新型51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)

1、新型51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì) 新型51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì) 【摘要】單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱是單片機(jī)教學(xué)的重要組成局部，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的主要工具。本課題制作了一個(gè)兼容51系列與AVR系列的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)箱以STC89C516RD+單片機(jī)為主控芯片，通過(guò)USB接口完成實(shí)驗(yàn)箱上各個(gè)模塊的仿真和燒寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了在線仿真和下載的功能。作為我校實(shí)驗(yàn)室自主產(chǎn)權(quán)的實(shí)驗(yàn)箱，大大節(jié)省了本錢。 【關(guān)鍵詞】51單片機(jī)；實(shí)驗(yàn)箱；Keil 1.引言 隨著電子技術(shù)的飛速開(kāi)展，單片機(jī)也隨之有了很大的開(kāi)展，各種新式的單片機(jī)層出不窮，并在人類生活的各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高，功能不斷增多，能滿足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需

2、要。同時(shí)，因其具有集成度高、功能強(qiáng)大、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠且價(jià)格低廉等特點(diǎn)，使單片機(jī)在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集和處理、家用電器等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱已經(jīng)成為單片機(jī)入門者不可或缺的一個(gè)工具，在大學(xué)生課堂教學(xué)和競(jìng)賽方面也起到了很大的作用。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)并制作了一款新型51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，面向我校大學(xué)生單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程，給予學(xué)生一個(gè)實(shí)踐平臺(tái)。 2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)以STC89C516RD+單片機(jī)為控制核心，配備USB供電和外部電源供電2種供電方式，共分為發(fā)光二極管模塊、按鍵模塊、數(shù)碼管模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器模塊等，共13個(gè)模塊，每一個(gè)模塊獨(dú)立連線使用，

3、圖1所示是整個(gè)實(shí)驗(yàn)箱的原理圖。 圖1 實(shí)驗(yàn)箱原理圖 3.系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 交通燈模塊 使用芯片8255芯片來(lái)擴(kuò)展I/O口，控制四路方向燈，實(shí)現(xiàn)交通燈的效果。 獨(dú)立二極管模塊 使用STC89C516RD+的P1口，來(lái)控制8個(gè)獨(dú)立的LED燈，可以實(shí)現(xiàn)流水燈的效果。 數(shù)碼管模塊 數(shù)碼管分成靜態(tài)顯示，和動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示模塊中使用2個(gè)共陰的數(shù)碼管，用單片機(jī)的P0口和P1口作為段選，接到數(shù)碼管的a，b，c，d，e，f，g，dg上，P2.1，P2.0引腳控制2個(gè)數(shù)碼管的位選。動(dòng)態(tài)顯示模塊將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a，b，c，d，e，f，g，dp的同名端連在一起，通過(guò)P0口控制，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM

4、為位選通控制電路，由單片機(jī)的P1口控制。 按鍵模塊 按鍵是比擬常用的電路，在這里我們?cè)O(shè)計(jì)了獨(dú)立按鍵電路和矩陣鍵盤電路，通過(guò)單片機(jī)的P1口控制8個(gè)獨(dú)立按鍵，并將其工作狀態(tài)通過(guò)發(fā)光二極管顯示出來(lái)。為了節(jié)約單片機(jī)端口，還設(shè)計(jì)了矩陣鍵盤模塊，通過(guò)單片機(jī)的P2口完成對(duì)16個(gè)按鍵組成的矩陣鍵盤的控制，并將結(jié)果通過(guò)液晶顯示出來(lái)。 LCD12864液晶顯示模塊 實(shí)驗(yàn)箱選擇12864液晶模塊，它是128* 64點(diǎn)陣液晶模塊，適合小型顯示裝置，引腳分配圖如表1所示。 表1 單片機(jī)與液晶的引腳分配圖 單片機(jī) 液晶 P0 D7-D0 P2.1 PSB P2.3 RES P2.4 RS P2.5 WR P2.6 E E

5、EPROM模塊 AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOS EEPROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)。AT24C02有一個(gè)16字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器。該器件通過(guò)IC總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫(xiě)保護(hù)功能。通過(guò)單片機(jī)的P1.6腳控制AT24C02的SCL端，單片機(jī)的P1.7腳控制AT24C02的SDA端。 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，在DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換之后加上一個(gè)放大器，可提高帶負(fù)載能力，輸出結(jié)果可通過(guò)連接實(shí)驗(yàn)箱上的電機(jī)檢測(cè)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 選擇ADC0809芯片，功能與DAC0832相反，一般用作信號(hào)采集，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后給處理器處理。 時(shí)鐘模塊 DS130

6、2是美國(guó)DALLAS公司推出的具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。它可以對(duì)年、月、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。通過(guò)單片機(jī)的P3.4腳控制DS1302的DATA端，P3.5腳控制DS1302的RST端，P3.6腳控制DS1302的SCLK端。 溫度傳感器模塊 DS18B20采用獨(dú)特的一線接口，無(wú)需外部元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0V至5.5V，無(wú)需備用電源，測(cè)量溫度范圍為-55至+125。只需要用單片機(jī)的P2.2口控制DS18B20的DATA口。 紅外發(fā)射/接收模塊 紅外發(fā)射器件是紅外遙控裝置中不可缺少的重要器件，也是一種發(fā)光二極管。在家用電器等紅外遙控應(yīng)用

7、中，普遍采用紅外LED作為光發(fā)射器件?？刂齐娐贩浅：?jiǎn)單，只需要用單片機(jī)的一個(gè)引腳控制發(fā)射電路，另一個(gè)引腳控制接收電路。 4.系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 整個(gè)系統(tǒng)的軟件由C51語(yǔ)言編寫(xiě)，程序分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子程序模塊，各子程序分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。學(xué)生可使用自帶的測(cè)試程序，也可根據(jù)電路和所需實(shí)現(xiàn)的功能，自己編寫(xiě)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序。 5.調(diào)試仿真與結(jié)論 將實(shí)驗(yàn)箱上的串口通過(guò)串口-USB口轉(zhuǎn)換線跟電腦的USB接口連接，然后通過(guò)KEIL軟件將所編程序翻開(kāi)，編譯，通過(guò)串口將程序加載到硬件電路板上進(jìn)行調(diào)試、仿真和運(yùn)行。最后將程序通過(guò)串口固化到ROM中，脫機(jī)運(yùn)行，使用非常簡(jiǎn)便，可以很直觀的進(jìn)行在線調(diào)試。 參考文獻(xiàn) 【1】馬忠梅，等.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M