CN206685022U - 一种51单片机综合训练系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种51单片机综合训练系统，包括印刷电路板PCB，印刷电路板PCB上设置有最小系统、USB接口模块、键盘区域、显示模块和应用模块。通过本训练系统的实训项目，学习者熟悉基于单片机的C语言程序设计的基本方法，掌握单片机内部功能部件的控制技术，熟悉有关芯片的驱动程序设计技术，建立基于单片机的微控制系统的概念；同时，通过大量的实训，学习者积累基于单片机的C语言程序设计的经验，接下来就可以基于本综合训练平台进行一些开发工作，设计出一些功能更加丰富的综合性的微控制系统，通过拓展训练，全面提高自己的综合素质。
Description
技术领域
本实用新型属于教学实验器材领域，更具体地说，涉及一种51单片机综合训练系统。
背景技术
很多大学的机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、自动化、电子科学与技术、电子信息工程、通信工程、计算科学与技术等本科专业都开设了《单片机原理与应用》、《嵌入式系统》等硬件类课程，这是符合市场需求的，但是，与这些课程配套的大多数实验仍然在实验箱上进行的，这是远远不够的。在实验箱上做实验存在如下缺点：
(1)学生对硬件系统的总体结构了解不够，对接口技术涉及不多。在实验箱上做实验，硬件系统的构建主要是通过连线实现的，学生只需按照实验指导书所指定的步骤，一步一步地把系统中应该连接在一起的端口用导线连接起来就可以了，这样就造成了很少有学生去钻研该系统的电路原理图，更不用说去研究这些接口连接所依据的基本原理了，而这些都是进行微控制系统设计与实现所必需的。
(2)学生对软件系统的结构与程序流程理解不深，程序代码编写能力训练不足。在实验箱上做实验，为了使学生能够在有限的时间内完成实验，提高实验的成功率，对于某个微控制系统，实验指导书一般都提供与硬件系统相对应的程序代码，学生只需在Keil C等程序编译平台上编译、调试、运行程序就可以了。在这种实验方式下，学生一般不会自己动脑筋编写程序代码，更谈不上主动提高基于硬件系统的软件设计能力了。
(3)学生对系统的概念缺乏整体认识。由于硬件系统和软件系统都可以依赖于他人，因此，学生没有必要从宏观角度去思考微控制系统的整体结构，也没有必要从微观角度去深入研究微控制系统的局部细节。这样，他们就不可能完整地建立起一个微控制系统的概念。
总之，在实验箱上做实验，学生所做的只是重复别人已经做过的实验过程，而对微控制系统设计与制作的整个过程缺乏了解，在微控制系统设计与实现方面得不到有效的锻炼，虽然学生最后看到了预期的实验结果，但是，他们的收获其实并不大。如果让他们自己设计与实现一个微控制系统，他们一定会茫然无措，无从下手。
申请人认为，在《单片机原理与应用》、《嵌入式系统》等基于硬件的课程中，应该让学生多接触实物，亲自操作，在实践的基础上牢固掌握所学的知识，提高动手能力。特别是《单片机原理与应用》课程的实验，应该鼓励、指导每位学生做一个小系统。通过这样的训练，学生不但可以深刻理解单片机片内部部件的功能，而且可以在实际应用中利用汇编语言或C语言进行程序设计，还可以真正建立微控制系统的概念。而在基于实验箱的实验中，这些目标是不可能达到的。
为了克服在实验箱上做实验所存在的不足，我们设计并制作了51单片机综合训练系统。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种51单片机综合训练系统，帮助学生建立基于单片机的微控制系统的概念，提高学生的硬件设计与制作的能力，提高学生的软件设计与调试的能力，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
本实用新型技术方案一种51单片机综合训练系统，其特征在于，包括印刷电路板PCB，所述印刷电路板PCB上设置有最小系统、USB接口模块、键盘区域、显示模块和应用模块；
所述最小系统包括单片机CPU、上拉电阻、晶振电路和复位电路，
所述单片机CPU为51单片机，单片机CPU包括引脚VCC、P00～P07、P10～P17、P20～P27、P30～P37、EA、ALE、PSEN、RST、X1、X2、GND共40个引脚并全部引出，
所述上拉电阻PR0的引脚1与单片机CPU的VCC引脚连接，上拉电阻PR0的引脚2～9分别依次与单片机CPU的引脚P00～P07连接，
所述晶振电路包括晶振Y1和电容C1、电容C2，晶振Y1的两个引脚分别接在单片机CPU的X1和X2引脚上，同时，晶振Y1的两个引脚还分别通过两个电容C1、C2接地，
所述复位电路包括铝电解电容C3、电阻R1、电阻R2和按键K2，铝电解电容C3的负极与单片机CPU的RST引脚连接，铝电解电容C3的正极及电阻R1的一端均与VCC相连接，电阻R1的另一端与按键K2的一端连接，按键K2的另一端及电阻R2的一端均与单片机CPU的RST引脚相连接，电阻R2的另一端接地；
