專(zhuān)利名稱(chēng):一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，它包括最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)，以及功能相互獨(dú)立的矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路、開(kāi)關(guān)量電路、LED流水燈電路、3-8譯碼電路和數(shù)碼顯示電路、編碼和譯碼電路、無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路、無(wú)線(xiàn)接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測(cè)電路、聲響提示電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點(diǎn)陣電路；最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)與各功能電路通過(guò)連接器連接；它還包括為擴(kuò)展電路供電的電源。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單片機(jī)間通信和兩個(gè)單片機(jī)協(xié)同控制的實(shí)驗(yàn)；功能電路相互獨(dú)立；能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)放式設(shè)計(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

【背景技術(shù)】
[0002]單片機(jī)技術(shù)越來(lái)越受到工程技術(shù)人員的重視，目前國(guó)內(nèi)各高等院校電類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設(shè)了《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程。該課程具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和綜合性，是微機(jī)接口技術(shù)、程序設(shè)計(jì)技術(shù)、信息處理與通信技術(shù)等知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用。該課程作為電類(lèi)專(zhuān)業(yè)最重要的核心課程之一，在電類(lèi)專(zhuān)業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面占據(jù)著非常重要的位置。同時(shí)，在教育部倡導(dǎo)的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和電類(lèi)專(zhuān)業(yè)其它賽事中，單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用是基本的競(jìng)賽項(xiàng)目，也是各個(gè)高校組織學(xué)生參賽時(shí)培訓(xùn)的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)之一。因此，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)備受重視，通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過(guò)程，要求學(xué)生掌握單片機(jī)的硬件組成、運(yùn)行原理、程序以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，具有獨(dú)立開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)單片機(jī)軟硬件應(yīng)用系統(tǒng)的能力。
[0003]但是目前，現(xiàn)有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)存在以下不足:1、每個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)只有一個(gè)單片機(jī)，只能做“單機(jī)”實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，對(duì)于單片機(jī)與單片機(jī)之間通信兩個(gè)單片機(jī)協(xié)同控制一個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目就無(wú)能為力了 ；2、現(xiàn)有平臺(tái)把單片機(jī)I/O 口、數(shù)據(jù)線(xiàn)和地址線(xiàn)在電路板上都規(guī)劃好了，這種做法留給學(xué)生設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)的空間有限，固定模塊的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，不利于學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性的發(fā)揮，限制了學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性的發(fā)揮，學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的熱情不高；3、開(kāi)發(fā)商出于技術(shù)保密的原因，不會(huì)把開(kāi)發(fā)的資源和細(xì)節(jié)全部共享給學(xué)生，因此，學(xué)生很難在此類(lèi)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出有實(shí)際用途的成果；4、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)置不合理，驗(yàn)證型項(xiàng)目多、綜合型項(xiàng)目少?