CN218675746U - 一种支持多型号的小型单片机开发板 - Google Patents
一种支持多型号的小型单片机开发板 Download PDFInfo
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Abstract
一种支持多型号的小型单片机开发板，所属单片机开发板技术领域，开发板为双层结构，上层为液晶屏，下层为印刷电路板，印刷电路板通过插针连接液晶屏。印刷电路板的单片机电路分别连接电源控制电路、通信接口电路、声光提示电路、LCD液晶屏接口电路、电压选择电路和板载电源电路。单片机电路支持4个系列3种封装的单片机，单片机还连接有4个I/O端口延伸电路。本实用新型开发板，设计双层结构减少面积，方便携带；支持多种规格的单片机和2种规格的液晶显示屏，适用于与多种型号的单片机使用；且实现中文、英文字符和图形的显示，满足不同环境下对文字显示的需求，适用性广泛。
Description
技术领域
本实用新型属于单片机开发板技术领域，具体涉及一种能够适用多种型号单片机的小型单片机开发板。
背景技术
随着电子终端产品的小型化、便携化的发展，印刷电路发展趋势也向小尺寸、高稳定的方向发展。作为电子产品的核心元件，单片机的应用需求日益增加，基于单片机的电子产品，被广泛应用于检测与电子测量、自动化、仪器仪表等相关行业。基于单片机的开发板可以满足广大学生、爱好者、产品开发者，对单片机技术的学习需求。
目前，为了满足各方面的需求，通常情况下，单片机开发板只支持一个型号的单片机，并且在电路板中集成了很多模块，因此体积很大，如现有专利CN215068849U公开的一种高散热性能的单片机开发板，面积大，适用型号单一；还有些开发板甚至以实验箱的形式呈现出来，如现有专利CN217181705U公开的一种51单片机开发板箱。由于目前单片机开发板体积大，结构复杂，因此往往受到使用环境的约束，由于携带不方便的问题，使学习者无法使用摆脱空间的限制，同时由于单片机型号单一、集成度过高、端口固定等因素，导致在使用过程中可扩展性差，适用单一、灵活性差等弊端；另外，开发板还存在显示屏文字显示单一的问题。
实用新型内容
针对现有单片机开发板存在结构复杂导致体积大，不便于携带移动，且支持单片机型号单一，显示屏文字显示单一，适用灵活性差的问题，本实用新型提供一种支持多型号的小型单片机开发板，设计双层结构减少面积，方便携带；支持4个系列3种封装的单片机和2种规格的液晶显示屏，适用于与多种型号的单片机使用；且实现中文、英文字符和图形的显示，满足不同环境下对文字显示的需求，适用性广泛。其具体技术方案如下：
一种支持多型号的小型单片机开发板，开发板为双层结构，上层为液晶屏1，下层为印刷电路板2，印刷电路板2通过插针3连接液晶屏1。
其中，印刷电路板2的电路分为：单片机电路、电源控制电路、通信接口电路、声光提示电路、LCD液晶屏接口电路、电压选择电路和板载电源电路，单片机电路分别连接电源控制电路、通信接口电路、声光提示电路、LCD液晶屏接口电路、电压选择电路和板载电源电路。
其中，单片机电路包括3种封装的单片机，分别为U1-1、U1-2、U1-3，3种封装的单片机的通用管脚相互连接，实现通用，通用的管脚及电路包括：晶振管脚XTAL1、XTAL2及晶振电路，复位管脚REST及复位电路，串行通信管脚RXD、TXD，以及通用I/O端口。
上述技术方案中，印刷电路板2与液晶屏1的间距为1mm～10mm。
上述技术方案中，印刷电路板2的长宽尺寸为(98～100)mm*48mm，厚度为1mm～2mm。
上述技术方案中，晶振电路和复位电路兼容4个系列3种封装的单片机，分别支持40管脚U1-1、28管脚U1-2和20管脚U1-3的单片机，实现即插即用，对应的单片机类型依次为STC12C5260S2系列20个型号的U1-1、STC12C5201AD系列6个型号的U1-2、STC12C2052AD系列4个型号和STC12C5410AD系列7个型号的U1-3。
上述技术方案中，U1-1连接有4个I/O端口延伸电路，即P0、P1、P2和P3，P0、P1、P2和P3为标准间距的单排针，分别与U1-1的通用I/O端口连接，P0、P1、P2和P3分别有8个端口，共32个端口，方便扩展与调试。
上述技术方案中，U1-1连接有元件PR，为1KΩ排阻，实现不同电压时的端口兼容性。
上述技术方案中，U1-1连接有元件JP1，元件JP1为2针的接插件，能够连接跳线，屏蔽复位电路，适用于内置复位电路的单片机。
上述技术方案中，电源控制电路由自锁开SW、钽电容CP1、贴片电容CP2和二极管D1组成，SW控制电源的接通和断开，钽电容CP1和贴片电容CP2实现电源的滤波和去耦，保证直流电源的稳定性。
上述技术方案中，通信接口电路为4针接插件J1，为开发板提供电源和UART通信接口；JI的1管脚，为电源正电平，最大电压为5V，J1的2管脚和3管脚，分别连接单片机的TXD和RXD，实现串行通信，J1的4管脚为电源的负电平，接地。