所述USB接口模块包括USB接口驱动芯片U1、5芯插头JP3、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、晶振Y3、电容C7、电容C8、电容C10、电容C11、电容C12、按键K1、发光二极管D1，
所述USB接口驱动芯片U1包括引脚TXD、RXD、VDD_325、VDD、DM、USB、VDD_3.3V、OSC1、OSC2，USB接口驱动芯片U1的TXD引脚及RXD引脚分别与单片机CPU的P30引脚及P31引脚连接，USB接口驱动芯片U1的VDD_325引脚通过电容C12接地，
5芯插头JP3的引脚1与USB接口驱动芯片U1的VDD引脚连接，5芯插头JP3的引脚2及引脚3分别通过电阻R7和电阻R8接到USB接口驱动芯片U1的DM引脚及DP引脚，5芯插头JP3的引脚3还通过电阻R3接到USB接口驱动芯片U1的VDD_3.3V引脚，晶振Y3的两个引脚分别接在USB接口驱动芯片U1的OSC1引脚及OSC2引脚，同时，晶振Y3的两个引脚分别通过电容C7、电容C8接地，按键K1的两端分别与VCC及VDD连接，电阻R4的两端接分别与VCC及发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极接地，电容C10的正极接VDD而负极接地，电容C11的一端接VDD而另一端接地；
所述键盘区域由S1～S16、K3～K6共20个按键组成，其中，按键S1～S16组成4×4矩阵键盘，按键S1～S4位于矩阵键盘的第1行，S5～S8位于矩阵键盘的第2行，S9～S12位于矩阵键盘的第3行，S13～S16位于矩阵键盘的第4行，按键K3～K6为独立按键并设置于4×4矩阵键盘第4行下部位置，4×4矩阵键盘的4条行线分别依次与单片机CPU的P30～P33引脚连接，4×4矩阵键盘的4条列线分别依次与单片机CPU的P34～P37引脚连接，4个独立按键K3～K6的一端均接地，另一端均依次与单片机CPU的P34～P37引脚连接；
所述显示模块包括8位排阻PR1、8个发光二极管L00～L07、4位8段共阴极数码管D2、双排5芯跳线插头JP1、7路反相器U2、8×8点阵LED显示器U3、LCD1602插座J4、LCD12864插座J5、跳线插座J6、液晶对比度调节电位器J7、蜂鸣器LS1和电阻R9，
8个发光二极管L00～L07的一端均通过8位排阻PR1与VCC连接，8个发光二极管L00～L07的另一端分别与单片机CPU的P00～P07连引脚接，
4位8段共阴极数码管D2的位选线分别与7路反相器U2的四个输出端OUT1～OUT4连接，4位8段共阴极数码管D2的8个段码线分别与单片机CPU的P00～P07引脚连接；蜂鸣器LS1的一端与7路反相器U2的输出端OUT5连接，蜂鸣器LS1另一端与VCC连接；7路反相器U2的输入端IN1～IN4分别依次通过双排5芯跳线插头JP1与单片机CPU的P27～P24引脚连接，7路反相器U2的输入端IN5通过双排5芯跳线插头JP1与单片机CPU的P12引脚连接，
8×8点阵LED显示器U3的输入端IN1～IN8分别依次与单片机CPU的P00～P07引脚连接，8×8点阵LED显示器U3的输入端IN9～IN16分别依次与单片机CPU的P20～P27引脚连接，
LCD1602插座J4的引脚1与GND相连，LCD1602插座J4的引脚2与VCC相连，LCD1602插座J4的引脚3与液晶对比度调节电位器J7的输出端VO相连，LCD1602插座J4的引脚4～6分别与单片机CPU的P20～P22引脚连接，LCD1602插座J4的引脚7～14分别与单片机CPU的P00～P07连接，LCD1602插座J4的引脚15与VCC相连，LCD1602插座J4的引脚16与GND相连，
LCD12864插座J5的引脚1与GND连接，LCD12864插座J5的引脚2与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚3与液晶对比度调节电位器J7的输出端VO相连，LCD12864插座J5的引脚4～6依次分别与单片机CPU的P20～P22连接，LCD12864插座J5的引脚7～14依次分别与单片机CPU的P00～P07连接，LCD12864插座J5的引脚15及跳线插座J6的引脚2与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚16与单片机CPU的P23连接，LCD12864插座J5的引脚17与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚18与液晶对比度调节电位器J7的VEE连接，LCD12864插座J5的引脚19与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚20及跳线插座J6的引脚1与GND连接；液晶对比度调节电位器J7的引脚1是VEE引脚，液晶对比度调节电位器J7的引脚2连接一个滑动变阻器R9的一端，滑动变阻器R9的另一端接地，滑动变阻器R9的输出端是VO引脚，液晶对比度调节电位器J7的引脚3与VCC连接；
