本實(shí)用新型屬于電工電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)的高等院校都設(shè)有單片機(jī)課程。為了更好的學(xué)習(xí)和實(shí)踐單片機(jī)技術(shù)，各個(gè)院校都開(kāi)設(shè)了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)的教學(xué)。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)的重要教學(xué)設(shè)備。各個(gè)院校采用的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)大多是由單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)公司開(kāi)發(fā)，且將處理器核心電路、所有擴(kuò)展的功能模塊電路都集成到了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電路板上。這類(lèi)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)于外部資源的擴(kuò)展多采用固定模式。一方面，它忽略了單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展在單片機(jī)技術(shù)的重要地位，不利于單片機(jī)技術(shù)的深入學(xué)習(xí)。另一方面，它不利于學(xué)生對(duì)IO擴(kuò)展和三總線擴(kuò)展的理解，特別不利于對(duì)單片機(jī)硬件資源地址分配的理解。另外，這類(lèi)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件內(nèi)容復(fù)雜、硬件不透明，造成了學(xué)術(shù)無(wú)法理解和學(xué)習(xí)硬件電路的連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種具有兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便單片機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)，靈活性強(qiáng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括單片機(jī)系統(tǒng)模塊、電源模塊、交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器模塊和AD/DA模塊；

所述單片機(jī)系統(tǒng)模塊包括單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路、三總線擴(kuò)展接口、IO管腳擴(kuò)展接口和內(nèi)部資源接口；復(fù)位電路輸出端與單片機(jī)連接，晶振電路的輸出端與單片機(jī)連接，單片機(jī)與三總線擴(kuò)展接口、IO管腳擴(kuò)展接口和內(nèi)部資源接口分別相連接；

單片機(jī)系統(tǒng)模塊的三總線擴(kuò)展接口與交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器模塊、AD/DA模塊的三總線接口通過(guò)排線連接；單片機(jī)系統(tǒng)模塊的IO管腳擴(kuò)展接口與交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊的IO管腳接口通過(guò)杜邦線連接；電源模塊為單片機(jī)系統(tǒng)模塊、交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器模塊、AD/DA模塊供電；

所述電源模塊包括USB電源、外接電源、切換供電電路、5.0V電路和3.3V電路；USB電源的輸出端連接切換供電電路的一個(gè)輸入端，外接電源的輸出端連接切換供電電路的另一個(gè)輸入端，切換供電電路的輸出端分別連接5.0V電路和3.3V電路的輸入端；

所述交互顯示模塊包括數(shù)碼管電路、流水燈電路、點(diǎn)陣電路和12864顯示電路；數(shù)碼管電路、流水燈電路、點(diǎn)陣電路和12864顯示電路的輸入端均連接至IO管腳接口；數(shù)碼管電路、流水燈電路、點(diǎn)陣電路和12864顯示電路的輸入端均連接至三總線接口；

所述交互輸入模塊包括獨(dú)立按鍵電路、矩陣鍵盤(pán)電路、PC鍵盤(pán)電路和紅外遙控電路；獨(dú)立按鍵電路、矩陣鍵盤(pán)電路、PC鍵盤(pán)電路和紅外遙控電路的輸出端均連接至IO管腳接口；獨(dú)立按鍵電路、矩陣鍵盤(pán)電路、PC鍵盤(pán)電路和紅外遙控電路的輸出端均連接至三總線接口；

所述采集模塊包括光線采集電路、DHT11采集電路、聲響采集電路、雨滴采集電路、火焰采集電路和氣體采集電路；光線采集電路、DHT11采集電路、聲響采集電路、雨滴采集電路、火焰采集電路和氣體采集電路的輸出端均連接至IO管腳接口；光線采集電路、DHT11采集電路、聲響采集電路、雨滴采集電路、火焰采集電路和氣體采集電路的輸出端均連接至三總線接口；

所述控制模塊包括蜂鳴器控制電路、繼電器控制電路、電機(jī)控制電路、PWM控制電路、電流信號(hào)控制電路和光電隔離控制電路；蜂鳴器控制電路、繼電器控制電路、電機(jī)控制電路、PWM控制電路、電流信號(hào)控制電路和光電隔離控制電路的輸入端均連接至IO管腳接口；蜂鳴器控制電路、繼電器控制電路、電機(jī)控制電路、PWM控制電路、電流信號(hào)控制電路和光電隔離控制電路的輸入端均連接至三總線接口；

