CN202422525U

CN202422525U - 一种单片机usb-isp实验装置

Info

Publication number: CN202422525U
Application number: CN2011205497474U
Authority: CN
Inventors: 黄克亚; 郑蕾
Original assignee: Nanjing Railway Vocational And Technical College Suzhou Campus Management Committee
Current assignee: Nanjing Railway Vocational And Technical College Suzhou Campus Management Committee
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-26

Abstract

本实用新型公开了一种单片机USB-ISP实验装置，其包括：主控单元，基本模块，ISP电路，电源选择电路，扩展单元。所述主控单元为单片机最小系统；所述ISP电路是单片机与PC机USB通信电路；所述基本模块包括流水灯、交通灯、数码管、键盘、LED点阵、LCD显示、A/D转换和步进电机八个子模块。实验装置工作时，PC机通过USB端口将实验程序经ISP电路烧录到主控单元的单片机芯片中去，实验人员将单片机相应引脚信号连接到基本模块或扩展单元即可完成实验及调试。该实验装置具有设计简单，使用方便，可在线编程，供电方式灵活等优点。

Description

一种单片机USB-ISP实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种单片机课程教学使用实验装置，特别涉及一种单片机USB-ISP实验装置。

背景技术

单片机具有体积小、功耗低、易扩展、控制能力强、性价比高等特点，广泛地应用于智能化家用电器、办公自动化设备、工业自动化控制、智能化仪表、通信产品、汽车电子产品、航空航天国防军事等领域。为了培养单片机应用系统开发人员和单片机产品的维护维修人员，全国大中专院校许多专业相继开设了单片机课程。单片机课程实践性强，先进的实验实训装置是课程取得良好教学效果和切实提高学生单片机系统开发能力的重要保证。

传统的单片机实验教学开展主要有两种模式，一种是采用仿真器开发模式，这种方式采用仿真器模拟单片机。在这种开发模式下可以任意修改程序，支持单步、中断等多种调试方式，有利于开发过程的快速推进，但是仿真器价格昂贵，且稳定性差，对实验结果有一定的干扰。一种方式是采用直接“烧写程序”的方式来进行的，这种方式是将程序编译生成的目标文件直接烧到单片机芯片中去，然后再将单片机安装到实验板上，这种方式是成本较低，但单片机反复拔插较为麻烦，且容易损伤单片机引脚。

近年来，USB通信技术和ISP(在线系统编程)技术均取得长足的发展，使得只需要一根USB数据线和简单ISP电路即可将PC机上的目标程序轻松写入到单片机芯片中去，而且支持在线更新，使实验和调试变得十分容易。同时PC机USB端口提供的稳定5V电源也可以直接供实验板使用。这些均为研发一种新型单片机实验装置提供了思路和技术支持。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型的单片机USB-ISP实验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种单片机USB-ISP实验装置，其包括：主控单元，基本模块，ISP电路，电源选择电路，扩展单元：实验装置工作时，PC机通过USB端口将实验程序经ISP电路烧录到主控单元的单片机芯片中去，实验人员将单片机相应引脚信号连接到基本模块或扩展单元即可完成实验及调试。

优选的，所述主控单元为单片机最小系统，单片机芯片选择AT89S52。

优选的，所述ISP电路是单片机与PC机USB通信电路。

优选的，所述基本模块包括流水灯、交通灯、数码管、键盘、LED点阵、LCD显示、A/D转换和步进电机八个子模块。

优选的，所述电源选择电路功能是选择实验装置的供电方式，即USB端口供电或外接电源供电中的一种。

上述技术方案有如下有益效果；使用该新型单片机USB-ISP实验装置时，学生只要在PC机上编写好实验程序，编译形成目标代码，使用ISP编程软件即可将目标程序通过USB端口下载到实验板上单片机芯片中去，进而完成实验及调试。如果要更新程序，只要重新编译、下载即可，而无需任何硬件改动，十分方便。另外使用PC机USB端口提供的5V电源，基本可以满足实验电源要求，即使个别实验有特殊要求也可以由电源选择电路接入外接电源。该实验装置具有设计简单，使用方便，可在线编程，供电方式灵活等优点。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可以依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图。

