專利名稱：單片機實驗箱的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種教學用實驗箱，尤其是一種MCS-51系列單片機實驗箱，屬于教學儀器技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
實驗教學在教學中的比例逐步增長，實驗教學是培養(yǎng)學生實驗動手能力、實驗研究能力和創(chuàng)新能力，并對理論教學的知識通過實驗獲得理性認識從而掌握理論知識，因此實驗教學內(nèi)容包括了驗證型、綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗項目，目前中國學生的實驗設計能力和創(chuàng)新能力普遍欠缺，這與實驗教學設備和教學方法有直接聯(lián)系，可以通過改進實驗教學設備和教學方法，逐步達到提高學生實驗設計能力和創(chuàng)新能力的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的單片機實驗箱不能較好的解決學生進行設計性和創(chuàng)新性實驗的缺點，提出一種改進型的單片機實驗箱，本實驗箱不僅具有基本的實驗內(nèi)容而且配備了提高性的實驗項目。采用實驗電路獨立的設計思路，系統(tǒng)的集成和編程調(diào)試需要學生親自動手進行實驗，而且可以在任何允許的地方進行實驗學習活動，增加了學生的實驗動手的機會和內(nèi)容，使他們的實驗研究能力、創(chuàng)新能力得到鍛煉和提高。為了達到上述的目的，設計一種單片機實驗箱，包括主控電路板和底層外設板，采用主控電路板和底層外設板分離的結(jié)構(gòu)，底層外設板包括電源電路，可以產(chǎn)生12V、5V、3.3V電源,LED顯示電路、數(shù)碼管顯示電路、液晶1602顯示電路、液晶12864顯示電路、獨立按鍵電路、4*4矩陣鍵盤電路、蜂鳴器電路、繼電器電路、RS232轉(zhuǎn)TTL電路、ADC0809AD數(shù)據(jù)采集電路、TLC5615數(shù)據(jù)采集電路、ADC0832數(shù)據(jù)采集電路、AT24C02存儲電路、DS1302數(shù)字時鐘電路、紅外遙控器接收電路、16*16點陣驅(qū)動電路、直流電機驅(qū)動電路、步進電機驅(qū)動電路、SD卡存儲電路、PS/2鍵盤電路，各部分電路之間相互獨立，有單獨的香蕉頭插孔。優(yōu)選的，所述主控電路板與底層外設板之間用雙排針插接，雙排針采用4條間距為2.54mm的雙排針組成，結(jié)構(gòu)牢靠，并且排針上引入了 12V、5V和3.3V電源。優(yōu)選的，所述主控電路板為51主控板,米用STC系列51芯片、AT系列51芯片、MEGA系列芯片，51主控板包括51單片機、復位電路、PL2303RS232轉(zhuǎn)TTL電平轉(zhuǎn)換電路、ISP下載電路；其中復位電路設計為兩部分，高電平復位和低電平復位，通過不同的按鍵進行控制。優(yōu)選的，還包括節(jié)日萬年歷實驗電路，由所述底層外設板上的時鐘集成電路DS1302、蜂鳴器、液晶1602顯示電路或液晶12864顯示電路組成。還可以根據(jù)現(xiàn)實生活中的需要而設計實現(xiàn)某種功能的電路?？梢杂杉呻娐稤S1302、繼電器、電鈴組成定時打鈴實驗電路；可以由液晶顯示器IXD1602或者IXD12864、紅外接收電路組成紅外解碼顯示實驗電路；可以有小型直流電機及附屬電路組成智能小車實驗電路；還可以是學生自己設計的其他電路，學生通過自己發(fā)現(xiàn)問題、設計解決問題的方案，從而鍛煉和提高其實驗設計能力和創(chuàng)新能力。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細說明。


圖1是本實驗新型的主控板原理圖。圖2是本實驗新型的16*16點陣原理圖。圖3是本實驗新型的PCF8591原理圖。圖4是本實驗新型的數(shù)碼管顯示電路原理圖。圖5是本實驗新型的SD卡原理圖。圖6是本實驗新型的直流電機控制電路原理圖。圖7是本實驗新型的串口電路原理圖。圖8是本實驗新型的時鐘電路原理圖。圖9是本實驗新型的12864液晶顯示電路原理圖。
圖10是本實用新型的直流繼電器原理圖。
圖11是本實用新型的步進電機控制電路原理圖。
圖12是本實 用新型的總體框圖。
具體實施方式
