音乐背景的方法

实验六 UART 控制液晶显示 掌握UART 、LCD 、SIO 、语音的综合使用方法

实验七 0~3V 电压测量表 掌握凌阳音频、LCD 函数的调用

以及SPCE061A 内部A/D 的使用方法

实验八 录音笔 掌握简单的产品开发办法 大

实验仪使用说明书

1.4 配套程序简介

实验仪共提供了42套实验供学习用,在凌阳大学计划网站(https://www.wendangku.net/doc/2a17433358.html,)下载专区或凌阳大学计划的光盘中都可以找到SPCE061A 实验仪实验指导书的全套资料,SPCE061A实验仪实验指导书的全部范例代码Example.rar也包含在其中。下面简单介绍一下Example.rar中的内容。

Example文件夹(Example.rar解压缩后的文件夹)内有3个文件夹:example、include和library。其中library文件夹中提供了两个库文件sacmv26e.lib和SPCE061V004.LIB,其中sacmv26e.lib 是凌阳音频库,SPCE061V004.LIB是SPCE061A常用功能函数库,可以在IDE下用libmaker看这些库里面包含的函数;include文件夹提供了用户常用的头文件:.h为C格式的头文件,.inc为汇编格式的头文件。下面重点说明example文件夹。

example文件夹包含了上面说的42个范例代码,分为四部分:第一部分SPCE061A基础应用实验范例代码BaseExa,第二部分语音实验范例代码VoiceExa,第三部分分立模组实验范例代码model_Exa,第四部分综合实验范例代码IntExa。BaseExa中ex01_asm_ADD1-100~ex21_asm_FLASH分别为第一部分实验一到实验二十一的范例代码;VoiceExa中ex1_A2000_Auto~ex7_MS01分别为第二部分实验一到实验七的范例代码;model_Exa中ex1_LCD_Character~ex6_SPR4096_FLASH分别为第三部分实验一到实验六的范例代码;IntExa中ex1_Led_Show~ex8_Record分别为第四部分实验一到实验八的范例代码。

另外,Example文件夹中所有.asm为汇编语言编写的函数文件;.c为C语言编写的函数文件。

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第二章 硬件结构及接口应用

第二章 硬件结构及接口应

本章节主要介绍实验仪的硬件接口信息,方便您的正确使用。

2.1 电路外观

凌阳科技教育推广中心实验仪PCB 布局图如图2.1所示。

图2.1 实验仪PCB 布局图

A 区为电源区;

B 区为SPR4096扩展区;

C 区为在线调试PROBE/EZ_PROBE 接口选择区;

D 区为音频MIC 输入、音频输出区;

E 区为UART/USB 通讯接口

D E

H I

F

G

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区;F 区为LCD 显示区;G 区为数码管、LED 、KEY 区;H 区为IOA 、IOB 引出区; I 区为CPU 区。

2.2 主要器件

电路主要器件的说明,如表2.2所示。

表2.2 主要器件一览表

类别

名称 参数

数量功能

4位8段数码管

LG3641AH , 共阴, 尺寸:30×14 1

数码显示

10个LED 灯

红色(9个),绿色(1个), 206封装

1 状态指示

显示器件

LCD GPG12063YS2_SPEC 1 图形字模显示 SPCE061A PLCC84封装 1 主控元件 SPY0030A

SOP8封装 2 音频功率放大 MAX232CSE SOP16封装 1 电平转换 SPR4096 DIP24封装 1 SIO 存储扩展 SPCP825A SOP24封装 1 USB 协议转换 ULN2003A SOP16封装 1 显示驱动 IC 与晶体

