專利名稱：一種基于stc單片機(jī)教學(xué)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)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
在科技飛速發(fā)展的今天，單片機(jī)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。作為一門(mén)主流技術(shù)，單片機(jī)也成為各高校電子信息、自動(dòng)化等專業(yè)主要課程。單片機(jī)課程是一門(mén)應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，一款好的單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)起著關(guān)鍵性的作用。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)單片機(jī)課程所使用的單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置多是基于傳統(tǒng)較落后的80C51單片機(jī)，傳統(tǒng)80C51單片機(jī)內(nèi)部資源少，工作效率較低，各功能模塊需以外部擴(kuò)展，限制了單片機(jī)教學(xué)儀的設(shè)計(jì)。市場(chǎng)上基于傳統(tǒng)80C51單片機(jī)的教學(xué)儀器也種類繁多，多以箱式和板式為主。對(duì)于傳統(tǒng)80C51單片機(jī)箱式教學(xué)儀器模塊以及功能模塊擴(kuò)展比較完善、功能齊全，但是價(jià)格昂貴，不適合學(xué)生市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)需求。對(duì)于傳統(tǒng)80C51單片機(jī)板式教學(xué)儀器雖價(jià)格低廉，但是板式教學(xué)儀器較為簡(jiǎn)單，資源不齊全，限制了學(xué)生對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，不利于單片機(jī)初學(xué)者對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的全面掌握。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服當(dāng)前傳統(tǒng)80C51單片機(jī)的不足，提供一種能滿足時(shí)代需求、價(jià)格要求、滿足初學(xué)者學(xué)習(xí)單片機(jī)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型，是一種基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括一種基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括單片機(jī)系統(tǒng)單元，包括STC單片機(jī)、電源電路、振蕩電路以及復(fù)位電路；人機(jī)對(duì)話通道配置單元，包括按鍵模塊和顯示模塊；前向通道配置單元，包括A/D輸入電位器、多種電阻式傳感器、DS18B20溫度傳感器和一 DS1302 ;后向通道配置單元，包括步進(jìn)電機(jī)控制器、舵機(jī)控制器、PWM輸出模塊、繼電器控制器以及蜂鳴器；相互通道配置單元，包括ISP在線下載模塊、串行接口通信模塊、CAN總線模塊、SPI總線模塊、多個(gè)通訊模塊。其中，所述按鍵模塊包括一獨(dú)立式按鍵和一矩陣式按鍵。其中，所述顯示模塊包括八只LED流水燈、八位數(shù)碼管、16*16位點(diǎn)陣、IXD1602顯示器以及IXD12864顯示器。其中，所述多種電阻式傳感器是指?jìng)鞲衅髯柚荡笮‰S外界測(cè)量量變化而變化的傳感器，如光敏電阻、熱敏電阻等。其中，所述無(wú)線通訊模塊包括紅外通訊模塊和ZigBee無(wú)線通訊模塊。其中，所述串行接口通信模塊可為RS-232-C、RS-422、RS485。其中，所述單片機(jī)系統(tǒng)單元、所述人機(jī)對(duì)話通道配置單元、所述前向通道配置單元、所述后向通道配置單元以及所述相互通道配置單元通過(guò)排針引出，之間不做物理連接，、實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)杜邦線自由連接。其中，所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，采用+5V工作電壓，所采用的單片機(jī)推薦使用 STC12C5A60S2。

圖I為本實(shí)用新型所展示的STC單片機(jī)教學(xué)儀所包括的五個(gè)組成框圖。圖2為本實(shí)用新型所展示的單片機(jī)系統(tǒng)單元所包括的具體內(nèi)容模塊。圖3為本實(shí)用新型所展示的人機(jī)對(duì)話通道配置單元所包括的具體內(nèi)容模塊。圖4為本實(shí)用新型所展示的前向通道配置單元所包括的具體內(nèi)容模塊。圖5為本實(shí)用新型所展示的后向通道配置單元所包括的具體內(nèi)容模塊。圖6為本實(shí)用新型所展示的相互通道配置單元所包括的具體內(nèi)容模塊。圖7為本實(shí)用新型所展示的STC單片機(jī)教學(xué)儀中系統(tǒng)可編程(ISP)典型應(yīng)用電路圖。圖8為本實(shí)用新型所展示的STC單片機(jī)教學(xué)儀中最小系統(tǒng)電路圖。圖9為本實(shí)用新型所展示的STC單片機(jī)教學(xué)儀中利用PWM實(shí)現(xiàn)D/A功能典型應(yīng)用線路圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地展示出本實(shí)用新型的技術(shù)方案以及優(yōu)勢(shì)之處，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型中，所述單片機(jī)系統(tǒng)單元采用STC單片機(jī)為控制器(最小系統(tǒng)如圖8)，還包括電源電路、振蕩電路和復(fù)位電路，如圖2。