CN200953207Y - 一种便携式多功能单片机工程实践箱 - Google Patents

Abstract

一种便携式多功能单片机工程实践箱，它涉及一种教学实践箱，尤其涉及一种基于单片机的，提供多种通讯方式的便携式多功能的实验箱，为了克服以往的单片机实验装置的体积庞大，不便于携带，使得学生只能在实验室做设计的缺陷。本实用新型的单片机控制区(4)的控制信号传输端与控制对象区(5)的控制信号传输端相连，单片机控制区的通讯数据传输端与通讯接口区(6)的数据传输端相连，数据接口及电源接口区(1)的数据端与电源输出端与单片机控制区的外部数据传输端和电源输入端相连；单片机控制区采用板卡插接式。本实用新型采用电路开放化、模块化、整合化的设计思想，具有很强的针对性和扩展性，体积小巧，便于携带，能够满足那些想利用课余时间做设计的同学的需要。

Description

一种便携式多功能单片机工程实践箱

技术领域

本实用新型涉及一种教学实践箱，尤其涉及一种供多种通讯方式的便携式多功能的实验箱。

背景技术

随着单片机性能的不断提高以及不断升级，单片机的运用已经得到普及。单片机作为高校大学生所必修的科目，单片机的教学实验步入了“设计性实验”的崭新阶段。随之而来，对于单片机的实验装置的要求也越来越高。目前阶段，各个高校所采用的单片机实验装置多为实验台或实验箱，功能齐全，资源丰富，足可以满足日常的实验教学。但其多为验证性、单元性实验，综合系统设计性实验少且实验装置体积庞大，不便于携带，学生只能在实验室进行学习及设计应用，不能满足那些想利用课余时间做设计的学生的要求。

实用新型内容

为了克服以往的单片机实验装置的体积庞大，不便于携带，使得学生只能在实验室做设计的缺陷，本实用新型提供了一种便携式多功能单片机工程实践箱。

本实用新型由单片机控制区、数据接口及电源接口区、液晶显示区、键盘矩阵区、通讯接口区和控制对象区组成；单片机控制区的控制信号传输端与控制对象区的控制信号传输端相连，单片机控制区的数据传输端与液晶显示区和键盘矩阵区的数据传输端相连，单片机控制区的通讯数据传输端与通讯接口区的数据传输端相连，数据接口及电源接口区的数据端与电源输出端与单片机控制区的外部数据传输端和电源输入端相连；单片机控制区采用板卡插接式，控制对象区提供一块内置电源的插件板，用于扩展综合性实验外围输入输出电路的搭建。所述单片机控制区、数据接口及电源接口区、液晶显示区、键盘矩阵区、通讯接口区和控制对象区封装在工程实践箱内，实践箱侧面提供RS-232串行通信接口、RS-485串行通信接口和USB接口三种通信接口与外围设备进行通讯，RS-232串行通信接口、RS-485串行通信接口和USB接口组成通讯接口区。单片机控制区采用板卡插接式，可根据需要选择合适的单片机型号，单片机控制区完成各个设计实验的控制功能；通讯接口区提供了三种通讯接口，完成各个设计实验系统与外围设备的通信功能；液晶显示及矩阵按键区为各个实验系统提供显示窗口和输入接口功能；数据接口及电源区包括数据接口区和电源区两部分，数据接口区提供上述各个功能区的外扩接口用于各个单元的组合连接，电源区提供工程实践箱各个功能区的电源，采用接线柱端子，根据实验需求随意连接；控制对象区为增强实验箱的扩展性而设计的一块独立的内置电源的插件板，可以根据设计需要，在插件板上进行外围输入输出电路的设计。

本实用新型的目的是提供一种便携式、多功能的单片机实验装置。由于以往的实验装置在体积上比较庞大，不便于携带，使得学生只能在实验室做设计，不能满足那些想利用课余时间做设计的学生的要求。所以，需要一种既能锻炼学生动手能力和实践能力的多功能的实验装置，又可以随身携带，满足学生不在实验室也能完成实验设计的要求。本实用新型就是基于这个想法实现的，以培养设计型、实践型学生为目标，采用电路开放化、模块化、整合化的设计思想，具有很强的针对性和扩展性，而且体积小巧，便于携带。

