CN2879324Y

CN2879324Y - Isp组合式单片机实验仪

Info

Publication number: CN2879324Y
Application number: CN 200520035811
Authority: CN
Inventors: 刘世安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2015-10-18

Abstract

本实用新型是用于单片机教学的实验仪器，特别是一种为学生以组合方式进行单片机系统实验提供了平台，而且还具有在系统中编程(ISP)功能，实现了实验、编程和仿真开发功能一体化的ISP组合式单片机实验仪。它是由具有ISP功能的单片机电路、D/A转换电路、A/D转换电路、温度传感器电路、数码显示电路、单色LED矩阵显示电路、RGB彩色LED显示电路、键盘电路、并行扩展接口电路、串行通讯电路、红外通讯电路、I²C总线接口、串行扩展接口、方波信号发生器、电源保护电路、中断源电路、音频放大电路和开发仿真接口电路、直流电机电路、步进电机电路组成。本实用新型使用USB接口提供的5V单电源，省去了编程器和电源的费用，降低了成本，使实验操作非常方便。

Description

ISP组合式单片机实验仪

所属技术领域

本实用新型是用于单片机教学的实验仪器，特别是一种为学生以组合方式进行单片机系统实验提供了平台，而且还具有在系统中编程(ISP)功能，实现了实验、编程和仿真开发功能一体化的ISP组合式单片机实验仪

背景技术

目前，在大专院校计算机、电子、自动化等专业中，都开设了《单片机原理及其应用》这门课，所用的单片机教学实验仪一般都能作A/D转换、D/A转换、单色发光二极管的控制、电机控制等实验。目前所用的单片机教学的实验仪有以下几个缺陷：

1、不具有让学生选择模块组成单片机系统进行实验的功能。因此，培养学生创新思维的功能很差。

2、不具有单片机系统故障检测实验。

3、不具有RGB彩色LED的控制实验。

4、不具有集成块主要性能的测试实验。

5、不具有红外通讯、红外遥控等实验。

6、不具有MP3播放器等实验。

7、不具有数码钢琴等实验。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一种ISP组合式单片机实验系统，它不仅为学生以组合方式进行单片机系统实验提供了平台，而且还具有在系统中编程(ISP)功能，实现了实验、编程和仿真开发功能一体化的ISP组合式单片机实验仪。

本实用新型内容是：一种ISP组合式单片机实验仪，它是由具有ISP功能的单片机电路、D/A转换电路、A/D转换电路、温度传感器电路、数码显示电路、单色LED矩阵显示电路、RGB彩色LED显示电路、键盘电路、并行扩展接口电路、串行通讯电路、红外通讯电路、I2C总线接口、串行扩展接口、串行存储器、方波信号发生器、电源保护电路、中断源电路、滤波电路、音频放大电路和开发仿真接口电路、直流电机电路、步进电机电路组成，其特征在于所述的

ISP功能的单片机电路由ISP系列单片机U1的29脚接跳线J1的1脚，跳线J1的2脚经电阻0R3接地，U1的31脚接+5V，并接有滤波电容C1和C2；

D/A转换电路由DAC0832的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，一一对应，分别与单片机U1的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7相连接，0832的10、17、18、3、12脚分别接地，0832的9、19、20脚分别与电源正极VCC相连接，0832的11脚接二极管2D1的阳极，二极管2D1的阴极接地，0832的8脚接LM324的3脚，LM324的2脚接电阻2R2和2R3，电阻2R2的另一端接地，电阻2R3的另一端接LM324的1脚，LM324的1脚接电阻2R4的一端和2J2的1脚，电阻2R4的另一端接地，LM324的1脚还与2R5的一端相连接；

单片机U1中断信号选择功能是由跳线J2的3脚接2U1的5脚，J2的2脚接U1的12脚，J2的1脚接电阻0R2的一端和K9的一端，电阻0R2的另一端接5V电源的正极Vcc，K9的另一端接地；

A/D转换输入信号选择功能是由跳线2J1、2J2和2J3的2脚都与2U1的6脚相连接，跳线2J1的1脚接2U3的14脚和2R11的一端，跳线2J2的1脚接2U3的1脚和2R3、2R4和2R5的一端，跳线2J3的1脚接2W1的2脚，2W1的1脚接电源的正极Vcc，跳线2J3电位器2W1的3脚接地；

音频放大器2U4输入信号选择功能是由跳线2J4的1脚接2U3的8脚，跳线2J4的2脚接电容2C4的正极，电容2C4的负极接2U4的3脚，跳线2J4的3脚接单片机U1的1脚；

