專利名稱：Isp組合式單片機實驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是用于單片機教學(xué)的實驗儀器，特別是一種為學(xué)生以組合方式進行單片機系統(tǒng)實驗提供了平臺，而且還具有在系統(tǒng)中編程(ISP)功能，實現(xiàn)了實驗、編程和仿真開發(fā)功能一體化的ISP組合式單片機實驗儀背景技術(shù)目前，在大專院校計算機、電子、自動化等專業(yè)中，都開設(shè)了《單片機原理及其應(yīng)用》這門課，所用的單片機教學(xué)實驗儀一般都能作A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、單色發(fā)光二極管的控制、電機控制等實驗。目前所用的單片機教學(xué)的實驗儀有以下幾個缺陷1、不具有讓學(xué)生選擇模塊組成單片機系統(tǒng)進行實驗的功能。因此，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的功能很差。
2、不具有單片機系統(tǒng)故障檢測實驗。
3、不具有RGB彩色LED的控制實驗。
4、不具有集成塊主要性能的測試實驗。
5、不具有紅外通訊、紅外遙控等實驗。
6、不具有MP3播放器等實驗。
7、不具有數(shù)碼鋼琴等實驗。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種ISP組合式單片機實驗系統(tǒng)，它不僅為學(xué)生以組合方式進行單片機系統(tǒng)實驗提供了平臺，而且還具有在系統(tǒng)中編程(ISP)功能，實現(xiàn)了實驗、編程和仿真開發(fā)功能一體化的ISP組合式單片機實驗儀。
本實用新型內(nèi)容是一種ISP組合式單片機實驗儀，它是由具有ISP功能的單片機電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器電路、數(shù)碼顯示電路、單色LED矩陣顯示電路、RGB彩色LED顯示電路、鍵盤電路、并行擴展接口電路、串行通訊電路、紅外通訊電路、I2C總線接口、串行擴展接口、串行存儲器、方波信號發(fā)生器、電源保護電路、中斷源電路、濾波電路、音頻放大電路和開發(fā)仿真接口電路、直流電機電路、步進電機電路組成，其特征在于所述的
ISP功能的單片機電路由ISP系列單片機U1的29腳接跳線J1的1腳，跳線J1的2腳經(jīng)電阻0R3接地，U1的31腳接+5V，并接有濾波電容C1和C2；D/A轉(zhuǎn)換電路由DAC0832的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，一一對應(yīng)，分別與單片機U1的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7相連接，0832的10、17、18、3、12腳分別接地，0832的9、19、20腳分別與電源正極VCC相連接，0832的11腳接二極管2D1的陽極，二極管2D1的陰極接地，0832的8腳接LM324的3腳，LM324的2腳接電阻2R2和2R3，電阻2R2的另一端接地，電阻2R3的另一端接LM324的1腳，LM324的1腳接電阻2R4的一端和2J2的1腳，電阻2R4的另一端接地，LM324的1腳還與2R5的一端相連接；單片機U1中斷信號選擇功能是由跳線J2的3腳接2U1的5腳，J2的2腳接U1的12腳，J2的1腳接電阻0R2的一端和K9的一端，電阻0R2的另一端接5V電源的正極Vcc，K9的另一端接地；A/D轉(zhuǎn)換輸入信號選擇功能是由跳線2J1、2J2和2J3的2腳都與2U1的6腳相連接，跳線2J1的1腳接2U3的14腳和2R11的一端，跳線2J2的1腳接2U3的1腳和2R3、2R4和2R5的一端，跳線2J3的1腳接2W1的2腳，2W1的1腳接電源的正極Vcc，跳線2J3電位器2W1的3腳接地；音頻放大器2U4輸入信號選擇功能是由跳線2J4的1腳接2U3的8腳，跳線2J4的2腳接電容2C4的正極，電容2C4的負極接2U4的3腳，跳線2J4的3腳接單片機U1的1腳；單片機U1串行通訊信號選擇功能是由跳線3J1A、3J2A和3J3A的2腳與單片機U1的10腳相連接，跳線3J1B、3J2B、和3J3B的2腳與單片機U1的11相連接，跳線3J1A的1腳與3U5的9腳相連接，跳線3J1B的1腳與3U5的10腳相連接。