附图说明

图1为本实用新型单片机工程实践箱外观图；图2是本实用新型单片机工程实践箱的系统框图；图3为单片机控制区4的内部结构以及与外围设备连接关系的电路结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1至图2，本具体实施方式由单片机控制区4、数据接口及电源接口区1、液晶显示区2、键盘矩阵区3、通讯接口区6和控制对象区5组成；单片机控制区4的控制信号传输端与控制对象区5的控制信号传输端相连，单片机控制区4的数据传输端与液晶显示区2和键盘矩阵区3的数据传输端相连，单片机控制区4的通讯数据传输端与通讯接口区6的数据传输端相连，数据接口及电源接口区1的数据端与电源输出端与单片机控制区4的外部数据传输端和电源输入端相连；单片机控制区4采用板卡插接式，控制对象区5提供一块内置电源的插件板，用于扩展综合性实验外围输入输出电路的搭建。所述单片机控制区4、数据接口及电源接口区1、液晶显示区2、键盘矩阵区3、通讯接口区6和控制对象区5封装在工程实践箱7内，实践箱7侧面提供RS-232串行通信接口1-1、RS-485串行通信接口1-2和USB接口1-3三种通信接口与外围设备进行通讯，RS-232串行通信接口1-1、RS-485串行通信接口1-2和USB接口1-3组成通讯接口电路区6。

具体实施方式二：参见图1至图3，本具实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述单片机控制区4采用51系列单片机最小系统板，该最小系统板包括复位电路、A/D和D/A转换电路、单片机核心芯片；它采用板卡插接式设计，根据学生的设计要求选择适合的单片机最小系统板安装在单片机控制区内，随意插拔，安装方便。数据接口及电源接口区1、液晶显示区2、键盘矩阵区3和通讯接口区6采用开放式模块化电路设计，根据设计需求随意和单片机最小系统板组合连接完成设计功能。本具体实施方式即可完成各个单元性实验，又可以组合完成系统性实验。本实用新型采用电路开放化、模块化、整合化的设计思想，具有很强的针对性和扩展性，体积小巧，便于携带，能够满足那些想利用课余时间做设计的同学的需要。