供電電源采用USB直接供電或7805穩(wěn)壓電路，供電電源主要為所述STC單片機(jī)和其他各單元或者部件供電，滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。所述振蕩電路為所述STC單片機(jī)工作提供時(shí)鐘信號(hào)。所述復(fù)位電路用來(lái)為所述STC單片機(jī)的復(fù)位。本實(shí)用新型中，所述人機(jī)對(duì)話通道配置單元主要包括按鍵模塊和顯示模塊。所述按鍵模塊包括獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵，所述顯示模塊包括八只LED流水燈、多個(gè)八位數(shù)碼管、16*16位點(diǎn)陣以及IXD1602顯示器和IXD12864顯示器，如圖3示。所述人機(jī)通道是所述單片機(jī)系統(tǒng)中重要組成之一。所述人機(jī)對(duì)話通道配置單元中，所述獨(dú)立式鍵盤(pán)為8只按鍵，一端共地，另一端接STC單片機(jī)I/O 口，通過(guò)對(duì)I/O 口電平高低檢測(cè)實(shí)現(xiàn)按鍵識(shí)別；所述矩陣式鍵盤(pán)為4*4共16只按鍵，通過(guò)行列掃描識(shí)別按鍵；所述LED流水燈由8只發(fā)光二極管共同組成，控制所述STC單片機(jī)的I/O 口電平，可以實(shí)現(xiàn)跑馬燈等實(shí)驗(yàn)；所述八位數(shù)碼管共陽(yáng)，可以進(jìn)行單只數(shù)碼管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示；所述16*16位點(diǎn)陣通過(guò)兩片74LS164級(jí)聯(lián)控制，可以進(jìn)行點(diǎn)陣顯示簡(jiǎn)單圖形、漢字顯示實(shí)驗(yàn)；所IXD1602顯示器和IXD12864顯示器，可以進(jìn)行相關(guān)圖文顯示實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型中，所述前向通道配置單元包括A/D輸入電位器、多種電阻式傳感器、DS18B20溫度傳感器和一 DS1302。如圖4示。所述前向通道配置單元在所述單片機(jī)系統(tǒng)單元中被用作被測(cè)信號(hào)的輸入通道，向所述單片機(jī)系統(tǒng)單元輸入數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)，是所述單片機(jī)系統(tǒng)單元中不可缺少的環(huán)節(jié)。所述前向通道配置單元中，所述STC單片機(jī)內(nèi)部集成有8路10位高速A/D，所述A/D輸入電位器的兩端接5V電源，隨著活動(dòng)端子位置變化可以產(chǎn)生O 5V的模擬信號(hào)，將之輸入所述STC單片機(jī)Pl 口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，可以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)；所述電阻式傳感器將被測(cè)信號(hào)量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，將之輸入所述STC單片機(jī)Pl 口進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，可以進(jìn)行信號(hào)的采集與處理實(shí)驗(yàn)；所述DS18B20溫度傳感器為單總線溫度傳感器，可以進(jìn)行溫度采集實(shí)驗(yàn)；所述DS1302溫度傳感器為涓流充電時(shí)鐘芯片，通過(guò)SPI總線連接所述STC單片機(jī)，可以計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力。本實(shí)用新型中，所述后向通道配置單元包括步進(jìn)電機(jī)控制器、舵機(jī)控制器、PWM輸出模塊、繼電器控制器以及蜂鳴器，如圖5示。所述后向通道配置單元是應(yīng)用系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)控制通道，是系統(tǒng)中的主要功率控制部分，為輸出通道。所述后向通道配置單元中，所述步進(jìn)電機(jī)控制器是由所述STC單片機(jī)控制，可以做進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)；所述舵機(jī)控制器中，由于所述STC單片機(jī)集成由PWM輸出功能，可以直接控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，；所述PWM輸出模塊中，可以通過(guò)對(duì)所述STC單片機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)各種PWM輸出，通過(guò)示波器觀察實(shí)驗(yàn)，此外，根據(jù)圖9示電路線路圖，也可以利用PWM功能實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)；所述繼電器控制器中，通過(guò)所述STC單片機(jī)控制所述繼電器控制器的斷開(kāi)與閉合，可以實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電電路的控制；所述蜂鳴器，通過(guò)所述STC單片機(jī)對(duì)其控制，可以實(shí)現(xiàn)靜音與不同頻率的鳴叫，亦可播放音樂(lè)。本實(shí)用新型中，所述相互通道配置單元包括ISP在線下載模塊、串行接口通信模塊、CAN總線模塊、SPI總線模塊和無(wú)線通訊模塊。其中所述無(wú)線通訊模塊包括紅外通訊模塊以及無(wú)線通訊模塊，如圖6示。