圖1中，AT89S52為單片機插座可以安裝單片機芯片，支持AT系列51芯片和STC系列51芯片，40腳接5V電源，20腳接GND，EA引腳接5V電源，18、19腳接晶振電路、9腳接復位電路，其他管腳與Hl，H2雙排針連接，通過雙排針與底板連接，H3和H4為預留的插針與地板連接，PL2303為貼片USB轉(zhuǎn)232芯片，I腳通過電阻R3連接到單片機串口 RX端，4腳接USB電源，5腳接單片機的串口輸出端，15、16腳分別通過電阻R6、R7接USB的數(shù)據(jù)端口，19、20腳接USB電源，17、21、24、25接電源地，27、28腳接晶振電路。復位電路分為兩種可以通過跳線設置其中的一種方式，一種是由C3、R1、按鍵組成的高電平復位電路，一種是由R2、按鍵組成的低電平復位電路。圖2中，U7，U8為74HC164，其中U713腳接U8的I腳和2腳，U7的3腳、4腳、5腳、6腳、10腳、11腳、12腳、13腳和U8的3腳、4腳、5腳、6腳、10腳、11腳、12腳、13腳分別通過一個4.7K電阻接三極管Β(ΓΒ15的基極，Β(ΓΒ15的發(fā)射集接5V電源，集電極分別接8*8點陣U9，U10的9腳、14腳5腳、12腳、I腳、7腳、2腳、5腳。串行輸入接74HC595芯片U13、U14的12腳和11腳，13腳8腳接地，10腳16腳接5V電源，U13的9腳接U14的14腳，U13、U14的15腳、I腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳、7腳分別通過接220歐的電阻接8*8點陣 U9、U10、U11、U12 的 13 腳、3 腳、4 腳、10 腳、6 腳、11 腳、15 腳、16 腳。圖3中，PCF8991芯片的16腳、14腳接5V電壓，13腳和12腳接地，5V電源和地之間接0.0luf電容C13。9腳和10腳是芯片的串行輸入端，上拉IOK電阻，接輸入端子。6、
7、8腳接地。AD輸入端I接IOK電位器的3腳，電位器I腳、2腳分別接電源和地，通過調(diào)整電位器可以得到一個(T5V可變的電壓輸入PCF8591模擬通道I。模擬通道2接IOK光敏電阻和IOK電阻的分壓，通過光線的變化可以得到一個模擬電壓。模擬通道2接IOK熱敏電阻和IOK電阻的分壓，通過溫度的變化可以得到一個模擬電壓。PCF8591數(shù)模輸出接SEL的2腳，SEL的I腳接電阻470和發(fā)光二極管，SEL的3腳接TOF8591的模擬輸入通道4，可以跳線選擇將數(shù)模輸出電壓接發(fā)光二極管輸出或PCF8591模擬輸入。圖4中，U16、U17為四位共陽數(shù)碼管位線為數(shù)碼管的12腳、9腳、8腳、6腳，U16、U17位線分別接三極管Q19、26的集電極。Q19、26的發(fā)射級分別接5V電源，基極接100歐電阻R41 R48，電阻的另一端接三八譯碼器U15即74LS138的輸出端7腳 15腳。U15的I腳、2腳、3腳為芯片的輸入管腳，6腳、16腳接5V電源，4腳、5腳、8腳接地。數(shù)碼管U16、U17的11腳、7腳、4腳、2腳、I腳、10腳、5腳、3腳并聯(lián)，接220歐的電阻連接到接線端子。圖5中，SDCard的4腳接3.3V電源，6腳、3腳接地，電源和地之間接ClO即0.0luf電容。7腳、5腳、2腳、I腳分別接100歐電阻一端，電阻的另一端接接線端子。圖6中，輸入端子首先接R49、R50兩個2K電阻，R49的另一端接Q27NPN型三極管8050的基極，Q27的集電極接200歐電阻R52，R52的另一端接PNP型三極管8550即Q31，Q31的發(fā)射極接5V電源，Q31的集電極接Q29的集電極，并且Q31的集電極作為輸出端接接線端子。R50的另一端接Q28的基極，Q28的集電極接200歐電阻R51的一端，另一端接Q32的集電極，Q28的發(fā)射極接Q29的基極，Q29的發(fā)射極接地，Q30的發(fā)射極接Q32的集電極，并且Q30的集電極接接線端子輸出。本電路可以控制直流電機的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向。圖7中，主芯片采用Max3232芯片實現(xiàn)TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。Max3232的I腳和3腳之間接0.0luf電容Cl，4腳和5腳之間接0.0luf電容C2，11腳接地，10腳接TTL電平的發(fā)送端，9腳接TTL電平的接收端，16腳接5V電源，16腳和2腳之間接0.0luf電容C3, 15腳接DB9的5腳，7腳接DB9的2腳，8腳接DB9的3腳。圖8中，時鐘芯片采用DS1302，DS1302的I腳接5V電源，2腳、3腳接時鐘，時鐘采用32.768KHZ的鐘表晶體和電容C6、C7組成。DS1302的4腳接地。5腳、6腳、7腳為數(shù)據(jù)接口，分別上拉IOK的電阻，然后和數(shù)據(jù)接線端子相連。5V電源通過二極管4148和電阻R7接DS1302的8腳，并且8腳可以通過跳線與備用電源BTl相連。圖9中，本電路采用帶有字庫的12864液晶為主要器件，12864液晶的I腳接地，2腳通過跳線接電源，3腳接電位器，通過調(diào)整電位器的輸出電壓來調(diào)整液晶的亮度。4腳 17腳為液晶顯示器的控制端，可以接單片機的IO端口，18腳接IOK電阻一端，19腳接地，20腳接IOK電阻的另一端。