如图3所示，具体电路结构如下所示：所述单片机控制区4采用51系列单片机最小系统板，该最小系统板包括复位电路4-1、A/D转换电路4-2、单片机核心芯片4-3、数模转换电路4-4，该单片机核心芯片4-3采用型号为P89C51RD(根据学生设计需求也可选用51系列的任意一款单片机)的单片机芯片U6，A/D转换电路4-2包括型号为TLC2543的第一芯片U1、非门芯片U2、光耦芯片U3、第一电阻排RP1、型号为DS75451N的第二芯片U4、型号为DS75451N的第三芯片U5，第一芯片U1的1至9和11脚作为模数转换数据接口，第一芯片U1的10和13脚接信号地，第一芯片U1的20、18、17、16、15脚分别与第一电阻排RP1的1、2、3、4、5脚相连，第一芯片U1的20和14脚连接第一直流电源+VA的输出端，第一芯片U1的18至15脚分别连接非门芯片U2的10、11、5、13脚，非门芯片U2的12脚通过第四电阻R4与光耦芯片U3的8脚相连，光耦芯片U3的7脚连接第一直流电源+VA的输出端，光耦芯片U3的10、1、3、5脚连接第二直流电源VCC的输出端，光耦芯片U3的9脚通过第八电阻R8接地，非门芯片U2的4脚连接光耦芯片U3的11脚并且非门芯片U2的4脚通过第二电阻R2接信号地，非门芯片U2的8和9脚之间通过第三电容C3相连，非门芯片U2的6脚连接光耦芯片U3的13脚并且非门芯片U2的13脚通过第一电阻R1接信号地，非门芯片U2的7脚连接光耦芯片U3的15脚并且非门芯片U2的7脚通过第三电阻R3接信号地，光耦芯片U3的16、14、12脚连接第一直流电源+VA的输出端，光耦芯片U3的2脚通过第五电阻R5连接第二芯片U4的3脚，光耦芯片U3的4脚通过第六电阻R6连接第二芯片U4的5脚，光耦芯片U3的6脚通过第七电阻R7连接第三芯片U5的3脚；复位电路4-1采用型号为X5045的第四芯片U8为主要芯片，数模转换电路4-4采用型号为TLC5620的第五芯片U7为主要芯片，第二芯片U4的1和2脚连接单片机芯片U6的1脚、第四芯片U8的6脚、第五芯片U7的2脚，第二芯片U4的6和7脚连接单片机芯片U6的2脚、第四芯片U8的5脚和第五芯片U7的1脚，第三芯片U5的1和2脚连接单片机芯片U6的3脚，第三芯片U5的6和7脚连接光耦芯片U3的9脚，第三芯片U5的5脚连接、第五芯片U7的4脚、单片机芯片U6的5脚和第四芯片U8的2脚，单片机芯片U6的4脚连接第四芯片U8的1脚，单片机芯片U6的31脚连接第二直流电源VCC的输出端，单片机芯片U6的19和18脚连接晶振电路的输出端，第四芯片U8的7脚通过第九电阻R9连接第二直流电源VCC的输出端和第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端接地，第四芯片U8的7脚和单片机芯片U6的9脚相连，单片机芯片U6的38和39脚连接液晶显示区2的数据传输端及控制端，单片机芯片U6的32至39脚分别与第二电阻排RP2的2至9脚相连，单片机芯片U6的21至28脚分别与第三电阻排RP3的1至8脚相连，，单片机芯片U6的21至28脚分别与键盘矩阵区3的数据传输端相连，单片机芯片U6的9脚连接第二直流电源VCC的输出端，单片机芯片U6的10和11脚作为串行通信口的数据接收和发送端，通过组合按键控制，可分别选择与RS-232串行通信接口1-1、RS-485串行通信接口1-2和USB接口1-3的数据传输端相连，单片机芯片U6的10脚作为数据接收端RXD、单片机芯片U6的11脚作为数据输出端TXD。

Claims (3)

1、一种便携式多功能单片机工程实践箱，其特征在于它由单片机控制区(4)、数据接口及电源接口区(1)、液晶显示区(2)、键盘矩阵区(3)、通讯接口区(6)和控制对象区(5)组成；单片机控制区(4)的控制信号传输端与控制对象区(5)的控制信号传输端相连，单片机控制区(4)的数据传输端与液晶显示区(2)和键盘矩阵区(3)的数据传输端相连，单片机控制区(4)的通讯数据传输端与通讯接口区(6)的数据传输端相连，数据接口及电源接口区(1)的数据端与电源输出端与单片机控制区(4)的外部数据传输端和电源输入端相连；单片机控制区(4)采用板卡插接式，控制对象区(5)提供一块内置电源的插件板，用于扩展综合性实验外围输入输出电路的搭建。

2、根据权利要求1所述的一种便携式多功能单片机工程实践箱，其特征在于所述单片机控制区(4)、数据接口及电源接口区(1)、液晶显示区(2)、键盘矩阵区(3)、通讯接口区(6)和控制对象区(5)封装在工程实践箱(7)内，实践箱(7)侧面提供RS-232串行通信接口电路(1-1)、RS-485串行通信接口电路(1-2)和USB接口电路(1-3)的接口，三种通信接口与外围设备进行通讯，RS-232串行通信接口电路(1-1)、RS-485串行通信接口电路(1-2)和USB接口电路(1-3)组成通讯接口电路区(6)。

