CN204331390U

CN204331390U - 一种微控制器实验平台

Info

Publication number: CN204331390U
Application number: CN201520036080.6U
Authority: CN
Inventors: 朱向庆; 黎东涛; 张学成; 吴华波; 陈文龙; 邱日錞
Original assignee: Jiaying University
Current assignee: Jiaying University
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2025-01-19

Abstract

本实用新型公开了一种微控制器实验平台；属于教学用具技术领域；其技术要点包括实验板主体，在实验板主体上设有微控制器最小***，所述微控制器最小***由微控制器、时钟电路、复位电路和若干扩展接口组成；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有串行总线模块,所述串行总线模块包括温度检测模块、仿真与下载通信模块和时钟模块；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有电源模块；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有输入模块；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有输出模块；本实用新型旨在提供一种使用方便、效果良好的微控制器实验平台；用于进行实验。

Description

一种微控制器实验平台

技术领域

本实用新型涉及一种实验平台，更具体地说，尤其涉及一种微控制器实验平台。

背景技术

单片微型计算机是电子信息和自动控制类学科一门很重要的专业课，在课程体系中起着承前启后的纽带作用。该课程以数字电子技术、模拟电子技术和C语言程序设计为前续基础课，同时对嵌入式***和DSP技术等后续课程有重要影响；教学质量的好坏，甚至能够左右学生的就业。

实践教学是单片微型计算机教学中的重要环节，很多高校的单片微型计算机实验平台都是从教仪企业采购，该类设备往往在追求功能大而全的同时造成价格居高不下。很多教仪企业生产的实验平台电路都是固定的，且往往不公开全部技术资料，不利于学生掌握软硬件原理，学生只能做验证性、训练性实验项目，没法做开放性、创新性的实验项目。在网店中，也有不少实验板，但它们的硬件电路也不是全开放的，且只能完成下载实验，没法进行单步跟踪、调试，而后者是学习单片微型计算机编程的重要环节。

从降低设备采购成本，满足课程教学的角度出发，弥补通用教学仪器适应性和灵活性不足的缺陷，设计一种集仿真、下载和实验为一体，硬件模块化，软件可用多种语言编程，软硬件资源完全开放的微控制器实验平台。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种使用方便、效果良好的微控制器实验平台。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种微控制器实验平台，包括实验板主体，在实验板主体上设有微控制器最小***，所述微控制器最小***由微控制器、时钟电路、复位电路和若干扩展接口组成；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有串行总线模块,所述串行总线模块包括温度检测模块、仿真与下载通信模块和时钟模块；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有电源模块；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有输入模块；微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有输出模块。

上述的一种微控制器实验平台中，所述电源模块包括直流电源模块和交流电源模块。

上述的一种微控制器实验平台中，所述输入模块包括自锁按钮开关模块、红外接收模块、行列式键盘模块和轻触开关模块。

上述的一种微控制器实验平台中，所述输出模块包括三极管驱动模块、锁存器模块、数码管显示模块、点阵模块、字符液晶显示模块、跑马灯模块、蜂鸣器模块和复合管驱动模块；复合管驱动模块输出端与蜂鸣器模块连接。

上述的一种微控制器实验平台中，微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有模拟量模块，所述模拟量模块包括数模转换模块、模数转换模块和模拟电压源模块；模拟电压源模块输出端与模数转换模块连接。

上述的一种微控制器实验平台中，微控制器通过带香蕉插头的线缆连接有自动控制模块，所述自动控制模块包括步进电机模块；自动控制模块与复合管驱动模块输出端连接。

本实用新型采用上述结构后，实验平台集仿真、下载与实验于一体，根据需要的不同，安装不同型号的微控制器，可通过仿真与下载通信模块将计算机编写的程序下载至微控制器P89C52RD2、STC89C52RC，进行全速运行实验；通过仿真与下载通信模块将计算机编写的程序加载至微控制器SST89E516RD，进行硬件仿真调试程序。

本实用新型具有以下优点、特点：

第一，本实用新型具有结构合理、功能强大、操作方便、性价比高的特点，可用于初学者同时学习不同类型的微控制器。

第二，本实用新型集成相互独立的仿真与下载通信模块、输入模块、输出模块、串行总线模块、驱动模块、模拟量模块、自动控制模块和电源模块，使得实验平台拥有强大的***支持。

第三，本实用新型采用模块化设计思想，灵活性大，微控制器及***功能模块所有硬件资源完全开放，所有功能部件的控制总线、地址总线、数据总线与微控制器的I/O口均不相连，而是引出至香蕉插孔上，操作者可以通过带香蕉插头的线缆连接各个模块，自由组合，设计自己需要的实验项目电路，有利于发挥操作者的主观能动性，培养创新能力，锻炼动手技能。

第四，本实用新型微控制器及其他功能模块的所有IO接口都引出至香蕉插孔上，方便使用者以此实验平台为母板，连接控制其他设备，或者用其他平台的微控制器控制此实验平台上的功能模块，进行二次开发实验。

