附录B单片机实验板说明[1]

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1、附录 B 单片机实验板说明B.1B.1 单片机实验板简介单片机实验板简介 单片机实验板是深圳职业技术学院最新开发的一套单片机教具。该实验板采用 USB 接 口实现供电、编程、仿真、通信等多种功能，提供 USB2.0 和串口两种通信方式，且兼容 STC、SST、Atmel、Philips 等 51 家族的所有单片机。同时，实验板提供丰富的外部资源， 单片机和各种外围设备接口完全开放，自由度极高。学习者可以通过短路帽和跳线完成本 书提供的所有实验和课程设计。实验板如图 8.1 所示。图 B.1 实验板图片 依据单片机课程的教学大纲，单片机实验板所构成的实验部分能涵盖教学大纲要求学 生掌握的基本内容

2、，包括硬件原理、程序编制、外围接口及基本设计技巧等，同时留有大 量应用空间，供学生自己开拓创新。 实验板由多个独立的功能电路模块组成，可以自由组合出多个实验项目及实际工业产 品的原理模型，学生在自己动手进行类似搭积木的组合过程中，可以直观地了解单片机系 统设计的思路和方法。同时该教具也可以成为学生课程设计或毕业设计的素材，学生可利 用它方便地构建自己设计的产品或系统。 实验板提供几十个实训方案范例，这些实验范例与本教材配套。产品提供了实现这些 方案的电路原理图和模块连线图，以及源程序代码（以光碟形式提供） ，供教学时参考。 实验板上的功能模块配置如下： （1）8 个发光二极管 LED 显示（接

3、口引出，可以做跑马灯、流水灯、花样彩灯、各 种信号灯等试验） （2）蜂鸣器（做单片机发声实验） （3）八个独立式按键输入（接口引出） （4）1 位数码管静态显示（可以直接单片机驱动接口、也有 74HC595 驱动接口，接 口引出） （5）8 位动态数码管显示（接口引出）（6）双色 88 点阵接口（行线、双色列线均接口引出） （7）1602 液晶屏/12864 液晶屏接口（接口引出） （8）43 的矩阵键盘（用于按键扫描试验，接口引出） （9）步进马达驱动（接口引出，可选配步进马达） （10）红外接收头与发射遥控器 （11）继电器输出 （12）PCF8563 实时时钟（年、月、日、时、分、秒 N

4、XP 芯片，时间准、精度高） （13）PCF8591T(工业级数模/模数转换芯片，其中有 4 路模拟输入、1 路模拟输出， 接口引出) （14）A24C02 数据存储（可以保存机器中的各种参数） （15）DS18b20 温度传感器（检测温度） （16）74HC165 并入串出功能（输入锁存器） （17）74HC595 串入并出功能（输出锁存器） （18）74LS138 译码器输出 （19）ULN2003 达林顿驱动（输出电流可以达到 1A 可以驱动步进马达） （20）MAX232 串口通信（可以直接用串口与电脑通信，也可以用 USB 转串口线） （21）USB 接口（供电、烧程序、通信于一体的

5、接口，无需电源线、DB9 串口通信 线、USB 转串口线） （22）STC89 系列增强型 C51 单片机（可以工作在 6T 模式下) （23）支持 PS/2 电脑键盘接入（通过 PS/2 通信协议把电脑键盘与单片机连接，可获 得大量的输入按钮） （24）ISP 下载功能，直接烧录程序，无需另外购买烧录器和仿真器 （25）Atmel 的 ISP 接口（支持 Atmel 89 系列和 AVR AT90S8515、Atmega8515 型 号的程序烧录） （26）实时时钟（PCF8563）的后备电源 （27）外置 5V 电源插座 （28）所有单片机 I/O 均引出，供用户自由扩展与发挥 B.2B.