上述技术方案中，声光提示电路包括发光二极管L_P、发光二极管L_G，三极管Q1，蜂鸣器BZ和4个电阻；其中，发光二极管L_P，上电后即点亮，用于指示开发板的电源供电情况；发光二极管L_G和三极管Q1，分别受单片机电路的通用I/O端口控制，通过编程实现点亮或者熄灭，导通或者截至；当三极管Q1导通时，蜂鸣器BZ发出蜂鸣音，反之不发声音。
上述技术方案中，LCD液晶屏接口电路分别支持LCD1602和NOKIA5110显示屏，LCD液晶屏接口电路包括两部分，一部分为LCD1602，字符型液晶，能够显示2行字符，每行字符为16个，电位器RP1的功能为对比度控制，通过手动调节实现液晶屏显示对比度的调整；另一部分为LCD-5110，LCD-5110为标准NOKIA5110接口，即插即用。
上述技术方案中，电压选择电路为P5，为液晶屏1的供电选择电压，支持5V和3.3V两种电压模式。
上述技术方案中，板载电源电路包括元件V3、元件V5、元件JP4和元件JP5；元件V3和元件V5分别为4针接插件，元件V5提供4路直流5V电源正极，元件V3提供4路直流3.3V电源正极，元件JP4和元件JP5分别为与元件V3和元件V5对应的电源负极，即地信号，供使用者使用。
本实用新型一种支持多型号的小型单片机开发板，与现有技术相比，有益效果为：
一、本实用新型开发板在印刷电路板上面设置液晶屏，印刷电路板与液晶屏的间距为1mm～10mm，厚度小；印刷电路板的长宽尺寸为(98～100)mm*48mm，厚度为1mm～2mm，开发板整体体积较小，便于携带，只要有电脑的环境便能够进行使用，摆脱了空间限制。
二、本实用新型开发板的单片机电路包括3个型号的单片机，且设计I/O端口扩展电路，能够支持多型号单片机，进一步提升其应用的扩展性、灵活性，保证满足不同层次水平的单片机学习爱好者，如学校老师、学生，企业工程师，个人等深度学习的需求，适用广泛。
三、本实用新型开发板的电源控制电路由自锁开关SW、钽电容CP1、贴片电容CP2和二极管D1组成，SW控制电源的接通和断开，钽电容CP1和贴片电容CP2实现电源的滤波和去耦，保证直流电源的稳定性，USB供电实现即插即用，不受使用空间的限制；且电源自锁，能够有效控制装置的工作状态；
四、本实用新型开发板支持4个系列3种封装的单片机，以及LCD液晶屏接口电路的LCD1602和LCD5110接口分别支持LCD1602和NOKIA5110这2种规格的液晶显示屏，实现中文、英文字符和图形的显示，满足不同环境下对文字显示的需求。
五、本实用新型开发板设计声光提示电路，发光二极管L_P，上电后即点亮，用于指示开发板的电源供电情况；发光二极管L_G和三极管Q1，分别受单片机电路的通用I/O端口控制，通过编程实现点亮或者熄灭，导通或者截至；当三极管Q1导通时，蜂鸣器BZ发出蜂鸣音，反之不发声音，声光提示功能，能够使操作效果更加直观。
六、本实用新型开发板设计通信接口，通信接口既是实现程序的在线编程接口也是数据通信接口，实现开发板与其它装置的数据交换方便实用。
附图说明
图1为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的示意图，其中：1-液晶屏，2-印刷电路板，3-插针；
图2为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的整体电路原理图；
图3为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的各部分电路图；
图4为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的单片机电路放大图；
图5为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的电源控制电路和通信接口电路放大图；
图6为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的声光提示电路放大图；
图7为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的LCD液晶屏接口电路放大图；
图8为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的电压选择电路放大图；
图9为本实用新型的一种支持多型号的小型单片机开发板的印刷电路板的板载电源电路放大图；
图10为本实用新型实施例1的一种支持多型号的小型单片机开发板的实物照片。
具体实施方式
下面结合具体实施案例和附图对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
实施例1
