CN206961390U - 一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，包括母板和设于母板上的CPU核心子板，所述CPU核心子板为独立模块，通过排针与下面的母板可靠连接，所述CPU核心子板上的排针共四根，每根为10个引脚，四根排针呈正方形四周分布，与所述母板上的排母一一对应；所述母板上设有与CPU核心子板相连接的下载口、电源口、实时时钟模块、复位电路、LED模块、存储器模块、键盘模块、扩展模块、测温模块、蜂鸣器报警模块、串口通信模块、数码管显示模块、16*02LCD和128*64LCD模块。本实用新型体积小、方便携带、51单片机相对独立可替换。

Description

一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板

技术领域

本实用新型涉及一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，属于电子信息技术领域。

背景技术

单片机技术发展迅速，广泛应用到智能家电、工业控制、游戏等领域。目前，大学电子信息类学生都开设了单片机的课程，具有实践性强的特点。作为经典入门级的51单片机常被作为初学者首选。国内高校都建设有单片机实验室，主要配备了51系列单片机实验箱，利用实验箱资源提高学生的动手能力。

目前市场上的单片机实验板主要有两种，一种是采用实验箱的结构，箱体较大。通常固定放在实验室。学生不便带到其他场合进行实验或自主进行一些课程设计。另一种是采用较为小巧的电路板形式，长宽大约在20cm *15cm左右，没有外壳。这种实验板的单片机通常采用直插式封装，故体积仍不够精简。且部分实验板的单片机固化在实验板上，若操作失误将单片机损坏，则整个实验板的资源将无法使用，造成浪费。

中国专利CN201620105344.3公开了一种51单片机实验板，主要包括单片机、矩阵键盘电路、红外接收电路等。但不具有体积小、方便携带的特点。且该开发板的资源不够丰富，没有配备扩展口，不利于学生做设计性或扩展性实验。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，体积小、方便携带、51单片机相对独立可替换。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，包括母板和设于母板上的CPU核心子板，其特征是，所述CPU核心子板为独立模块，通过排针与下面的母板可靠连接，所述CPU核心子板上的排针共四根，每根为10个引脚，四根排针呈正方形四周分布，与所述母板上的排母一一对应；所述母板上设有与CPU核心子板相连接的下载口、电源口、实时时钟模块、复位电路、LED模块、存储器模块、键盘模块、扩展模块、测温模块、蜂鸣器报警模块、串口通信模块、数码管显示模块、16*02LCD和128*64LCD模块。

进一步地，所述电源口采用USB形式，电脑通过USB连接线为实验板提供5V的电源。

进一步地，所述CPU核心子板为51单片机。

进一步地，所述实时时钟模块采用DS1302芯片。

进一步地，所述LED模块采用8个发光二极管。

进一步地，所述存储器模块采用EEPOM芯片24C04。

进一步地，所述测温模块采用数字传感器DS18B20，该传感器为单总线数据传输方式。

进一步地，所述蜂鸣器报警模块采用三极管驱动有源蜂鸣器发出报警声。

进一步地，所述串口通信模块采用芯片MAX232。

进一步地，所述数码管模块采用8位的共阴数码管。

本实用新型所达到的有益效果：

所设计的实验板具有典型电路模块丰富、体积小、CPU核心板相对独立便于更换的优点。51单片机和其它芯片多采用贴片封装形式，使得整板面积只有10cm*8cm左右，使学生在课堂和其它地点使用时便于随身携带。实验板成本低，可以做到人手一块，便于课外使用。单片机核心子板相对独立，若损坏，可直接拔下更换，维护效率极高，不影响实验板其它电路资源的使用。单片机的所有IO口都单独引出，便出扩展实验。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电路结构图；