跳線3J2A的1腳與電阻3R12的一端相連接，電阻3R12的另一端與3U3的1、2腳相連接，跳線3J2B的1腳與3U3的8腳相連接。跳線3J3A的1腳與電阻3R11的一端相連接，電阻3R11的另一端與3Q4的集電極相連接，跳線3J3B的1腳與3Q3的基極相連接；單片機U1的1、2、3、4、5、6、7、8腳分別與K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的一端，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的陽極，4U3的13、3、4、10、6、11、15、16腳以及4U4的11、7、4、2、1、10、5、3腳相連接，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的另一端與U1的21腳相連接，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的陰極接4J2的1腳，跳線4J2的2腳接地，4U3的9腳接4U1的4腳，4U1的3腳接3U3的3腳，4U3的14腳接4U2的4腳，4U2的3腳接3U3的4腳，4U3的8腳接4U1的6腳，4U1的5腳接3U3的5腳，4U3的12腳接4U2的6腳，4U2的5腳接3U3的6腳，4U3的1腳接4U2的2腳，4U2的1腳接3U3的10腳，4U3的7腳接4U2的8腳，4U2的9腳接3U3的11腳，4U3的2腳接4U2的12腳，4U2的13腳接3U3的12腳，4U3的5腳接4U2的10腳，4U2的11腳接3U3的13腳。3U3的1、2腳接3J2A的1腳，3U3的8腳接3J2B的1腳，4U4的12腳接4U1的12腳，4U1的13腳接U1的22腳，4U4的9腳接4U1的10腳，4U1的11腳接U1的23腳，4U4的8腳接4U1的8腳，4U1的93腳接U1的24腳，4U4的6腳接4U1的2腳，4U1的1腳接U1的25腳，排電阻4R1的公共端接電源正極，另一端分別接U1的1、2、3、4、5、6、7、8腳，跳線4J1的1腳接地，4J1的2腳接RGB LED的公共陰極2腳，RGB LED的1、3、4腳分別與單片機U1的1、2、3腳相連接。
本實用新型的內(nèi)容中所述各模塊之間，以單片機為核心，通過跳線和片選信號進行選擇、組合，構(gòu)成不同的單片機系統(tǒng)，再編寫對應(yīng)的軟件，寫入單片機內(nèi)。
本實用新型的內(nèi)容中ISP功能的單片機電路由ISP系列單片機U1的29腳接跳線J1的1腳，跳線J1的2腳經(jīng)電阻OR3接地，連接跳線J1，按RESET鍵，使單片機進入ISP功能，U1的31腳接+5V，并接有濾波電容C1和C2。
本實用新型的特點是采用了以模塊電路組合成單片機系統(tǒng)的實驗方法，為在實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提供了平臺。由于在組合模塊實驗中新增加了通過實驗學(xué)指令，通過實驗學(xué)硬件，通過實驗學(xué)單片機系統(tǒng)的故障檢測，通過實驗學(xué)系統(tǒng)中集成塊功能的檢測等實驗，給單片機實驗教學(xué)的改革提供了平臺，給提高學(xué)生的動手能力提供了條件。結(jié)合當(dāng)前單片機應(yīng)用中的熱點，新增加了RGB彩色LED的RGB三色的混合實驗、I2C總線接口實驗和紅外通訊、紅外遙控實驗，MP3播放器實驗，數(shù)碼鋼琴實驗等。新知識的實驗，給學(xué)生的創(chuàng)新思維，提供了平臺。本實用新型還繼承了《ISP單片機實驗、編程、開發(fā)仿真系統(tǒng)》的優(yōu)秀功能，給學(xué)生作實驗，提供了很大的方便。使用USB接口提供的5V單電源，省去了編程器和電源的費用，降低了成本，使實驗操作非常方便。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的設(shè)計方案作進一步的描述。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)電路圖。
