一种双单片机实验实训平台的制作方法_2

文档序号:8581001阅读:来源:国知局

[0040]图24为74HC154译码电路原理图。
[0041]图25为74HC573八位数据锁存器电路原理图。
[0042]图26为平台扩展电源电路原理图,其中,图26a为+12V扩展电源电路原理图,图26b为-12V扩展电源电路原理图,图26c为+5V扩展电源电路原理图,图26d为-5V扩展电源电路原理图。
[0043]图27为实验项目类型及其所占比例示意图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0045]本实用新型提供一种双单片机实验实训平台,采用主从机设计方案,在设计PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)时,就充分规划好单片机的I/O资源和各个模块的输入与输出接口,各个模块通过插针或插孔相连接(通过连接器连接)实现了平台上硬件资源的开放。本实用新型包括最小主单片机系统、最小从单片机系统,以及功能相互独立的矩阵键盘和按键电路、开关量电路、LED流水灯电路、3-8译码和数码显示电路、编码和译码电路、无线发送电路、无线接收电路、液晶显示电路、温度检测电路、声响提示电路、模数转换电路、数模转换电路、存储器电路、时钟电路、继电器及驱动电路、电机驱动电路、红外发送电路、红外接收电路、LED点阵电路,还包括+5V、-5V、+12V、-12V电源,用于通过连接器给实验者自主设计的扩展电路供电。本实用新型原理框图如图1所示。
[0046]本实用新型采用如下方案实现:
[0047]1、平台主从机设计方案
[0048]该实验实训平台上设计了两个相互独立的单片机最小系统:第一最小单片机系统和第二最小单片机系统,每个最小单片机系统均可以作为最小主单片机系统(主机系统),也可作为最小从单片机系统(从机系统),增加了系统灵活性,主从机设计方案如图2所示。所述最小主单片机系统、最小从单片机系统均包括STC89C52RC单片机和与其连接的复位电路、电源开关电路、晶振电路、程序下载接口电路、与并口连接的排阻,所述单片机的EA引脚接工作电压。两个单片机最小系统分别具有独立的程序下载接口,两个单片机的I/O口通过插针J95、J96和J128、J129引出,学生在实验实训时,可以根据设计方案自行选择I/O 口,达到了 I/O资源开发的目的。同时,这种设计方式,弥补了现有单片机实验实训平台不能开设双机通信和多机控制的实验项目的不足。所述双STC最小单片机系统也可以采用其他类型的双嵌入式单片机设计替代。
[0049]本实用新型能够完成由双单片机控制的温度采集与无线传输的综合实验项目,如图3所示。最小从单片机系统与DS18B20温度检测电路的输出端、与无线发送电路的输入端连接;所述最小主单片机系统与无线接收电路的输出端连接、与液晶显示电路的输入端连接;所述无线发送电路与无线接收电路之间无线通讯连接。从机系统控制温度传感器采集现场温度,再通过无线发射电路将采集的温度发射到主机系统,主机系统由无线接收电路接收温度数据,经主机处理后,送往液晶显示电路。
[0050]如图4 (a)和图4 (C)所示,温度采集与无线传输的综合实验项目所采用的无线发送电路和无线接收电路分别采用315MHz超再生无线发送和接收模块。如图4 (b),采用DS18B20数字式温度传感器进行温度采集现场温度;如图4 (d),采用IXD1602低功耗液晶显示电路进行显示。
[0051]选择第一单片机最小系统作为主机,选择第二单片机最小系统作为从机,通过从机任意一个I/O 口 J128、J129与J82连接,控制DS18B20温度传感器采集温度,经过数字处理后,再选择一个I/O 口 J128、J129与无线发送电路的J26连接,将采集到的温度信息发出。第一单片机最小系统作为接收端主机,通过任选I/O 口 J95、J96分别与无线接收电路的J73和IXD1602液晶显示电路的J133、J135连接,实现温度的接收与显示功能。
[0052]以上所有各个功能电路相互独立,亦可在其他设计项目中使用,增加了平台硬件资源的灵活性;同时,在一个项目中用到了两个单片机,达到多机控制训练的目的。
[0053]2、平台基本系统模块技术方案
[0054](I)矩阵键盘和按键电路
[0055]矩阵键盘和按键电路采用功能复用的4X4矩阵键盘和按键电路。当独立按键按下时,为低电平,通过检测低电平来进行检测按键是否按下;对于矩阵键盘需要单片机不断地进行扫描才能确定哪一个按键按下。4 X 4键盘如图5所示,其中K1~K16为按键,Jl为行扫描端口,J2为列扫描端口,行扫描与列扫描没有与其他功能电路相连接,使矩阵键盘相对独立,方便电路连接。
[0056](2)开关量电路
[0057]开关量电路由8位拨码开关和上拉电阻组成,如图6所示。拨码开关一侧引脚连接上拉电阻提供高电平,另一侧引脚接地提供低电平。当拨码开关各位处于开、关不同状态时,开关量输出端口各位输出的电平高、低也不相同,以此来实现开关量“O”和“I”的输出。图中J4为开关量输出端口引出端,除电源外没有与其他模块电路连接,使该模块相对独立;RP3为4.7ΚΩ排阻,通过电源起到电位上拉的作用;SW_KGL为八位拨码开关,其中一边引脚全部接地。
[0058](3) LED流水灯电路
[0059]8位LED灯电路如图7所示,D3~D10为发光二极管,阳极经IK Ω限流电阻接到+5V电源上,阴极通过连接器J59作为端口选通,低电平时LED点亮;RP9为1ΚΩ排阻,用于限流。选通端口只是引出,没有与其他任何功能电路连接,是一个相对独立的模块。
[0060](4) 3-8译码电路和数码显示电路
[0061]数码管显示电路如图8所示,其中RP8为1ΚΩ的排阻,用于限流;C2为该部分的去耦电容;J7和J13为八位数码管的位选引出端口,与数码管的位选引脚连接,JlO为数码管的数据引出端口,而位选和数据口与其他模块均没有连接,使该功能电路相对独立。3-8译码电路如图9所示,74LS138的有效控制位始终处于有效状态,这样可以实时对地址数据进行译码;图9中J6为3-8译码电路三位地址端,J12为3-8译码器译码结果输出端,两者与其他功能电路没有连接,使该模块相对独立。
[0062](5)编码电路和译码电路
[0063]编码电路采用编码器PT2262芯片,译码电路采用译码器PT2272芯片。编码电路原理如图10所示,对于PT2262芯片,1-8引脚为八位地址编码输入,与开关量电路相连接;9脚为接地端,18脚为电源端;10~13为四位数据输入端,通过连接器J21引出;14脚发射使能端,低电平有效,通过连接器J24引出;15~16引脚外接振荡电阻,决定振荡的时钟频率,这里取1.2ΜΩ ;17脚为数据输出端,编码数据由此脚串行输出,通过连接器J25引出,这样编码模块的数据输入、发射使能、编码数据输出端口与其他功能电路没有连接,使该模块相对独立。
[0064]译码部分电路原理如图11所示,对于PT2272芯片,1-8脚为地址输入端,可编成和“开路”三种状态,要求与PT2262设定的状
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