单片机U1串行通讯信号选择功能是由跳线3J1A、3J2A和3J3A的2脚与单片机U1的10脚相连接，跳线3J1B、3J2B、和3J3B的2脚与单片机U1的11相连接，跳线3J1A的1脚与3U5的9脚相连接，跳线3J1B的1脚与3U5的10脚相连接。跳线3J2A的1脚与电阻3R12的一端相连接，电阻3R12的另一端与3U3的1、2脚相连接，跳线3J2B的1脚与3U3的8脚相连接。跳线3J3A的1脚与电阻3R11的一端相连接，电阻3R11的另一端与3Q4的集电极相连接，跳线3J3B的1脚与3Q3的基极相连接；

单片机U1的1、2、3、4、5、6、7、8脚分别与K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的一端，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的阳极，4U3的13、3、4、10、6、11、15、16脚以及4U4的11、7、4、2、1、10、5、3脚相连接，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的另一端与U1的21脚相连接，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的阴极接4J2的1脚，跳线4J2的2脚接地，4U3的9脚接4U1的4脚，4U1的3脚接3U3的3脚，4U3的14脚接4U2的4脚，4U2的3脚接3U3的4脚，4U3的8脚接4U1的6脚，4U1的5脚接3U3的5脚，4U3的12脚接4U2的6脚，4U2的5脚接3U3的6脚，4U3的1脚接4U2的2脚，4U2的1脚接3U3的10脚，4U3的7脚接4U2的8脚，4U2的9脚接3U3的11脚，4U3的2脚接4U2的12脚，4U2的13脚接3U3的12脚，4U3的5脚接4U2的10脚，4U2的11脚接3U3的13脚。3U3的1、2脚接3J2A的1脚，3U3的8脚接3J2B的1脚，4U4的12脚接4U1的12脚，4U1的13脚接U1的22脚，4U4的9脚接4U1的10脚，4U1的11脚接U1的23脚，4U4的8脚接4U1的8脚，4U1的93脚接U1的24脚，4U4的6脚接4U1的2脚，4U1的1脚接U1的25脚，排电阻4R1的公共端接电源正极，另一端分别接U1的1、2、3、4、5、6、7、8脚，跳线4J1的1脚接地，4J1的2脚接RGB LED的公共阴极2脚，RGB LED的1、3、4脚分别与单片机U1的1、2、3脚相连接。

本实用新型的内容中：所述各模块之间，以单片机为核心，通过跳线和片选信号进行选择、组合，构成不同的单片机系统，再编写对应的软件，写入单片机内。

本实用新型的内容中：ISP功能的单片机电路由ISP系列单片机U1的29脚接跳线J1的1脚，跳线J1的2脚经电阻OR3接地，连接跳线J1，按RESET键，使单片机进入ISP功能，U1的31脚接+5V，并接有滤波电容C1和C2。

本实用新型的特点是：采用了以模块电路组合成单片机系统的实验方法，为在实验教学中培养学生的创新思维，提供了平台。由于在组合模块实验中新增加了通过实验学指令，通过实验学硬件，通过实验学单片机系统的故障检测，通过实验学系统中集成块功能的检测等实验，给单片机实验教学的改革提供了平台，给提高学生的动手能力提供了条件。结合当前单片机应用中的热点，新增加了RGB彩色LED的RGB三色的混合实验、I2C总线接口实验和红外通讯、红外遥控实验，MP3播放器实验，数码钢琴实验等。新知识的实验，给学生的创新思维，提供了平台。本实用新型还继承了《ISP单片机实验、编程、开发仿真系统》的优秀功能，给学生作实验，提供了很大的方便。使用USB接口提供的5V单电源，省去了编程器和电源的费用，降低了成本，使实验操作非常方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型的设计方案作进一步的描述。

图1是本实用新型的结构电路图。

实施方式

实施例

如图1所示，一种ISP组合式单片机实验仪，它是由具有ISP功能的单片机电路、D/A转换电路、A/D转换电路、温度传感器电路、数码显示电路、单色LED矩阵显示电路、RGB彩色LED显示电路、键盘电路、并行扩展接口电路、串行通讯电路、红外通讯电路、I2C总线接口、串行扩展接口、方波信号发生器、电源保护电路、中断源电路、音频放大电路和开发仿真接口电路、直流电机电路、步进电机电路组成。红外遥控步进电机实验由图1的基本单片机电路，图1的红外收、发电路、串行通讯电路和图1的键盘电路组成。在实施例执行过程中，红外控制指令的发射由甲机完成，红外控制指令的接收和步进电机的控制由乙机完成。甲、乙两机都是ISP组合式单片机实验仪。