實施方式實施例如
圖1所示，一種ISP組合式單片機實驗儀，它是由具有ISP功能的單片機電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器電路、數(shù)碼顯示電路、單色LED矩陣顯示電路、RGB彩色LED顯示電路、鍵盤電路、并行擴展接口電路、串行通訊電路、紅外通訊電路、I2C總線接口、串行擴展接口、方波信號發(fā)生器、電源保護電路、中斷源電路、音頻放大電路和開發(fā)仿真接口電路、直流電機電路、步進電機電路組成。紅外遙控步進電機實驗由
圖1的基本單片機電路，
圖1的紅外收、發(fā)電路、串行通訊電路和
圖1的鍵盤電路組成。在實施例執(zhí)行過程中，紅外控制指令的發(fā)射由甲機完成，紅外控制指令的接收和步進電機的控制由乙機完成。甲、乙兩機都是ISP組合式單片機實驗儀。
紅外發(fā)射電路由時基電路3U1、單片機U1、三極管3Q1、3Q2、3Q3、紅外發(fā)射二極管3D1、跳線3J3B、鍵盤等組成。3U1等電路構(gòu)成一個振蕩器，用于產(chǎn)生38KHZ的紅外載波。3U1的4、8腳接電源正極，1腳接地。3U1的7腳接3R1和3W1的一端，3R1的另一端和3C1的一端連接，并接于3U1的2、6腳，3C1的另一端接地，3W1的另一端接電源正極。3U1的5腳接電容3C2的一端，3C2的另一端接地。3U1的3腳接3R2的一端，3R2的另一端接3Q1的基極和U1的14腳(用于頻率計實驗)，3Q1的集電極接3R3的一端和3Q2的基極，3Q2的集電極接3R4的一端，3R4的另一端接紅外發(fā)射二極管3D1的正極，3D1的負極接地。3Q1的發(fā)射極接3Q3的發(fā)射極接，3Q3的集電極接地，3Q3的基極經(jīng)跳線3J3B接U1的11腳。
紅外接收電路由3U2、3Q4等組成。3U2的3腳接3C3、3C4和3R5的一端，3C3、3C4的另一端接地，3R5的另一端接電源正極。3U2的2腳接地，3U2的1腳接3Q4、3Q5的基極和3R6的一端，3Q4的集電極接3R7和3R11的一端，3R6、3R7的另一端接電源正極，3R11的另一端經(jīng)跳線3J3A接U1的10腳。3Q4、3Q5的發(fā)射極接地，3Q5的集電極接3R8的一端，3R8的另一端接3D2的陰極，3D2的陽極接電源正極。
步進電機控制電路由1U1、1Q7、1Q8、1Q9、1Q10、1Q11、1Q12、1Q13、1Q14、1Q15、1Q16、1Q17、1Q18、1Q19等組成。1Q7、1Q8、1Q9，1Q10、1Q11、1Q12，1Q13、1Q14、1Q15和1Q16、1Q17、1Q18分別組成4個完全一樣的單元電路，用以控制步進電機的運行。單片機P0口的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7腳分別與
圖1的1U1、
圖1的2U1、2U2的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7相連接。1U1的Q0、Q1、Q2、Q3分別經(jīng)電阻1R5、1R7、1R9、1R11接1Q7、1Q10、1Q13、1Q16的基極，1Q7的集電極接1R6的一端和1Q8的基極，1Q7的發(fā)射極接1Q9的基極，1Q8的發(fā)射極、1Q9的集電極接步進電機的1腳。1Q10的集電極接1R8的一端和1Q11的基極，1Q10的發(fā)射極接1Q12的基極，1Q11的發(fā)射極、1Q12的集電極接步進電機的3腳。1Q13的集電極接1R10的一端和1Q14的基極，1Q13的發(fā)射極接1Q15的基極，1Q14的發(fā)射極、1Q15的集電極接步進電機的2腳。1Q16的集電極接1R12的一端和1Q17的基極，1Q16的發(fā)射極接1Q18的基極，1Q17的發(fā)射極、1Q18的集電極接步進電機的4腳。二極管1D5、1D6、1D7、1D8、1D9、1D10、1D11、1D12是輸出三極管的保護電路。1Q19的基極接單片機U1的26腳和電阻1R15，1Q19的集電極接1U1的1腳和1R16的一端，1R16和1R15的另一端接電源正極。