圖10中，繼電器的輸入控制端首先接IK電阻R40，電阻的另一端接PNP型三極管Q2 (8550)，三極管的集電極接地，三極管的發(fā)射極接直流繼電器的線圈的一端，繼電器線圈的另一端接5V電源。在繼電器線圈兩端冰上一個二極管，二極管的負極接繼電器線圈的5V端，二極管的正極接繼電器線圈的另一端。
圖11中，主控芯片為ULN2003，ULN2003的I腳、2腳、3腳、4腳接上拉4.7K電阻，上拉電阻的另一端接電源5V。輸入端接接線端子接I腳腳，輸出端為ULN2003的13腳 16腳，接接線端子的輸出端。
圖12中，居于板子左側(cè)的有RS232電路、PS/2鍵盤電路、SD卡電路、直流電機電路、步進電機電路、PCF8591數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、蜂鳴器電路，居于板子上側(cè)的有電源接口電路、LED顯示電路、DS1302時鐘電路、數(shù)碼管顯示電路、24C02存儲電路，居于板子右側(cè)的有1602液晶和12864液晶電路、ADC0832電路、TLC5615電路、HS0038電路，居于板子下側(cè)的有ADC0809電路、獨立按鍵電路、4*4矩陣鍵盤電路、16*16點陣電路，居于中心的是主控板電路。
權(quán)利要求1.單片機實驗箱，包括主控電路板和底層外設板，采用主控電路板和底層外設板分離的結(jié)構(gòu)，底層外設板包括電源電路，可以產(chǎn)生12V、5V、3.3V電源，LED顯示電路、數(shù)碼管顯示電路、液晶1602顯不電路、液晶12864顯不電路、獨立按鍵電路、4*4矩陣鍵盤電路、蜂鳴器電路、繼電器電路、RS232轉(zhuǎn)TTL電路、ADC0809AD數(shù)據(jù)采集電路、TLC5615數(shù)據(jù)采集電路、ADC0832數(shù)據(jù)采集電路、AT24C02存儲電路、DS1302數(shù)字時鐘電路、紅外遙控器接收電路、16*16點陣驅(qū)動電路、直流電機驅(qū)動電路、步進電機驅(qū)動電路、SD卡存儲電路、PS/2鍵盤電路，各部分電路之間相互獨立，有單獨的香蕉頭插孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機實驗箱，其特征在于，所述主控電路板與底層外設板之間用雙排針插接，雙排針采用4條間距為2.54mm的雙排針組成，并且排針上引入了 12V、5V和3.3V電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機實驗箱，其特征在于，所述主控電路板為51主控板，采用STC系列51芯片、AT系列51芯片、MEGA系列芯片，51主控板包括51單片機、復位電路、PL2303RS232轉(zhuǎn)TTL電平轉(zhuǎn)換電路、ISP下載電路；其中復位電路設計為兩部分，高電平復位和低電平復位，通過不同的按鍵進行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機實驗箱，其特征在于，還包括節(jié)日萬年歷實驗電路，由所述底層外設板上的時鐘集成電路DS1302、蜂鳴器、液晶1602顯示電路或液晶12864顯示電路組成。
專利摘要本實用新型涉及一種單片機實驗箱，屬于教學儀器技術(shù)領域。本實驗箱采用主控板與底板分離的設計理念，可以根據(jù)需要更換不同的芯片主板，實驗箱支持AT51系列單片機和mega16系列單片機。實驗箱可以完成基礎實驗LED、四位數(shù)碼管顯示實驗、1602液晶、12864液晶顯示實驗、獨立按鍵、編碼鍵盤實驗、蜂鳴器、繼電器實驗、串口通信、萬年歷實驗、ADC0832數(shù)據(jù)采集、TLC5615采集實驗、并口AD0809實驗、24C02存儲實驗。提高性實驗紅外線遙控通信實驗、16*16LED點陣實驗、直流電機驅(qū)動實驗、步進電機驅(qū)動實驗、光敏、熱敏電阻數(shù)據(jù)采集實驗、SD卡數(shù)據(jù)存儲實驗、PS/2鍵盤實驗。
文檔編號G09B23/18GK202976631SQ20132000272
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者梁連偉, 李欽 申請人:梁連偉, 李欽