发布时间 : 星期六 文章51系列单片机教学实验板硬件设计更新完毕开始阅读47e04e67f5335a8102d220d5
致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48 附录A 附录B 附录C
0前言
近几十年来，单片机因其体积小，重量轻，耗能省，价格低，可靠性高和通用灵活等优点，在生产过程控制，制动检测，数据采集与处理，科技计算，商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。近几年来，单片机的发展更为迅速，它已经渗透到许多学科和领域，以及人们生活的各个方面。单片机在各个科学技术领域中的迅速发展，与单片机所构成的技术及应用系统特点有关： ＊单片机构成的应用系统有较大的可靠性。
＊系统扩展和系统配置比较典型而规范，容易构成各种规模的应用系统。
＊由于构成的应用系统是一个计算机系统，相当多的测控功能由软件实现，故具有柔性特点。
＊ 有优异的性能价格比.
因此，单片机技术已经成为各高校自动化、测控、电子技术等相关专业的必修课程，社会上对该技术的需求也与日俱增。随着单片机技术的发展，要求从业人员不仅有理论基础，还要有实践能力，其教育市场十分广阔。单片机教学实验板是单片机简单设计系统，它体现了单片机系统的整体设计思路，熟悉这些应用接口以后在单芯片软硬件设计中受用无穷，因此近年来对这类实验板的需求大大增加。目前各高校广泛使用的单片机仿真实验多是采用仿真头或者外配JTAG 边界扫描技术，仿真头每套需要千元左右，JTAG接口也要300－500元一个，价格昂贵，且不利于进行细致的调试。利用AT89C52教学实验板来做8051实验，课程设计，将可以省下你许多宝贵的时间和体力，
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提高工作效率，不必浪费太多的时间不断尝试错误；同时它启发学生对科技的向往，激发创新意识，推动对新知识的学习，培养自学能力，锻炼动手的本领。本设计内容涉及的教学实验板，无需附加昂贵的仿真头或者JTAG接口，也能实现在系统仿真调试，大幅度的降低了造价，因此高校在投入等量资金下获得更大的学生覆盖密度，增强实验效果；同时也满足了自学者少投入，高效能的要求，市场前景十分广阔。
1硬件电路设计
1.1仿真实验板概述
为了学生学习单片机时具备基本的实验条件，对单片机有形象而又具体的认识，专门设计了具有普遍适用的51系列教学仿真实验板。该教学实验板优点是：（1）价格低廉。（2）使用简单方便，只要有带RS232串口的PC机就能进行实验。（3）功能全，基本上具备单片机常用的接口，如ADC、DAC、存储器、LED数码管、键盘、并行接口、串行接口，等等。由于同时具备上述特点，学生使用本实验板来学习单片机可以有兴趣、高效、自主地进行。
51系列教学仿真实验板既是一块用户实验板，又是一种功能强大而实用的单片机开发调试工具，它充分利用PC机的系统资源，使用户可以轻松完成8051单片机应用系统的仿真调试工作，从而省去了价格昂贵的仿真器。用户在PC机上完成软件程序的编辑、编译、连接，通过串行口通信方式将目标程序下载到C51仿真开发实验板中，可对汇编语言和高级语言源程序进行跟踪调试，具有指令单步/过程单步运行，设置多个临时断点，随时察看内存数据或单片机内部资源，在线修改源程序等多种功能。并且将单片机的引脚全部引出，可作为外部仿真头使用。扩展了模拟信号发生电路（产生三角波、方波）、8255、AD0809、DAC0832、62256、蜂鸣器、按键和LED显示接口电路，此外还预留了若干译码输出口线，可供用户扩展。采用本仿真开发实验板，可使初学者迅速掌握单片机原理及应用，熟悉汇编语言、甚至单片机C语言。用本仿真开发实验板，对用户源程序进行实时在线调试，可极大地缩短单片机应用系统的开发时间。
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1.2教学仿真实验板的资源
图2-1和2-2所示分别为实验板的电路原理图、PCB图（见附录）。实验板上主要有以下资源：
1.2.1电源：采用单一+12V电源供电（通过电源适配器由～220V得到），通过7905实现稳压的+5V和不稳压的-2～3V电源。其中+5V为单片机及其外围电路供电，-2～3V电源为运算放大器供。
1.2. 2 配有32KRAM芯片62256，调试时用户程序被下载到该芯片中，调试完成后可将其换为固化有用户程序的2764/27256芯片，也可以保留62256用作为数据存储器，但要把程序写入AT89C52中。
1.2. 3 AT89C52单片机。仿真实验板仅仅占用单片机内部串行口和定时器T1。我们可以采用盲调的方式也可以在用户程序中使用单片机内部串行口和定时器T1。单片机全部引脚都引出，可作为仿真插头接口，还预置了若干译码输出端口(地址线)以及数据线以便于用户使用。
1.2. 4 并行接口芯片8255。并行接口芯片8255是单片机系统最常用的器件，只要掌握了8255的接口技术，也就不难掌握其他的接口芯片了。
1..2. 5 8位A/DC芯片ADC0809。虽然ADC0809已经落后，但采用它更便于学习和成本低廉。通过ADC0809可以实现和掌握外围器件的接口和数据采集原理。
1.2. 6 8位D/AC芯片DAC0832。同样，虽然DAC0832已经落伍，但采用它便于和掌握外围器件的接口和波形的产生。
1.2. 7 动态扫描LED。LED显示是单片机应用系统常用的显示方式之一，而动态扫描LED是较难掌握的难点之一。虽然现在已经很少采用8255来驱动LED数码管，但采用它便于直观地观察实验现象，掌握动态扫描LED的原理。
1.2.8 动态扫描键盘。键盘是单片机应用系统最常用的人机对话接口，而且动态扫描键盘更是较难掌握的难点之一。本实验板配置动态扫描键盘是为了读者通过实验能够确实掌握动态扫描键盘。
表1-1和1-2分别给出了跳线1和跳线2的作用。表1-3给出了单片机存储器空间的地址分配。表1-4和1-5分别给出了LED显示器的显示码和位选码。这些数据在编程时是必不可少的依据。
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Form 1-1 Function of HEADER 1 表1-1 跳线1的作用
跳线名 连接方式说明 NetU11_13 此两脚短路时分别接通AD0809的每一通道。 INx ( x = 0~7 )
Form 1-2 Function of HEADER 2 表1-2 跳线2的作用
跳线名 连接方式说明 TRI 此两脚短路时将模拟信号发生器产生的三角波BUFF 接入缓冲器。 BUFF 此两脚短路时将模拟信号发生器产生的方波接SQU 入缓冲器。
Form 1-3 Address Assignment 表1-3 地址分配
接口电路 地址范围 AD0809 0000 ~ 1FFFH DAC0832 2000 ~ 3FFFH 8255 4000 ~ 5FFFH 62256 8000 ~ FFFFH
Form 1-4 LED show code 表1-4 LED显示码
显示数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 显示码 0xc0 0xf9 0xa4 0xb0 0x99 0x92 0x82 0xf8 0x80 0x90
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