专利名称：可在线编程与调试的单片机实验板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单片机，更具体地说，是涉及一种可在线编 程与调试的单片机实验板。
背景技术：
单片机是一门实践性很强的课程，很多学生都学不好这门课，其 主要原因在于实践不够。受学时所限，教师一般只能在讲完原理后 安排一些验证性的实验，随后的课程设计也往往流于形式，使学生 的设计能力得不到有效的锻炼。有些学生希望能在课外深入学习单 片机的开发，却找不到一种适合他们的目标板。
目前，教学中使用的单片机实验箱大都采用并行扩展模式，与单
片机系统的SOC ( System on Chip,系统级芯片)发展趋势相悖。此 类实验箱的功能虽多，但是体积大，成本高，可靠性差，其中一部 分还需要仿真器和编程器的支持，无法单独进行设计性实验和产品 开发，因而不适合用作学生的课外设计训练。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种体积小、成 本低、可靠性高、可扩展性强的单片机实验板。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种可在线编程与调试的 单片机实验板，其包括主控器，所述主控器为单片机，并在其外围 连接配置了 LED数码显示器、LCD点阵显示器、LED指示灯、蜂鸣 器、行列键盘、功率驱动器、串行E^ROM、实时钟、A/D转换器、 数字温度传感器、红外收发器、USB-232转换器以及信号引出排针。
根据本实用新型的一个实施例，该单片才几包括SST89E5X系列单片机。
根据本实用新型的另一个实施例，该单片机包括LED数码显 示器为4位共阳型一体化显示模块；LCD点阵显示器为128x64图形 显示模块；行列键盘为2x8矩阵结构；蜂鸣器为无源压电型；功率 驱动器使用L298芯片；数字温度传感器使用DS18B20型；红外收 发器中的发射管为普通红外发射管，接收管为一体化38KHz红外接 收模块；USB-232转换器使用FT232和SP213芯片；串行E2PROM 使用AT24C1024芯片；实时钟使用PCF8563T芯片；A/D转换器使 用PCF8591芯片。
根据本实用新型的再一个实施例，该单片机进一步包括用于在计 算机软件支持下进行单片机在线编程和调试的USB电缆。
根据本实用新型的又一个实施例，该单片机进一步包括与计算机 的USB 口直接连接的电源输入端。
根据本实用新型的另外一个实施例，该单片机进一步包括设置于 电源输入端的保险丝。
根据本实用新型的另外一个实施例，该单片机进一步包括外接电 源插孔。
根据本实用新型的另外一个实施例，该单片机进一步包括由单片 机的通用口线构建的串行扩展总线。
根据本实用新型的又 一 个实施例，串行扩展总线包括实现单片机
与串行E^ROM、实时钟、A/D转换器之间的连接的fC总线。
本实用新型的有益效果是，提供了一种可在线编程和调试的单片 机实验板，其摒弃了使用并行总线扩展外部存储器的传统模式，以 较低的成本实现了仿真器、编程器和应用板的一体化，大大降低了 单片机系统开发门搵，具有体积小、成本低、可靠性高、可扩展性 强等优点，可作为课堂教学、单片机课程设计、毕业设计、课外电 子实践和电子竟赛训练等的通用目标板，通过大量案例学习和实践 训练，可以使学生的应用设计能力得到快速的提高。
图1是本实用新型的一个优选实施例的结构原理图；以及 图2是本实用新型的优选实施例的单片机口线分配图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型的优选实施方式进行进 一步的说明。