，F(xiàn)有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)置依據(jù)大都依據(jù)課程內(nèi)容，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的最大意義也就在于驗(yàn)證所學(xué)內(nèi)容，以便加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，由于缺少貫穿前后內(nèi)容的綜合型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的練習(xí)，學(xué)生較難形成單片機(jī)應(yīng)用的系統(tǒng)的概念；5、現(xiàn)有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合不緊密，這造成系統(tǒng)的可移植性差。學(xué)生應(yīng)用此平臺(tái)開(kāi)發(fā)的成果不能輕松地移植到實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)中，這往往還需要付出大量的重復(fù)性勞動(dòng)，大大降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，它包括最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)，以及功能相互獨(dú)立的矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路、開(kāi)關(guān)量電路、LED流水燈電路、3-8譯碼電路和數(shù)碼顯示電路、編碼和譯碼電路、無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路、無(wú)線(xiàn)接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測(cè)電路、聲響提示電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點(diǎn)陣電路；所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)與矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路、開(kāi)關(guān)量電路、LED流水燈電路、3-8譯碼電路和數(shù)碼顯示電路、編碼和譯碼電路、無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路、無(wú)線(xiàn)接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測(cè)電路、聲響提示電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點(diǎn)陣電路之間通過(guò)連接器連接；它還包括通過(guò)連接器連接實(shí)驗(yàn)者自主設(shè)計(jì)的擴(kuò)展電路的+5V、-5V、+12V、-12V電源。
[0007]所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)均包括STC89C52RC單片機(jī)和與其連接的復(fù)位電路、電源開(kāi)關(guān)電路、晶振電路、程序下載接口電路、與并口連接的排阻；所述單片機(jī)的EA引腳接工作電壓。
[0008]所述最小從單片機(jī)系統(tǒng)與DS18B20溫度檢測(cè)電路的輸出端、與無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路的輸入端連接；所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)接收電路的輸出端連接、與液晶顯示電路的輸入端連接；所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路與無(wú)線(xiàn)接收電路之間無(wú)線(xiàn)通訊連接。
[0009]所述矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路采用功能復(fù)用的4X4矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路。
[0010]液晶顯示電路包括采用IXD1602的顯示電路和采用IXD12864的顯示電路。
[0011]所述溫度檢測(cè)電路采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器。
[0012]所述存儲(chǔ)器電路采用型號(hào)為AT24C02的E2PROM存儲(chǔ)器。
[0013]所述LED點(diǎn)陣電路采用由四塊8 X 8的LED點(diǎn)陣構(gòu)成的16 X 16點(diǎn)陣。
[0014]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809芯片，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用DAC0832芯片。
[0015]所述+5V、-5V、+12V、-12V電源均設(shè)置有一個(gè)控制所述電源輸出端通斷的開(kāi)關(guān)按鍵。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:1、采用“主-從”機(jī)設(shè)計(jì)方案，該平臺(tái)設(shè)計(jì)兩個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，有效彌補(bǔ)了現(xiàn)有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中兩個(gè)單片機(jī)之間通信和兩個(gè)單片機(jī)協(xié)同控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容缺乏的不足；2、功能電路相互獨(dú)立，把I/O分配的權(quán)利留給學(xué)生，極大程度調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的熱情；3、能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)放式設(shè)計(jì)，把平臺(tái)開(kāi)發(fā)的資源和細(xì)節(jié)全部共享給學(xué)生，隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生可以在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出有實(shí)際用途的成果。4、能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目式設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，學(xué)生應(yīng)用此平臺(tái)開(kāi)發(fā)的成果能輕松地移植到實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)中，大大降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率，提高了系統(tǒng)的可移植性。5、能實(shí)現(xiàn)由淺入深、由簡(jiǎn)到繁、由個(gè)別單元到綜合應(yīng)用的層次化實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)置方案，以綜合型、設(shè)計(jì)型項(xiàng)目為主，引導(dǎo)學(xué)生利用基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能去解決實(shí)際問(wèn)題。

