專利名稱：模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單片機(jī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，特別涉及模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置采用的都是固定的實(shí)驗(yàn)線路板，電路都是給定的，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的功能也是固定的，實(shí)驗(yàn)器件不能更換、擴(kuò)充。因此，若要做其他器件的實(shí)驗(yàn)或者擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)功能的話，這種實(shí)驗(yàn)裝置就不能勝任了。目前，在教學(xué)中倡導(dǎo)素質(zhì)教育，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力的思想指導(dǎo)下。我們?cè)O(shè)想就是設(shè)計(jì)一個(gè)具有基本功能的母板，在母板上提供多個(gè)擴(kuò)展槽，在擴(kuò)展槽上可以安裝各種擴(kuò)展器件/模塊卡來(lái)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是開(kāi)發(fā)一種模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，可以方便地?cái)U(kuò)展裝置的功能。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為該模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置具有母板、存儲(chǔ)器模塊卡、輸入/輸出模塊一號(hào)卡、輸入/輸出模塊二號(hào)卡、輸入/輸出接口模塊卡、鍵盤(pán)顯示模塊卡、模擬量輸入/輸出模塊卡。母板內(nèi)置電源電路(V1001、V1002、V1003)，為母板本身和擴(kuò)展的模塊提供電源，母板內(nèi)置單片機(jī)89C51(IC1001)，單片機(jī)外接看門(mén)狗電路IMP813(IC1007)、存儲(chǔ)器電路6264(IC1011)、串行EEPROM芯片93LC46(IC1006)、時(shí)鐘電路DS12C887(IC1010)、RS485通信電路MAX485(IC1008)、RS232通信電路MAX232(IC1009)、打印機(jī)接口電路8255(IC1005)、模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換電路TL549(IC1004)?？撮T(mén)狗電路(IC1007)用于保證單片機(jī)(IC1001)的正常工作，存儲(chǔ)器電路(IC1006)和串行EEPROM芯片(IC1011)用于擴(kuò)大單片機(jī)(IC1001)的存儲(chǔ)空間。母板還具有5個(gè)擴(kuò)展接口卡槽(SLOT1001-SLOT1005)，液晶顯示器SVM802(LCD)。其特征在于在母板中，單片機(jī)(IC1001)通過(guò)地址鎖存器(IC1002)和地址譯碼器(IC1003)與擴(kuò)展接口卡槽(SLOT1001-SLOT1005)相連。通過(guò)這種連接，母板具有外接擴(kuò)展模塊卡的功能。
擴(kuò)展模塊卡通過(guò)與母板提供的卡槽與母板相連接，以擴(kuò)展母板的功能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于利用一個(gè)具有基本功能的母板，在母板上提供多個(gè)擴(kuò)展槽，可以安裝各種擴(kuò)展器件/模塊來(lái)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)功能和做其他器件的實(shí)驗(yàn)。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，使用方便，成本低廉。


圖1是模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)框圖圖2是模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置母板結(jié)構(gòu)框圖；圖3是模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置母板電路圖；圖4是存儲(chǔ)器模塊卡電路圖；圖5是輸入/輸出模塊一號(hào)卡電路圖；圖6是輸入/輸出模塊二號(hào)卡電路圖；圖7是輸入/輸出接口模塊卡電路圖；圖8是鍵盤(pán)顯示模塊卡電路圖；圖9是模擬量輸入/輸出模塊卡電路圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1所示為模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置框圖，工作原理為母板提供5個(gè)擴(kuò)展槽，在擴(kuò)展槽上可以根據(jù)用戶的需要安裝一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器模塊卡以擴(kuò)展存儲(chǔ)空間，安裝一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出模塊一號(hào)/二號(hào)卡以擴(kuò)展輸入/輸出接點(diǎn)(輸入/輸出模塊有兩種規(guī)格的模塊，分別用一號(hào)和二號(hào)加以區(qū)分)，安裝一個(gè)或多個(gè)鍵盤(pán)顯示模塊卡以擴(kuò)展鍵盤(pán)和顯示功能，安裝一個(gè)或多個(gè)模擬量輸入/輸出模塊卡以擴(kuò)展模擬量的通道數(shù)目。