基于ISP下載的89S51單片機(jī)實驗平臺設(shè)計及應(yīng)用
0 引言
單片機(jī)課程是電子電氣類專業(yè)及機(jī)電類專業(yè)必修的專業(yè)課,該課程既要學(xué)習(xí)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)知識,又要學(xué)習(xí)軟件知識,往往使學(xué)生不知從何學(xué)起,感覺入門很困難。而目前多數(shù)職業(yè)學(xué)校學(xué)習(xí)課時較短,實驗條件較差,實驗工位也不足,學(xué)生動手的機(jī)會少,造成了學(xué)生對學(xué)科不感興趣,難以取得好的教學(xué)效果。基于ISP下載的89S51單片機(jī)實驗平臺具有電路簡單、價格低廉、適合學(xué)生自主動手制作,不需要復(fù)雜的外部設(shè)備,就能完成數(shù)十個基本實驗,幾乎覆蓋了本課程中大部分實驗內(nèi)容。通過自制簡單實用的實驗平臺進(jìn)行實驗,增加了學(xué)生動手實踐的時間,解決了學(xué)習(xí)課時少及實驗設(shè)備不足的難題,培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探索的意識,提高了學(xué)生獨立分析問題及解決問題的能力,取得較好的教學(xué)效果。
1 系統(tǒng)設(shè)計方案
圖1為系統(tǒng)組成框圖。系統(tǒng)主要由89S51單片機(jī)系統(tǒng)及ISP下載電路、輸入模塊、輸出模塊、電源電路等四大部分組成。
為了簡化電路,核心部分主要由89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)及ISP下載電路組成,輸入模塊只選用了八路開關(guān)輸入電路及4×4矩陣鍵盤電路,輸出模塊選用四位七段數(shù)碼顯示電路、八路LED發(fā)光電路、聲音驅(qū)動電路、繼電器驅(qū)動等電路,共二種輸入及四種不同輸出方式供實驗時選擇。為了便于實驗,整個電路由Protel軟件完成原理圖及PCB圖的設(shè)計,將全部元件焊接在一塊PCB電路板中,連接好共用電源線及接地線。這樣,實驗時只需連接少量的導(dǎo)線,即可實現(xiàn)89S51單片機(jī)與不同的輸入、輸出模塊組合,構(gòu)成不同功能及用途的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)供實驗時使用。
2 相關(guān)模塊介紹
89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)及ISP下載電路如圖2所示,電路主要由89S51、74HCT541等組成。89S51為Atmel公司生產(chǎn)的芯片,該芯片采用40PI N封裝雙列直插結(jié)構(gòu),內(nèi)置4k E2PROM及256RAM,共40個引腳,四個八路輸出端口。通過在第18、19引腳外接12MHz振蕩晶體,第9引腳接復(fù)位電路,第31引腳接高電位,即構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)。ISP(在線編程)是指編程芯片不用從電路板上拆下,可以直接在線上對芯片進(jìn)行程序燒錄,省去編程器等復(fù)雜的外部設(shè)備,以利于程序的開發(fā),Atmel公司在其官方網(wǎng)站提供免費燒錄軟件ISP-Flash Programmer供下載,大大降低了系統(tǒng)制作成本。89S51的第6、7、8、 9腳為SPI(同步序列式傳輸信號界面)引腳,功能分別是MOSI、MISO、SCK、RST。SPI引腳經(jīng)74HCT 541隔離后分別與電腦打印接口的第7、10、6、9引腳相連接便形成了IPS電路。
輸入模塊電路如圖3(A)、(B)所示,共有二種輸入模式,分別是八路開關(guān)輸入電路和4×4矩陣鍵盤電路,使用時可根據(jù)實驗內(nèi)容要求選擇不同的輸入方式及位數(shù)。
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