CN105894919A

CN105894919A - 一种基于单片机的多功能学习实验开发板

Info

Publication number: CN105894919A
Application number: CN201510003619.2A
Authority: CN
Inventors: 吴清海; 欧启标; 罗文志
Original assignee: Guangdong Institute of Science and Technology
Current assignee: Guangdong Institute of Science and Technology
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-08-24

Abstract

本发明涉及一种基于单片机的多功能学习实验开发板，尺寸10cm×8cm，具有外接电源接口、USB和mini USB接口、下载驱动电路、学习实验模块：8个LED灯，6个八段共阴数码管、4个独立按键、LCD1602、蜂鸣器、红外传感头、温控传感头、AT24C02外部存储芯片、DS1302实时时钟芯片；方便学习者对硬件电路模块化的认识，培养模块化编程的思想，达到锻炼初学者的实践能力，以达到让初学者快速入门和学习的目的；对单片机产品开发人员，可以用它来快速进行前期程序调试以及设计可行性的分析和实验，节省产品开发时间；它能满足各本科专科大学学生学习和业余爱好者和研究人员进行多个功能的实验与调试。

Description

一种基于单片机的多功能学习实验开发板

技术领域

本发明涉及综合开发板应用技术领域，尤其涉及一种基于单片机的多功能学习实验开发板。

背景技术

目前，单片机技术发展成熟，小到遥控玩具，大到办公室打印机等电子行业都有单片机应用的影子。针对单片机在电子行业、智能化方面的重要应用，为满足广大初学者迅速学会掌握单片机这门技术，市面上的单片机综合开发板蜂拥而起，公知的单片机综合开发板构造就是通过在单片机最小系统的基础上，再加上其它各种功能电路模块和下载驱动电路模块来搭建一个供用户下载，调试程序的平台。一方面，为了追求更多功能，其往往综合多种学习实验电路模块到开发板上面，虽然功能强大，但是使板的尺寸都在10cm×10cm以上，而且有些电路模块不是很实用，并不是全部用上(像4X4矩阵按键模块)，这样就造成板的浪费，成本的上升，携带不方便；另外一方面，其都只考虑USB供电，没有预留外接电源供电接口，不便于产品开发人员对整体方案的测试；再者，很多的开发板不能支持mini USB接口，使其通用性下降。

发明内容

为了克服现有的综合开发板尺寸大，成本增加，不便携带；缺少外接电源接口；不能支持mini USB接口的不足。本发明提供一种综合开发板，该综合开发板不仅去掉冗余的矩阵按键电路，预留了外接电源接口，还能支持USB，mini USB接口，可以直接使用绝大部分非苹果手机/平板的数据线来进行程序的下载，而且板的尺寸不超过10cm×10cm。

为达到以上技术目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种基于单片机的多功能学习实验开发板，通过在单片机最小系统的基础上，再加上其它各种功能电路模块和下载驱动电路模块来搭建一个供用户下载，调试程序的开发板，该开发板尺寸10cm×8cm，具有USB，miniUSB两种接口，有外接电源接口，能进行多种功能实习实验。

作为本发明的进一步技术方案：所述开发板上具有外接电源接口、USB和mini USB接口电路、下载驱动电路、单片机最小系统电路(包括晶振电路、按键复位电路、电源指示灯电路)、8个LED灯电路，6个八段共阴数码管电路、4个独立按键电路、LCD1602接口电路、蜂鸣器电路、红外传感头电路、温控传感头电路、AT24C02外部存储芯片电路、DS1302实时时钟芯片电路；其中，8个LED灯的负极与单片机芯片的P1口连接；4个独立按键分别与单片机芯片的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5连接；LCD1602液晶显示电路的8个数据口分别与单片机芯片P0口连接；6个八段共阴数码管八个段选端分别与P0口连接，两个位选端分别与芯片的P2.6、P2.7连接；其中数码管通过短路帽可以与LCD互相独立，互不干扰。蜂鸣器连接单片机芯片P2.4，红外传感头连接P3.2，温控传感头连接P2.3，AT24C02外部存储芯片的CLK引脚与DETA引脚分别与单片机芯片的P3.6、P3.7引脚相连接；DS1302实时时钟芯片的SCLK引脚、IO引脚、RST引脚分别与单片机芯片的P2.0、P2.1、P2.2引脚相连接。

作为本发明的优选技术方案：开发板布线遵循“3W”原则，即平行走线，线距之间保持1mm；电源线加粗最小满足0.6mm，整板的尺寸10cm×8cm；保证信号的可靠性，完整性，也缩减了布线所占的面积，达到将板的尺寸控制在10cm×10cm以内的目的。

第一，电路连接方面：本发明包括电路板，单片机最小系统电路，学习实验功能模块电路，电平转换下载驱动芯片电路。以上所述电路都设置在电路板上。

所述最小系统包括单片机芯片及外接I/O口，按键电路，晶振电路，电源指示电路；所述学习实验功能模块电路，包括8个LED灯电路、4个独立按键电路、6个八段共阴数码管电路、有源蜂鸣器电路、红外传感器电路、温控传感器电路、实时时钟、外部存储、LCD1602液晶屏连接电路及接口、外接电源接口；所述电平转换下载驱动芯片电路，包括下载驱动芯片电路、USB接口、mini USB接口，使测试更加完整性，也提高了产品的通用性。

所述电平转化下载驱动电路、外接电源接口分别与所述学习实验功能模块电路和所述单片机最小系统连接。所述学习实验功能模块电路与所述单片机芯片之间相互连接。所述学习实验功能模块可通过短路帽或者插针线实现相互独立，互不干扰。