所述应用模块位于PCB的左上角，应用模块包括电机接口J8、基于I2C的EEPROM芯片U4、实时时钟芯片U5、红外一体化接收头U6、单总线数字温度传感器DS18B20接口U7、DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2，
电机接口J8的引脚1与VCC连接，电机接口J8的引脚2～5分别与7路反相器U2的输出端OUT1～OUT4连接，
基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚1～4接地，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚5与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的DATA引脚连接，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚6与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的CLK引脚连接，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚7接地，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚8与VCC连接，
实时时钟芯片U5的引脚1与VCC连接，实时时钟芯片U5的引脚2与引脚3跨接一个晶振Y2，晶振Y2的两个引脚分别通过电容C4和电容C5接地，实时时钟芯片U5的引脚4接地，实时时钟芯片U5的引脚5与单片机CPU的P14引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚6与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的IO引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚7与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的SCLK引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚8通过铝电解电容C6接地，
红外一体化接收头U6的引脚1与单片机CPU的P32引脚连接，红外一体化接收头U6的引脚2接地，红外一体化接收头U6的引脚3通过电阻R6与VCC连接，红外一体化接收头U6的引脚2与引脚3之间连接一个电容C9，
单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚1接地，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚2与单片机CPU的P13引脚连接，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚3与VCC连接，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚2与引脚3之间连接一个电阻R5，
DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚1是SCLK引脚，引脚2是IO引脚，DS1302/AT24C02选择跳线插座的引脚3与单片机CPU的P11引脚连接，DS1302/AT24C02选择跳线插座的引脚4与单片机CPU的P10引脚连接，DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚5是CLK引脚，DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚6是DATA引脚。
优选的，所述最小系统设置于印刷电路板PCB的中间靠下位置，所述USB接口模块和键盘区域分别设置于最小系统左右两侧，所述显示模块设置于印刷电路板PCB右上角区域，所述应用模块设置于印刷电路板PCB左上角区域。
优选的，所述上拉电阻PR0为8位10KΩ排阻，8位排阻PR1为2KΩ，晶振Y1为11.0592MHz，晶振Y2为32.768KHz，晶振Y3为12MHz，电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8均为22pF，电容C10为100μF/25V，电容C9、电容C11、电容C12均为0.1μF，铝电解电容C3为47μF，铝电解电容C6为330μF/25V，电阻R1为200Ω，电阻R2、电阻R4均为1KΩ，电阻R3为1.5KΩ，电阻R5为4.7KΩ，电阻R6为20Ω，电阻R7和R8均为27Ω，USB接口驱动芯片U1为芯片PL2303HX，7路反相器U2为7路反相器ULN2003A。