所述存儲(chǔ)器模塊包括ROM電路、RAM電路；ROM電路、RAM電路與三總線接口均連接；

所述AD/DA模塊包括ADC0809電路和DAC0832電路；ADC0809電路和DAC0832電路與三總線接口均連接。

所述三總線擴(kuò)展接口包括16位地址口、8位數(shù)據(jù)口和控制口。

所述IO管腳擴(kuò)展接口包括P0口、P1口、P2口和P3口。

所述內(nèi)部資源接口包括中斷口、定時(shí)口和串行口。

所述數(shù)碼管電路包括11個(gè)數(shù)碼管。

所述流水燈電路包含8行8列的LED燈。

所述點(diǎn)陣電路為16*16顯示點(diǎn)陣。

所述電流信號(hào)控制電路包括4-20mA電路和0-20mA電路。

所述矩陣鍵盤(pán)電路包括4行3列按鍵。

所述ROM電路采用8KB和32KB的ROM電路；所述RAM電路采用8KB和32KB的RAM電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1、提供了兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口：三總線擴(kuò)展和IO管腳擴(kuò)展，有利于深入學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展和深刻理解單片機(jī)硬件資源地址分配。

2、硬件功能清晰，具有功能設(shè)計(jì)模塊化、擴(kuò)展接口透明、接線方式靈活的特點(diǎn)。

3、既提供了內(nèi)部資源的實(shí)驗(yàn)接口，又提供了基礎(chǔ)的、豐富的和專(zhuān)業(yè)的外擴(kuò)資源模塊電路板。

4、具有完整的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件，既可以完成貼近教學(xué)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，又可以將多個(gè)獨(dú)立資源結(jié)合綜合出復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是單片機(jī)系統(tǒng)模塊拓?fù)鋱D。

圖3是電源模塊拓?fù)鋱D。

圖4是交互顯示模塊拓?fù)鋱D。

圖5是交互輸入模塊拓?fù)鋱D。

圖6是采集模塊拓?fù)鋱D。

圖7是控制模塊拓?fù)鋱D。

圖8是存儲(chǔ)器模塊拓?fù)鋱D。

圖9是AD/DA模塊拓?fù)鋱D。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本實(shí)用新型的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。

見(jiàn)圖1，具有兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括單片機(jī)系統(tǒng)模塊、電源模塊、交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器模塊和AD/DA模塊；單片機(jī)系統(tǒng)模塊的三總線擴(kuò)展接口與交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器模塊、AD/DA模塊的三總線接口通過(guò)排線連接；單片機(jī)系統(tǒng)模塊的IO管腳擴(kuò)展接口與交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊的IO管腳接口通過(guò)杜邦線連接；電源模塊為單片機(jī)系統(tǒng)模塊、交互顯示模塊、交互輸入模塊、采集模塊、控制模塊、存儲(chǔ)器模塊、AD/DA模塊供電。

單片機(jī)系統(tǒng)模塊為本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心，見(jiàn)圖2，單片機(jī)系統(tǒng)模塊包括單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路、三總線擴(kuò)展接口、IO管腳擴(kuò)展接口和內(nèi)部資源接口；復(fù)位電路輸出端與單片機(jī)連接，晶振電路的輸出端與單片機(jī)連接，單片機(jī)與三總線擴(kuò)展接口、IO管腳擴(kuò)展接口和內(nèi)部資源接口分別相連接；三總線擴(kuò)展接口包括16位地址口、8位數(shù)據(jù)口和控制口，IO管腳擴(kuò)展接口包括P0口、P1口、P2口和P3口，內(nèi)部資源接口包括中斷口、定時(shí)口和串行口。

單片機(jī)系統(tǒng)模塊中，單片機(jī)采用STC89C54芯片，復(fù)位電路具有上電和按鍵兩種復(fù)位電路模式，晶振電路采用12MHz和11.0592MHz兩種；三總線擴(kuò)展接口的16位地址口由單片機(jī)的P2口和經(jīng)過(guò)鎖存的P0口構(gòu)成，8位數(shù)據(jù)口由單片機(jī)的P0口構(gòu)成，控制口由單片機(jī)的P1和P3口組成；IO管腳擴(kuò)展接口由單片機(jī)的P0、P1、P2和P3四個(gè)8位端口構(gòu)成；內(nèi)部資源接口提供2個(gè)中斷接口、2個(gè)定時(shí)接口和1個(gè)串行接口，中斷和定時(shí)接口可由外部提供脈沖信號(hào)，串行口可與外部的PC機(jī)或其它串行設(shè)備相連。

電源模塊為整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供電源，見(jiàn)圖3，電源模塊包括USB電源、外接電源、切換供電、5.0V電路和3.3V電路；USB電源的輸出端連接切換供電的一個(gè)輸入端，外接電源的輸出端連接切換供電的另一個(gè)輸入端，切換供電的輸出端分別連接5.0V電路和3.3V電路的輸入端；電源模塊USB電源和外接電源兩種供電方式，采用切換供電電路進(jìn)行供電方式的切換，5V電路采用LM2596-5器件，3.3V電路采用LM2596-3.3器件。