【附圖說(shuō)明】

[0017]圖1為雙STC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)原理框圖。
[0018]圖2為主從機(jī)電路原理圖。
[0019]圖3為溫度采集與無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的原理圖。
[0020]圖4為圖3的電路原理圖，其中，圖4a為無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路原理圖，圖4b為溫度檢測(cè)電路原理圖，圖4c為無(wú)線(xiàn)接收電路原理圖，圖4d為液晶顯示電路原理圖。
[0021]圖5為矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路原理圖。
[0022]圖6為開(kāi)關(guān)量電路原理圖。
[0023]圖7為L(zhǎng)ED流水燈的電路原理圖。
[0024]圖8為數(shù)碼管顯示電路原理圖。
[0025]圖9為3-8譯碼電路原理圖。
[0026]圖10為編碼器PT2262的電路原理圖。
[0027]圖11為譯碼器PT2272的電路原理圖。
[0028]圖12為IXD12864液晶顯示電路原理圖。
[0029]圖13為聲響提示電路原理圖。
[0030]圖14為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖。
[0031]圖15為可調(diào)基準(zhǔn)電壓源的電路原理圖。
[0032]圖16為數(shù)模轉(zhuǎn)換電路原理圖。
[0033]圖17為存儲(chǔ)器電路原理圖。
[0034]圖18為時(shí)鐘電路原理圖。
[0035]圖19為繼電器及驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
[0036]圖20為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
[0037]圖21為紅外發(fā)射電路原理圖。
[0038]圖22為紅外接收電路原理圖。
[0039]圖23為四塊8X8LED點(diǎn)陣電路原理圖。
[0040]圖24為74HC154譯碼電路原理圖。
[0041]圖25為74HC573八位數(shù)據(jù)鎖存器電路原理圖。
[0042]圖26為平臺(tái)擴(kuò)展電源電路原理圖，其中，圖26a為+12V擴(kuò)展電源電路原理圖，圖26b為-12V擴(kuò)展電源電路原理圖，圖26c為+5V擴(kuò)展電源電路原理圖，圖26d為-5V擴(kuò)展電源電路原理圖。
[0043]圖27為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型及其所占比例示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0045]本實(shí)用新型提供一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，采用主從機(jī)設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)PCB(Printed Circuit Board,印制電路板)時(shí)，就充分規(guī)劃好單片機(jī)的I/O資源和各個(gè)模塊的輸入與輸出接口，各個(gè)模塊通過(guò)插針或插孔相連接(通過(guò)連接器連接)實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)上硬件資源的開(kāi)放。本實(shí)用新型包括最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)，以及功能相互獨(dú)立的矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路、開(kāi)關(guān)量電路、LED流水燈電路、3-8譯碼和數(shù)碼顯示電路、編碼和譯碼電路、無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路、無(wú)線(xiàn)接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測(cè)電路、聲響提示電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點(diǎn)陣電路，還包括+5V、-5V、+12V、-12V電源，用于通過(guò)連接器給實(shí)驗(yàn)者自主設(shè)計(jì)的擴(kuò)展電路供電。本實(shí)用新型原理框圖如圖1所示。
[0046]本實(shí)用新型采用如下方案實(shí)現(xiàn):
[0047]1、平臺(tái)主從機(jī)設(shè)計(jì)方案