本实用新型技术方案的一种51单片机综合训练系统，实训过程为：
1.安装集成开发软件Keil C51，安装USB转串口驱动软件，安装单片机程序下载软件STC-ISP。
2.学习者可以在集成开发软件Keil C51中分别编写每个实训项目的程序代码，编译、调试之后，通过串口线把生成的HEX文件下载到训练系统的单片机中，运行程序，实现相应的功能。
本实用新型技术有益效果：
本实用新型技术方案是一种51单片机综合训练系统，通过训练系统的实训项目，学习者熟悉基于单片机的C语言程序设计的基本方法，掌握单片机内部功能部件的控制技术，熟悉有关芯片的驱动程序设计技术，建立基于单片机的微控制系统的概念；同时通过大量的实训，学习者积累基于单片机的C语言程序设计的经验，接下来就可以基于本综合训练系统进行一些开发工作，设计出一些功能更加丰富的综合性的微控制系统，通过拓展训练，全面提高自己的综合素质。
附图说明
图1为本实用新型技术方案一种51单片机综合训练系统印刷电路板图示意图；
图2为本实用新型的一种51单片机综合训练系统的电路原理图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。
如图1所示，本一种51单片机综合训练系统包括五个部分，分别是：最小系统、USB接口模块、键盘区域、显示模块和应用模块；
最小系统：最小系统处于PCB中间靠下的位置，由单片机CPU、上拉电阻、晶振电路、复位电路组成；
单片机：采用51系列单片机，具有广泛的兼容性，单片机的CPU的引脚VCC、P00、P01～P07、P10～P17、P20～P27、P30～P37、EA、ALE、PSEN、RST、X1、X2、GND共40个引脚全部引出，方便用户进行扩展练习；
上拉电阻PR0的引脚1与单片机CPU的VCC引脚连接，上拉电阻PR0的引脚2～9分别依次与单片机CPU的引脚P00～P07连接；
晶振电路：包括1个11.0592MHz的晶振Y1和2个22pF电容C1、C2，晶振Y1的一个引脚接单片机CPU的X1，另一个引脚接单片机CPU的X2，同时，晶振Y1的两个引脚分别通过两个电容接地；
复位电路：包括1个47μF的铝电解电容C3、1个200Ω电阻R1、1个1KΩ电阻R2和一个按键K2，铝电解电容C3的负极与单片机的RST连接，铝电解电容C3的正极及电阻R1的一端与VCC相连接，电阻R1的另一端与按键K2的一端连接，按键K2的另一端、单片机的RST、电阻R2的一端均相连接，电阻R2的另一端地接；
USB接口模块：USB接口模块位于PCB的左下角位置，包括1个USB接口驱动芯片PL2303HX U1、1个5芯插头Header5JP3、1个1.5KΩ电阻R3、1个1KΩ电阻R4、2个27Ω电阻R7与R8、1个12MHz晶振Y3、2个22pF电容C7与C8、1个100μF/25V电容C10、2个0.1μF电容C11与C12、1个按键K1和1个发光二极管D1；
键盘区域：键盘区域位于PCB的右下角，由20个按键组成，其中，16个按键S1～S16组成4×4矩阵键盘，4个按键K3～K6属于独立按键。S1～S4位于矩阵键盘的第1行，S5～S8位于矩阵键盘的第2行，S9～S12位于矩阵键盘的第3行，S13～S16位于矩阵键盘的第4行，矩阵键盘的4条行线分别与单片机的P30～P33连接，4条列线分别与单片机的P34～P37连接；4个独立按键的一端接地，另一端分别与单片机的P34～P37连接；
显示模块：显示模块位于PCB的右上角，包括1个2KΩ的8位排阻PR1、8个发光二极管L00～L07、4位8段共阴极数码管D2、1个双排5芯跳线插头Header5×2JP1、1个7路反相器ULN2003A U2、1个8×8点阵LED显示器U3、1个LCD1602插座J4、1个LCD12864插座J5、1个液晶对比度调节电位器LCM J7和1个蜂鸣器LS1，为了方便使用和携带，把LED显示器、LCD设计成可插拔的器件；
应用模块，应用模块位于PCB的左上角，包括电机接口J8，基于I2C的EEPROM芯片AT24C02U4，实时时钟芯片DS1302U5，红外一体化接收头1838T接口U6，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7，DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2。
为了进一步的方便学生学习和练习，本一种51单片机综合训练系统还配套的提供了一份与训练系统的印刷电路板PCB对应的电路原理图，电路原理图上提供了印刷电路板PCB上各个元器件的连接，如图2所示：
上拉电阻PR0的引脚1与单片机CPU的VCC引脚连接，上拉电阻PR0的引脚2～9分别依次与单片机CPU的引脚P00～P07连接；