另外，母板提供一個(gè)打印機(jī)接口和一個(gè)液晶顯示器接口，在打印機(jī)接口上安裝打印機(jī)擴(kuò)展打印功能，在液晶顯示器接口上安裝液晶顯示器擴(kuò)展液晶顯示功能。在母板上還安裝有蜂鳴器/訊響器(SPK)提供聲音指示功能。
圖2所示為模塊化單片機(jī)母板結(jié)構(gòu)框圖。單片機(jī)CPU外接有串行接口(有RS232和RS485兩種)、看門(mén)狗電路、串行EEPROM、串行A/D，通過(guò)地址鎖存器和3-8線譯碼器增加了RAM電路、時(shí)鐘電路、打印機(jī)接口、液晶顯示器接口，以及五個(gè)擴(kuò)展槽用來(lái)外接擴(kuò)展模塊卡。另外，母板還有5V、12V、24V電源用來(lái)給母板以及外接電路供電。
圖3是模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置母板電路圖，其原理是單片機(jī)89C51(IC1001)連接RS232通信芯片MAX232(IC1009)使母板具有RS232通信接口，單片機(jī)89C51(IC1001)連接RS485通信芯片MAX485(IC1008)使母板具有RS485通信接口，單片機(jī)89C51(IC1001)連接看門(mén)狗芯片IMP813(IC1007)使CPU的程序具有看門(mén)狗保護(hù)功能，單片機(jī)89C51(IC1001)連接串行EEPROM芯片93LC46(IC1006)使母板具有EEPROM存儲(chǔ)能力，單片機(jī)89C51(IC1001)連接串行A/D芯片TL549(IC1004)使母板具有A/D功能，單片機(jī)89C51(IC1001)通過(guò)地址鎖存器74HC573(IC1002)和3-8地址譯碼器74LS138(IC1003)擴(kuò)展單片機(jī)總線功能，在總線上連接時(shí)鐘芯片DS12C887(IC1010)使母板具有時(shí)鐘功能，在總線上連接打印機(jī)接口電路8255(IC1005)使母板具有打印機(jī)接口，在總線上連接存儲(chǔ)器電路芯片6264(IC1011)使母板具有大容量存儲(chǔ)功能，在總線上通過(guò)與與非門(mén)電路74LS00(IC1012)連接液晶顯示器SVM802(LCD)，在總線上安裝擴(kuò)展槽(SLOT1001-SLOT1005)使母板具有外接擴(kuò)展模塊的功能。在母板上安裝電源穩(wěn)壓器7805(V1001)、7812(V1002)、7824(V1003)使母板具有提供5V、12V、24V電源的能力，單片機(jī)89C51(IC1001)通過(guò)電阻(R1001，阻值2K)和三極管9013(TR1001)連接蜂鳴器TQ50(SPK)。
圖4是存儲(chǔ)器模塊卡電路圖，模塊卡通過(guò)插座(PIN2001)安裝在母板的擴(kuò)展槽上，其原理是不同的存儲(chǔ)器根據(jù)型號(hào)的不同接通跳線(J2001-J2008)獲得正確的存儲(chǔ)器接線，從而使母板通過(guò)擴(kuò)展槽和模塊的插座能夠讀寫(xiě)存儲(chǔ)器的內(nèi)容。適用的存儲(chǔ)器型號(hào)有2864、6264、62256、2764、27128、27256。
圖5是輸入/輸出模塊一號(hào)卡電路圖，模塊卡通過(guò)插座(PIN3001)安裝在母板的擴(kuò)展槽上，其原理是母板通過(guò)擴(kuò)展槽和模塊的插座能夠讀寫(xiě)輸入/輸出擴(kuò)展芯片(IC3001)實(shí)現(xiàn)接口的擴(kuò)展。
圖6是輸入/輸出模塊二號(hào)卡電路圖，模塊卡通過(guò)插座(PIN4001)安裝在母板的擴(kuò)展槽上，其原理是母板通過(guò)擴(kuò)展槽和模塊的插座能夠?qū)戄敵鰯U(kuò)展芯片74LS377(IC4001)實(shí)現(xiàn)輸出接口的擴(kuò)展，通過(guò)讀輸入擴(kuò)展芯片74LS244(IC4002)實(shí)現(xiàn)輸入接口的擴(kuò)展，。
圖7是輸入/輸出接口模塊卡電路圖，該卡安裝在輸入/輸出模塊一號(hào)/二號(hào)卡上。輸出由驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803(IC5001、IC5002)驅(qū)動(dòng)輸出，輸入由光電隔離器TLP521-4(IC5003-5008)隔離輸入。
圖8是鍵盤(pán)顯示模塊卡電路圖，模塊卡通過(guò)插座(PIN6001)安裝在母板的擴(kuò)展槽上，母板通過(guò)芯片(IC6002、IC6003、IC6005、IC6006)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的讀入，母板通過(guò)芯片(IC6001、IC6003、IC6004、IC6005、IC6006)實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管(DS6001-DS6008)的顯示。
