專利名稱:一種雙單片機實驗實訓平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙單片機實驗實訓平臺，它包括最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)，以及功能相互獨立的矩陣鍵盤和按鍵電路、開關量電路、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、無線發(fā)送電路、無線接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測電路、聲響提示電路、模數(shù)轉換電路、數(shù)模轉換電路、存儲器電路、時鐘電路、繼電器及驅動電路、電機驅動電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點陣電路；最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)與各功能電路通過連接器連接；它還包括為擴展電路供電的電源。本實用新型能實現(xiàn)兩個單片機間通信和兩個單片機協(xié)同控制的實驗；功能電路相互獨立；能實現(xiàn)實驗項目的開放式設計。
【專利說明】一種雙單片機實驗實訓平臺
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于教學實驗儀器【技術領域】，尤其涉及一種雙單片機實驗實訓平臺。
【背景技術】
[0002]單片機技術越來越受到工程技術人員的重視，目前國內(nèi)各高等院校電類相關專業(yè)均開設了《單片機原理與應用》課程。該課程具有較強的理論性、實踐性和綜合性，是微機接口技術、程序設計技術、信息處理與通信技術等知識點的綜合應用。該課程作為電類專業(yè)最重要的核心課程之一，在電類專業(yè)高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)方面占據(jù)著非常重要的位置。同時，在教育部倡導的全國大學生電子設計競賽和電類專業(yè)其它賽事中，單片機技術應用是基本的競賽項目，也是各個高校組織學生參賽時培訓的重點知識點之一。因此，單片機實驗實訓環(huán)節(jié)備受重視，通過實驗實訓過程，要求學生掌握單片機的硬件組成、運行原理、程序以及單片機應用系統(tǒng)的設計方法，具有獨立開發(fā)、設計單片機軟硬件應用系統(tǒng)的能力。
[0003]但是目前，現(xiàn)有單片機實驗實訓平臺存在以下不足:1、每個實驗實訓平臺只有一個單片機，只能做“單機”實驗實訓項目，對于單片機與單片機之間通信兩個單片機協(xié)同控制一個系統(tǒng)的實驗實訓項目就無能為力了 ；2、現(xiàn)有平臺把單片機I/O 口、數(shù)據(jù)線和地址線在電路板上都規(guī)劃好了，這種做法留給學生設計電路系統(tǒng)的空間有限，固定模塊的實驗實訓平臺，不利于學生主觀能動性的發(fā)揮，限制了學生主觀能動性的發(fā)揮，學生學習單片機課程的熱情不高；3、開發(fā)商出于技術保密的原因，不會把開發(fā)的資源和細節(jié)全部共享給學生，因此，學生很難在此類平臺上開發(fā)出有實際用途的成果；4、實驗實訓項目設置不合理，驗證型項目多、綜合型項目少?，F(xiàn)有單片機實驗實訓項目設置依據(jù)大都依據(jù)課程內(nèi)容，學生做實驗的最大意義也就在于驗證所學內(nèi)容，以便加深對所學內(nèi)容的理解，由于缺少貫穿前后內(nèi)容的綜合型實驗實訓項目的練習，學生較難形成單片機應用的系統(tǒng)的概念；5、現(xiàn)有單片機實驗實訓平臺與實際應用結合不緊密，這造成系統(tǒng)的可移植性差。學生應用此平臺開發(fā)的成果不能輕松地移植到實際應用的系統(tǒng)中，這往往還需要付出大量的重復性勞動，大大降低了系統(tǒng)開發(fā)的效率。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術問題在于提供一種雙單片機實驗實訓平臺，以解決現(xiàn)有技術存在的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]一種雙單片機實驗實訓平臺，它包括最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)，以及功能相互獨立的矩陣鍵盤和按鍵電路、開關量電路、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、無線發(fā)送電路、無線接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測電路、聲響提示電路、模數(shù)轉換電路、數(shù)模轉換電路、存儲器電路、時鐘電路、繼電器及驅動電路、電機驅動電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點陣電路；所述最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)與矩陣鍵盤和按鍵電路、開關量電路、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、無線發(fā)送電路、無線接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測電路、聲響提示電路、模數(shù)轉換電路、數(shù)模轉換電路、存儲器電路、時鐘電路、繼電器及驅動電路、電機驅動電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點陣電路之間通過連接器連接；它還包括通過連接器連接實驗者自主設計的擴展電路的+5V、-5V、+12V、-12V電源。