要完成紅外遙控步進電機這個組合實施例，首先在PC機上編好程序，經(jīng)Keil-51生成*.hex文件。再運行ZLGICD程序，裝載*.hex文件，連接跳線J1，按RESET鍵，使單片機進入ISP功能。點擦除，選存儲區(qū)，點確定，擦除原來的程序。再點編程，裝載紅外遙控步進電機程序。除去跳線J1上的連接線，再按RESET鍵，運行單片機U1內(nèi)部的紅外遙控步進電機程序。當(dāng)甲、乙兩機都處于程序運行狀態(tài)時，在甲機上按已定義的控制鍵，發(fā)射紅外控制信號，乙機收到控制信號，控制步進電機運行。
由按鍵產(chǎn)生的步進電機控制指令，經(jīng)單片機U1內(nèi)部的程序，轉(zhuǎn)換為指令控制信號經(jīng)單片機U1的11腳，跳線3J3B加在三極管3Q3的基極，同時，由3U1產(chǎn)生38KHZ的紅外載波加在3Q1的基極，兩信號相與后，經(jīng)3Q2放大，驅(qū)動紅外發(fā)射二極管3D1發(fā)出紅外控制信號。
由3U2接收、處理后的紅外控制信號，經(jīng)3Q4反相放大后，經(jīng)3R11、跳線3J3A，傳送到單片機U1的10腳，經(jīng)U1內(nèi)部的程序處理后，發(fā)出控制的信號，經(jīng)P0口，送到1U1的數(shù)據(jù)口，在單片機U1的16腳的寫信號和U1的26腳的片選信號的配合下，將控制信號鎖存于1U1的Q端，經(jīng)三極管驅(qū)動，使步進電機按程序要求運行。
權(quán)利要求1.一種ISP組合式單片機實驗儀，它是由具有ISP功能的單片機電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器電路、數(shù)碼顯示電路、單色LED矩陣顯示電路、RGB彩色LED顯示電路、鍵盤電路、并行擴展接口電路、串行通訊電路、紅外通訊電路、I2C總線接口、串行擴展接口、串行存儲器、方波信號發(fā)生器、電源保護電路、中斷源電路、濾波電路、音頻放大電路和開發(fā)仿真接口電路、直流電機電路、步進電機電路組成，其特征在于所述的ISP功能的單片機電路由ISP系列單片機U1的29腳接跳線J1的1腳，跳線J1的2腳經(jīng)電阻OR3接地，U1的31腳接+5V，并接有濾波電容C1和C2；D/A轉(zhuǎn)換電路由DAC0832的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，一一對應(yīng)，分別與單片機U1的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7相連接，0832的10、17、18、3、12腳分別接地，0832的9、19、20腳分別與電源正極VCC相連接，0832的11腳接二極管2D1的陽極，二極管2D1的陰極接地，0832的8腳接LM324的3腳，LM324的2腳接電阻2R2和2R3，電阻2R2的另一端接地，電阻2R3的另一端接LM324的1腳，LM324的1腳接電阻2R4的一端和2J2的1腳，電阻2R4的另一端接地，LM324的1腳還與2R5的一端相連接；單片機U1中斷信號選擇功能是由跳線J2的3腳接2U1的5腳，J2的2腳接U1的12腳，J2的1腳接電阻OR2的一端和K9的一端，電阻OR2的另一端接5V電源的正極Vcc，K9的另一端接地；A/D轉(zhuǎn)換輸入信號選擇功能是由跳線2J1、2J2和2J3的2腳都與2U1的6腳相連接，跳線2J1的1腳接2U3的14腳和2R11的一端，跳線2J2的1腳接2U3的1腳和2R3、2R4和2R5的一端，跳線2J3的1腳接2W1的2腳，2W1的1腳接電源的正極Vcc，電位器2W1的3腳接地；音頻放大器2U4輸入信號選擇功能是由跳線2J4的1腳接2U3的8腳，跳線2J4的2腳接電容2C4的正極，電容2C4的負極接2U4的3腳，跳線2J4的3腳接單片機U1的1腳；單片機U1串行通訊信號選擇功能是由跳線3J1A、3J2A和3J3A的2腳與單片機U1的10腳相連接，跳線3J1B、3J2B和3J3B的2腳與單片機U1的11相連接，跳線3J1A的1腳與3U5的9腳相連接，跳線3J1B的1腳與3U5的10腳相連接。