6、2 实验板模块实验板模块 1 1单片机最小系统单片机最小系统 实验板 CPU 为 STC89 系列增强型 8 位单片机，频率高达 80MHz，可工作于 6 Clock，32 I/O，3 个 定时器，内置 WDT、EEPROM。晶振采用 12M/11.0592M（可更换） ，四个 I/O 口都由排针引出，分别为 JP8JP11，电路如图 B.2 所示。图 B.2 单片机最小系统电路 2.2. 八个发光二极管八个发光二极管 JP1 为8 路发光二极管LED灯的接口，使用此功能时，请将JP1 与JP8JP11 中任何 一个相连，即可实现单片机的I/O口控制8 路LED，电路如图B.3所示。图 B.3

7、 八个发光二极管电路（在上图 100 后面加一个 ） 3.3. 静态数码管显示电路静态数码管显示电路 实验板提供了一个采用静态连接方法的共阳极数码管，连接电路如图 B.4 所示，8 个 段控制线由 JP3 引出，公共端直接连接+5V 电源。图 B.4 一个共阳极数码管电路（上图 470R 修改为 470） 4.4. 动态数码管显示电路动态数码管显示电路 实验板提供两组四位动态数码管（共计8个共阴极数码管），电路连接如图B.5所示。 插座J12J12是8个数码管的八段控制口，J1212通过8D锁存器74LS573控制8个数码管的八段， 如果不需要锁存器，可以把短路帽J21的中间引脚和VCC短接即

8、可。 J16J16是8个数码管的八位控制口，可以用74LS138 译码器进行位选，也可以用单片机I/O 口直接控制实现位选。 J21 短路帽可以接VCC 和P1.0。如果接P1.0 需要用程序控制使能，接VCC时，则锁 存器直通不需要程序控制使用。J15是74LS138译码器的输出接口。图B.5 动态数码管连接电路图 5.5. 8888点阵点阵 实验板提供了一个双色（红和绿）88点阵模块，J12为点阵模块的行控制口，J19和 J20分别为点阵模块的绿色和红色列控制口。88点阵模块电路如图B.6所示。图B.6 88点阵模块电路图 6 6LCDLCD 显示电路显示电路 单片机与 LCD（1602）

9、的连接原理图如图 B.7 所示。8 条数据线与 P0 口连接，控制线 RS、RW 和 E 引脚分别与 P2.6、P2.5 和 P2.7 连接。在 LCD 控制程序中，需做以下定义：sbit RS=P26; sbit RW=P25; sbit E=P27;图图 B.7 单片机与单片机与 1602LCD 的连接图的连接图 7.7. 八个独立按键八个独立按键 实验板提供八个独立式按键接口，JP5 为独立按键的接口，可以与单片机任何引脚相 连，组成单片机的输入设备，也可做外部中断输入，电路如图B.8所示。图B.8 独立式按键接口 8.8. 矩阵键盘矩阵键盘 实验板提供一个43的矩阵键盘，JP4 为矩阵

10、键盘的接口。使用8P 排线把JP4 与JP8JP11 中任何接口相连，实现矩阵键盘功能。矩阵键盘原理如图B.9所示。图 B.9 矩阵键盘接口电路 9.9.蜂鸣器电路蜂鸣器电路 J8 跳线短接时，单片机的P1.5引脚与蜂鸣器相连，开启了蜂鸣器功能，当P1.5 引脚做其它用途时最好断开，以免互相影响。蜂鸣器电路如图B.10所示。图 B.10 蜂鸣器电路10.10. DA/ADDA/AD 转换芯片PCF8591TPCF8591T PCF8591T 使用I2C 接口与单片机通信，单片机的P2.1引脚连接串行数据线(SDA)、 P2.0引脚连接串行时钟线(SCL)。 AD0和AD1 是两路模拟输入，改变