[0007]所述最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)均包括STC89C52RC單片機和與其連接的復位電路、電源開關電路、晶振電路、程序下載接口電路、與并口連接的排阻；所述單片機的EA引腳接工作電壓。
[0008]所述最小從單片機系統(tǒng)與DS18B20溫度檢測電路的輸出端、與無線發(fā)送電路的輸入端連接；所述最小主單片機系統(tǒng)與無線接收電路的輸出端連接、與液晶顯示電路的輸入端連接；所述無線發(fā)送電路與無線接收電路之間無線通訊連接。
[0009]所述矩陣鍵盤和按鍵電路采用功能復用的4X4矩陣鍵盤和按鍵電路。
[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]所述溫度檢測電路采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器。
[0012]所述存儲器電路采用型號為AT24C02的E2PROM存儲器。
[0013]所述LED點陣電路采用由四塊8 X 8的LED點陣構成的16 X 16點陣。
[0014]所述模數(shù)轉換電路采用ADC0809芯片，所述數(shù)模轉換電路采用DAC0832芯片。
[0015]所述+5V、-5V、+12V、-12V電源均設置有一個控制所述電源輸出端通斷的開關按鍵。
[0016]本實用新型的有益效果:1、采用“主-從”機設計方案，該平臺設計兩個單片機最小系統(tǒng)，有效彌補了現(xiàn)有單片機實驗實訓平臺中兩個單片機之間通信和兩個單片機協(xié)同控制實驗實訓內(nèi)容缺乏的不足；2、功能電路相互獨立，把I/O分配的權利留給學生，極大程度調(diào)動了學生的主觀能動性，提高了學生學習單片機課程的熱情；3、能實現(xiàn)實驗項目的開放式設計，把平臺開發(fā)的資源和細節(jié)全部共享給學生，隨著學習的深入，學生可以在此平臺上開發(fā)出有實際用途的成果。4、能實現(xiàn)項目式設計方案，實驗實訓項目和實際應用緊密結合，學生應用此平臺開發(fā)的成果能輕松地移植到實際應用的系統(tǒng)中，大大降低了系統(tǒng)開發(fā)的效率，提高了系統(tǒng)的可移植性。5、能實現(xiàn)由淺入深、由簡到繁、由個別單元到綜合應用的層次化實驗實訓項目設置方案，以綜合型、設計型項目為主，引導學生利用基本實驗方法和實驗技能去解決實際問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為雙STC單片機實驗實訓平臺原理框圖。
[0018]圖2為主從機電路原理圖。
[0019]圖3為溫度采集與無線傳輸系統(tǒng)的原理圖。
[0020]圖4為圖3的電路原理圖，其中，圖4a為無線發(fā)射電路原理圖，圖4b為溫度檢測電路原理圖，圖4c為無線接收電路原理圖，圖4d為液晶顯示電路原理圖。
[0021]圖5為矩陣鍵盤和按鍵電路原理圖。
[0022]圖6為開關量電路原理圖。
[0023]圖7為LED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)轉換電路原理圖。
[0031]圖15為可調(diào)基準電壓源的電路原理圖。
[0032]圖16為數(shù)模轉換電路原理圖。
[0033]圖17為存儲器電路原理圖。
[0034]圖18為時鐘電路原理圖。
[0035]圖19為繼電器及驅動電路原理圖。
[0036]圖20為電機驅動電路原理圖。
[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為平臺擴展電源電路原理圖，其中，圖26a為+12V擴展電源電路原理圖，圖26b為-12V擴展電源電路原理圖，圖26c為+5V擴展電源電路原理圖，圖26d為-5V擴展電源電路原理圖。
[0043]圖27為實驗項目類型及其所占比例示意圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0045]本實用新型提供一種雙單片機實驗實訓平臺，采用主從機設計方案，在設計PCB(Printed Circuit Board,印制電路板)時，就充分規(guī)劃好單片機的I/O資源和各個模塊的輸入與輸出接口，各個模塊通過插針或插孔相連接(通過連接器連接)實現(xiàn)了平臺上硬件資源的開放。本實用新型包括最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)，以及功能相互獨立的矩陣鍵盤和按鍵電路、開關量電路、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、無線發(fā)送電路、無線接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測電路、聲響提示電路、模數(shù)轉換電路、數(shù)模轉換電路、存儲器電路、時鐘電路、繼電器及驅動電路、電機驅動電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點陣電路，還包括+5V、-5V、+12V、-12V電源，用于通過連接器給實驗者自主設計的擴展電路供電。本實用新型原理框圖如圖1所示。