图1是根据本实用新型的一个优选实施例的单片机的结构原理 图。本实用新型采用的是SST89E5X系列单片机，包括SST89E52、 SST89E54、 SST89E58、 SST89E516等型号,其指令系统及引脚排列 与80C51单片机兼容，而片内资源和性能指标则有很大提升。 SST89E5X系列单片机除具有8KB 64KB程序存储器、1KB数据存 储器、4个8位I/O 口 、 3个16位定时/计数器、1个5通道PCA (Programable Counter Array,可编程计数器阵列)、1个可编程WDT (Watchdog Timer,看门狗)、1个全双工增强型UART ( Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收/发送装置)、l个 SPI 口 ( Serial Peripheral Interface,串行外设接口 ) 、 8向量4级中 断外，还支持IAP (in Application Programming,在应用编程)、ALE (Adress Lock Enable,地址锁存允许)输出禁止、Brown-out检测(低 电压检测)等功能。特别是其IAP (在应用编程)功能，大大降低了 开发单片机系统的设备支出，只需通过一根USB电缆连接到计算机 的USB 口，就可在计算机软件支持下进行单片机程序的在线编程和 调试。
S S T 8 9 E 5 X单片机内部的程序存储器和数据存储器已能满足本 实用新型提供的实验板的实际需要，因而该实验板摒弃了使用并行 总线扩展外部存储器的传统模式，使单片机I/O 口线利用率达到 100%。该单片机通过32根I/O 口线分别与LED数码显示器、LCD 点阵显示器、LED指示灯、蜂鸣器、行列键盘、功率驱动器、串行 E2PROM、实时钟、A/D转换器、数字温度传感器、红外收发器、USB-232转换器以及信号引出排针相连。口线具体分配方案需综合 考虑单片机各I/O 口的内部结构以及不同外围设备和功能器件的工 作特点以后加以确定。
本实用新型提供的实验板的尺寸不大于125mm (长)x80mm (宽)。在功率驱动器空载情况下，该实验板最大工作电流不超过 0.2A,可利用计算机的USB 口直接供电。为防止短路造成计算机故 障，该实验板电源输入端设有一个0.5A的保险丝。此外，该实验板 还设有外接电源插孔，方便驱动大功率负载时使用。
在本实用新型的优选实施例中，该单片才几的口线P0分时用作LED 数码显示器的段码端口 LEDSEG、 LCD点阵显示器的数据端口 LCDData以及行列键盘的列输出端口 KEYCOL, 口线P2的高4位(口 线P2.7 P2.4 )用作LCD点阵显示器的控制端口 LCDCtrl， 口线P2的 低4位(口线P2.3 P2.0)用作功率驱动芯片L298的信号输入端口 L298IN,同时还与4个LED发光管对应相连。该单片机的口线Pl.O 作为红外收发器的载波输出端口 IRCarry, 口线Pl.l连同口线P1.7 P1.5 共4根口线作为LED数码显示器的位码端口 LEDBIT0 LEDBIT3， 口 线P1.2作为^^鸣器控制端口 BUZZ, 口线P1.3和P1.4作为功率驱动芯 片L298的使能控制端口 L298EN。单片机的口线RXD、 TXD分时用 作USB-232转换器的数据收发端口 COM232以及红外收发器的数据收 发端口 IRTxRx, 口线INTO用作时钟芯片PCF8563T的中断输入端口 8563INT， 口线INT1、 TO用作行列键盘的行输入端口 KEYROW, 口 线Tl作为数字温度传感器DS18B20的数据/控制端口 ， 口线WR、 RD 作为虚拟I2C bus (Inter-Integrated Circuit bus,内部集成电路总线)的 时钟及串行数据线。
I2C总线是单片机应用系统中常用的串行扩展总线，可通过I2C总 线为单片机扩展多种外围功能器件和外设。由于SST89E5X单片机没 有配置硬件fC接口，因此，在本优选实施例中，利用WR、 RD两根 口线，配合软件代码，构建了一套虚拟的I2C总线。软件代码是根据 fC协议设计的，可产生与标准^C总线一样的工作时序，挂接在虚拟I2C总线上的器件包括串行E^ROM、实时钟以及A/D转换器。
本优选实施例中所使用的元器件型号及规格是LED数码显示 器为4位共阳型一体化显示模块；LCD点阵显示器为128x64图形显 示模块；行列键盘为2x8矩阵结构；蜂鸣器为无源压电型；功率驱 动器使用L298芯片；数字温度传感器使用DS18B20型；红外收发 器中的发射管为普通红外发射管，接收管为一体化38KHz红外接收 模块；USB-232转换器使用FT232和SP213芯片；串行E2PROM使 用AT24C1024芯片；实时钟使用PCF8563T芯片；A/D转换器使用 PCF8591芯片。