晶振Y1的两个引脚分别接在单片机CPU的X1和X2引脚上，同时，晶振Y1的两个引脚还分别通过两个电容C1、C2接地；
铝电解电容C3的负极与单片机CPU的RST引脚连接，铝电解电容C3的正极及电阻R1的一端均与VCC相连接，电阻R1的另一端与按键K2的一端连接，按键K2的另一端及电阻R2的一端均与单片机CPU的RST引脚相连接，电阻R2的另一端接地；
USB接口驱动芯片U1的TXD引脚及RXD引脚分别与单片机CPU的P30引脚及P31引脚连接，USB接口驱动芯片U1的VDD_325引脚通过电容C12接地；
5芯插头JP3的引脚1与USB接口驱动芯片U1的VDD引脚连接，5芯插头JP3的引脚2及引脚3分别通过电阻R7和电阻R8接到USB接口驱动芯片U1的DM引脚及DP引脚，5芯插头JP3的引脚3还通过电阻R3接到USB接口驱动芯片U1的VDD_3.3V引脚，晶振Y3的两个引脚分别接在USB接口驱动芯片U1的OSC1引脚及OSC2引脚，同时，晶振Y3的两个引脚分别通过电容C7、电容C8接地，按键K1的两端分别与VCC及VDD连接，电阻R4的两端接分别与VCC及发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极接地，电容C10的正极接VDD而负极接地，电容C11的一端接VDD而另一端接地；
4×4矩阵键盘的4条行线分别依次与单片机CPU的P30～P33引脚连接，4×4矩阵键盘的4条列线分别依次与单片机CPU的P34～P37引脚连接，4个独立按键K3～K6的一端均接地，另一端均依次与单片机CPU的P34～P37引脚连接；
8个发光二极管L00～L07的一端均通过8位排阻PR1与VCC连接，8个发光二极管L00～L07的另一端分别与单片机CPU的P00～P07连引脚接；
4位8段共阴极数码管D2的位选线分别与7路反相器U2的四个输出端OUT1～OUT4连接，4位8段共阴极数码管D2的8个段码线分别与单片机CPU的P00～P07引脚连接；蜂鸣器LS1的一端与7路反相器U2的输出端OUT5连接，蜂鸣器LS1另一端与VCC连接；7路反相器U2的输入端IN1～IN4分别依次通过双排5芯跳线插头JP1与单片机CPU的P27～P24引脚连接，7路反相器U2的输入端IN5通过双排5芯跳线插头JP1与单片机CPU的P12引脚连接；
8×8点阵LED显示器U3的输入端IN1～IN8分别依次与单片机CPU的P00～P07引脚连接，8×8点阵LED显示器U3的输入端IN9～IN16分别依次与单片机CPU的P20～P27引脚连接；
LCD1602插座J4的引脚1与GND相连，LCD1602插座J4的引脚2与VCC相连，LCD1602插座J4的引脚3与液晶对比度调节电位器J7的输出端VO相连，LCD1602插座J4的引脚4～6分别与单片机CPU的P20～P22引脚连接，LCD1602插座J4的引脚7～14分别与单片机CPU的P00～P07连接，LCD1602插座J4的引脚15与VCC相连，LCD1602插座J4的引脚16与GND相连；
LCD12864插座J5的引脚1与GND连接，LCD12864插座J5的引脚2与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚3与液晶对比度调节电位器J7的输出端VO相连，LCD12864插座J5的引脚4～6依次分别与单片机CPU的P20～P22连接，LCD12864插座J5的引脚7～14依次分别与单片机CPU的P00～P07连接，LCD12864插座J5的引脚15及跳线插座J6的引脚2与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚16与单片机CPU的P23连接，LCD12864插座J5的引脚17与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚18与液晶对比度调节电位器J7的VEE连接，LCD12864插座J5的引脚19与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚20及跳线插座J6的引脚1与GND连接；液晶对比度调节电位器J7的引脚1是VEE引脚，液晶对比度调节电位器J7的引脚2连接一个滑动变阻器R9的一端，滑动变阻器R9的另一端接地，滑动变阻器R9的输出端是VO引脚，液晶对比度调节电位器J7的引脚3与VCC连接；
电机接口J8的引脚1与VCC连接，电机接口J8的引脚2～5分别与7路反相器U2的输出端OUT1～OUT4连接；