第五，本实用新型可根据需要，安装不同型号的微控制器，不需要额外的硬件设备支持，即可实现硬件仿真与下载功能。其他已烧录程序的DIP40封装通用51系列单片微型计算机，可直接安装在本实验平台上，利用本实验平台上的模块进行实验。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是电路连接方框结构示意图。

图中：实验板主体1、微控制器最小***2、微控制器2a、时钟电路2b、复位电路2c、扩展接口2d、温度检测模块3、仿真与下载通信模块4、时钟模块5、电源模块6、直流电源模块6a、交流电源模块6b、输入模块7、自锁按钮开关模块7a、红外接收模块7b、行列式键盘模块7c、轻触开关模块7d、输出模块8、三极管驱动模块8a、锁存器模块8b、数码管显示模块8c、点阵模块8d、字符液晶显示模块8e、跑马灯模块8f、蜂鸣器模块8g、复合管驱动模块8h、数模转换模块9、模数转换模块10、模拟电压源模块11、步进电机模块12。

具体实施方式

参阅图1至图2所示，本实用新型的一种微控制器实验平台，包括实验板主体1，实验板主体1设在实验箱内部，实验板主体1与实验箱通过相互配合的螺柱和螺纹孔固定连接，在实验箱的侧边设有电源插座，用于接通外部电源。在实验板主体1上设有微控制器最小***2，所述微控制器最小***2由微控制器2a、时钟电路2b、复位电路2c和若干扩展接口2d组成；在实验板主体1上设有紧缩座，微控制器2a安装在紧缩座上。优选的，微控制器2a的型号可以使用P89C52RD2、STC89C52RC或SST89E516RD；使用者可根据实验要求通过改变时钟电路2b中的跳线位置来选择微控制器2a的晶振频率；扩展接口2d一般为P0口扩展接口、P1口扩展接口、P2口扩展接口和P3口扩展接口，分别对应连接微控制器2a的引脚，微控制器2a通过控制扩展接口2d的电平，从而控制各功能模块进行实验。微控制器2a通过带香蕉插头的线缆连接有串行总线模块，所述串行总线模块包括温度检测模块3、仿真与下载通信模块4和时钟模块5；串行总线模块可用于完成1-Wire单总线、RS-232-C串行总线和三线制SPI总线的串行通信实验，优选的，温度检测模块3核心器件为数字型单总线温度传感器QT18B20，可检测传感器周围环境的温度；仿真与下载通信模块4核心器件是电平转换器HIN232CPZ，HIN232CPZ芯片起电平转换作用，从而能实现计算机与微控制器的串行通信，在计算机上使用不同的软件，通过仿真与下载通信模块4对对应的芯片进行仿真或下载；时钟模块5核心器件为实时时钟芯片SLM1302。在本实用新型中，微控制器2a与所有模块都没有固接，而是让操作者通过带香蕉接头的线缆自行连接，设计不同的实验项目。采用3线制SPI总线通信的方式，微控制器2a可通过时钟模块电路读取SLM1302的计时及日期信息。微控制器2a通过带香蕉插头的线缆连接有电源模块6，所述电源模块6包括直流电源模块6a和交流电源模块6b。电源模块6连接开关电源，完成交流电至直流电的变换，电源插座将外部220V的交流电接入到交流电源模块之后，送至开关电源，开关电源输出+5V、+12V和-12V三种直流电，再通过导线连接至开关电源输出接口，供给实验平台的各模块使用。优选的，交流电源模块6b主要由2A保险丝、船形开关构成，在实验板主体1上设有LED灯，用于指示实验平台电源的通断状态。为了实现人机交互，微控制器2a通过带香蕉插头的线缆连接有输入模块7。为了进行声、光输出实验，微控制器2a通过带香蕉插头的线缆连接有输出模块8。

同时，输入模块7包括自锁按钮开关模块7a、红外接收模块7b、行列式键盘模块7c和轻触开关模块7d。优选的，自锁按钮开关模块7a由8个自锁按钮开关构成，可用微控制器2a识别自锁开关的通断状态；红外接收模块7b核心器件是一体化红外接收头VS1838B，可完成红外接收、解码实验；行列式键盘模块7c由4×4行列式矩阵按键构成，可完成行列式键盘实验，通过行扫描法、列扫描法或线反转法识别哪个键被按下；轻触开关模块7d由4个轻触开关构成，微控制器2a通过带香蕉插头的线缆连接轻触开关，即可识别哪个轻触开关被按下。

同时，输出模块8包括三极管驱动模块8a、锁存器模块8b、数码管显示模块8c、点阵模块8d、字符液晶显示模块8e、跑马灯模块8f、蜂鸣器模块8g和复合管驱动模块8h；复合管驱动模块8h输出端与蜂鸣器模块8g连接。三极管驱动模块8a、锁存器模块8b和复合管驱动模块8h可用于驱动数码管、点阵、蜂鸣器和步进电机。优选的，三极管驱动模块8a由8个PNP型三极管S8550构成，实现电流放大功能，用于驱动四位一体共阳数码管、8×8单色LED点阵等；锁存器模块8b核心器件是74ALS573，锁存器可用于驱动8×8点阵或共阳数码管；数码管显示模块8c由2个四位一体共阳数码管构成，可完成数码管动态扫描实验；点阵模块8d由1个8×8单色LED点阵构成，点阵可以采用点扫描、行扫描和列扫描三种工作方式；字符液晶显示模块8e核心器件为16×2点阵型液晶，可完成字符显示实验；跑马灯模块8f由8个发光二极管组成，微控制器2a可控制发光二极管的亮灭，完成跑马灯实验；蜂鸣器模块8g由无源蜂鸣器构成，可用复合管驱动无源蜂鸣器，完成音乐播放、报警等实验；复合管驱动模块8h核心器件是AIC2803，输出端可用于驱动步进电机、8×8点阵或共阳数码管。

