CN203773808U - 新型单片机实验开发板 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于单片机领域，提供了一种带有ZigBee集成模块的新型单片机开发板。ZigBee集成模块解决人工分配实验器材的工作，学生刷卡后分配指定试验台做实验。开发板分不同模块独立制版，电路分别设置在八个独立PCB电路板上，包括AT89C51最小系统及相关外设构成的控制模块，无线控制模块，数字时钟和数码管显示模块，传感器模块，温湿度传感器和液晶显示模块，双色点阵显示模块，NRF24L01无线传输模块，步进电机驱动模块。学生实验时按需要选择模块，通过杜邦线与AT89C51最小系统模块连接使用，减少其他模块的损坏率，更能直观的了解开发板的模块设计技术和电路走向情况。本实验板提供十八种基本学习功能，还设计了扩展接口，可进行二次开发使用，实现开发板多功能性。

Description

新型单片机实验开发板

技术领域

本新型单片机开发板是一种应用于教学单片机外围电路开发的学习板，属于通信工程、电子信息、自动化控制等领域。 

背景技术

目前实验开发板按功能可分为简易型和多功能型，以简易型为主。主要用于演示，多数情况下学生不参与到他的动手实践练习中，功能上一般只包括流水灯显示控制，蜂鸣器控制，矩阵键盘控制，七段数码管显示控制，A／D转换控制，EEPROM器件24C02读写控制等功能，并且不具备扩展功能，在此基础上进行二次开发是很困难的。 

教学使用的开发板中，少数使用多功能型开发板，虽然功能很多，但其有结构体积庞大，成本高等缺点。 

大多数教学使用的开发板都是各个独立的试验箱，教师必须根据学生提出的问题，到学生的实验台观察才能解决相应的问题，这种情况给老师在教学的过程中带来很多不便。 

发明内容

本实用新型开发板的设计解决了简易型开发板功能简单，不易于开发的缺点，也解决了多功能型开发板体积庞大的缺点，并且在满足学生可自主学习的基础上加上了教学中教师远程控制的功能，这一功能给教学带来更大帮助，本实用新型开发板还采用了模块独立的外型设计，每个模块可独立使用，也可以通过杜邦线连接，同时使用，实现更多功能，这个设计构思解决了模块不方便更换和维修的缺点。 

本实用新型开发板解决问题的技术方案是： 

基本功能可达十八种，其中提供了四种传感器的设计，有烟雾传感器，温湿度传感器，压力传感器，模拟电压测量传感器，其他功能模块有流水灯控制，数码管控制，1602控制，双色点阵控制，步进电机驱动控制，红外解码控制，无线传输NRF24L01控制，蜂鸣器控制，薄膜键盘控制，数字时钟控制，A／D转换控制，串口通信和单片机输入输出以及EEPROM器件24C02读写控制，还有继电气控制和ZigBee集成控制功能。每个模块都设计相应的扩展接口单元，这样增加了学习板的二次开发的优点，比如1602控制电路可扩展为12864液晶控制电路。 

教学中，使用的远程控制功能是通本实用新型中ZigBee集成模块来实现的，老师只须观察计算机界面，学生刷卡后，老师分配给学生试验台，并远程监视学生的学习情况。 

按照实现不同功能的电路和各个电路是否经常一起使用的情况，把开发板分为八个小模块。这八个模块经过PCB电路制版，合理安排他们的占用空间，制成相互独立的PCB电路板，这样，在学习使用时，可按照学习的模块单独拿出来使用，减少线路的交叉和连接，使学习者更直观，更方便的学习电路走向。并且长时间使用可能会有其中某部分损坏，每个模块分开设计，可以更方便的更换和检查。 

附图说明

图1是本实用新型开发板系统功能原理框图。 

其中：1、AT89C51单片机最小系统，2、红外解码模块，3、LED流水灯显示和NRF24L01无线传输模块，4、继电器控制模块，5、数字时钟和数码管显示和薄膜键盘模块，6、双色点阵显示模块，7、蜂鸣器报警模块，8、烟雾传感器模块，9、温湿度传感器和1602显示并且可扩展12864液晶模块，10、压力传感器模块，11、模拟电压测量传感器模块，12、步进电机驱动模块，13、串口通信和单片机输入输出以及EEPROM器件24C02读写模块，14、ZigBee开发模块，15、A／D转换模块。 

