在线编程的单片机教学实验板设计

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l摘要l针对目前职业院校学生单片机设计训练不足．应用能力底下的现状．设计了一种支持在线调试与量程的教学实验板。蕾板
以ATI-IEL89S51为植心．最大程度利用其片上首潭．井在外圈配1了LED数码管，字符型／节字库型LCD点阵王示器．行列式键盘．+
2 v$ D2 r; Y9 N  @' Z2 N( P$ i- a行A／D．D／A转挟器、数字温度传意嚣．1‘外线收发暑夏多种12c嚣件，具有体积小，成本低．可扩展和嘎目(任务)疆动训练．可使学
: J: w2 o, T; n4 `3 O4 D& a- A# M生的应用谩计能力得到有鼓的提高。文章吴体阐述了实验板的总体设计忑想．硬件实现与实际应用．

5 `3 c. s" P( i, K+ K1引言
作为电子、电气、机电一体化、计算
机应用等电子信息类专业的重要课程，单片机
* F% T1 P9 @: p) J9 n) O原理及接口技术普遍在高职院校开设，鉴于课
0 J' o+ Z8 ~$ j, a( W4 u程本身的综合性、应用性特点，以及高职学
生大部分是应试教育的失败者，他们对于理论
学习的兴趣不高，没有培养良好的学习习惯。
6 j; s% \  h& e7 ^8 q3 n9 o但是他们普遍的形象思维能力高于抽象思维
6 f7 ], R3 {" ]2 U" ]+ i$ C能力．单靠原理学习．实验箱验证性实验和简
单的课程设计是不够的，必须加强课外实践洲
练，把实践训练搬到学生宿舍．为此我们设
: w# H2 I0 Z& V  t7 N计一套支持在线编程、成本百余元的单片机
教学实验板，将其用于课堂的项目驱动型案例
教学、课程设计、各类电子竞赛训练以及就
业应聘时的代表作展示，对同学快速有效地掌
握单片机系统设计，组装，调试技术起到了
- H1 s1 i5 Y8 s" [: ?9 {* ^9 z很好的作用。
" t, L# Z8 j9 D  I2设计思想
单片机是一门实践性很强的课程，很多同
学想在课外深入学习单片机的调试和开发。却
9 f, ], F  S0 L) s' I4 _找不到一种适合他们的实验目标机。教学使
6 l1 \+ o8 b2 q, q; ~" G5 c, R+ `用的单片机实验箱(如伟福lab6000、艾迪克实
4 j. G  E5 @9 C. o1 }验仿真系统AEDK-T598)很多采用并行扩展
模式设计，与单片机SOC(system On chip)片
# c* V9 j2 K) y7 O$ r$ G' |9 z# x上系统发展方向相违背。功能虽多．但成本
1 R2 H/ w- t" |5 L高，体积大，且只能在实验室进行实验，不能
; h/ w. E1 C! C* d2 \( K带回宿舍调试，因而不适合用于学生的课外工
程设计训练．
' w; X* s/ B1 I1 Z1 d, w我们设计的这款实验板最大限度利用单
5 T8 ]2 {$ P+ U! P" Y片机的硬件资源．考虑多功能、多用途，高
可靠性及可扩展性，具有较高的性价比．在
项目驱动，案例教学中快速提高了同学的应
用设计、及软硬件调试能力．
9 x: Y5 a1 o- F3硬件设计
9 k. P. L3 {$ |+ \0 V7 d3．1硬件结构设计
实验板的选用硬件系统选用atmel89S51
/ I# z3 ^. }7 E2 e或SST 51单片机、通讯接I：l、人机交互设备
(矩阵键盘LED＆LCD)、温度传感器、12C
# q) u  g( t6 T3 ?EPROM、实时时钟芯片、串行ADC和DAC
, X' p) Q& v: i: i0 `! E8 Q等郎分组成，其结构图如图l所示。电路原理
' R# F' S. f& q) }如图2所示．
  B. ?; z  i! A( e" e3．2单片机
) V; B3 I/ {% C/ u本实验板选用具有l S P功能的
Atmel89s51／52的单片机。提供ISP接口，ISP
接口的原理图如图3所示。该接口使用户利
用PC机并口，使用Easy 51Pro v2．0软件直
接将用户程序下载到单片机中，而不需要任何