红外发射电路由时基电路3U1、单片机U1、三极管3Q1、3Q2、3Q3、红外发射二极管3D1、跳线3J3B、键盘等组成。3U1等电路构成一个振荡器，用于产生38KHZ的红外载波。3U1的4、8脚接电源正极，1脚接地。3U1的7脚接3R1和3W1的一端，3R1的另一端和3C1的一端连接，并接于3U1的2、6脚，3C1的另一端接地，3W1的另一端接电源正极。3U1的5脚接电容3C2的一端，3C2的另一端接地。3U1的3脚接3R2的一端，3R2的另一端接3Q1的基极和U1的14脚(用于频率计实验)，3Q1的集电极接3R3的一端和3Q2的基极，3Q2的集电极接3R4的一端，3R4的另一端接红外发射二极管3D1的正极，3D1的负极接地。3Q1的发射极接3Q3的发射极接，3Q3的集电极接地，3Q3的基极经跳线3J3B接U1的11脚。

红外接收电路由3U2、3Q4等组成。3U2的3脚接3C3、3C4和3R5的一端，3C3、3C4的另一端接地，3R5的另一端接电源正极。3U2的2脚接地，3U2的1脚接3Q4、3Q5的基极和3R6的一端，3Q4的集电极接3R7和3R11的一端，3R6、3R7的另一端接电源正极，3R11的另一端经跳线3J3A接U1的10脚。3Q4、3Q5的发射极接地，3Q5的集电极接3R8的一端，3R8的另一端接3D2的阴极，3D2的阳极接电源正极。

步进电机控制电路由1U1、1Q7、1Q8、1Q9、1Q10、1Q11、1Q12、1Q13、1Q14、1Q15、1Q16、1Q17、1Q18、1Q19等组成。1Q7、1Q8、1Q9，1Q10、1Q11、1Q12，1Q13、1Q14、1Q15和1Q16、1Q17、1Q18分别组成4个完全一样的单元电路，用以控制步进电机的运行。单片机P0口的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7脚分别与图1的1U1、图1的2U1、2U2的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7相连接。1U1的Q0、Q1、Q2、Q3分别经电阻1R5、1R7、1R9、1R11接1Q7、1Q10、1Q13、1Q16的基极，1Q7的集电极接1R6的一端和1Q8的基极，1Q7的发射极接1Q9的基极，1Q8的发射极、1Q9的集电极接步进电机的1脚。1Q10的集电极接1R8的一端和1Q11的基极，1Q10的发射极接1Q12的基极，1Q11的发射极、1Q12的集电极接步进电机的3脚。1Q13的集电极接1R10的一端和1Q14的基极，1Q13的发射极接1Q15的基极，1Q14的发射极、1Q15的集电极接步进电机的2脚。1Q16的集电极接1R12的一端和1Q17的基极，1Q16的发射极接1Q18的基极，1Q17的发射极、1Q18的集电极接步进电机的4脚。二极管1D5、1D6、1D7、1D8、1D9、1D10、1D11、1D12是输出三极管的保护电路。1Q19的基极接单片机U1的26脚和电阻1R15，1Q19的集电极接1U1的1脚和1R16的一端，1R16和1R15的另一端接电源正极。

要完成红外遥控步进电机这个组合实施例，首先在PC机上编好程序，经Keil-51生成*.hex文件。再运行ZLGICD程序，装载*.hex文件，连接跳线J1，按RESET键，使单片机进入ISP功能。点擦除，选存储区，点确定，擦除原来的程序。再点编程，装载红外遥控步进电机程序。除去跳线J1上的连接线，再按RESET键，运行单片机U1内部的红外遥控步进电机程序。当甲、乙两机都处于程序运行状态时，在甲机上按已定义的控制键，发射红外控制信号，乙机收到控制信号，控制步进电机运行。

由按键产生的步进电机控制指令，经单片机U1内部的程序，转换为指令控制信号经单片机U1的11脚，跳线3J3B加在三极管3Q3的基极，同时，由3U1产生38KHZ的红外载波加在3Q1的基极，两信号相与后，经3Q2放大，驱动红外发射二极管3D1发出红外控制信号。

由3U2接收、处理后的红外控制信号，经3Q4反相放大后，经3R11、跳线3J3A，传送到单片机U1的10脚，经U1内部的程序处理后，发出控制的信号，经P0口，送到1U1的数据口，在单片机U1的16脚的写信号和U1的26脚的片选信号的配合下，将控制信号锁存于1U1的Q端，经三极管驱动，使步进电机按程序要求运行。