基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚1～4接地，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚5与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的DATA引脚连接，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚6与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的CLK引脚连接，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚7接地，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚8与VCC连接；
实时时钟芯片U5的引脚1与VCC连接，实时时钟芯片U5的引脚2与引脚3跨接一个晶振Y2，晶振Y2的两个引脚分别通过电容C4和电容C5接地，实时时钟芯片U5的引脚4接地，实时时钟芯片U5的引脚5与单片机CPU的P14引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚6与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的IO引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚7与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的SCLK引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚8通过铝电解电容C6接地；
红外一体化接收头U6的引脚1与单片机CPU的P32引脚连接，红外一体化接收头U6的引脚2接地，红外一体化接收头U6的引脚3通过电阻R6与VCC连接，红外一体化接收头U6的引脚2与引脚3之间连接一个电容C9；
单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚1接地，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚2与单片机CPU的P13引脚连接，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚3与VCC连接，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚2与引脚3之间连接一个电阻R5；
DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚1是SCLK引脚，引脚2是IO引脚，DS1302/AT24C02选择跳线插座的引脚3与单片机CPU的P11引脚连接，DS1302/AT24C02选择跳线插座的引脚4与单片机CPU的P10引脚连接，DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚5是CLK引脚，DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚6是DATA引脚。
本实用新型技术方案在上面结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种51单片机综合训练系统，其特征在于，包括印刷电路板PCB，所述印刷电路板PCB上设置有最小系统、USB接口模块、键盘区域、显示模块和应用模块；
所述最小系统包括单片机CPU、上拉电阻、晶振电路和复位电路，
所述单片机CPU为51单片机，单片机CPU包括引脚VCC、P00～P07、P10～P17、P20～P27、P30～P37、EA、ALE、PSEN、RST、X1、X2、GND共40个引脚并全部引出，
所述上拉电阻PR0的引脚1与单片机CPU的VCC引脚连接，上拉电阻PR0的引脚2～9分别依次与单片机CPU的引脚P00～P07连接，
所述晶振电路包括晶振Y1和电容C1、电容C2，晶振Y1的两个引脚分别接在单片机CPU的X1和X2引脚上，同时，晶振Y1的两个引脚还分别通过两个电容C1、C2接地，
所述复位电路包括铝电解电容C3、电阻R1、电阻R2和按键K2，铝电解电容C3的负极与单片机CPU的RST引脚连接，铝电解电容C3的正极及电阻R1的一端均与VCC相连接，电阻R1的另一端与按键K2的一端连接，按键K2的另一端及电阻R2的一端均与单片机CPU的RST引脚相连接，电阻R2的另一端接地；
所述USB接口模块包括USB接口驱动芯片U1、5芯插头JP3、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、晶振Y3、电容C7、电容C8、电容C10、电容C11、电容C12、按键K1、发光二极管D1，
所述USB接口驱动芯片U1包括引脚TXD、RXD、VDD_325、VDD、DM、USB、VDD_3.3V、OSC1、OSC2，USB接口驱动芯片U1的TXD引脚及RXD引脚分别与单片机CPU的P30引脚及P31引脚连接，USB接口驱动芯片U1的VDD_325引脚通过电容C12接地，
