一种多核心嵌入式开发系统的制作方法

本实用新型属于嵌入式系统及单片机设计与开发技术领域，具体涉及一种多核心嵌入式开发系统。

背景技术：

嵌入式系统经过多年的发展，目前已经广泛应用于生产生活的各个领域。全国高等院校的计算机科学与技术专业和电子信息工程等专业，已经普遍开设了嵌入式系统与单片机相关的课程。《嵌入式系统原理》、《单片机技术》等课程作为工科专业的必修专业基础课，对教学提出了较高的要求，尤其是实践教学环节。嵌入式系统的教学必须要有一定课时的高质量的实验课程来配合理论课的教学，只有这样才能使学生更好的掌握开发，提高动手实践的能力，培养创新精神。因此在学习过程中，应尽可能地通过各种实验来充分了解掌握嵌入式系统的开发，这对今后相关领域的学习和工作尤为重要。现在市售的开发系统只有单一的编程用途，开发和教学功能不强，无法通过一台设备去尽可能地了解掌握嵌入式系统及单片机的功能，容易造成教学资源的浪费以及企业开发成本的增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述的技术问题而提供一种多核心嵌入式开发系统，其能够利用stm32为核心以及51系列单片机，设计完成多核心嵌入式开发系统的硬件开发工作，并且调试成功。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多核心嵌入式开发系统，包括stm32嵌入式系统核心板、51系列单片机以及通过集成块插座可选择与stm32嵌入式系统核心板、51系列单片机进行连接的开发板底板，所述stm32嵌入式系统核心板上设有JTAG接口,所述开发板底板包括集成块插座、LED显示模块、数据缓冲器模块、译码器模块、数码管显示模块、第一液晶模块、第二液晶模块、矩阵按键模块、模数/数模转换模块、电平转换模块、红外模块、温度测量模块、存储器模块、实时时钟模块、蜂鸣器模块、串口接口模块、电源保护模块；上述各模块均通过总线与开发板底板连接。

LED显示模块包括8个发光二极管；数据缓冲器模块包括双向三态数据缓冲器74HC245；译码器模块包括74HC138；数码管显示模块包括6个共阴极数码管；矩阵按键模块包括16个机械按键；模数转换模块\数模转换模块包括PCF8591；红外模块包括TL1838；温度传感器模块包括DS18B20数字温度传感器；存储器模块包括AT24C02；实时时钟模块包括DS1302，第一液晶模块为LCD1602液晶模块，第二液晶模块为LCD12864液晶模块，电平转换模块为MAX323，集成块插座为DIP-40集成块插座。

串口接口模块包括一个9针的串口母头。

电路保护模块连接一个电源自动通断控制模块，包括一个通断继电器、MCU控制器以及安装在集成块插座上的贴片式温度检测传感器，通断继电器以及温度检测传感器连接MCU控制器。

电路保护模块包括整流器、与整流器输出端相连接变压器模块以及与变压器模块输出端相连接超级电容器、与超级电容器的输出端相接的逆变器，逆变器的输出端连接保险线，超级电容器还并联连接警示器。

本实用新型可实现的STM32嵌入式系统及51 系列单片机实验程序囊括了目前STM32嵌入式系统及51 系列单片机在通信、控制、测量方面应用的典型实验内容。例如：人机交互界面实现，红外信号传输，串口RS232通信，I2C总线，A/D 模数转换器，D/A 数模转换器，LCD 多级菜单与图形汉字显示，通信协议的制定与实现，固态存储器存储协议的制定与查询算法的实现。本实用新型的多核心嵌入式开发系统适用于电子信息类各本科专业嵌入式系统及单片机课程的实验、实训教学，也可作为广大科技工作者学习嵌入式系统及单片机设计技术的理想开发板。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的多核心嵌入式开发系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的多核心嵌入式开发系统电源保护模块示意图。

具体实施方式

下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新型并不局限于所列的实施例。

参见图1-2所示，一种多核心嵌入式开发系统，包括stm32嵌入式系统核心板以及开发板底板，所述开发板底板包括DIP-40集成块插座，LED显示模块、数据缓冲器模块、38译码器模块、7段数码管显示模块、LCD1602液晶模块、LCD12864液晶模块、矩阵按键模块、模数转换模块/数模转换模块、红外模块、温度传感器模块、E2PROM模块、实时时钟模块、蜂鸣器模块、串口接口、USB接口、电源保护模块、MAX323电平转换模块；