[0046]本實用新型采用如下方案實現(xiàn):
[0047]1、平臺主從機設計方案
[0048]該實驗實訓平臺上設計了兩個相互獨立的單片機最小系統(tǒng):第一最小單片機系統(tǒng)和第二最小單片機系統(tǒng)，每個最小單片機系統(tǒng)均可以作為最小主單片機系統(tǒng)(主機系統(tǒng))，也可作為最小從單片機系統(tǒng)(從機系統(tǒng))，增加了系統(tǒng)靈活性，主從機設計方案如圖2所示。所述最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)均包括STC89C52RC單片機和與其連接的復位電路、電源開關電路、晶振電路、程序下載接口電路、與并口連接的排阻，所述單片機的EA引腳接工作電壓。兩個單片機最小系統(tǒng)分別具有獨立的程序下載接口，兩個單片機的I/O口通過插針J95、J96和J128、J129引出，學生在實驗實訓時，可以根據(jù)設計方案自行選擇I/O 口，達到了 I/O資源開發(fā)的目的。同時，這種設計方式，彌補了現(xiàn)有單片機實驗實訓平臺不能開設雙機通信和多機控制的實驗項目的不足。所述雙STC最小單片機系統(tǒng)也可以采用其他類型的雙嵌入式單片機設計替代。
[0049]本實用新型能夠完成由雙單片機控制的溫度采集與無線傳輸?shù)木C合實驗項目，如圖3所示。最小從單片機系統(tǒng)與DS18B20溫度檢測電路的輸出端、與無線發(fā)送電路的輸入端連接；所述最小主單片機系統(tǒng)與無線接收電路的輸出端連接、與液晶顯示電路的輸入端連接；所述無線發(fā)送電路與無線接收電路之間無線通訊連接。從機系統(tǒng)控制溫度傳感器采集現(xiàn)場溫度，再通過無線發(fā)射電路將采集的溫度發(fā)射到主機系統(tǒng)，主機系統(tǒng)由無線接收電路接收溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)主機處理后，送往液晶顯示電路。
[0050]如圖4 (a)和圖4 (C)所示，溫度采集與無線傳輸?shù)木C合實驗項目所采用的無線發(fā)送電路和無線接收電路分別采用315MHz超再生無線發(fā)送和接收模塊。如圖4 (b)，采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器進行溫度采集現(xiàn)場溫度；如圖4 (d)，采用IXD1602低功耗液晶顯示電路進行顯示。
[0051]選擇第一單片機最小系統(tǒng)作為主機，選擇第二單片機最小系統(tǒng)作為從機，通過從機任意一個I/O 口 J128、J129與J82連接，控制DS18B20溫度傳感器采集溫度，經(jīng)過數(shù)字處理后，再選擇一個I/O 口 J128、J129與無線發(fā)送電路的J26連接，將采集到的溫度信息發(fā)出。第一單片機最小系統(tǒng)作為接收端主機，通過任選I/O 口 J95、J96分別與無線接收電路的J73和IXD1602液晶顯示電路的J133、J135連接，實現(xiàn)溫度的接收與顯示功能。
[0052]以上所有各個功能電路相互獨立，亦可在其他設計項目中使用，增加了平臺硬件資源的靈活性；同時，在一個項目中用到了兩個單片機，達到多機控制訓練的目的。
[0053]2、平臺基本系統(tǒng)模塊技術方案
[0054](I)矩陣鍵盤和按鍵電路
[0055]矩陣鍵盤和按鍵電路采用功能復用的4X4矩陣鍵盤和按鍵電路。當獨立按鍵按下時，為低電平，通過檢測低電平來進行檢測按鍵是否按下；對于矩陣鍵盤需要單片機不斷地進行掃描才能確定哪一個按鍵按下。4 X 4鍵盤如圖5所示，其中K1~K16為按鍵，Jl為行掃描端口，J2為列掃描端口，行掃描與列掃描沒有與其他功能電路相連接，使矩陣鍵盤相對獨立，方便電路連接。
[0056](2)開關量電路
[0057]開關量電路由8位撥碼開關和上拉電阻組成，如圖6所示。撥碼開關一側引腳連接上拉電阻提供高電平，另一側引腳接地提供低電平。當撥碼開關各位處于開、關不同狀態(tài)時，開關量輸出端口各位輸出的電平高、低也不相同，以此來實現(xiàn)開關量“O”和“I”的輸出。圖中J4為開關量輸出端口引出端，除電源外沒有與其他模塊電路連接，使該模塊相對獨立；RP3為4.7ΚΩ排阻，通過電源起到電位上拉的作用；SW_KGL為八位撥碼開關，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，陽極經(jīng)IK Ω限流電阻接到+5V電源上，陰極通過連接器J59作為端口選通，低電平時LED點亮；RP9為1ΚΩ排阻，用于限流。選通端口只是引出，沒有與其他任何功能電路連接，是一個相對獨立的模塊。
[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)口與其他模塊均沒有連接，使該功能電路相對獨立。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)，這樣可以實時對地址數(shù)據(jù)進行譯碼；圖9中J6為3-8譯碼電路三位地址端，J12為3-8譯碼器譯碼結果輸出端，兩者與其他功能電路沒有連接，使該模塊相對獨立。