5芯插头JP3的引脚1与USB接口驱动芯片U1的VDD引脚连接，5芯插头JP3的引脚2及引脚3分别通过电阻R7和电阻R8接到USB接口驱动芯片U1的DM引脚及DP引脚，5芯插头JP3的引脚3还通过电阻R3接到USB接口驱动芯片U1的VDD_3.3V引脚，晶振Y3的两个引脚分别接在USB接口驱动芯片U1的OSC1引脚及OSC2引脚，同时，晶振Y3的两个引脚分别通过电容C7、电容C8接地，按键K1的两端分别与VCC及VDD连接，电阻R4的两端接分别与VCC及发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极接地，电容C10的正极接VDD而负极接地，电容C11的一端接VDD而另一端接地；
所述键盘区域由S1～S16、K3～K6共20个按键组成，其中，按键S1～S16组成4×4矩阵键盘，按键S1～S4位于矩阵键盘的第1行，S5～S8位于矩阵键盘的第2行，S9～S12位于矩阵键盘的第3行，S13～S16位于矩阵键盘的第4行，按键K3～K6为独立按键并设置于4×4矩阵键盘第4行下部位置，4×4矩阵键盘的4条行线分别依次与单片机CPU的P30～P33引脚连接，4×4矩阵键盘的4条列线分别依次与单片机CPU的P34～P37引脚连接，4个独立按键K3～K6的一端均接地，另一端均依次与单片机CPU的P34～P37引脚连接；
所述显示模块包括8位排阻PR1、8个发光二极管L00～L07、4位8段共阴极数码管D2、双排5芯跳线插头JP1、7路反相器U2、8×8点阵LED显示器U3、LCD1602插座J4、LCD12864插座J5、跳线插座J6、液晶对比度调节电位器J7、蜂鸣器LS1和电阻R9，
8个发光二极管L00～L07的一端均通过8位排阻PR1与VCC连接，8个发光二极管L00～L07的另一端分别与单片机CPU的P00～P07连引脚接，
4位8段共阴极数码管D2的位选线分别与7路反相器U2的四个输出端OUT1～OUT4连接，4位8段共阴极数码管D2的8个段码线分别与单片机CPU的P00～P07引脚连接；蜂鸣器LS1的一端与7路反相器U2的输出端OUT5连接，蜂鸣器LS1另一端与VCC连接；7路反相器U2的输入端IN1～IN4分别依次通过双排5芯跳线插头JP1与单片机CPU的P27～P24引脚连接，7路反相器U2的输入端IN5通过双排5芯跳线插头JP1与单片机CPU的P12引脚连接，
8×8点阵LED显示器U3的输入端IN1～IN8分别依次与单片机CPU的P00～P07引脚连接，8×8点阵LED显示器U3的输入端IN9～IN16分别依次与单片机CPU的P20～P27引脚连接，
LCD1602插座J4的引脚1与GND相连，LCD1602插座J4的引脚2与VCC相连，LCD1602插座J4的引脚3与液晶对比度调节电位器J7的输出端VO相连，LCD1602插座J4的引脚4～6分别与单片机CPU的P20～P22引脚连接，LCD1602插座J4的引脚7～14分别与单片机CPU的P00～P07连接，LCD1602插座J4的引脚15与VCC相连，LCD1602插座J4的引脚16与GND相连，
LCD12864插座J5的引脚1与GND连接，LCD12864插座J5的引脚2与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚3与液晶对比度调节电位器J7的输出端VO相连，LCD12864插座J5的引脚4～6依次分别与单片机CPU的P20～P22连接，LCD12864插座J5的引脚7～14依次分别与单片机CPU的P00～P07连接，LCD12864插座J5的引脚15及跳线插座J6的引脚2与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚16与单片机CPU的P23连接，LCD12864插座J5的引脚17与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚18与液晶对比度调节电位器J7的VEE连接，LCD12864插座J5的引脚19与VCC连接，LCD12864插座J5的引脚20及跳线插座J6的引脚1与GND连接；液晶对比度调节电位器J7的引脚1是VEE引脚，液晶对比度调节电位器J7的引脚2连接一个滑动变阻器R9的一端，滑动变阻器R9的另一端接地，滑动变阻器R9的输出端是VO引脚，液晶对比度调节电位器J7的引脚3与VCC连接；
所述应用模块包括电机接口J8、基于I2C的EEPROM芯片U4、实时时钟芯片U5、红外一体化接收头U6、单总线数字温度传感器DS18B20接口U7、DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2，
电机接口J8的引脚1与VCC连接，电机接口J8的引脚2～5分别与7路反相器U2的输出端OUT1～OUT4连接，