交互顯示模塊為本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的顯示設(shè)備，見(jiàn)圖4，交互顯示模塊包括數(shù)碼管電路、流水燈電路、點(diǎn)陣電路和12864顯示電路；數(shù)碼管電路、流水燈電路、點(diǎn)陣電路和12864顯示電路的輸入端均連接至IO管腳接口；數(shù)碼管電路、流水燈電路、點(diǎn)陣電路和12864顯示電路的輸入端均連接至三總線接口；數(shù)碼管電路包括11位共陰極數(shù)碼管，流水燈電路采用8行8列的LED燈，點(diǎn)陣電路采用16*16顯示點(diǎn)陣，12864顯示電路采用12864型號(hào)的液晶屏；交互顯示模塊中的所有電路都提供兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口：三總線接口和IO管腳接口。

交互輸入模塊為本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的輸入設(shè)備，見(jiàn)圖5，交互輸入模塊包括獨(dú)立按鍵電路、矩陣鍵盤(pán)電路、PC鍵盤(pán)電路和紅外遙控電路；獨(dú)立按鍵電路、矩陣鍵盤(pán)電路、PC鍵盤(pán)電路和紅外遙控電路的輸出端均連接至IO管腳接口；獨(dú)立按鍵電路、矩陣鍵盤(pán)電路、PC鍵盤(pán)電路和紅外遙控電路的輸出端均連接至三總線接口；獨(dú)立按鍵電路提供了6個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)，矩陣鍵盤(pán)電路包括4行3列按鍵，PC鍵盤(pán)電路提供了可與PC鍵盤(pán)相連接的PC口，紅外遙控電路采用可接收紅外信號(hào)的一體管HS0038；交互輸入模塊中的電路都提供兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口：三總線接口和IO管腳接口。

采集模塊為本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)外擴(kuò)的輸入傳感器設(shè)備，見(jiàn)圖6，采集模塊包括光線采集電路、DHT11采集電路、聲響采集電路、雨滴采集電路、火焰采集電路和氣體采集電路；光線采集電路、DHT11采集電路、聲響采集電路、雨滴采集電路、火焰采集電路和氣體采集電路的輸出端均連接至IO管腳接口；光線采集電路、DHT11采集電路、聲響采集電路、雨滴采集電路、火焰采集電路和氣體采集電路的輸出端均連接至三總線接口；光線采集電路通過(guò)光敏電阻與A/D電路采集光線強(qiáng)弱的數(shù)字信號(hào)，DHT11電路通過(guò)DHT11傳感器實(shí)現(xiàn)溫度與濕度的采集，聲響采集電路通過(guò)麥克風(fēng)與A/D電路采集數(shù)字開(kāi)關(guān)量信號(hào)，雨滴采集電路通過(guò)雨滴傳感器與A/D電路采集雨滴量大小的數(shù)字信號(hào)，火焰采集電路通過(guò)火焰?zhèn)鞲衅髋cA/D電路采集火焰明暗的數(shù)字信號(hào)，氣體采集電路通過(guò)MQ-4傳感器與A/D電路采集天然氣濃度的數(shù)字信號(hào)；采集模塊中的電路都提供兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口：三總線接口和IO管腳接口。

控制模塊為本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)外擴(kuò)的輸出傳感器設(shè)備，見(jiàn)圖7，控制模塊包括蜂鳴器控制電路、繼電器控制電路、電機(jī)控制電路、PWM控制電路、電流信號(hào)控制電路和光電隔離控制電路；蜂鳴器控制電路、繼電器控制電路、電機(jī)控制電路、PWM控制電路、電流信號(hào)控制電路和光電隔離控制電路的輸入端均連接至IO管腳接口；蜂鳴器控制電路、繼電器控制電路、電機(jī)控制電路、PWM控制電路、電流信號(hào)控制電路和光電隔離控制電路的輸入端均連接至三總線接口；蜂鳴器電路采用8050三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，繼電器電路采用JQC-3FF型號(hào)的繼電器，電機(jī)控制電路采用ULN2003芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，PWM控制電路采用NE555定時(shí)器芯片，電流信號(hào)控制電路采用變送模塊ISO D2-P3-O1-Q01、ISO D2-P3-O2-Q01實(shí)現(xiàn)4-20mA、0-20mA信號(hào)，光電隔離控制電路采用TL521-4實(shí)現(xiàn)可控的光電隔離電路；控制模塊中的電路都提供兩種系統(tǒng)擴(kuò)展接口：三總線接口和IO管腳接口。

存儲(chǔ)器模塊為本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供外擴(kuò)的存儲(chǔ)設(shè)備，見(jiàn)圖8，存儲(chǔ)器模塊包括ROM電路、RAM電路；ROM電路、RAM電路與三總線接口均連接；ROM電路采用8KB和32KB的ROM，型號(hào)為2764和27256；RAM電路采用8KB和32KB的RAM，型號(hào)為6264和62256；存儲(chǔ)器模塊采用三總線接口。

AD/DA模塊為本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備，見(jiàn)圖9，AD/DA模塊包括ADC0809電路和DAC0832電路；ADC0809電路和DAC0832電路與三總線接口均連接；ADC0809電路提供8路模擬量通道接口，DAC0832電路提供模擬量輸出測(cè)試接口。