5 c; r1 I% [6 \8 T5 u编程工具，实现编程，程序下载．一步到位得
- t/ @' J; k2 i/ V到实验结果．
) Q) h$ c5 P" V! C& |) s9 B3．3通讯接口
7 M! }+ i& p) ~& Q2 D实验板提供用户程序对外通讯通过标准
的串行接口或红外线收发器两种途径进行。
# f( d$ l2 f" A% y两者公用单片机的RXD、TXD引脚。串口
电平转换采用MAX232芯片，红外线接收使
用SFH5 l 10一体化接收器，红外发射器使用
的38Khz载渡由单片机一口线提供(原理图未
) C% w/ }0 S% l5 m  M, ?画出)．
3．4人机交互设备
由6位共阳极LED数码管显示器，1602
* g' A6 c( U: U$ N型LCD字符显示器，金鹏电子有限公司出品
+ l: P. z& x  r' p2 V的OCMJ'4X8C(128*64)中文显示模块、8只
LED发光管(由PI口驱动)，一个无源蜂鸣器
(由INTO驱动)及16键行列键盘实现人机交
  T7 ]. E" L2 E互。蜂鸣器为乐曲播放提供支持，动态显示的
" k' L& Q2 ?7 x, A: BLED数码管节省了口线，16个按键可满足应
3 W$ R% c5 O7 D. |5 |用系统需求，支持字符型LCD或带字库中文
2 r/ {! ?& l. R% G  WLCD模块解决信息输出及人钆交互．
3．5温度传感器
采用l—w r i e数字温度传感器
( R  p+ o! O; @0 B$ f% \DSl8820，一lO℃-+85℃范围内精度可达士
# d7 Q0 Y' A6 K1 @; b8 IO．5℃，分辨率9。12位可通过程序可调，为温
度测控系统提供支持．
$ D( Y5 v0 i( d+ Z* J- W7 Y! N3．6 DAC转换电路
实验板提供DAC0832转换器通过LF353
使其工作在单极性单缓冲方式．
3．7 12C器件
$ }( o1 h( W- m0 {实验板使用了多片12C器件，其中串行
, p; x; N5 @. d1 X  T5 c5 _; ^- b$ RE2PROM采用2KB容量24C02器件，实时时
钟采用具有可编程频率输出、定时器、闹钟
/ c$ M- S: Y+ ?) a% P报警、低压监视功能的PCF8563，A／D转换
器使用德州仪器公司(TI)推出的TLC549，该
芯片有一个模拟输入端口．
4应用项目开发
本实验板硬件资源丰富，可支持多种基础
8 d3 i/ G9 T2 }# q  R8 k+ S性、综合型实验。使用该实验板可进行一些
6 e1 k) F- Q: K3 @+ c2 h2 B典型的实验有：流水灯．交通灯、单片机会
唱歌、电子琴、电子钟．倒计时．抢答
. w& Z# {6 I, p1 d' X. J器、计数器，频率计等。加上其他一些不
同组件，又能设计出很多使用的项目．如
5 q) W& K' q( KPWM调速，数字电压表、数据采集、红
外遥控器．数据记录仪、温度测控仪等．
- M4 t$ f1 K9 ]$ y4 {* `% g在课程学习期间，同学们大多喜欢使用
PROTEUS(英国Lab Center Electronics公
司开发的EDA工具软件)软件来画电路图，在
keilC51或wave平台下编制程序，再在pr0一
1 O4 U( \- A+ U2 vteus下加载运行，验证软件的正确性。实训
器件，我们把实验板的PCB光板发给学生，
2’3人一组对照原理图安装调试，再提供几个
; o2 P) h5 z# H+ P4 N用汇编语言和C51写的几个演示程序(包括流
  [5 V6 |( a9 g: K7 b水灯、倒计时，测温、12C EPROM2402
读写、LCDl602样测、实时时钟8583的读
" K1 d7 k% m) I; l  V( ~2 y4 [+ ~6 j0 e写、键盘实验，动态数码管显示、串行通
: n) @; j' ?. ^) }, c/ w讯，红外线解码)．让同学利用演示程序熟悉
C5l的主要语法和编程风格，然后设计出自己
感兴趣的题目。网上的参考设计资料很多。
不反对学生引用．但要求注明出处，理解原

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