单片机综合实验系统的制作方法
【专利摘要】一种单片机综合实验系统，包括：单片机最小系统芯片、时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/O接口和键盘，所述时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/O接口和键盘与单片机最小系统芯片分别连接。通过利用单片机最小系统芯片可以节省成本，且通过扩展并行I/O接口使得所述单片机综合实验系统容易扩展，使用灵活。
【专利说明】单片机综合实验系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及教学系统，尤其涉及一种单片机综合实验系统。
【背景技术】
[0002]随着技术的发展和应用的需求，单片机向更高速度、更低功耗、更高位数发展，基本型51单片机已经无法满足高端应用的需求。但51单片机以其适合入门，结构经典仍然是初学者的首选，目前高校的微控制器教学一般还选用51单片机或是其兼容机。单片机综合实验系统课程是高校电子类专业的核心专业课程，该课程要求学生具备51单片机的基本应用能力。
[0003]目前市场上缺少以单片机为基础的实验教学系统，通用的单片机实验平台仅可完成部分实验，因此迫切需要一款成本低、功能全、可扩展，使用灵活的单片机综合实验系统。
实用新型内容
[0004]本实用新型解决的问题是提供一种单片机综合实验系统，使得单片机综合实验系统的成本低、功能全、可扩展、使用灵活。
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供了一种单片机综合实验系统，包括:单片机最小系统芯片、时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/O接口和键盘，所述时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/O接口和键盘与单片机最小系统芯片分别连接。
[0006]可选的，所述复位电路包括第一电容、按钮开关、第一电阻和第二电阻，所述第一电容的一端与工作电压端相连接，另一端与单片机最小系统芯片的RST端相连接，所述按钮开关的一端与工作电压端相连接，另一端与第一电阻的一端相连接，所述第二电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端与单片机最小系统芯片的RST端相连接。
[0007]可选的，所述单片机最小系统芯片为89S51单片机。
[0008]可选的，还包括与单片机最小系统芯片相连接的直流电磁式继电器功率接口。
[0009]可选的，还包括与单片机最小系统芯片相连接的A/D转换器接口。
[0010]可选的，还包括与单片机最小系统芯片相连接的波形发生器。
[0011]与现有技术相比，本技术方案具有以下优点:
[0012]所述单片机综合实验系统包括单片机最小系统芯片、时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/o接口和键盘，利用单片机最小系统芯片可以节省成本，且通过扩展并行I/o接口使得所述单片机综合实验系统容易扩展，使用灵活。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型实施例的单片机综合实验系统的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型实施例的单片机综合实验系统的复位电路的结构示意图；
[0015]图3是本实用新型实施例的单片机综合实验系统的直流电磁式继电器功率接口的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]由于现有的单片机综合实验系统成本较高、功能较少，因此本实用新型提供了一种单片机综合实验系统，包括:单片机最小系统芯片、时钟电路、复位电路、LED显不电路、扩展并行I/O接口和键盘，所述时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/O接口和键盘与单片机最小系统芯片分别连接，利用单片机最小系统芯片可以节省成本，且通过扩展并行I/O接口使得所述单片机综合实验系统容易扩展，使用灵活。
[0017]下面结合附图，通过具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0018]请参考图1，为本实用新型实施例的单片机综合实验系统的结构示意图，包括:单片机最小系统芯片10、时钟电路20、复位电路30、LED显示电路40、扩展并行I/O接口 50和键盘60，所述时钟电路20、复位电路30、LED显示电路40、扩展并行I/O接口 50和键盘60与单片机最小系统芯片10分别连接。
[0019]在本实施例中，所述单片机最小系统芯片10为89S51单片机芯片，所述89S51单片机芯片内部有4KB闪烁存储器，本身就是I个最小系统。利用所述最小系统芯片构成的单片机综合实验系统简单、可靠，且省去了外扩程序存储器的工作。
[0020]所述时钟电路20包括两个电容和一个晶振，所述晶振的一端分别于与89S51单片机芯片的XTALl端和一个电容的一端相连接，所述晶振的另一端分别与89S51单片机芯片的XTAL2端和另一个电容的一端相连接，所述两个电容的另一端与接地端相连接。
[0021 ] 所述复位电路30包括第一电容31、按钮开关32、第一电阻33和第二电阻34，所述第一电容31的一端与工作电压端VCC相连接，另一端与单片机最小系统芯片的RST端相连接，所述按钮开关32的一端与工作电压端相连接，另一端与第一电阻33的一端相连接，所述第二电阻34的一端接地GND，所述第一电阻33的另一端和第二电阻34的另一端与单片机最小系统芯片的RST端相连接。
[0022]单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。
[0023]单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST端上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