3、根据权利要求2所述的一种便携式多功能单片机工程实践箱，其特征在于所述单片机控制区(4)采用51系列单片机最小系统板，该最小系统板包括复位电路(4-1)、A/D转换电路(4-2)、单片机核心芯片(4-3)、数模转换电路(4-4)，该单片机核心芯片(4-3)采用51系列单片机芯片(U6)，A/D转换电路(4-2)包括型号为TLC2543的第一芯片(U1)、非门芯片(U2)、光耦芯片(U3)、第一电阻排(RP1)、型号为DS75451N的第二芯片(U4)、型号为DS75451N的第三芯片(U5)，第一芯片(U1)的1至9和11脚作为模数转换数据接口，第一芯片(U1)的10和13脚接信号地，第一芯片(U1)的20、18、17、16、15脚分别与第一电阻排(RP1)的1、2、3、4、5脚相连，第一芯片(U1)的20和14脚连接第一直流电源+VA的输出端，第一芯片(U1)的18至15脚分别连接非门芯片(U2)的10、11、5、13脚，非门芯片(U2)的12脚通过第四电阻R4与光耦芯片(U3)的8脚相连，光耦芯片(U3)的7脚连接第一直流电源(+VA)的输出端，光耦芯片(U3)的10、1、3、5脚连接第二直流电源(VCC)的输出端，光耦芯片(U3)的9脚通过第八电阻(R8)接地，非门芯片(U2)的4脚连接光耦芯片(U3)的11脚并且非门芯片(U2)的4脚通过第二电阻(R2)接信号地，非门芯片(U2)的8和9脚之间通过第三电容(C3)相连，非门芯片(U2)的6脚连接光耦芯片(U3)的13脚并且非门芯片(U2)的13脚通过第一电阻(R1)接信号地，非门芯片(U2)的7脚连接光耦芯片(U3)的15脚并且非门芯片(U2)的7脚通过第三电阻(R3)接信号地，光耦芯片(U3)的16、14、12脚连接第一直流电源(+VA)的输出端，光耦芯片(U3)的2脚通过第五电阻(R5)连接第二芯片(U4)的3脚，光耦芯片(U3)的4脚通过第六电阻(R6)连接第二芯片(U4)的5脚，光耦芯片(U3)的6脚通过第七电阻(R7)连接第三芯片(U5)的3脚；复位电路(4-1)采用型号为X5045的第四芯片(U8)为主要芯片，数模转换电路(4-4)采用型号为TLC5620的第五芯片(U7)为主要芯片，第二芯片(U4)的1和2脚连接单片机芯片(U6)的1脚、第四芯片(U8)的6脚、第五芯片(U7)的2脚，第二芯片(U4)的6和7脚连接单片机芯片(U6)的2脚、第四芯片(U8)的5脚和第五芯片(U7)的1脚，第三芯片(U5)的1和2脚连接单片机芯片(U6)的3脚，第三芯片(U5)的6和7脚连接光耦芯片(U3)的9脚，第三芯片(U5)的5脚连接、第五芯片(U7)的4脚、单片机芯片(U6)的5脚和第四芯片(U8)的2脚，单片机芯片(U6)的4脚连接第四芯片(U8)的1脚，单片机芯片(U6)的31脚连接第二直流电源(VCC)的输出端，单片机芯片(U6)的19和18脚连接晶振电路的输出端，第四芯片(U8)的7脚通过第九电阻(R9)连接第二直流电源(VCC)的输出端和第六电容(C6)的一端，第六电容(C6)的另一端接地，第四芯片(U8)的7脚和单片机芯片(U6)的9脚相连，单片机芯片(U6)的38和39脚连接液晶显示区(2)的数据传输端及控制端，单片机芯片(U6)的32至39脚分别与第二电阻排(RP2)的2至9脚相连，单片机芯片(U6)的21至28脚分别与第三电阻排(RP3)的1至8脚相连，，单片机芯片(U6)的21至28脚分别与键盘矩阵区(3)的数据传输端相连，单片机芯片(U6)的9脚连接第二直流电源(VCC)的输出端，单片机芯片(U6)的10和11脚作为串行通信口的数据接收和发送端，通过组合按键控制，选择与RS-232串行通信接口(1-1)、RS-485串行通信接口(1-2)和USB接口(1-3)的数据传输端相连，单片机芯片(U6)的10脚作为数据接收端(RXD)、单片机芯片(U6)的11脚作为数据输出端(TXD)。

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