[0048]該實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上設(shè)計(jì)了兩個(gè)相互獨(dú)立的單片機(jī)最小系統(tǒng):第一最小單片機(jī)系統(tǒng)和第二最小單片機(jī)系統(tǒng)，每個(gè)最小單片機(jī)系統(tǒng)均可以作為最小主單片機(jī)系統(tǒng)(主機(jī)系統(tǒng))，也可作為最小從單片機(jī)系統(tǒng)(從機(jī)系統(tǒng))，增加了系統(tǒng)靈活性，主從機(jī)設(shè)計(jì)方案如圖2所示。所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)均包括STC89C52RC單片機(jī)和與其連接的復(fù)位電路、電源開(kāi)關(guān)電路、晶振電路、程序下載接口電路、與并口連接的排阻，所述單片機(jī)的EA引腳接工作電壓。兩個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)分別具有獨(dú)立的程序下載接口，兩個(gè)單片機(jī)的I/O口通過(guò)插針J95、J96和J128、J129引出，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案自行選擇I/O 口，達(dá)到了 I/O資源開(kāi)發(fā)的目的。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)方式，彌補(bǔ)了現(xiàn)有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)不能開(kāi)設(shè)雙機(jī)通信和多機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不足。所述雙STC最小單片機(jī)系統(tǒng)也可以采用其他類(lèi)型的雙嵌入式單片機(jī)設(shè)計(jì)替代。
[0049]本實(shí)用新型能夠完成由雙單片機(jī)控制的溫度采集與無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)木C合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如圖3所示。最小從單片機(jī)系統(tǒng)與DS18B20溫度檢測(cè)電路的輸出端、與無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路的輸入端連接；所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)接收電路的輸出端連接、與液晶顯示電路的輸入端連接；所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路與無(wú)線(xiàn)接收電路之間無(wú)線(xiàn)通訊連接。從機(jī)系統(tǒng)控制溫度傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，再通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路將采集的溫度發(fā)射到主機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)系統(tǒng)由無(wú)線(xiàn)接收電路接收溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)主機(jī)處理后，送往液晶顯示電路。
[0050]如圖4 (a)和圖4 (C)所示，溫度采集與無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)木C合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所采用的無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路和無(wú)線(xiàn)接收電路分別采用315MHz超再生無(wú)線(xiàn)發(fā)送和接收模塊。如圖4 (b)，采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器進(jìn)行溫度采集現(xiàn)場(chǎng)溫度；如圖4 (d)，采用IXD1602低功耗液晶顯示電路進(jìn)行顯示。
[0051]選擇第一單片機(jī)最小系統(tǒng)作為主機(jī)，選擇第二單片機(jī)最小系統(tǒng)作為從機(jī)，通過(guò)從機(jī)任意一個(gè)I/O 口 J128、J129與J82連接，控制DS18B20溫度傳感器采集溫度，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理后，再選擇一個(gè)I/O 口 J128、J129與無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路的J26連接，將采集到的溫度信息發(fā)出。第一單片機(jī)最小系統(tǒng)作為接收端主機(jī)，通過(guò)任選I/O 口 J95、J96分別與無(wú)線(xiàn)接收電路的J73和IXD1602液晶顯示電路的J133、J135連接，實(shí)現(xiàn)溫度的接收與顯示功能。
[0052]以上所有各個(gè)功能電路相互獨(dú)立，亦可在其他設(shè)計(jì)項(xiàng)目中使用，增加了平臺(tái)硬件資源的靈活性；同時(shí)，在一個(gè)項(xiàng)目中用到了兩個(gè)單片機(jī)，達(dá)到多機(jī)控制訓(xùn)練的目的。
[0053]2、平臺(tái)基本系統(tǒng)模塊技術(shù)方案
[0054](I)矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路
[0055]矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路采用功能復(fù)用的4X4矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路。當(dāng)獨(dú)立按鍵按下時(shí)，為低電平，通過(guò)檢測(cè)低電平來(lái)進(jìn)行檢測(cè)按鍵是否按下；對(duì)于矩陣鍵盤(pán)需要單片機(jī)不斷地進(jìn)行掃描才能確定哪一個(gè)按鍵按下。4 X 4鍵盤(pán)如圖5所示，其中K1~K16為按鍵，Jl為行掃描端口，J2為列掃描端口，行掃描與列掃描沒(méi)有與其他功能電路相連接，使矩陣鍵盤(pán)相對(duì)獨(dú)立，方便電路連接。
[0056](2)開(kāi)關(guān)量電路
[0057]開(kāi)關(guān)量電路由8位撥碼開(kāi)關(guān)和上拉電阻組成，如圖6所示。撥碼開(kāi)關(guān)一側(cè)引腳連接上拉電阻提供高電平，另一側(cè)引腳接地提供低電平。當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)各位處于開(kāi)、關(guān)不同狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)量輸出端口各位輸出的電平高、低也不相同，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量“O”和“I”的輸出。圖中J4為開(kāi)關(guān)量輸出端口引出端，除電源外沒(méi)有與其他模塊電路連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立；RP3為4.7ΚΩ排阻，通過(guò)電源起到電位上拉的作用；SW_KGL為八位撥碼開(kāi)關(guān)，其中一邊引腳全部接地。