其中，LED显示模块由8个发光二极管组成，可以用来完成I/O口的基本输出控制实验，例如编写流水灯程序，控制发光二极管的亮灭，也可以用来作为设备的指示灯；

数据缓冲器模块由双向三态数据缓冲器74HC245构成，可以用来增强51系列单片机I/O口的驱动能力；

38译码器模块由74HC138构成，可以用来完成对7段数码管显示模块的6个数码管进行译码片选；

7段数码管显示模块由6个共阴极数码管组成，可以用来完成数字的显示，例如可以用来显示时间，日期，温度值，湿度值等数据。

LCD1602液晶模块可以用来完成数字，字母等简单字符的显示，可以作为硬件系统的显示模块来使用；

LCD12864液晶模块自带汉字字库，可以用来完成数字、字母、汉字等字符的显示，通过字模软件的配合，还可以显示一些简单的图形，可以作为硬件系统的显示模块来使用；

矩阵按键模块由16个机械按键组成，可以用来完成I/O的基本输入实验，编写按键程序控制发光二极管的亮灭。可以在需要按键的设备开发中使用此模块，例如数字万年历中需要进行时间和日期的调整时需要用到按键；

模数转换模块\数模转换模块由PCF8591构成,可以用来完成数字信号到模拟信号的转换以及模拟信号到数字信号的转换。例如可以用来采集由压力传感器得到的模拟信号，转换为数字信号供单片机计算使用。例如可以由数字信号转换为模拟信号输出，在函数信号发生器中使用，可以产生各种函数信号；

红外模块由TL1838构成，可以用来完成采集红外信号，例如可以用来完成红外遥控的实验；

温度传感器模块由DS18B20的数字温度传感器构成，可以用来采集外界的环境温度，实时得到温度数据，例如可以用来完成温度测量仪的设计；

E2PROM模块由AT24C02构成，是一个基于I2C总线技术的E2PROM，可以用来存储数据，掉电不丢失，例如可以用来完成数字密码锁的设计，也可以用来进行I2C总线技术实验；

实时时钟模块由DS1302构成，可以用来完成实时时钟的实验，例如用来完成数字万年历的设计；

蜂鸣器模块由蜂鸣器构成，可以用来进行蜂鸣器的实验，例如可以使用音符基于特定频率的原理，完成不同歌曲的演奏；

串口模块由一个9针的串口母头构成，可以用来进行单片机与上位机的串口通信，也可以外接串口转USB线，由计算机下载程序到单片机。

电路保护模块包括整流器、与整流器输出端相连接变压器模块以及与变压器模块输出端相连接超级电容器C3、与超级电容器C3的输出端相接的逆变器，逆变器的输出端连接保险线，超级电容器并联连接警示器。保险线由一个贴片式保险丝构成，可以用来保护开发系统。

变压器模块包括有电容C2、变压器T、二极管D1和电阻R2，整流器的整流输出端分别接电容 C2 和变压器 T 的初级电压输入端 L1，变压器 T 的次级电压输出端 L2 依次接二极管 D1 和电阻 R2 相接，电阻 R2 分别接超级电容 C3 和逆变器的直流电压输入端；变压器 T 对整流器输出的电压进行降压，然后输出给超级电容器C3 和逆变器；警示器可以提供声音报警提示断电，通过该超级电容C3实时接收并存储变压器模块输出的电能并在与外部交流电源之间断路时，实时向警示器和逆变器输出直流电压 ；逆变器将变压器模块 和超级电容器C3所输出的直流电压进行升压并转换成交流电压，然后输出。电路保护模块可在出现断电问题时，可以及时将所存储的电能提供给系统使用，从而可以安全可靠地对系统提供断电保护，让用户可以及时对系统中的数据文件进行保存，保证用户数据文件的使用安全性。

在进行51系列单片机程序硬件仿真时，可直接将SST89E564RD单片机插入开发板底板中的集成块插座上，在PC端使用KEIL软件进行仿真；

上述各个模块均通过总线与开发板底板连接。

所述stm32嵌入式系统核心板由STM32F103及外围电路组成，形成一个STM32的最小系统，将stm32嵌入式系统核心板插入开发板底板上的DIP-40集成块插座中，就可用来进行基于STM32的嵌入式系统相关实验，并且可以移植μC/OS II操作系统。在stm32嵌入式系统核心板上有一个JTAG接口，在进行stm32嵌入式系统实验时，可将J-LINK仿真器插入JTAG接口，进行ARM程序的开发以及程序的硬件仿真调试工作。在进行ARM实验时，将STM32嵌入式系统核心板插入开发板底板中，并且连接好J-Link仿真器即可以进行ARM程序的开发调试工作。

当需要进行嵌入式系统实验时，将STM32嵌入式系统核心板插入开发板底板上的DIP-40集成块插座中即可。当需要进行单片机实验时，将51系列单片机插入底板开发板的DIP-40集成块插座中即可。