管 与功率器

74HC244

SOP20封装

1 EZ_PROBE 接口 驻极体话筒 MIC ,外径10mm 1 语音数据采集 其他

永磁喇叭

外径60 mm ,0.5w ,8Ω

1

语音播放

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第二章 硬件结构及接口应用

2.3 应用接口列表

为了能够更好地学习、使用实验仪的系统资源,电路中为用户保留了许多应用接口,表2.3列出了各接口的功能及使用说明,下一节将详细的介绍各个应用接口。

表2.3 应用接口一览表

标号

功能

使用说明

EMU

PROBE/EZ_PROBE 选择

EMU 选择PRO ,使用PROBE 进行下载调

试;EMU 选择EZ ,则使用EZ _PORBE 进行下载调试。

VDDIO I/O 输出电压选择

VDDIO 选择5V ,I/O 电压为5V ;选择3.3V ,则I/O 电压为3.3V 。

4096

SIO 口选择 IOB0、IOB1连接SPR4096的SDA 、SCK 。

音频 音频放大电路输入选择 选择DAC1/DAC2,音频信号放大输出,

选择“自选”,则DAC1/DAC2悬空,用户可自由使用。

VREF 内部参考电压选择

连接则参考电压选择V2VREF ,否则默认参考电压为3.3V

CF7 SPR4096 FLASH/SRAM 选择

CF7连接DGND ,选择FLASH ;CF7连接3.3V ,则选择SRAM 。

0~3.3V 0~3.3V 模拟电压输出 AD 转换实验的模拟电压输入源 COMM 串行通讯选择 左连接选择RS232通讯,右连接选择USB 通讯。 9VDC 9VDC 外电源输入 5VDC

5VDC 外电源输入

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SPK1/SPK2 音频信号功率输出连接喇叭或耳机,语音播放使用。

RS232 DB9 RS232接口

USB USB接口

IOALOW

SPCE061A的IOA引出

IOAHIG

IOBLOW

SPCE061A的IOB引出

IOBHIG

KEYPAD 键盘的行列接口默认连接为IOA0~IOA8

LED_SEG 数码管段、LED驱动接口默认连接为IOA0~IOA7

LED_DIG 数码管位、LED驱动接口默认连接为IOB2~IOB6

LCD 液晶接口默认连接为IOA0~IOA7、IOB2~IOB5 LIGHT 液晶背光选择连接则液晶背光亮

PROBE PROBE在线调试编程接口 EMU需选择PROBE

EZ_PROBE EZ_PROB在线调试编程接口EMU需选择EZ_PROBE

2.4 供电电路

供电电路如图2.2所示。用户可使用实验仪配套的9VDC电源,也可使用自选的9VDC电源。

9VDC电源的极性可随意选择,由板内D1~D4二极管转换极性来确保系统的正常使用。用户也可自选5VDC电源从“5VDC”输入,但务必注意极性(右正左负)。正常情况下,接通电源后电源指示灯(POWER)点亮。若电源指示灯不亮,请迅速关断电源并查找原因。

SPCE061A的I/O输出电压有3.3V/5V两种选择,跳线“VDDIO”可完成I/O 电压的选择。右连接I/O电压选择了3.3V,左连接I/O电压选择了5V。请注意系统内各模块的逻辑接口电压,选择正确的VDDIO,特别是LCD、SPR4096,

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第二章 硬件结构及接口应用

其接口逻辑电压为3.3V 。

图2.2 供电电路

2.5 DAC 输出电路

DAC 输出电路如图2.3所示。

图2.3 DAC 输出电路

做音频输出实验时,需将DAC1/DAC2与“音频”连接,DAC 输出信号通过音频放大电路,由喇叭/耳机插孔输出。做DAC 输出波形测量实验时,将“音频”与“自选”连接,这时DAC 脚悬空、音频放大电路闲置,可使用示波器来观察DAC 的波形。详细的应用请参见实验指导书第一章实验十八。