图3是本实用新型的母板电路原理图；

图4是本实用新型的CPU核心子板电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，包括母板和设于母板上的CPU核心子板，所述CPU核心子板为独立模块，通过排针与下面的母板可靠连接，所述CPU核心子板上的排针共四根，每根为10个引脚，四根排针呈正方形四周分布，与所述母板上的排母一一对应。所述母板上设有与CPU核心子板相连接的下载口、电源口、实时时钟模块、复位电路、LED模块、存储器模块、键盘模块、扩展模块、测温模块、蜂鸣器报警模块、串口通信模块、数码管显示模块、16*02LCD和128*64LCD模块。电源口采用USB形式，电脑通过USB连接线为实验板提供5V的电源，单片机程序的编写环境为KEIL，目标代码通过USB下载线下载到实验板中。

CPU核心子板的电路原理图如图4所示。U1为贴片封装的AT89S52单片机，其引脚通过排针J1～J4引出。排针与母板的排母对接。

母板上单片机最小工作系统主要包括时钟电路、复位电路、下载口电路。

16*02和128*64的LCD模块采用单片机的P0口作为数据和地址总线，P2口的部分端口作为控制总线。

数码管显示模块采用8位的共阴数码管。单片机的P0口通过锁存器74H573后驱动数码管的段码，单片机的P2.0～P2.2通过译码器74HC138后作为数码管的片选信号。

LED模块采用8个发光二极管构成，二极管的阳极接限流电阻，阴极分别接到P1.0～P1.7。

存储器模块采用EEPOM芯片24C04，利用单片机的P1.0～P1.2作为数据总线。实现对存储器的读写访问。

测温模块采用数字传感器DS18B20，该传感器为单总线数据传输方式。利用单片机的P1.3作为其数据总线，单片机通过读总线数据查询当前温度。该总线采用电阻上拉。

实时时钟模块采用DS1302芯片。单片机通过P3.4～P3.6作为其读写的数据总线。

扩展模块采用排针J9～J12分别连接到单片机的P0～P3端口，便于扩展实验。

键盘模块采用跳线J13来选择其工作在独立或矩阵模式。单片机的P3口的低4位作为键盘的行线驱动，高4位作为列线驱动。

串口通信模块采用芯片U1 （MAX232）将单片机的串行端口的TTL电平转换为RS-232电平，实现与电脑通信。

电源口通过自锁开关S18控制通断，并利用LED灯的亮灭作为通断指示。

蜂鸣器报警模块采用三极管Q2驱动有源蜂鸣器A1发出报警声。

本实验板以51单片机为核心，辅以典型单元电路模块构成。学生通过上位机软件开发环境KEIL编写典型电路的驱动程序，调试并将驱动程序下载到实验板中，通过观察实验现象不断修正程序代码，提高单片机的编程能力。

通过选用贴片封装的51单片机设计实验板，以尽可能的减小整个实验板的体积，为学生提供便于携带的实验装置。

通过将单片机核心板和其它模块独立设计的方式，使得单片机芯片可替换，增强了实验板的可维护性和可重复使用性。

通过排针引出单片机的所有端口，以备驱动其他电路模块，提高了实验板的可扩展性，便于学生利用实验板进行一些自主的设计性实验。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，包括母板和设于母板上的CPU核心子板，其特征是，所述CPU核心子板为独立模块，通过排针与下面的母板可靠连接，所述CPU核心子板上的排针共四根，每根为10个引脚，四根排针呈正方形四周分布，与所述母板上的排母一一对应；所述母板上设有与CPU核心子板相连接的下载口、电源口、实时时钟模块、复位电路、LED模块、存储器模块、键盘模块、扩展模块、测温模块、蜂鸣器报警模块、串口通信模块、数码管显示模块、16*02LCD和128*64LCD模块。

2.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述电源口采用USB形式，电脑通过USB连接线为实验板提供5V的电源。

3.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述CPU核心子板为51单片机。

4.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述实时时钟模块采用DS1302芯片。

5.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述LED模块采用8个发光二极管。

6.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述存储器模块采用EEPOM芯片24C04。

7.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述测温模块采用数字传感器DS18B20，该传感器为单总线数据传输方式。

8.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述蜂鸣器报警模块采用三极管驱动有源蜂鸣器发出报警声。

9.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述串口通信模块采用芯片MAX232。

10.根据权利要求1所述的一种核心板可替换、模块化的51单片机口袋实验板，其特征是，所述数码管模块采用8位的共阴数码管。