[發明專利]單片機系統設計與開發實驗儀

在審

• 申請號: 201410805855.1
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104504974A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 張小鳴;宋磊;王燕萍;劉浩
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 霍冠禹

技術領域

本發明涉及單片機系統設計與開發領域，具體地說，是一種單片機系統設計與開發實驗儀。

背景技術

單片機原理及應用課程一直以來作為電子信息類大學本科首選基礎課程之一，與之配套單片機原理及應用教材，傳統教學內容主要包括51單片機的匯編指令系統，匯編語言程序設計，C語言程序設計(C51)，51單片機常規接口技術，如并行接口，串行接口，A/D轉換器及其接口，鍵盤與LCD顯示屏及其接口，I2C接口，SPI接口等。雖然有些單片機教材增加一些新的接口技術以及proteus單片機仿真軟件等教學內容，但重點仍是傳統教學內容。學生使用這些教材，只能學到簡單的編程方法和簡單的接口技術，缺乏單片機系統整體設計概念，不能從系統的角度來設計一個單片機應用系統。

目前國內普通高等院校使用的單片機原理實驗箱，不論是什么廠家生產的，也不論實驗內容如何推陳出新，都是互相孤立的實驗內容，僅僅針對單片機控制某一特定外設的原理性驗證實驗，沒有從工程應用的角度系統設計實驗內容，學生通過實驗僅能了解單片機控制某一特定外設原理和實驗結果，缺乏了解單片機控制某一特定外設有什么用？為什么要采用某種接口方式控制外設？其他控制方式又會怎么？單片機控制接口信號電平有什么特點，傳感器輸出電壓與調理放大器的輸出電壓如何測試？模擬通道采集電壓與A/D轉換器結果的對應關系如何驗證？串行通信和并行通信為什么要制定通信協議，如何制定？諸如此類帶工程應用背景的實驗內容、實驗方法、啟發性思考題，傳統單片機原理實驗箱都無能為力。只有從單片機系統設計出發，把單片機實驗內容與工程應用背景相結合，與接口信號電平特征、接口數據格式相結合，才能使學生建立起單片機系統的概念，建立起從數據轉換到數據傳輸、再到數據處理、數據存儲、數據顯示等一系列相關的系統概念，建立起信號測試、信號測量、信號發生、信號傳輸、信號控制一系列相關的系統概念，為單片機系統工程應用打下堅實基礎。

發明內容

基于上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供了一種系統集成化高，實用性強的一種單片機系統設計與開發實驗儀。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種單片機系統設計與開發實驗儀，包括主板、擴展板；所述主板中，STC89系列單片機與圖形點陣LCD模塊、字符點陣LCD模塊、數據存儲器、4按鍵及接口電路、地址譯碼器、串行鐵電存儲器、CPLD芯片、ISP下載接口相連接；地址譯碼器與圖形點陣LCD模塊、字符點陣LCD模塊、數據存儲器、4按鍵及接口電路、CPLD芯片相連接；CPLD芯片和JTAG接口相連接；主板的+5V直流電源插座與STC89系列單片機、圖形點陣LCD模塊、字符點陣LCD模塊、數據存儲器、4按鍵及接口電路、ISP下載接口、地址譯碼器、STC89系列單片機、CPLD芯片、JTAG接口相連接；主板的+5V直流電源插座、地址譯碼器、STC89系列單片機、CPLD芯片均與主板的64芯PC104插接件相連接；所述主板的64芯PC104插接件與所述擴展板的64芯PC104插接件上、下堆棧式連接；所述擴展板中，擴展板的64芯PC104插接件分別與串行ADC電路、并行ADC電路、并行DAC電路，串行DAC電路、8位并口通信接口、+5V與+3.3V電平轉換電路、擴展板的+5V直流電源插座、獨立CAN控制器、RS485總線收發器、STC12系列單片機相連接；所述+5V與3.3V電平轉換電路與無線射頻模塊SPI接口電路相連接；+3.3V電壓調節器與無線射頻模塊SPI接口電路相連接；所述+3.3V電壓調節器與+5V直流電源插座相連接，所述擴展板的+5V直流電源插座與串行ADC電路、并行ADC電路、并行DAC電路，串行DAC電路、8位并口通信接口、+5V與+3.3V電平轉換電路、+5V/±5V隔離DC-DC電路、獨立CAN控制器、RS485總線收發器、LIN總線收發器、H橋可逆PWM驅動電路、STC12系列單片機、雙霍爾開關傳感器、步進電機達林頓驅動電路、+5V步進電機相連接；所述+5V/±5V隔離DC-DC電路分別與溫度傳感器及接口電路、串行ADC電路、并行ADC電路、并行DAC電路、串行DAC電路、+3V減速直流電機電壓電流檢測電路相連接；所述溫度傳感器及接口電路通過短接器與串行ADC電路相連接，所述溫度傳感器及接口電路通過短接器與并行ADC電路相連接；所述STC12系列單片機分別與ISP下載接口、3檔撥動開關、H橋可逆PWM驅動電路、+3V減速直流電機電壓電流檢測電路、雙霍爾開關傳感器、+5V步進電機達林頓驅動電路、LIN總線收發器相連接；所述+5V步進電機達林頓驅動電路和+5V步進電機相連接；+3V減速直流電機分別與H橋可逆PWM驅動電路、+3V減速直流電機電壓電流檢測電路相連接；