一种支持多型号的小型单片机开发板，如图1-9所示，开发板为双层结构，上层为液晶屏1，下层为印刷电路板2，印刷电路板2通过插针3连接液晶屏1，印刷电路板2与液晶屏1的间距为8mm，印刷电路板2的长宽尺寸为98mm*48mm，厚度为1.6mm。
印刷电路板2的电路分为：单片机电路、电源控制电路、通信接口电路、声光提示电路、LCD液晶屏接口电路、电压选择电路和板载电源电路，单片机电路分别连接电源控制电路、通信接口电路、声光提示电路、LCD液晶屏接口电路、电压选择电路和板载电源电路。
其中，单片机电路包括3种封装的单片机，分别为U1-1、U1-2、U1-3，3种封装的单片机的通用管脚相互连接，实现通用，通用的管脚及电路包括：晶振管脚XTAL1、XTAL2及晶振电路，复位管脚REST及复位电路，串行通信管脚RXD、TXD，以及通用I/O端口。具体为：晶振电路和复位电路兼容4个系列3种封装的单片机，分别支持40管脚U1-1、28管脚U1-2和20管脚U1-3的单片机，实现即插即用，对应的单片机类型依次为STC12C5260S2系列20个型号的U1-1、STC12C5201AD系列6个型号的U1-2、STC12C2052AD系列4个型号和STC12C5410AD系列7个型号的U1-3。其中，U1-1还连接有4个I/O端口延伸电路，即P0、P1、P2和P3，P0、P1、P2和P3为标准间距的单排针，分别与U1-1的通用I/O端口连接，P0、P1、P2和P3分别有8个端口，共32个端口，方便扩展与调试。U1-1还连接有元件PR，为1KΩ排阻，实现不同电压时的端口兼容性。U1-1还连接有元件JP1，元件JP1为2针的接插件，能够连接跳线，屏蔽复位电路，适用于内置复位电路的单片机。
其中，电源控制电路由自锁开SW、钽电容CP1、贴片电容CP2和二极管D1组成，SW控制电源的接通和断开，钽电容CP1和贴片电容CP2实现电源的滤波和去耦，保证直流电源的稳定性。
其中，通信接口电路为4针接插件J1，为开发板提供电源和UART通信接口；JI的1管脚，为电源正电平，最大电压为5V，J1的2管脚和3管脚，分别连接单片机的TXD和RXD，实现串行通信，J1的4管脚为电源的负电平，接地。
其中，声光提示电路包括发光二极管L_P、发光二极管L_G，三极管Q1，蜂鸣器BZ和4个电阻；其中，发光二极管L_P，上电后即点亮，用于指示开发板的电源供电情况；发光二极管L_G和三极管Q1，分别受单片机电路的通用I/O端口控制，通过编程实现点亮或者熄灭，导通或者截至；当三极管Q1导通时，蜂鸣器BZ发出蜂鸣音，反之不发声音。
其中，LCD液晶屏接口电路分别支持LCD1602和NOKIA5110显示屏，LCD液晶屏接口电路包括两部分，一部分为LCD1602，字符型液晶，能够显示2行字符，每行字符为16个，电位器RP1的功能为对比度控制，通过手动调节实现液晶屏显示对比度的调整；另一部分为LCD-5110，LCD-5110为标准NOKIA5110接口，即插即用。
其中，电压选择电路为P5，为液晶屏1的供电选择电压，支持5V和3.3V两种电压模式。
其中，板载电源电路包括元件V3、元件V5、元件JP4和元件JP5；元件V3和元件V5分别为4针接插件，元件V5提供4路直流5V电源正极，元件V3提供4路直流3.3V电源正极，元件JP4和元件JP5分别为与元件V3和元件V5对应的电源负极，即地信号，供使用者使用。
本实施例开发板的整体长宽厚尺寸为98mm*48mm*20mm，解决了开发板的小型化、支持多型号单片机的问题。小型化、功能全、低功耗设计，使得开发板便于携带，只要有电脑的环境便可以进行使用，摆脱空间限制，开发板照片如图10所示。开发板支持多型号单片机，可以进一步提升其应用的扩展性、灵活性，满足广大单片机爱好者、工程师、在校学生对其深度学习的需求。USB供电实现即插即用，不受使用空间的限制；支持4个系列3种封装单片机和2种规格的液晶显示屏，实现中文、英文字符和图形的显示，满足不同环境下对文字显示的需求；具有电源自锁电路，可以有效控制装置的工作状态；声光提示功能，是操作效果更加直观；通信接口既是实现程序的在线编程接口也是数据通信接口，实现本装置与其他装置的数据交换。
实施例2
一种支持多型号的小型单片机开发板，结构同实施例1的描述，本实施例与实施例1的区别在于：印刷电路板2与液晶屏1的间距为5mm，印刷电路板2的长宽尺寸为100mm*48mm，厚度为1.3mm。本实施例开发板的整体长宽厚尺寸为100mm*48mm*18mm。
实施例3
一种支持多型号的小型单片机开发板，结构同实施例1的描述，本实施例与实施例1的区别在于：印刷电路板2与液晶屏1的间距为10mm，印刷电路板2的长宽尺寸为100mm*48mm，厚度为2mm。本实施例开发板的整体长宽厚尺寸为100mm*48mm*15mm。
实施例4
一种支持多型号的小型单片机开发板，结构同实施例1的描述，本实施例与实施例1的区别在于：印刷电路板2与液晶屏1的间距为12mm，印刷电路板2的长宽尺寸为98mm*48mm，厚度为1mm。本实施例开发板的整体长宽厚尺寸为98mm*48mm*18mm。