圖9是模擬量輸入/輸出模塊卡電路圖，模塊卡通過(guò)插座(PIN7001)安裝在母板的擴(kuò)展槽上，母板通過(guò)模擬量輸入芯片(IC7001)實(shí)現(xiàn)模擬量的輸入。母板通過(guò)模擬量輸出芯片(IC7002)和電平轉(zhuǎn)換芯片(IC7005)實(shí)現(xiàn)模擬量的輸出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于不僅能夠在母板上完成部分實(shí)驗(yàn)功能，還可以通過(guò)安裝不同的擴(kuò)展模塊卡實(shí)現(xiàn)新的功能，而且由于擴(kuò)展槽接口類型是開(kāi)放的，用戶還可以自行設(shè)計(jì)新的擴(kuò)展模塊卡安裝在母板上實(shí)現(xiàn)本裝置不具有的新功能。本裝置使用方便，成本低廉。
權(quán)利要求1.模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，包括母板、存儲(chǔ)器模塊卡、輸入/輸出模塊一號(hào)卡、輸入/輸出模塊二號(hào)卡、輸入/輸出接口模塊卡、鍵盤(pán)顯示模塊卡、模擬量輸入/輸出模塊卡，母板還具有五個(gè)接口卡槽，其特征在于在母板中，單片機(jī)通過(guò)地址鎖存器74HC573和地址譯碼器74LS138與接口卡槽相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的母板中具有RS232和RS485兩種通信接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的母板中單片機(jī)與A/D芯片，其型號(hào)是TLC549和串行EEPROM芯片，其型號(hào)是93LC46直接相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的母板中單片機(jī)通過(guò)地址鎖存器74HC573和地址譯碼器74LS138與打印機(jī)接口芯片8255相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的母板中單片機(jī)通過(guò)地址譯碼器74LS138與時(shí)鐘芯片DS12C887相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的母板中單片機(jī)通過(guò)地址鎖存器74HC573和地址譯碼器74LS138與存儲(chǔ)器芯片6264相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的母板中單片機(jī)通過(guò)地址譯碼器74LS138和與非門(mén)電路74LS00與液晶顯示器SVM802相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的母板中單片機(jī)通過(guò)電阻R1001和三極管TR1001與蜂鳴器SPK相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述的存儲(chǔ)器模塊卡可根據(jù)用戶選擇跳線而適用多種存儲(chǔ)器，其型號(hào)有2864、6264、62256、2764、27128、27256。
專利摘要一種模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，具有母板、存儲(chǔ)器模塊卡、輸入/輸出模塊一號(hào)卡、輸入/輸出模塊二號(hào)卡、輸入/輸出接口模塊卡、鍵盤(pán)顯示模塊卡、模擬量輸入/輸出模塊卡。母板內(nèi)置電源電路，為母板本身和擴(kuò)展的模塊提供電源，母板內(nèi)置單片機(jī)，單片機(jī)外接看門(mén)狗電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、通信電路、打印機(jī)接口電路、模擬量數(shù)字量轉(zhuǎn)換電路。母板還具有液晶顯示器接口(LCD)以及5個(gè)擴(kuò)展槽。其特征在于在母板中，單片機(jī)通過(guò)地址鎖存器和地址譯碼器與擴(kuò)展槽(SLOT1001－SLOT1005)相連。通過(guò)這種連接，母板具有外接擴(kuò)展模塊的功能。其優(yōu)點(diǎn)在于利用一個(gè)具有基本功能的母板，在母板上提供多個(gè)擴(kuò)展槽，可以安裝各種擴(kuò)展器件/模塊來(lái)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)功能和做其他器件的實(shí)驗(yàn)。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，使用方便，成本低廉。
文檔編號(hào)G09B25/02GK2807374SQ20042005751
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者周嶸, 鐘迎霞, 任繼國(guó) 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)