所述STC單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的相互通道是指單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)相互之間或單片機(jī)和微型機(jī)、微處理器實(shí)現(xiàn)通信、控制的通道接口。所述相互通道配置單元中，所述ISP在線下載模塊提供串口下載和USB兩種下載模式，通過(guò)所述ISP在線下載模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的在線編程，圖7為ISP典型應(yīng)用電路圖，采用了 MAX232 ;所述串行接口通信模塊中，所述STC單片機(jī)集成兩路串口，可以構(gòu)成雙機(jī)、多機(jī)串行通信，也可以實(shí)現(xiàn)I/O 口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)；所述CAN總線模塊與所述SPI總線模塊可與相關(guān)外圍器件進(jìn)行通信實(shí)驗(yàn)；所述紅外通訊模塊采用紅外發(fā)光管和紅外接收頭，實(shí)現(xiàn)紅外近距離遙控實(shí)驗(yàn)。本實(shí)施例中，所述無(wú)線通訊模塊中，優(yōu)選方案采用ZigBee無(wú)線通信模塊本實(shí)用新型中，可以將各通道綜合實(shí)驗(yàn)，如電子時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)、溫度采集上位機(jī)實(shí)驗(yàn)
坐寸ο本實(shí)用新型中，所述采用STC單片機(jī)為核心控制器，所述STC單片機(jī)較傳統(tǒng)單片機(jī)具有運(yùn)行高速可靠以及內(nèi)部資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試所述STC單片機(jī)性能，如低功耗模式的功率損耗測(cè)試，掉電喚醒測(cè)試實(shí)驗(yàn)，看門(mén)狗實(shí)驗(yàn)。此外，所述STC單片機(jī)內(nèi)部含有EEPR0M，亦可對(duì)該功能進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置各個(gè)模塊接口通過(guò)排針引出，之間不做物理連接，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)杜邦線自由連接，進(jìn)行各種綜合性實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括 一單片機(jī)系統(tǒng)單兀，包括一 STC單片機(jī)、ー電源電路、一振蕩電路以及ー復(fù)位電路； 一人機(jī)對(duì)話通道配置単元，包括ー按鍵模塊和ー顯示模塊； 一前向通道配置單兀，包括A/D輸入電位器、多種電阻式傳感器、DS18B20溫度傳感器和一 DS1302 ； 一后向通道配置單兀，包括ー步進(jìn)電機(jī)控制模塊、一舵機(jī)控制模塊、一 PWM輸出模塊、一繼電器控制器以及ー蜂鳴器； 一相互通道配置単元，包括一 ISP在線下載模塊、一串行接ロ通信模塊、一 CAN總線模塊、一 SPI總線模塊、無(wú)線通訊模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述按鍵模塊包括一獨(dú)立式按鍵和一矩陣式按鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述顯示模塊包括至少八只LED流水燈、八位數(shù)碼管、16*16位點(diǎn)陣、IXD1602顯示器以及IXD12864顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述多種電阻式傳感器是指?jìng)鞲衅髯柚荡笮‰S外界測(cè)量量變化而變化的傳感器，如光敏電阻、熱敏電阻等。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述無(wú)線通訊模塊包括紅外通訊模塊和ZigBee無(wú)線通訊模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述串行接ロ通信模塊 可為 RS-232-C、RS-422、RS485。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其中，所述單片機(jī)系統(tǒng)單元、所述人機(jī)對(duì)話通道配置単元、所述前向通道配置単元、所述后向通道配置單元以及所述相互通道配置単元通過(guò)排針引出，之間不做物理連接，實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)杜邦線自由連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，采用+5V工作電壓，所采用的單片機(jī)推薦使用STC12C5A60S2。
專利摘要本實(shí)用新型展示一種基于STC單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，適用于單片機(jī)教學(xué)等領(lǐng)域，包括STC單片機(jī)、電源電路、振蕩電路以及復(fù)位電路；人機(jī)對(duì)話通道配置單元，前向通道配置單元，后向通道配置單元，相互通道配置單元；本實(shí)用新型采用該單片機(jī)為核心控制，可用于傳統(tǒng)80C51單片機(jī)等有關(guān)內(nèi)容教學(xué)，還可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)一些主流單片機(jī)新型功能。有利于學(xué)生從傳統(tǒng)8051單片機(jī)到新型主流單片機(jī)的過(guò)渡學(xué)習(xí)。
文檔編號(hào)G09B23/18GK202443667SQ20122009639
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者張俊, 張愛(ài)雪, 江娟娟, 江明, 王冠凌, 王小雪, 郎朗, 魏安靜 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)