Claims

1、一种ISP组合式单片机实验仪，它是由具有ISP功能的单片机电路、D/A转换电路、A/D转换电路、温度传感器电路、数码显示电路、单色LED矩阵显示电路、RGB彩色LED显示电路、键盘电路、并行扩展接口电路、串行通讯电路、红外通讯电路、I2C总线接口、串行扩展接口、串行存储器、方波信号发生器、电源保护电路、中断源电路、滤波电路、音频放大电路和开发仿真接口电路、直流电机电路、步进电机电路组成，其特征在于所述的

ISP功能的单片机电路由ISP系列单片机U1的29脚接跳线J1的1脚，跳线J1的2脚经电阻OR3接地，U1的31脚接+5V，并接有滤波电容C1和C2；

单片机U1中断信号选择功能是由跳线J2的3脚接2U1的5脚，J2的2脚接U1的12脚，J2的1脚接电阻OR2的一端和K9的一端，电阻OR2的另一端接5V电源的正极Vcc，K9的另一端接地；

A/D转换输入信号选择功能是由跳线2J1、2J2和2J3的2脚都与2U1的6脚相连接，跳线2J1的1脚接2U3的14脚和2R11的一端，跳线2J2的1脚接2U3的1脚和2R3、2R4和2R5的一端，跳线2J3的1脚接2W1的2脚，2W1的1脚接电源的正极Vcc，电位器2W1的3脚接地；

单片机U1串行通讯信号选择功能是由跳线3J1A、3J2A和3J3A的2脚与单片机U1的10脚相连接，跳线3J1B、3J2B和3J3B的2脚与单片机U1的11相连接，跳线3J1A的1脚与3U5的9脚相连接，跳线3J1B的1脚与3U5的10脚相连接。跳线3J2A的1脚与电阻3R12的一端相连接，电阻3R12的另一端与3U3的1、2脚相连接，跳线3J2B的1脚与3U3的8脚相连接。跳线3J3A的1脚与电阻3R11的一端相连接，电阻3R11的另一端与3Q4的集电极相连接，跳线3J3B的1脚与3Q3的基极相连接；

单片机U1的1、2、3、4、5、6、7、8脚分别与K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的一端，L1，、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的阳极，4U3的13、3、4、10、6、11、15、16脚以及4U4的11、7、4、2、1、10、5、3脚相连接，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的另一端与U1的21脚相连接，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的阴极接4J2的1脚，跳线4J2的2脚接地，4U3的9脚接4U1的4脚，4U1的3脚接3U3的3脚，4U3的14脚接4U2的4脚，4U2的3脚接3U3的4脚，4U3的8脚接4U1的6脚，4U1的5脚接3U3的5脚，4U3的12脚接4U2的6脚，4U2的5脚接3U3的6脚，4U3的1脚接4U2的2脚，4U2的1脚接3U3的10脚，4U3的7脚接4U2的8脚，4U2的9脚接3U3的11脚，4U3的2脚接4U2的12脚，4U2的13脚接3U3的12脚，4U3的5脚接4U2的10脚，4U2的11脚接3U3的13脚。3U3的1、2脚接3J2A的1脚，3U3的8脚接3J2B的1脚，4U4的12脚接4U1的12脚，4U1的13脚接U1的22脚，4U4的9脚接4U1的10脚，4U1的11脚接U1的23脚，4U4的8脚接4U1的8脚，4U1的93脚接U1的24脚，4U4的6脚接4U1的2脚，4U1的1脚接U1的25脚，排电阻4R1的公共端接电源正极，另一端分别接U1的1、2、3、4、5、6、7、8脚，跳线4J1的1脚接地，4J1的2脚接RGB LED的公共阴极2脚，RGB LED的1、3、4脚分别与单片机U1的1、2、3脚相连接。

2、根据权利要求书1所述的ISP组合式单片机实验仪，其特征在于所述各模块之间，以单片机为核心，通过跳线和片选信号进行选择、组合，构成不同的单片机系统，再编写对应的软件，写入单片机内。

3、根据权利要求书1所述的ISP组合式单片机实验仪，其特征在于所述ISP功能的单片机电路由ISP系列单片机U1的29脚接跳线J1的1脚，跳线J1的2脚经电阻OR3接地，连接跳线J1，按RESET键，使单片机进入ISP功能，U1的31脚接+5V，并接有滤波电容C1和C2。