图2为本实用新型实施例ISP电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细介绍。

如图1所示，本实用新型一种单片机USB-ISP实验装置包括：1基本模块，2ISP电路，3电源选择电路，4主控单元，5扩展单元。所述主控单元为单片机最小系统；所述ISP电路是单片机与PC机USB通信电路；所述基本模块包括流水灯、交通灯、数码管、键盘、LED点阵、LCD显示、A/D转换和步进电机八个子模块。实验装置工作时，PC机通过USB端口将实验程序经ISP电路烧录到主控单元的单片机芯片中去，实验人员将单片机相应引脚信号连接到基本模块或扩展单元即可完成实验及调试。

如图2所示，ISP电路主要实现PC机与单片机USB通信功能，进而将PC机上目标程序下载到主控单元单片机芯片中去。ISP电路主要由AVR单片机ATmega8L(U1)，USB端口(P3)，10针ISP接口(P1)，自锁按钮(P4)，复位按钮(P2)，工作指示灯(LED1、LED2)，时钟电路等组成。ATmega8L单片机用于USB串口协议的软件模拟和ISP下载操作。10针ISP接口用于连接主控单元单片机最小系统，也可以使用此下载接口对其他设有ISP接口的单片机开发板下载程序。自锁按钮用于选择是否将USB电源供给实验装置；复位按钮可以远程复位主控单元单片机系统。时钟电路由外接晶振X1和微调电容C1、C2构成。

实验系统电源有两种选择，一种是直接由PC机USB端口供电，另外一种方式是外接+5V直流电源，选择哪一种供电方式由电源选择电路确定。电源选择电路为一两路选择开关，在两种供电电路之间选择。在USB端口供电参数满足实验要求的条件下一般选择USB供电方式，在该方式实验装置使用十分方便，只要将PC机和实验装置通过USB数据线连接即可开展全部实验。

实验装置基本实验模块包括流水灯、交通灯、数码管、键盘、LED点阵、LCD显示、A/D转换和步进电机八个子模块。各模块集成度较低，除了引入电源以及必不可少的连线之外无其它电路连接，以提高学生的创造性以及实装置的通用性。流水灯模块提供一组LED和限流电阻。交通灯模块提供四组红黄绿LED并将其放置于适当位置，该模块还可以与数码管模块组合使用。数码管模块提供一组数码管，可以开展数码管静态显示和动态显示实验。键盘模块提供16个按键并按4×4形式排列，可以开展查询式键盘和阵列式键盘实验。LED点阵模块提供一个16×16点阵及相应的并串转换芯片，可以开展LED中文和英文显示实验。LCD显示模块提供LCD1602液晶显示器及相应的驱动电路，可以开展LCD显示实验。A/D转换模块提供串行多通道高速A/D转换芯片TLC2543，可以开展A/D转换实验。步进电机模块提供步进电机及相应驱动电路，可以开展步进电机控制实验。

扩展单元功能模块的加入增强了实验装置的可扩展性，使得实验装置可以开展基本模块没有设计而随着技术的发展急需研究的实验。扩展单元为一片高质量面包板，安装时通过螺栓和螺母固定于实验板上。扩展单元使用时是将实验所需元器件放置面包板上，通过插线的方式完成内部电路连线，再将主控单元单片机的I/O引脚连接到面包板，完成全部电路接线，下载程序，即可开展实验研究。

以上对本实用新型实施例所提供的一种单片机USB-ISP实验装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对实用新型的限制，凡依本实用新型设计思想所做的任何改变都在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种单片机USB-ISP实验装置，其特征在于，其包括：主控单元，基本模块，ISP电路，电源选择电路，扩展单元；PC机的USB端口经ISP电路连接主控单元的单片机芯片，实验人员将单片机相应引脚信号连接到基本模块或扩展单元即可完成实验及调试。

2.根据权利要求1所述的单片机USB-ISP实验装置，其特征在于，所述主控单元为单片机最小系统，单片机芯片选择AT89S52。

3.根据权利要求1所述的单片机USB-ISP实验装置，其特征在于，所述ISP电路是单片机与PC机USB通信电路。

4.根据权利要求1所述的单片机USB-ISP实验装置，其特征在于，所述基本模块包括流水灯、交通灯、数码管、键盘、LED点阵、LCD显示、A/D转换和步进电机八个子模块。

5.根据权利要求1所述的单片机USB-ISP实验装置，其特征在于，所述电源选择电路功能是选择实验装置的供电方式，即USB端口供电或外接电源供电中的一种。