11、AD0 和AD1 位置的电位器，实现了2 两路模拟输 入，在显示器件上可以看到数值变化。当PCF8591T 数模端口数据变化时，DA 位置的 LED 亮度随之改变。PCF8591T 电路如图B.11所示。图B.11 PCF8591T电路11.11. RS232RS232串口通信电路串口通信电路 实验板提供了RS232接口电路，用于单片机与PC机之间的通信，电路如图B.12所示。图B.12 RS232接口电路 12.12. 继电器电路继电器电路 实验板上的继电器电路属于本教材扩展实训电路，由单片机的 P1.4 引脚控制，当要 使用此功能时，J2 短接即可。继电器连接电路如图 B.13 所示。图

12、B.13 继电器连接电路 继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式 变化的自动控制器件。继电器的输入信号x 从零连续增加，达到衔铁开始吸合时的动作值xx, 继电器的输出信号立刻从y=0 跳跃到y=ym，即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量 x继续增大，输出信号y 将不再起变化。 实验板提供2个继电器，单片机先通过引脚P1.4 驱动74HC14，通过它来驱动 ULN2003，再由ULN2003 控制继电器。 13.13. E E2 2PROMPROM 存储器存储器 E2PROM 存储器电路也是本教材的扩展实训电路，AT24C02 是美国 ATMEL 公司的低

13、 功耗 CMOS 串行 E2PROM，它内含 2568 位存储空间，具有工作电压宽（2.55.5V）、 擦写次数多（大于 10000 次）、写入速度快（小于 10ms）等特点。 实验板上带有一片AT24C02 芯片，电路如图B.14所示。AT24C02 的1、2、3 引脚是 三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。第8 脚和第4 脚分别为正、负电源。第5 脚SDA 为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C 总线串行传送。第7 脚需要接地。图B.14 存储器电路 1414时钟芯片时钟芯片 DS1302DS1302 实时时钟电路也是本教材的扩展实训电路，DS1302 是美国DALLAS 公司推出的

14、一种 高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进 行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU 进行同步通信， 并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM 数据。DS1302 内部有一个318 的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。DS1302 电路如图B.15所示。图 B.15 DS1302 电路图 15.15.步进电机步进电机 步进电机控制电路也是本教材的扩展实训电路。实验板上，J3 为步进马达接口，通过 ULN2003D 放大驱动步进马达。步进电机电路如图B.16所示。图 B.16 步进电机电路 16.16.温度

15、传感器温度传感器DS18B20DS18B20 温度传感器接口电路也是本教材的扩展实训电路。DALLAS 公司单线数字温度传感器 DS18B20 是一种新的“一线器件”，它具有体积小、适用电压宽等特点。一线总线独特而且 经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55+125，在-10+85范 围内，精度为0.5；通过编程可实现912 位的数字值读数方式；可以分别在93.75ms 和750ms 内将温度值转化为9 位和12位的数字量。每个DS18B20 具有唯一的64 位长序 列号，存放于DS18B20 内部ROM

16、 只读存储器中。 DS18B20 温度传感器的内部存储器包括1 个高速暂存RAM 和1 个非易失性的电可 擦除E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结构寄存器。暂存存储器包含了 8个连续字节，前2字节为测得的温度信息，第1个字节为温度的低8位，第2个字节为温度 的高8 位。高8位中，前4位表示温度的正(全“0”)与负(全“1”)；第3个字节和第4 个字节为 TH、TL 的易失性拷贝；第5个字节是结构寄存器的易失性拷贝，此三个字节内容在每次 上电复位时被刷新；第6、7、8个字节用于内部计算；第9个字节为冗余检验字节。所以， 读取温度信息字节中的内容，可以相应地转化为对应的温度值。DS18B20电路如图B.17所示。图 B.17 DS18B20 接口电路 17.17. 红外接收与发射红外接收与发射 红外接收与发射电路也是本教材的扩展实训电路。实验板上提供了红外接收与发射电 路，将 J1 跳线短接时，单片机的P3.2 脚与红外输出端相连，此时开启了红外