作为本发明的优化方案：布局时，元件放置追求对称，完成相同功能的电路模块元件放在一起，模拟电路往电路板边上放，远离芯片，避免干扰；滤波电容靠近所滤波的元件，贴片元件放置的方向追求一致，这样不仅能有效节省空间，还能保证过回流炉的质量，减少人工补焊。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：该多功能学习实验的单片机综合开发板，10cm×8cm的单片机多功能综合开发板，能够通过USB，mini USB线稳定可靠地能烧录程序，完成所述学习实验功能模块的编程功能并能正常运行，也能当独接上外接电源运行程序。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的丝印层布局图；

图中所示标记中：1-USB接口；2-miniUSB接口；3-电源轻触开关；4-外接电源接口；5-LCD1602模块；6-共阴数码管；7-74LS573芯片；8-温控传感头；9-红外传感头；10-蜂鸣器；11-DS1302实时时钟芯片；12-AT24C02_EEPROM外部存储芯片；13-独立按键；14-LED灯；15-复位按键；16-下载驱动芯片CH340G；17-8位DIP40的单片机芯片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，在DXP或者AD系列电路图软件中画出原理图；包括外接电源接口、USB和mini USB接口电路、下载驱动电路、单片机最小系统电路(包括晶振电路、按键复位电路、电源指示灯电路)、8个LED灯电路，6个八段共阴数码管电路、4个独立按键电路、LCD1602接口电路、蜂鸣器电路、红外传感头电路、温控传感头电路、AT24C02外部存储芯片电路、DS1302实时时钟芯片电路。

具体的连线方式是：8个LED灯的负极与单片机芯片的P1口连接；4个独立按键分别与单片机芯片的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5连接；LCD1602液晶显示电路的8个数据口分别与单片机芯片P0口连接；6个八段共阴数码管八个段选端分别与P0口连接，两个位选端分别与芯片的P2.6、P2.7连接；其中数码管通过短路帽可以与LCD互相独立，互补干扰。蜂鸣器连接单片机芯片P2.4，红外传感头连接P3.2，温控传感头连接P2.3，AT24C02外部存储芯片的CLK引脚与DETA引脚分别与单片机芯片的P3.6、P3.7引脚相连接；DS1302实时时钟芯片的SCLK引脚、IO引脚、RST引脚分别与单片机芯片的P2.0、P2.1、P2.2引脚相连接。

如图2，所示的丝印层布局图中，USB接口(1)与mini USB接口(2)，用来与上位机连接，同时给开发板供电；电源轻触开关(3)烧录程序时上电和电源的总开关；外接电源接口(4)可与+5V电源连接给开发板单独供电；LCD1602模块(5)做显示用可以通过电位器调节亮度；八段共阴数码管(6)用来做显示用，74LS573芯片(7)驱动数码管；通过温控传感头(8)可以测温；通过红外传感头(9)可以红外遥控，实现智能化动作；蜂鸣器(10)；DS1302实时时钟芯片(11)；AT24C02_EEPROM外部存储芯片(12)；4个独立按键(13)；8个LED灯(14)；复位按键(15)；下载驱动芯片CH340G(16)8位DIP40的单片机芯片(17)。

根据图1～2所示实施中，上位机编写的程序产生二进制文件，通过与USB接口(1)或者mini USB接口(2)连接，电平再经过下载驱动芯片CH340G(16)的转换，就可以把上位机的二进制文件烧录到单片机芯片中去，同时两种USB接口都有供电的作用。然后可以根据编写的程序，去控制LCD1602模块(5)、八段共阴数码管(6)、温控传感头(8)、红外传感头(9)、蜂鸣器(10)、DS1302实时时钟芯片(11)、AT24C02_EEPROM外部存储芯片(12)、4个独立按键(13)、8个LED灯(14)这些电路模块。同时当芯片烧录了程序后，也可以通过外接电源接口(4)与+5V电源连接给开发板单独供电，测试产品方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于单片机的多功能学习实验开发板，通过在单片机最小系统的基础上，再加上其它各种功能电路模块和下载驱动电路模块来搭建一个供用户下载，调试程序的开发板，其特征是：开发板尺寸10cm×8cm，并且设置有USB和mini USB两种接口，有外接电源接口，能进行多种功能实习实验。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能学习实验开发板，其特征是：具有外接电源接口、USB和mini USB接口电路、下载驱动电路、单片机最小系统电路、8个LED灯电路，6个八段共阴数码管电路、4个独立按键电路、LCD1602接口电路、蜂鸣器电路、红外传感头电路、温控传感头电路、AT24C02外部存储芯片电路、DS1302实时时钟芯片电路；所述的8个LED灯的负极与单片机芯片的P1口连接；4个独立按键分别与单片机芯片的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5管脚连接；LCD1602液晶显示电路的8个数据口分别与单片机芯片PO口连接；6个八段共阴数码管八个段选端分别与PO口连接，两个位选端分别与芯片的P2.6、P2.7连接；蜂鸣器连接单片机芯片P2.4，红外传感头连接P3.2，温控传感头连接P2.3，AT24C02外部存储芯片的CLK引脚与DETA引脚分别与单片机芯片的P3.6、P3.7引脚相连接；DS1302实时时钟芯片的SCLK引脚、IO引脚、RST引脚分别与单片机芯片的P2.0、P2.1、P2.2引脚相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能学习实验开发板，其特征是，开发板设计遵循“3W”原则，平行走线，线距为1mm；电源线加粗最小为0.6mm，整板的尺寸10cm×8cm。

4.根据权利要求2所述的一种基于单片机的多功能学习实验开发板的单片机最小系统电路，其特征在于：该电路包括晶振电路、按键复位电路和电源指示灯电路。