喇叭/耳机插孔

喇叭/耳机插孔

VDDIO 电压选择

DAC1输出选择

DAC2输出选择

9VDC 电源 5VDC 电源

电源指示灯

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2.6 A/D 、D/A 模拟参考电压选择电路

A/D 、D/A 模拟参考电压选择如图2.4所示。

图2.4 A/D 、D/A 模拟参考电压选择电路

若将VEXT 与V2VREF 连接,则模拟参考电压选择了SPCE061A 内部的2V ,若不连接,则模拟参考电压选择默认的3.3V 。

2.7 模拟电压(0~

3.3V)输入电路

A/D 实验的模拟输入电压由R73调节产生,模拟电压输入电路如图2.5所示。详细的应用请参考实验指导书提供的第四章实验七例程。

图2.5 模拟电压输入电路

模拟参考电压选择

模拟电压 可调电阻 数字地模拟地 模拟电压

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第二章 硬件结构及接口应用

2.8 I/O 口引出接口

32位I/O 口引出接口如图2.6所示。

图2.6 I/O 口引出接口

为方便用户的使用,每个I/O 引出插针两端同时引出了VDDIO 和DGND 。详细的应用请参见实验指导书第一章实验三、四、五、六。

2.9 SPR4096存储电路

SPR4096的通讯接口及FLASH/SRAM 功能选择接口如图2.7所示。

图2.7 SPR4096存储电路

SPCE061A 的IOB0、IOB1具有特殊功能:SCK 、SDA 。短接子连接后,IOB0、IOB1连接至SPR4096的SCK 、SDA ,做SIO 通讯使用。

SPR4096提供FLASH 和SRAM 两种存储方式,CF7连接至DGND , SPR4096

A 口低位

A 口高位

通讯接口

B 口低位

B 口高位

功能选择

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选择FLASH 存储方式;CF7连接至3.3V , SPR4096选择SRAM 存储方式。详细的应用请参见实验指导书第三章实验六。

2.10 RS232/USB 通讯电路

RS232/USB 通讯电路如图2.8所示。

图2.8 RS232/USB 通讯电路

连接方式1(见图2.9)是将IOB7、IOB10连接至MAX232芯片,完成RS232电平转换,进行串口通信。连接方式2(见图2.10)是将IOB7、IOB10连接至SPCP825A ,完成UART/USB 数据转换。详细的应用请参见实验指导书第一章实验十六和第三章实验五。

图2.9 串口通信方式 图2.10 UART/USB 通信方式 RS232接口

USB 接口

通讯选择

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第二章 硬件结构及接口应用

RS232 DB9接口引脚使用说明:

引脚

名称

功能

2 RXD 接收数据

3 TXD 发送数据 5 GND 数字地

1、4、6、7、8、9

未用

2.11 液晶显示电路

内藏SPLC501的液晶模组是128×64点阵LCD ,“LCD ”为LCD 模组的数据线、控制线与SPCE061A 的I/O 间的连接接口。“LIGHT ”为背光控制接口,连接后背光灯亮,否则背光灯灭。液晶显示电路如图2.11所示。详细的应用请参见实验指导书第三章实验一到实验四。

数据接口

背光控制

注释:用两个短接子进行左连接。

注释:用两个短接子进行右连接。

实验仪使用说明书

图2.11液晶显示电路

液晶显示模块各跳线说明(默认为6800时序):

引脚符号类型说明

DB0~DB7 I/O 双向数据口

RESET I 复位(低有效)

A0P I

数据/使命字控制位

CS I 片选(低有效)

R/W I 读/写信号

EP I 全能端(低有效)

实验仪默认的连接方式是:DB0~DB7接到IOA0~IOA7;CS具体连接方式视实际情况而定。若端口复用,则CS可连接至IOB2,若无需端口复用,CS可简化连接至DGND;RESET接到系统的RESET,A0P接到IOB3,R/W接到IOB4,EP接到IOB5,这是默认连接方式,也可以通过排线根据需要进行连接。背光选择“LIGHT”接口短接后,背光亮。

2.12 4位数码管、LED指示灯电路

数码管、LED指示灯的电路如图2.12所示。

8个LED指示灯的阳极分别与4位数码管的段发光管阳极并联,并且8个LED指示灯的阴极接成共阴方式,类似于将8个LED指示灯组成一个数码管,与4位数码管一起组成5位数码管。8段发光管分别用abcdefgh定义,以实验仪默认的连接方式是:IOA0~IOA7控制8段abcdefgh;4位数码管的阴极和8个LED指示灯的共阴极分别用DIG1、DIG2、DIG3、DIG4、DIG5定义,IOB2~IOB5控制DIG1~DIG5,另外,也可以利用排线根据需要进行连接。段信号与位信号均为高电平有效。详细的应用请参见实验指导书第四章实验一。

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