[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，對于PT2262芯片，1-8引腳為八位地址編碼輸入，與開關量電路相連接；9腳為接地端，18腳為電源端；10~13為四位數(shù)據(jù)輸入端，通過連接器J21引出；14腳發(fā)射使能端，低電平有效，通過連接器J24引出；15~16引腳外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率，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有連接，使該模塊相對獨立。
[0064]譯碼部分電路原理如圖11所示，對于PT2272芯片，1-8腳為地址輸入端，可編成和“開路”三種狀態(tài)，要求與PT2262設定的狀態(tài)一致，與開關量電路相連接；9腳接地，18腳電源端；10~13腳解碼數(shù)據(jù)輸出端，通過連接器J22引出；14腳為脈沖編碼信號輸入端，通過連接器J72引出；15~16腳外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率，這里取200ΚΩ，與PT2262的外界振蕩電阻相匹配；17腳為輸出端，接收有效信號時，VT腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，通過連接器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有連接，使該模塊相對獨立。
[0065]這兩個部分各有一個八位的開關量電路與其地址端對應連接，來實現(xiàn)這兩個芯片的地址編碼，開關量電路沒有“高阻態(tài)”輸出，地址編碼也沒有“高阻態(tài)”，但在實驗條件下地址編碼數(shù)目是充足的。
[0066](6)無線發(fā)送和接收電路
[0067]如圖4 (a)和圖4 (C)所示，無線發(fā)送和接收電路分別采用315MHz超再生無線發(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，其設計原理已在主從設計方案中敘述。
[0070]LCD12864液晶顯示電路設計原理如下:如圖12所示，電阻R80采用1K Ω的電位器，通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)LCD 12864的對比度，對于自身帶有背光的這部分是多余的；J134為LCD12864控制端RS、RW、E的引出預留端口 J136為液晶的數(shù)據(jù)端Q0~Q7的引出預留端；非極性電容C39為液晶電源的去耦電容，增強了其工作的穩(wěn)定性JCS2為功能選擇引出端，這主要是針對市場上不同的12864液晶產(chǎn)品，即是否帶有中文字庫的12864液晶，對于帶有中文字庫的液晶，15腳PSB為串行、并行選擇端，16腳為NC ;對于沒有帶中文字庫的液晶，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)端口沒有與其他功能電路連接，使該模塊相對獨立。
[0071](8)溫度檢測電路
[0072]如圖4 (b)所示，溫度檢測電路采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器進行溫度采集。
[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為控制信號輸入端口，實驗時可以與單片機某個引腳相連接，當輸入為高電平時Q2導通，蜂鳴器振動發(fā)音。蜂鳴器信號輸入端口與其他功能電路沒有連接，使該模塊相對獨立。
[0075](10)模數(shù)轉換電路
[0076]模數(shù)轉換電路采用ADC0809芯片，通道選擇、時鐘信號、控制信號預留出，供設計時使用，如圖14所示，J87和J92為ADC0809的端口引腳引出預留端，與其他模塊沒有功能電路連接，使該模塊相對獨立。采用TL431組成的可調(diào)基準電壓源為ADC0809提供電壓基準，如圖15所示，Q5為TL431電路基準電壓調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)圖中的R38電位器連接到電路中阻值大小，實現(xiàn)調(diào)節(jié)基準電壓的調(diào)節(jié)；J86為基準電壓輸出端，該端口不僅僅預留，方便調(diào)節(jié)基準，而且通過覆銅線與ADC0809模塊的基準電壓端口相連接。
[0077](11)數(shù)模轉換電路
[0078]數(shù)模轉換電路采用DAC0832芯片，如圖16所示。由于DAC0832輸出的是電流型，需要采用集成運放將電流轉換為電壓，本設計采用的集成運放為UA741 ;DAC0832基準電壓設計方案參照圖15。圖16中，電容C30為芯片工作電源的去耦電容；R36為運放調(diào)零電位器J80和J81為數(shù)模轉換的數(shù)字數(shù)據(jù)D10~DI7輸入口引出預留端，J83為模擬信號輸出引出預留口，數(shù)據(jù)輸入端口與模擬輸出端口沒有與其他功能電路連接，使該模塊相對獨立。