跳線3J2A的1腳與電阻3R12的一端相連接，電阻3R12的另一端與3U3的1、2腳相連接，跳線3J2B的1腳與3U3的8腳相連接。跳線3J3A的1腳與電阻3R11的一端相連接，電阻3R11的另一端與3Q4的集電極相連接，跳線3J3B的1腳與3Q3的基極相連接；單片機U1的1、2、3、4、5、6、7、8腳分別與K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的一端，L1，、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的陽極，4U3的13、3、4、10、6、11、15、16腳以及4U4的11、7、4、2、1、10、5、3腳相連接，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的另一端與U1的21腳相連接，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的陰極接4J2的1腳，跳線4J2的2腳接地，4U3的9腳接4U1的4腳，4U1的3腳接3U3的3腳，4U3的14腳接4U2的4腳，4U2的3腳接3U3的4腳，4U3的8腳接4U1的6腳，4U1的5腳接3U3的5腳，4U3的12腳接4U2的6腳，4U2的5腳接3U3的6腳，4U3的1腳接4U2的2腳，4U2的1腳接3U3的10腳，4U3的7腳接4U2的8腳，4U2的9腳接3U3的11腳，4U3的2腳接4U2的12腳，4U2的13腳接3U3的12腳，4U3的5腳接4U2的10腳，4U2的11腳接3U3的13腳。3U3的1、2腳接3J2A的1腳，3U3的8腳接3J2B的1腳，4U4的12腳接4U1的12腳，4U1的13腳接U1的22腳，4U4的9腳接4U1的10腳，4U1的11腳接U1的23腳，4U4的8腳接4U1的8腳，4U1的93腳接U1的24腳，4U4的6腳接4U1的2腳，4U1的1腳接U1的25腳，排電阻4R1的公共端接電源正極，另一端分別接U1的1、2、3、4、5、6、7、8腳，跳線4J1的1腳接地，4J1的2腳接RGB LED的公共陰極2腳，RGB LED的1、3、4腳分別與單片機U1的1、2、3腳相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的ISP組合式單片機實驗儀，其特征在于所述各模塊之間，以單片機為核心，通過跳線和片選信號進行選擇、組合，構(gòu)成不同的單片機系統(tǒng)，再編寫對應(yīng)的軟件，寫入單片機內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的ISP組合式單片機實驗儀，其特征在于所述ISP功能的單片機電路由ISP系列單片機U1的29腳接跳線J1的1腳，跳線J1的2腳經(jīng)電阻OR3接地，連接跳線J1，按RESET鍵，使單片機進入ISP功能，U1的31腳接+5V，并接有濾波電容C1和C2。
專利摘要本實用新型是用于單片機教學(xué)的實驗儀器，特別是一種為學(xué)生以組合方式進行單片機系統(tǒng)實驗提供了平臺，而且還具有在系統(tǒng)中編程(ISP)功能，實現(xiàn)了實驗、編程和仿真開發(fā)功能一體化的ISP組合式單片機實驗儀。它是由具有ISP功能的單片機電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器電路、數(shù)碼顯示電路、單色LED矩陣顯示電路、RGB彩色LED顯示電路、鍵盤電路、并行擴展接口電路、串行通訊電路、紅外通訊電路、I
文檔編號G09B25/02GK2879324SQ20052003581
公開日2007年3月14日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者劉世安 申請人:劉世安