[0058](3) LED流水燈電路
[0059]8位LED燈電路如圖7所示，D3~D10為發(fā)光二極管，陽(yáng)極經(jīng)IK Ω限流電阻接到+5V電源上，陰極通過(guò)連接器J59作為端口選通，低電平時(shí)LED點(diǎn)亮；RP9為1ΚΩ排阻，用于限流。選通端口只是引出，沒(méi)有與其他任何功能電路連接，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊。
[0060](4) 3-8譯碼電路和數(shù)碼顯示電路
[0061]數(shù)碼管顯示電路如圖8所示，其中RP8為1ΚΩ的排阻，用于限流；C2為該部分的去耦電容；J7和J13為八位數(shù)碼管的位選引出端口，與數(shù)碼管的位選引腳連接，JlO為數(shù)碼管的數(shù)據(jù)引出端口，而位選和數(shù)據(jù)口與其他模塊均沒(méi)有連接，使該功能電路相對(duì)獨(dú)立。3-8譯碼電路如圖9所示，74LS138的有效控制位始終處于有效狀態(tài)，這樣可以實(shí)時(shí)對(duì)地址數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼；圖9中J6為3-8譯碼電路三位地址端，J12為3-8譯碼器譯碼結(jié)果輸出端，兩者與其他功能電路沒(méi)有連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0062](5)編碼電路和譯碼電路
[0063]編碼電路采用編碼器PT2262芯片，譯碼電路采用譯碼器PT2272芯片。編碼電路原理如圖10所示，對(duì)于PT2262芯片，1-8引腳為八位地址編碼輸入，與開(kāi)關(guān)量電路相連接；9腳為接地端，18腳為電源端；10~13為四位數(shù)據(jù)輸入端，通過(guò)連接器J21引出；14腳發(fā)射使能端，低電平有效，通過(guò)連接器J24引出；15~16引腳外接振蕩電阻，決定振蕩的時(shí)鐘頻率，這里取1.2ΜΩ ;17腳為數(shù)據(jù)輸出端，編碼數(shù)據(jù)由此腳串行輸出，通過(guò)連接器J25引出，這樣編碼模塊的數(shù)據(jù)輸入、發(fā)射使能、編碼數(shù)據(jù)輸出端口與其他功能電路沒(méi)有連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0064]譯碼部分電路原理如圖11所示，對(duì)于PT2272芯片，1-8腳為地址輸入端，可編成和“開(kāi)路”三種狀態(tài)，要求與PT2262設(shè)定的狀態(tài)一致，與開(kāi)關(guān)量電路相連接；9腳接地，18腳電源端；10~13腳解碼數(shù)據(jù)輸出端，通過(guò)連接器J22引出；14腳為脈沖編碼信號(hào)輸入端，通過(guò)連接器J72引出；15~16腳外接振蕩電阻，決定振蕩的時(shí)鐘頻率，這里取200ΚΩ，與PT2262的外界振蕩電阻相匹配；17腳為輸出端，接收有效信號(hào)時(shí)，VT腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，通過(guò)連接器J68引出，這樣譯碼模塊的數(shù)據(jù)輸入、接收有效、譯碼數(shù)據(jù)輸出端口與其他功能電路沒(méi)有連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0065]這兩個(gè)部分各有一個(gè)八位的開(kāi)關(guān)量電路與其地址端對(duì)應(yīng)連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)芯片的地址編碼，開(kāi)關(guān)量電路沒(méi)有“高阻態(tài)”輸出，地址編碼也沒(méi)有“高阻態(tài)”，但在實(shí)驗(yàn)條件下地址編碼數(shù)目是充足的。
[0066](6)無(wú)線(xiàn)發(fā)送和接收電路
[0067]如圖4 (a)和圖4 (C)所示，無(wú)線(xiàn)發(fā)送和接收電路分別采用315MHz超再生無(wú)線(xiàn)發(fā)送和接收模塊。
[0068](7)液晶顯不電路
[0069]液晶顯示電路包括IXD1602和IXD12864，IXD1602液晶顯示電路，如圖4 Cd)所示，其設(shè)計(jì)原理已在主從設(shè)計(jì)方案中敘述。
[0070]LCD12864液晶顯示電路設(shè)計(jì)原理如下:如圖12所示，電阻R80采用1K Ω的電位器，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)調(diào)節(jié)LCD 12864的對(duì)比度，對(duì)于自身帶有背光的這部分是多余的；J134為L(zhǎng)CD12864控制端RS、RW、E的引出預(yù)留端口 J136為液晶的數(shù)據(jù)端Q0~Q7的引出預(yù)留端；非極性電容C39為液晶電源的去耦電容，增強(qiáng)了其工作的穩(wěn)定性JCS2為功能選擇引出端，這主要是針對(duì)市場(chǎng)上不同的12864液晶產(chǎn)品，即是否帶有中文字庫(kù)的12864液晶，對(duì)于帶有中文字庫(kù)的液晶，15腳PSB為串行、并行選擇端，16腳為NC ;對(duì)于沒(méi)有帶中文字庫(kù)的液晶，15腳為平片選CS1，16腳為片選CS2 ;該液晶模塊的控制端口、數(shù)據(jù)端口沒(méi)有與其他功能電路連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0071](8)溫度檢測(cè)電路
[0072]如圖4 (b)所示，溫度檢測(cè)電路采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器進(jìn)行溫度采集。
[0073](9)聲響提示電路
[0074]聲響提示模塊主要由蜂鳴器與三極管組成，其電路連接如圖13所示，Q2為NPN型三極管，U16為蜂鳴器，J60為控制信號(hào)輸入端口，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以與單片機(jī)某個(gè)引腳相連接，當(dāng)輸入為高電平時(shí)Q2導(dǎo)通，蜂鳴器振動(dòng)發(fā)音。蜂鳴器信號(hào)輸入端口與其他功能電路沒(méi)有連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0075](10)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