本实用新型优选实施例中提供的实验板摒弃了使用并行总线扩 展外部存储器的传统模式，以较低的成本实现了仿真器、编程器和 应用板的一体化，大大降低了单片机系统开发门槛，可作为课堂教 学、单片机课程设计、毕业设计、课外电子实践和电子竟赛训练等 的通用目标板，通过大量案例学习和实践训练，可以使学生的应用 设计能力得到快速的提高。
该实验板硬件资源丰富，通用性强，可支持多种基础性、综合性实 验及设计、开发性项目。如果仅使用发光管、数码管、按键、蜂鸣器等 常规外设便可进行流水灯、交通灯、音乐门铃、电子琴、电子钟、抢答 器、防盗报警器、电子密码锁、矩形波及PWM( Pulse Width Modulation, 脉沖宽度调制)波发生器、频率计、电子游艺机等实验。如果再加上其 它不同组件，还可以设计很多实用项目，如红外遥控器、障碍检测器、 多路定时控制器、数字电压表、任意波形发生器、数据记录仪、流量检 测仪、脉搏测试仪、水位控制器、温度测控仪、目标跟踪系统、串行总 线网络模型、分布式数据采集系统、电梯控制系统、智能玩具车、简易 机器人、数字录放机、IC卡读卡器、门禁系统等。
当然，本领域技术人员应该认识到，上述的实施例对本实用新型仅 起解释而非限定的作用，倘若本实用新型的相应修改和变形属于本实用 新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型的意图也包含在 这些改动和变形中。
权利要求1.一种可在线编程与调试的单片机实验板，包括主控器，其特征在于所述主控器为单片机，并在其外围连接有LED数码显示器、LCD点阵显示器、LED指示灯、蜂鸣器、行列键盘、功率驱动器、串行E2PROM、实时钟、A/D转换器、数字温度传感器、红外收发器、USB-232转换器以及信号引出排针。
2. 根据权利要求1所述的单片机实验板，其特征在于所述单 片机为SST89E5X系列单片机。
3. 根据权利要求1所述的单片机实验板，其特征在于所述LED 数码显示器为4位共阳型一体化显示模块；所述LCD点阵显示器为 128x64图形显示模块；所述行列键盘为2x8矩阵结构；所述蜂鸣器 为无源压电型；所述功率驱动器使用L298芯片；所述数字温度传感 器使用DS18B20型；所述红外收发器中的发射管为普通红外发射管， 接收管为一体化38KHz红外接收模块；所述USB-232转换器使用 FT232和SP213芯片；所述串行E2pR0M使用AT24C1024芯片；所 述实时钟使用PCF8563T芯片；所述A/D转换器使用PCF8591芯片。
4. 根据权利要求1所述的单片机实验板，其特征在于进一步 包括用于在计算机软件支持下进行单片机在线编程和调试的USB电 缆。
5. 根据权利要求1所述的单片机实验板，其特征在于进一步 包括与计算机的USB 口直接连接的电源输入端。
6. 根据权利要求5所述的单片机实验板，其特征在于进一步 包括设置于所述电源输入端的保险丝。
7. 根据权利要求1所述的单片机实验板，其特征在于进一步 包括外接电源插孔。
8. 根据权利要求1所述的单片机实验板，其特征在于进一步 包括由所述单片机的通用口线构建的串行扩展总线。
9. 根据权利要求8所述的单片机实验板，其特征在于所述串行扩展总线包括实现所述单片机与所述串行E2PROM、所述实时钟、 所述A/D转换器之间的连接的I2C总线。
专利摘要本实用新型公开了一种可在线编程与调试的单片机实验板。该教学实验板以SST89E5X系列单片机为主控器，并在其外围配置了LED数码显示器、LCD点阵显示器、LED指示灯、蜂鸣器、行列键盘、功率驱动器、串行E<sup>2</sup>PROM、实时钟、A/D转换器、数字温度传感器、红外收发器、USB-232转换器以及信号引出排针，可以在计算机软件支持下对单片机进行在线编程和调试。该实验板集仿真器、编程器和应用板于一体，具有体积小、成本低、可靠性高、可扩展性强等优点。
文档编号G09B23/00GK201352395SQ20092000008
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者石建国 申请人:电子科技大学中山学院