图2是本实用新型开发板PCB板分布框图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详细说明。 

本实用新型中每个模块都设置扩展接口单元，基于AT89C51的实验开发板的使用，是根据学习任务选择独立模块，用杜邦线与单片机最小系统模块(1)连接，完成实验板的组装。 

基于AT89C51的实验开发板的结构如图1所示，在制成PCB电路板时，按照是否经常使用和是否经常一起使用的情况，十五个模块分别设置在八块独立PCB板上，为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图进一步详细说明。 

如图2所示，设置在图2中PCB电路板(1)上的控制模块包括图1中的单片机最小系统模块(1)、继电器模块(4)、蜂鸣器报警模块(7)、串口通信和单片机输入输出以及EEPROM器件24C02读写模块(13)、A／D转换模块(15)，其中24C02读写模块电路应用I²C总线通信协议实现单片机与EEPROM器件24C02的数据交换，24C02的WP写保护端口可通过杜邦线接VCC或GND，时钟端口和数据端口分别与单片机P1.1和P1.0口直接连接，实验时，根据单片机预留I／O口的使用情况，用杜邦线将蜂鸣器报警模块和合适的I／O口相连。 

设置在图2中PCB电路板(2)上的数字时钟和数码管显示和薄膜键盘模块包括图1中的数字时钟和数码管显示和薄膜键盘模块(5)，实验时，用杜邦线将输入输出口与数字时钟和数码管显示和薄膜键盘模块(2)相连。 

设置在图2中PCB电路板(3)上的传感器模块包括图1中的烟雾传感器模块(8)、压力传感器模块(10)、模拟电压测量传感器模块(11)，实验时，用杜邦线将各传感器的数据端口和单片机预留I／O口相连。 

设置在图2中PCB电路板(4)上的温湿度传感器和液晶显示模块包括图1中的温湿度传感器和1602显示并且可扩展12864液晶模块(9)，在使用时，温湿度传感器数据端口与单片机预留I／O口相连，1602或12864控制端口与单片机输出口相连。 

设置在图2中PCB电路板(5)上的双色点阵显示模块包括图1中的双色点阵显示模块(6)、红外解码模块(2)，在实验时，用杜邦线将红外发射电路输出端与单片机预留I／O口相连，将红外接收头与单片机预留I／O口相连；设置在PCB电路板(6)上的LED流水灯显示和NRF24L01无线传输模块包括图1中的LED流水灯显示和NRF24L01无线传输模块(3)，在实验时，用杜邦线分别将两个NRF24L01的传输与接受端口与单片机I／O口相连，八个LED分别与单片机预留I／O口相连，薄膜键盘数据端口与单片机预留I／O相连。 

设置在图2中PCB电路板(7)上的ZigBee开发模块包括图1中的ZigBee开发模块(14)，在实验时，ZigBee模块的传输端口与单片机预留I／O口相连，与教师计算机系统匹配后，完成数据远程收发，实现计算机对单片机工作状态的控制和对单片机中信息的接受。 

设置在图2中PCB电路板(8)上的步进电机驱动模块包括图1中的步进电机驱动模块(12)，实验时，这个模块与薄膜键盘模块一起使用情况较多，用杜邦线将步进电机数据端口与单片机输出口相连，薄膜键盘与单片机输入口相连。 

Claims (5)

1.新型单片机实验开发板，包括AT89C51最小系统及相关外设构成的控制模块，其特征在于，所述实验开发板还包括无线控制模块，数字时钟和数码管显示模块，传感器模块，温湿度传感器和液晶显示模块，双色点阵显示模块，NRF24L01无线传输模块，步进电机驱动模块，各功能电路模块是独立的PCB电路板，主系统与各功能模块用杜邦线相连。 

2.根据权利要求1所述的新型单片机实验开发板，其特征是：无线控制模块用于，系统与教师计算机无线连接，是采用ZigBee技术，实现远程控制，刷卡分配试验台。 

3.根据权利要求1所述的新型单片机实验开发板，其特征是：设置在PCB电路板控制模块上的电路模块有：单片机最小系统模块、继电器模块、蜂鸣器报警模块、串口通信和单片机输入输出以及EEPROM器件24C02读写模块、A／D转换模块。 

4.根据权利要求1所述的新型单片机实验开发板，其特征是：设置在PCB电路板传感器模块上的电路模块有：烟雾传感器模块、压力传感器模块、模拟电压测量传感器模块。 

5.根据权利要求1所述的新型单片机实验开发板，其特征是：设置在PCB电路板双色点阵显示模块上的电路模块有：双色点阵显示模块、红外解码模块。