[0076]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809芯片，通道選擇、時(shí)鐘信號(hào)、控制信號(hào)預(yù)留出，供設(shè)計(jì)時(shí)使用，如圖14所示，J87和J92為ADC0809的端口引腳引出預(yù)留端，與其他模塊沒(méi)有功能電路連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。采用TL431組成的可調(diào)基準(zhǔn)電壓源為ADC0809提供電壓基準(zhǔn)，如圖15所示，Q5為T(mén)L431電路基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器，通過(guò)調(diào)節(jié)圖中的R38電位器連接到電路中阻值大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓的調(diào)節(jié)；J86為基準(zhǔn)電壓輸出端，該端口不僅僅預(yù)留，方便調(diào)節(jié)基準(zhǔn)，而且通過(guò)覆銅線(xiàn)與ADC0809模塊的基準(zhǔn)電壓端口相連接。
[0077](11)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路
[0078]數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用DAC0832芯片，如圖16所示。由于DAC0832輸出的是電流型，需要采用集成運(yùn)放將電流轉(zhuǎn)換為電壓，本設(shè)計(jì)采用的集成運(yùn)放為UA741 ;DAC0832基準(zhǔn)電壓設(shè)計(jì)方案參照?qǐng)D15。圖16中，電容C30為芯片工作電源的去耦電容；R36為運(yùn)放調(diào)零電位器J80和J81為數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D10~DI7輸入口引出預(yù)留端，J83為模擬信號(hào)輸出引出預(yù)留口，數(shù)據(jù)輸入端口與模擬輸出端口沒(méi)有與其他功能電路連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0079](12) E2PROM 存儲(chǔ)器電路
[0080]E2PROM存儲(chǔ)器采用AT24C02芯片，I2C總線(xiàn)方式，該芯片的1~3腳A0~A2為地址端；5腳SDA為數(shù)據(jù)端；6腳為時(shí)鐘端；7腳WP為寫(xiě)保護(hù)端，高電平有效；4腳為接地端，8腳為電源端。該功能電路如圖17所示，ClO為電源的去耦電容；R27為時(shí)鐘線(xiàn)上拉電阻；R28為；數(shù)據(jù)線(xiàn)上拉電阻J63為寫(xiě)保護(hù)、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)的引出端，三個(gè)端沒(méi)有與其他功能電路連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0081](12)時(shí)鐘電路
[0082]時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片，如圖18所示，J67為時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、復(fù)位控制引出端；R25、R26和R28為時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、復(fù)位的上拉電阻；電容C8為芯片電源去耦電容。該模塊的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、復(fù)位控制端沒(méi)有與其他功能電路連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0083](13)繼電器及驅(qū)動(dòng)電路
[0084]繼電器采用型號(hào)為SRD-5VDC-SL繼電器，繼電器驅(qū)動(dòng)采用三極管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，如圖19所示。Q3為NPN型三極管，當(dāng)Q3導(dǎo)通時(shí)，繼電器線(xiàn)圈有較強(qiáng)的電流通過(guò)，繼電器的觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作。此外，D15為續(xù)流二極管，起到保護(hù)電路的作用；J62為該模塊的控制信號(hào)輸入端，該端口沒(méi)有與其他功能電路相連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0085](14)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
[0086]電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊采用小功率電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003，由于芯片內(nèi)部本身帶有續(xù)流二極管能降低線(xiàn)圈的通斷對(duì)電路造成的影響，外圍電路比較簡(jiǎn)單，只需連接地和輸出公共端電源，其他的引腳通過(guò)連接器J88和J90引出預(yù)留，此功能電路如圖20所示。
[0087](15)紅外發(fā)送電路和紅外接收電路
[0088]對(duì)于紅外發(fā)送部分，紅外發(fā)光管發(fā)出紅外光，為了使紅外發(fā)射管的發(fā)送距離比較遠(yuǎn)，采用三極管構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，如圖21所示，Q6為NPN型三極管，D32為紅外發(fā)光管，R19為限流電阻J102為經(jīng)編碼、調(diào)制后的發(fā)送信號(hào)輸入口引出端。Q6導(dǎo)通，紅外發(fā)光管的工作電流增強(qiáng)，增強(qiáng)紅外發(fā)光管發(fā)出的紅外光的強(qiáng)度的目的。該端口沒(méi)有與其他功能電路連接，使該t吳塊相對(duì)獨(dú)立。