基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚1～4接地，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚5与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的DATA引脚连接，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚6与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的CLK引脚连接，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚7接地，基于I2C的EEPROM芯片U4的引脚8与VCC连接，
实时时钟芯片U5的引脚1与VCC连接，实时时钟芯片U5的引脚2与引脚3跨接一个晶振Y2，晶振Y2的两个引脚分别通过电容C4和电容C5接地，实时时钟芯片U5的引脚4接地，实时时钟芯片U5的引脚5与单片机CPU的P14引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚6与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的IO引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚7与DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的SCLK引脚连接，实时时钟芯片U5的引脚8通过铝电解电容C6接地，
红外一体化接收头U6的引脚1与单片机CPU的P32引脚连接，红外一体化接收头U6的引脚2接地，红外一体化接收头U6的引脚3通过电阻R6与VCC连接，红外一体化接收头U6的引脚2与引脚3之间连接一个电容C9，
单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚1接地，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚2与单片机CPU的P13引脚连接，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚3与VCC连接，单总线数字温度传感器DS18B20接口U7的引脚2与引脚3之间连接一个电阻R5，
DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚1是SCLK引脚，引脚2是IO引脚，DS1302/AT24C02选择跳线插座的引脚3与单片机CPU的P11引脚连接，DS1302/AT24C02选择跳线插座的引脚4与单片机CPU的P10引脚连接，DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚5是CLK引脚，DS1302/AT24C02选择跳线插座JP2的引脚6是DATA引脚。
2.根据权利要求1所述的一种51单片机综合训练系统，其特征在于，所述最小系统设置于印刷电路板PCB的中间靠下位置，所述USB接口模块和键盘区域分别设置于最小系统左右两侧，所述显示模块设置于印刷电路板PCB右上角区域，所述应用模块设置于印刷电路板PCB左上角区域。
3.根据权利要求1所述的一种51单片机综合训练系统，其特征在于，所述上拉电阻PR0为8位10KΩ排阻，8位排阻PR1为2KΩ，晶振Y1为11.0592MHz，晶振Y2为32.768KHz，晶振Y3为12MHz，电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8均为22pF，电容C10为100μF/25V，电容C9、电容C11、电容C12均为0.1μF，铝电解电容C3为47μF，铝电解电容C6为330μF/25V，电阻R1为200Ω，电阻R2、电阻R4均为1KΩ，电阻R3为1.5KΩ，电阻R5为4.7KΩ，电阻R6为20Ω，电阻R7和R8均为27Ω，USB接口驱动芯片U1为芯片PL2303HX，7路反相器U2为7路反相器ULN2003A。
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|---|---|---|---|---|
| CN106710396A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-05-24 | 孙宝法 | 一种基于单片机的微控制系统综合实训平台 |
| CN114852024A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-05 | 陈天一 | 一种赛车电控制动平衡杆调节装置 |
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