Claims (10)
1.一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，开发板为双层结构，上层为液晶屏(1)，下层为印刷电路板(2)，所述印刷电路板(2)通过插针(3)连接液晶屏(1)；
所述印刷电路板(2)的电路分为：单片机电路、电源控制电路、通信接口电路、声光提示电路、LCD液晶屏接口电路、电压选择电路和板载电源电路，所述单片机电路分别连接电源控制电路、通信接口电路、声光提示电路、LCD液晶屏接口电路、电压选择电路和板载电源电路；
所述单片机电路包括3种封装的单片机，分别为U1-1、U1-2、U1-3，3种封装的单片机的通用管脚相互连接，实现通用，通用的管脚及电路包括：晶振管脚XTAL1、XTAL2及晶振电路，复位管脚REST及复位电路，串行通信管脚RXD、TXD，以及通用I/O端口。
2.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述印刷电路板(2)与液晶屏(1)的间距为1mm～10mm；所述印刷电路板(2)的长宽尺寸为98～100mm*48mm，厚度为1mm～2mm。
3.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述晶振电路和复位电路兼容4个系列3种封装的单片机，分别支持40管脚U1-1、28管脚U1-2和20管脚U1-3的单片机，实现即插即用，对应的单片机类型依次为STC12C5260S2系列的U1-1、STC12C5201AD系列的U1-2、STC12C2052AD系列和STC12C5410AD系列的U1-3。
4.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述U1-1连接有4个I/O端口延伸电路，即P0、P1、P2和P3，所述P0、P1、P2和P3为标准间距的单排针，分别与U1-1的通用I/O端口连接，所述P0、P1、P2和P3分别有8个端口，共32个端口，方便扩展与调试；
所述U1-1连接有元件PR，为1KΩ排阻，实现不同电压时的端口兼容性；
所述U1-1连接有元件JP1，元件JP1为2针的接插件，能够连接跳线，屏蔽复位电路，适用于内置复位电路的单片机。
5.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述电源控制电路由自锁开关SW、钽电容CP1、贴片电容CP2和二极管D1组成，自锁开关SW控制电源的接通和断开，钽电容CP1和贴片电容CP2实现电源的滤波和去耦，保证直流电源的稳定性。
6.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述通信接口电路为4针接插件J1，为开发板提供电源和UART通信接口；JI的1管脚，为电源正电平，最大电压为5V，J1的2管脚和3管脚，分别连接单片机的TXD和RXD，实现串行通信，J1的4管脚为电源的负电平，接地。
7.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述声光提示电路包括发光二极管L_P、发光二极管L_G，三极管Q1，蜂鸣器BZ和4个电阻；其中，发光二极管L_P，上电后即点亮，用于指示开发板的电源供电情况；发光二极管L_G和三极管Q1，分别受单片机电路的通用I/O端口控制，通过编程实现点亮或者熄灭，导通或者截至；当三极管Q1导通时，蜂鸣器BZ发出蜂鸣音，反之不发声音。
8.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述LCD液晶屏接口电路分别支持LCD1602和NOKIA5110显示屏，所述LCD液晶屏接口电路包括两部分，一部分为LCD1602，字符型液晶，能够显示2行字符，每行字符为16个，电位器RP1的功能为对比度控制，通过手动调节实现液晶屏显示对比度的调整；另一部分为LCD-5110，所述LCD-5110为标准NOKIA5110接口，即插即用。
9.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述电压选择电路为P5，为液晶屏(1)的供电选择电压，支持5V和3.3V两种电压模式。
10.根据权利要求1所述的一种支持多型号的小型单片机开发板，其特征在于，所述板载电源电路包括元件V3、元件V5、元件JP4和元件JP5；所述元件V3和元件V5分别为4针接插件，元件V5提供4路直流5V电源正极，元件V3提供4路直流3.3V电源正极，元件JP4和元件JP5分别为与元件V3和元件V5对应的电源负极，即地信号，供使用者使用。
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