[0079](12) E2PROM 存儲器電路
[0080]E2PROM存儲器采用AT24C02芯片，I2C總線方式，該芯片的1~3腳A0~A2為地址端；5腳SDA為數(shù)據(jù)端；6腳為時鐘端；7腳WP為寫保護端，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為時鐘線上拉電阻；R28為；數(shù)據(jù)線上拉電阻J63為寫保護、時鐘、數(shù)據(jù)的引出端，三個端沒有與其他功能電路連接，使該模塊相對獨立。
[0081](12)時鐘電路
[0082]時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片，如圖18所示，J67為時鐘、數(shù)據(jù)、復位控制引出端；R25、R26和R28為時鐘、數(shù)據(jù)、復位的上拉電阻；電容C8為芯片電源去耦電容。該模塊的時鐘、數(shù)據(jù)、復位控制端沒有與其他功能電路連接，使該模塊相對獨立。
[0083](13)繼電器及驅動電路
[0084]繼電器采用型號為SRD-5VDC-SL繼電器，繼電器驅動采用三極管構成的開關驅動電路，如圖19所示。Q3為NPN型三極管，當Q3導通時，繼電器線圈有較強的電流通過，繼電器的觸點發(fā)生動作。此外，D15為續(xù)流二極管，起到保護電路的作用；J62為該模塊的控制信號輸入端，該端口沒有與其他功能電路相連接，使該模塊相對獨立。
[0085](14)電機驅動電路
[0086]電機的驅動模塊采用小功率電機專用驅動芯片ULN2003，由于芯片內(nèi)部本身帶有續(xù)流二極管能降低線圈的通斷對電路造成的影響，外圍電路比較簡單，只需連接地和輸出公共端電源，其他的引腳通過連接器J88和J90引出預留，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，采用三極管構成驅動電路，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)送信號輸入口引出端。Q6導通，紅外發(fā)光管的工作電流增強，增強紅外發(fā)光管發(fā)出的紅外光的強度的目的。該端口沒有與其他功能電路連接，使該t吳塊相對獨立。
[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)測二極管監(jiān)測到紅外信號，該信號較弱，經(jīng)放大器處理后，至限幅器，將信號脈沖幅度控制在一定的范圍。然后脈沖信號進入帶通濾波器，選出30khz到60khz的負載波，通過解調(diào)電路和積分電路進入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。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為接收信號輸出預留端口，該端口沒有與其他功能電路連接，使該模塊相對獨立。
[0090](16) LED 點陣電路
[0091]LED點陣電路由四塊8X8LED點陣構成16X16點陣，如圖23所示。采用列掃描，行送數(shù)據(jù)的方式實現(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，譯碼器就會進行譯碼操作，在輸出端上就會有相應的輸出；譯碼器的輸出與點陣的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實現(xiàn)對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連接器J137預留出，方便連接；鎖存器的數(shù)據(jù)輸入口通過連接器JlOO預留出，兩片鎖存器的數(shù)據(jù)輸出口分別與點陣的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留出，沒有與其他功能相連接，使16X16LED點陣模塊相對獨立。
[0093]編程時對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]實驗實訓平臺采用開關穩(wěn)壓電源供電，為了擴展時對擴展電路模塊提供電能，支持二次開發(fā)，設計+5V、-5V、+12V、-12V電源各有一開關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。電源設計方案及使用方法如圖26所示。
[0096]本實用新型從應用型人才培養(yǎng)角度出發(fā)，基于開放式單片機實驗平臺的設計思想，設計了一個硬件資源分配靈活、循序漸進、理論聯(lián)系實際的單片機實驗實訓平臺，具有以下優(yōu)點:
[0097]1、采用“主-從”機設計方案，該平臺設計兩個單片機最小系統(tǒng)，有效彌補了現(xiàn)有單片機實驗實訓平臺中兩個單片機之間通信和兩個單片機協(xié)同控制實驗實訓內(nèi)容缺乏的不足。
[0098]2、采用功能模塊化的設計方案，使每一個單位電路模塊都相互獨立。把I/O分配的權利留給學生，極大程度調(diào)動了學生的主觀能動性，提高了學生學習單片機課程的熱情。
[0099]3、開放式設計方案，把平臺開發(fā)的資源和細節(jié)全部共享給學生，隨著學習的深入，學生可以在此平臺上開發(fā)出有實際用途的成果。