[0024]所述复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。
[0025](I)上电复位:所述89S51单片机芯片为高电平复位，通常在复位引脚RST端上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路，保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为IOK和10uF。
[0026](2)按键复位:按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。[0027]所述LED显示电路40包括8个LED灯，所述LED灯连接到89S51单片机芯片的Pl口，用Dl?D8这8个LED指示出对应的Pl.0?Pl.7 口的高、低电平状态，LED灯亮表示对应的口输出低电平，LED灯灭表示对应的口输出高电平。
[0028]所述扩展并行I/O接口 50为74LS273芯片和74LS244芯片，所述扩展并行I/O接口 50与89S51单片机芯片的PO 口相连进行扩展，使得所述单片机综合实验系统容易扩展，使用灵活。由于PO 口只能分时复用，故构成输出口时，所述扩展并行I/O接口具有锁存功能，构成输入口时，74LS273芯片和74LS244芯片三态缓冲或锁存选通，数据的输入，输出由89S51单片机芯片的读/写信号控制。
[0029]所述键盘60包括独立式键盘或行列式按键。
[0030]所述独立式键盘就是各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。在按键数目较多时，独立式键盘电路需要较多的输入线且电路结构繁杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。判断各I/o 口线的电平状态，即可以识别出按下的键。
[0031]所述行列式按键设置在行、列交节点上，行、列分别连接到按键开关的两端。行线通过下拉电阻接到GND上。平时无按键动作时，行线处于低电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平如果为低，行线电平为高，列线电平如果为高，则行线电平则为低，从而识别矩阵式键盘是否被按下。
[0032]在其它实施例中，所述单片机综合实验系统还包括与单片机最小系统芯片相连接的直流电磁式继电器功率接口。所述直流电磁式继电器功率接口可以采用SN75468芯片，所述SN75468芯片可以驱动数量较多的继电器。请参考图3，为所述直流电磁式继电器功率接口的电路示意图。继电器的动作由单片机最小系统芯片的Pl.0端输出低电平时，继电器81吸合；P1.0端输出高电平时，继电器81释放。继电器81由晶体管Tl驱动，晶体管Tl可以提供300mA的驱动电流，适用于继电器线圈工作电流小于300mA的场合。所述光电耦合器82采用TILl 17光电耦合器。由于TILl 17光电耦合器有较高的电流传输比，最小值为50%，当继电器线圈工作电流为300mA时，光电耦合器需要输出大于6.8mA的电流，其中晶体管Tl基极对地的电阻分流约0.8mA，输入光电耦合器的电流必须大于13.6mA，才能保证向继电器提供300mA的电流。所述二极管Dl的作用是保护晶体管Tl。当继电器81吸合时，二极管Dl截止，不影响电路工作。继电器81释放时，由于继电器线圈存在电感，这时晶体管Tl已经截止，会在线圈的两端产生较高的感应电压。这个感应电压的极性是上负下正，正端接在晶体管Tl的集电极上。当感应电压与Vcc之和大于晶体管T的集电结反向耐压时，晶体管T就有可能损坏。而加入二极管D后，继电器线圈产生的感应电流由二极管Dl流过，因此不会产生很高的感应电压，晶体管Tl得到了保护。
[0033]在其它实施例中，所述单片机综合实验系统还包括与单片机最小系统芯片相连接的A/D转换器接口，所述A/D转换器接口为ADC0809芯片。
[0034]在其他实施例中，所述单片机综合实验系统还包括与单片机最小系统芯片相连接的波形发生器，所述波形发生器包括在单片机最小系统芯片外部扩展A/D转换器DAC0832, A/D转换器的输出端连接运算放大器，将DAC0832输出的电流信号转换为电压信号。DAC0832连接为直通工作方式，单片机的数字信号，通过Pl 口送到DAC0832的数据输人端，经过A/D转换后送出电流信号，再经过运算放大器的转换变为对应的电压输出。[0035]需说明的是，本实用新型的上述各个模块均为实体部件；当然，其中的个别模块功能可通过软件实现，但这不属于本实用新型的范畴，其具体实现方案也与本实用新型无关。
[0036]本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种单片机综合实验系统，其特征在于，包括:单片机最小系统芯片、时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/O接口和键盘，所述时钟电路、复位电路、LED显示电路、扩展并行I/O接口和键盘与单片机最小系统芯片分别连接。
2.如权利要求1所述的单片机综合实验系统，其特征在于，所述复位电路包括第一电容、按钮开关、第一电阻和第二电阻，所述第一电容的一端与工作电压端相连接，另一端与单片机最小系统芯片的RST端相连接，所述按钮开关的一端与工作电压端相连接，另一端与第一电阻的一端相连接，所述第二电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端与单片机最小系统芯片的RST端相连接。
3.如权利要求1所述的单片机综合实验系统，其特征在于，所述单片机最小系统芯片为89S51单片机芯片。
4.如权利要求1所述的单片机综合实验系统，其特征在于，还包括与单片机最小系统芯片相连接的直流电磁式继电器功率接口。
5.如权利要求1所述的单片机综合实验系统，其特征在于，还包括与单片机最小系统芯片相连接的A/D转换器接口。
6.如权利要求1所述的单片机综合实验系统，其特征在于，还包括与单片机最小系统芯片相连接的波形发生器。
【文档编号】G09B23/18GK203689782SQ201320863017
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】张华芳 申请人:绍兴文理学院