[0089]紅外接收電路，采用了 HW1838接收頭，該接收頭集成了紅外監(jiān)測(cè)二極管、放大器、帶通濾波器、限副器、積分電路和比較器等。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，該信號(hào)較弱，經(jīng)放大器處理后，至限幅器，將信號(hào)脈沖幅度控制在一定的范圍。然后脈沖信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，選出30khz到60khz的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。為了減小紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大引起的干擾，在接收頭供電引腳上加22uf以上濾波電容，并在供電腳和電源之間加330 Ω電阻。紅外接收電路如圖22所示，C96降低電源噪聲的濾波電容，R67為進(jìn)一步降低電源噪聲的電阻，R34為紅外接收管的數(shù)據(jù)輸出端上拉電阻J126為接收信號(hào)輸出預(yù)留端口，該端口沒(méi)有與其他功能電路連接，使該模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0090](16) LED 點(diǎn)陣電路
[0091]LED點(diǎn)陣電路由四塊8X8LED點(diǎn)陣構(gòu)成16X16點(diǎn)陣，如圖23所示。采用列掃描，行送數(shù)據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)顯示。
[0092]在器件選擇上，列選通采用4-16譯碼器74HC154，其電路連接如圖24所示，JlOl為4-16譯碼器的地址輸入預(yù)留端，C37為芯片電源的去耦電容；譯碼器始終處于有效狀態(tài)，只要地址端有地址信息，譯碼器就會(huì)進(jìn)行譯碼操作，在輸出端上就會(huì)有相應(yīng)的輸出；譯碼器的輸出與點(diǎn)陣的L1~L16相連接。行數(shù)據(jù)傳輸采用兩片八位數(shù)據(jù)鎖存器74HC573實(shí)現(xiàn)對(duì)16位數(shù)據(jù)的輸入，電路連接如圖25所示，鎖存器的輸出允許功能腳始終處于允許狀態(tài)；其鎖存功能引腳通過(guò)連接器J137預(yù)留出，方便連接；鎖存器的數(shù)據(jù)輸入口通過(guò)連接器JlOO預(yù)留出，兩片鎖存器的數(shù)據(jù)輸出口分別與點(diǎn)陣的H1~H8和H9~H16相連接。該模塊的譯碼地址端口、鎖存器的數(shù)據(jù)端口、鎖存器的鎖存控制端口均預(yù)留出，沒(méi)有與其他功能相連接，使16X16LED點(diǎn)陣模塊相對(duì)獨(dú)立。
[0093]編程時(shí)對(duì)選通的每一列首先輸入高(或低)8位數(shù)據(jù)，鎖存后再輸入低(或高)8位數(shù)據(jù)再鎖存。這樣，實(shí)現(xiàn)了 8位數(shù)據(jù)的并行輸出，高低8位數(shù)據(jù)的輸出，傳輸完一幀數(shù)據(jù)的速度與應(yīng)用移位寄存器的串行輸入方式傳輸數(shù)據(jù)，相較要快很多，而且編程簡(jiǎn)單了很多；又不至于像完全的并行數(shù)據(jù)輸出那樣的占用控制器寶貴的I/O資源。
[0094](17)電源
[0095]實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源供電，為了擴(kuò)展時(shí)對(duì)擴(kuò)展電路模塊提供電能，支持二次開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)+5V、-5V、+12V、-12V電源各有一開(kāi)關(guān)按鍵控制三路的通斷，且其輸出端均有較大的極性電容和容值較小的非極性電容降低紋波噪聲。電源設(shè)計(jì)方案及使用方法如圖26所示。
[0096]本實(shí)用新型從應(yīng)用型人才培養(yǎng)角度出發(fā)，基于開(kāi)放式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)硬件資源分配靈活、循序漸進(jìn)、理論聯(lián)系實(shí)際的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0097]1、采用“主-從”機(jī)設(shè)計(jì)方案，該平臺(tái)設(shè)計(jì)兩個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，有效彌補(bǔ)了現(xiàn)有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中兩個(gè)單片機(jī)之間通信和兩個(gè)單片機(jī)協(xié)同控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容缺乏的不足。
[0098]2、采用功能模塊化的設(shè)計(jì)方案，使每一個(gè)單位電路模塊都相互獨(dú)立。把I/O分配的權(quán)利留給學(xué)生，極大程度調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的熱情。
[0099]3、開(kāi)放式設(shè)計(jì)方案，把平臺(tái)開(kāi)發(fā)的資源和細(xì)節(jié)全部共享給學(xué)生，隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生可以在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出有實(shí)際用途的成果。
[0100]4、項(xiàng)目式設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，學(xué)生應(yīng)用此平臺(tái)開(kāi)發(fā)的成果能輕松地移植到實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)中，大大降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率，提高了系統(tǒng)的可移植性。
[0101]5、層次化實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)置方案。