本实用新型使用USB接口5V进行供电，并在开发板上加入贴片式保险丝进行保护。本实用新型提供一个串口，当使用51系列单片机进行实验时，可外接一条串口转USB线，进行程序的下载。同时也可利用此串口进行串口通信实验，实现上位机和下位机之间的通信。

将I/O口管脚全部引出，在核心板上布置了两排共32个排针。在进行综合性实验或项目开发时，可利用引出的排针外接各种传感器或硬件模块。

如图1所示，LED显示模块的8个LED发光二极管通过数据缓冲器模块与51系列单片机的P2口相连。矩阵按键模块连接到51系列单片机的P0口。7段数码管显示模块6个共阴极数码管的段选通过据缓冲器模块与单片机的P2口相连。位选通过38译码器模块与51系列单片机的P1口的P10、P11、P12相连。LCD1602液晶模块的控制端与51系列单片机的P1口的P10、P11、P12相连，数据端与单片机的P2口相连。LCD12864液晶模块的控制端与51系列单片机的P1口的P10、P11、P12、P13、P14相连，数据端与51系列单片机的P2口相连。

温度传感器模块的DS18B20与51系列单片机P1口的P17相连。红外模块的TL1838与51系列单片机P1口的P16相连。蜂鸣器模块与51系列单片机的P15相连。实时时钟模块DS1302的三个引脚分别与51系列单片机的INT1、T1、T0管脚相连。E2PROM模块的AT24C02的两个引脚分别与51系列单片机的RD与WR引脚相连。数模转换模块/模数转换模块的PCF8591的两个引脚分别与51系列单片机的RD与WR引脚相连。

使用时，利用计算机端的KEIL软件编写程序，然后利用下载软件将写好的程序通过串口下载到51系列单片机中，对外围器件进行控制，组成一个可用的系统。

进一步的，如果再利用STM嵌入式系统核心板，即可以开发基于STM32的相关设备。

可以利用实时时钟模块的DS1302、LCD12864液晶模块以及矩阵按键模块与STM32嵌入式系统核心板共同组成一个数字万年历。

利用温度传感器模块、LCD1602液晶模块、再外接一个湿度传感器，就可以完成一个温湿度测量仪的设计。

本实用新型可实现的STM32嵌入式系统及51 系列单片机实验程序囊括了目前STM32嵌入式系统及51 系列单片机在通信、控制、测量方面应用的典型实验内容。例如：人机交互界面实现，红外信号传输，串口RS232通信，I2C总线，A/D 模数转换器，D/A 数模转换器，LCD 多级菜单与图形汉字显示，通信协议的制定与实现，固态存储器存储协议的制定与查询算法的实现。本实用新型的多核心嵌入式开发系统适用于电子信息类各本科专业嵌入式系统及单片机课程的实验、实训教学，也可作为广大科技工作者学习嵌入式系统及单片机设计技术的理想开发板。

本实用新型可实现的 STM32嵌入式系统及51 系列单片机实验程序囊括了目前 STM32嵌入式系统及51 系列单片机在通信、控制、测量方面应用的典型实验内容。例如人机交互界面实现，红外信号传输，温度传感，串口RS232通信，I2C总线，A/D 模数转换器，D/A 数模转换器，LCD 多级菜单与图形汉字显示，通信协议的制定与实现，固态存储器存储协议的制定与查询算法的实现。通过本开发系统的程序开发，可以深入浅出地学习嵌入式系统原理与应用技术，不仅能提高嵌入式系统及单片机的编程能力，还能锻炼创新思维能力，形成嵌入式系统及单片机工程应用的完整概念，而且许多设计模块稍加修改就可以移植到具体工程应用项目中，具有事半功倍的开发效果。

目前市场中的多核心嵌入式开发系统基本上仅可进行一种MCU的实验，而本实用新型不仅可以完成基于ARM cortex-M3内核的stm32嵌入式系统的实验，也同样支持51系列单片机的实验，是一种多核心嵌入式开发系统。

本实用新型提供所有的硬件电路原理图，以供给教学使用。结合嵌入式系统及单片机教学实验系统的硬件和教学需要，开发一系列的基础类的实验，即基础接口设计实验。同时为了满足创新性教学和提高学生综合设计能力等的需要，开发一些综合性的实验项目。例如数字电子钟实验，简易计算器实验，温控系统实验等供教学以及课程设计和毕业设计的使用。所开发的实验项目均提供汇编源代码和C源代码，供学生参考。开发基于单片机SST89E564RD的硬件仿真器，以使学生能够在课堂上学会单片机的硬件仿真调试，真正的掌握单片机的开发技术。

本实用新型的开发系统适用于电子信息类各本科专业嵌入式系统及单片机课程的实验、实训教学，也可作为企业应用研发的理想平台。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。