进一步的，本实用新型的微控制器2a还可以连接有若干其他模块，进行各种不同实验：

微控制器2a通过带香蕉插头的线缆连接有模拟量模块，所述模拟量模块包括数模转换模块9、模数转换模块10和模拟电压源模块11；模拟电压源模块11输出端与模数转换模块10连接，模拟量模块可以完成模数与数模转换实验。优选的，数模转换模块9核心器件是数模转换芯片DAC0832LCN、运算放大器LM324及稳压器TL431，数模转换模块9可用于产生固定输出电压或使用者需要的特定波形；模数转换模块10核心器件是模数转换芯片TC7109、极性反转电源转换器ICL7660和稳压器TL431，模数转换芯片TC7109能将模拟电压转换为十二位的二进制数，从微控制器2a的引脚输出；模拟电压源模块11由稳压器LM7805和10kΩ精密多圈电位器构成，模拟电压源模块电路将开关电源输出的12V直流电压经稳压器LM7805线性稳压块稳定至5V，再经10kΩ的精密多圈电位器分压，从引脚输出模数转换模块10所需的模拟电压信号。

微控制器2a通过带香蕉插头的线缆连接有自动控制模块，所述自动控制模块包括步进电机模块12；自动控制模块与复合管驱动模块8h输出端连接，自动控制模块可用于完成自动控制实验。优选的，步进电机模块12由5线4相减速步进电机24BYJ48A构成，通过将步进电机的控制端与复合管驱动模块8h输出端的引脚连接，即可驱动步进电机。

使用时，将外部电源通过电线与实验箱上的电源插座连接，打开实验箱上的电源开关，电源模块6将外部接入的220V电源转换为实验所需的+5V、+12V和-12V三种直流电，供给实验平台的各模块使用。确定好要进行的实验项目之后，通过带香蕉插头的线缆连接相应的模块与微控制器2a，通过串口与计算机进行连接，在计算机上通过编程软件进行程序的编写、调试，然后运行相应的烧录软件，将编写好的程序烧录进芯片中，观察实验结果并对程序进一步的进行单步跟踪、调试。本实施例在实验平台***设有多种模块，能够进行多种实验，软件可用多种语言编程，集仿真、下载和实验为一体，达到软硬件资源完全开放的目的，满足了课程实验教学的各种需求。

以上所举实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

Claims

1.一种微控制器实验平台，包括实验板主体(1)，其特征在于，在实验板主体(1)上设有微控制器最小***(2)，所述微控制器最小***(2)由微控制器(2a)、时钟电路(2b)、复位电路(2c)和若干扩展接口(2d)组成；微控制器(2a)通过带香蕉插头的线缆连接有串行总线模块,所述串行总线模块包括温度检测模块(3)、仿真与下载通信模块(4)和时钟模块(5)；微控制器(2a)通过带香蕉插头的线缆连接有电源模块(6)；微控制器(2a)通过带香蕉插头的线缆连接有输入模块(7)；微控制器(2a)通过带香蕉插头的线缆连接有输出模块(8)。

2.根据权利要求1所述的一种微控制器实验平台，其特征在于，所述电源模块(6)包括直流电源模块(6a)和交流电源模块(6b)。

3.根据权利要求1所述的一种微控制器实验平台，其特征在于，所述输入模块(7)包括自锁按钮开关模块(7a)、红外接收模块(7b)、行列式键盘模块(7c)和轻触开关模块(7d)。

4.根据权利要求1所述的一种微控制器实验平台，其特征在于，所述输出模块(8)包括三极管驱动模块(8a)、锁存器模块(8b)、数码管显示模块(8c)、点阵模块(8d)、字符液晶显示模块(8e)、跑马灯模块(8f)、蜂鸣器模块(8g)和复合管驱动模块(8h)；复合管驱动模块(8h)输出端与蜂鸣器模块(8g)连接。

5.根据权利要求1所述的一种微控制器实验平台，其特征在于，微控制器(2a)通过带香蕉插头的线缆连接有模拟量模块，所述模拟量模块包括数模转换模块(9)、模数转换模块(10)和模拟电压源模块(11)；模拟电压源模块(11)输出端与模数转换模块(10)连接。

6.根据权利要求1所述的一种微控制器实验平台，其特征在于，微控制器(2a)通过带香蕉插头的线缆连接有自动控制模块，所述自动控制模块包括步进电机模块(12)；自动控制模块与复合管驱动模块(8h)输出端连接。