[0100]4、項目式設計方案，實驗實訓項目和實際應用緊密結合，學生應用此平臺開發(fā)的成果能輕松地移植到實際應用的系統(tǒng)中，大大降低了系統(tǒng)開發(fā)的效率，提高了系統(tǒng)的可移植性。
[0101]5、層次化實驗實訓項目設置方案。
[0102]依據(jù)循序漸進的學習規(guī)律，由淺入深、由簡到繁、由個別單元到綜合應用，有層次的設置實驗實訓開發(fā)項目，即合理的分別設置基礎的驗證型、設計型和綜合性型項目，且以綜合型、設計型項目為主，引導學生利用基本實驗方法和實驗技能去解決實際問題，使學生從根本上對單片機技術深入地理解與掌握，開發(fā)的實驗實訓項目類型及所占比例如圖27所示。
[0103]本實用新型提出了基于雙STC單片機的實驗實訓平臺設計方案，以單片機應用型人才培養(yǎng)為出發(fā)點，以模塊化、開放性、實用性、層次化為設計原則，既遵循循序漸進的學習的規(guī)律，又極大地提高了學生學習的興趣。因此，該實用新型能有效提高單片機應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，從而達到了推廣嵌入式單片機技術廣泛應用的目的。
【權利要求】
1.一種雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:它包括最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)，以及功能相互獨立的矩陣鍵盤和按鍵電路、開關量電路、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、無線發(fā)送電路、無線接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測電路、聲響提示電路、模數(shù)轉換電路、數(shù)模轉換電路、存儲器電路、時鐘電路、繼電器及驅動電路、電機驅動電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點陣電路；所述最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)與矩陣鍵盤和按鍵電路、開關量電路、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、無線發(fā)送電路、無線接收電路、液晶顯示電路、溫度檢測電路、聲響提示電路、模數(shù)轉換電路、數(shù)模轉換電路、存儲器電路、時鐘電路、繼電器及驅動電路、電機驅動電路、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、LED點陣電路之間通過連接器連接；它還包括通過連接器連接擴展電路的+5V、-5V、+12V、-12V電源。2.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述最小主單片機系統(tǒng)、最小從單片機系統(tǒng)均包括STC89C52RC單片機和與其連接的復位電路、電源開關電路、晶振電路、程序下載接口電路、與并口連接的排阻；所述單片機的EA引腳接工作電壓。3.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述最小從單片機系統(tǒng)與DS18B20溫度檢測電路的輸出端、與無線發(fā)送電路的輸入端連接；所述最小主單片機系統(tǒng)與無線接收電路的輸出端連接、與液晶顯示電路的輸入端連接；所述無線發(fā)送電路與無線接收電路之間無線通訊連接。4.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述矩陣鍵盤和按鍵電路采用功能復用的4X4矩陣鍵盤和按鍵電路。5.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，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)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述溫度檢測電路采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器。7.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述存儲器電路采用型號為AT24C02的E2PROM存儲器。8.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述LED點陣電路采用由四塊8X8的LED點陣構成的16X16點陣。9.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述模數(shù)轉換電路采用ADC0809芯片，所述數(shù)模轉換電路采用DAC0832芯片。10.根據(jù)權利要求1所述的雙單片機實驗實訓平臺，其特征在于:所述+5V、-5V、+12V、-12V電源均設置有一個控制所述電源輸出端通斷的開關按鍵。
【文檔編號】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 [申請人]徐坤, 周子昂, 張鴻輝, 李向東, 李娜娜, 賀婭莉, 陳園園