[0102]依據(jù)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)規(guī)律，由淺入深、由簡(jiǎn)到繁、由個(gè)別單元到綜合應(yīng)用，有層次的設(shè)置實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，即合理的分別設(shè)置基礎(chǔ)的驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合性型項(xiàng)目，且以綜合型、設(shè)計(jì)型項(xiàng)目為主，引導(dǎo)學(xué)生利用基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能去解決實(shí)際問(wèn)題，使學(xué)生從根本上對(duì)單片機(jī)技術(shù)深入地理解與掌握，開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目類(lèi)型及所占比例如圖27所示。
[0103]本實(shí)用新型提出了基于雙STC單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，以單片機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，以模塊化、開(kāi)放性、實(shí)用性、層次化為設(shè)計(jì)原則，既遵循循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)的規(guī)律，又極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。因此，該實(shí)用新型能有效提高單片機(jī)應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，從而達(dá)到了推廣嵌入式單片機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:它包括最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)，以及功能相互獨(dú)立的矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路、開(kāi)關(guān)量電路、LED流水燈電路、3-8譯碼電路和數(shù)碼顯示電路、編碼和譯碼電路、無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路、無(wú)線(xiàn)接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測(cè)電路、聲響提示電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點(diǎn)陣電路；所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)與矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路、開(kāi)關(guān)量電路、LED流水燈電路、3-8譯碼電路和數(shù)碼顯示電路、編碼和譯碼電路、無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路、無(wú)線(xiàn)接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測(cè)電路、聲響提示電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器電路、時(shí)鐘電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點(diǎn)陣電路之間通過(guò)連接器連接；它還包括通過(guò)連接器連接擴(kuò)展電路的+5V、-5V、+12V、-12V電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)、最小從單片機(jī)系統(tǒng)均包括STC89C52RC單片機(jī)和與其連接的復(fù)位電路、電源開(kāi)關(guān)電路、晶振電路、程序下載接口電路、與并口連接的排阻；所述單片機(jī)的EA引腳接工作電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述最小從單片機(jī)系統(tǒng)與DS18B20溫度檢測(cè)電路的輸出端、與無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路的輸入端連接；所述最小主單片機(jī)系統(tǒng)與無(wú)線(xiàn)接收電路的輸出端連接、與液晶顯示電路的輸入端連接；所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送電路與無(wú)線(xiàn)接收電路之間無(wú)線(xiàn)通訊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路采用功能復(fù)用的4X4矩陣鍵盤(pán)和按鍵電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:液晶顯示電路包括采用IXD1602的顯示電路和采用IXD12864的顯示電路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述溫度檢測(cè)電路采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述存儲(chǔ)器電路采用型號(hào)為AT24C02的E2PROM存儲(chǔ)器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述LED點(diǎn)陣電路采用由四塊8X8的LED點(diǎn)陣構(gòu)成的16X16點(diǎn)陣。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809芯片，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用DAC0832芯片。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，其特征在于:所述+5V、-5V、+12V、-12V電源均設(shè)置有一個(gè)控制所述電源輸出端通斷的開(kāi)關(guān)按鍵。
【文檔編號(hào)】G09B23-18GK204288624SQ201420601560
【發(fā)明者】徐坤, 周子昂, 張鴻輝, 李向東, 李娜娜, 賀婭莉, 陳園園 [申請(qǐng)人]徐坤, 周子昂, 張鴻輝, 李向東, 李娜娜, 賀婭莉, 陳園園