專利名稱：仿pc機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單片機(jī)學(xué)習(xí)設(shè)備，尤其是一種單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板。
背景技術(shù)：
目前單片機(jī)已廣泛滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè) 領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。大至導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制， 民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處
理，小至廣泛使用的各種智能IC卡，還有計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳
輸，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物 等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀 表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī) 應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。
有一款性能好的，功能強(qiáng)大的單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板是科研開(kāi)發(fā)、教學(xué) 實(shí)驗(yàn)以及單片機(jī)應(yīng)用前期工作不可或缺的工具，但目前電子巿場(chǎng)上的單 片機(jī)實(shí)驗(yàn)板大都大同小異，平淡無(wú)奇，泛泛之選已無(wú)從滿足單片機(jī)愛(ài)好
者的創(chuàng)新要求，它們未能充分利用PC機(jī)豐富的資源打造全新的窗口 ，向單片機(jī)愛(ài)好者充分展示單片機(jī)功能，單片機(jī)潛在應(yīng)用空間之大，而且 還有不少實(shí)驗(yàn)板價(jià)格較高，功能不多，使用麻煩。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的之一是提供一種充分利用PC機(jī)資源、功能強(qiáng)大 的仿PC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板。
本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的的
它包括一單片機(jī)和電源模塊，其改進(jìn)在于所述單片機(jī)分別連接IO 口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、串口通信模塊、系統(tǒng)總線模塊，所述電源模塊提供上 述各部件的電源供應(yīng)。
優(yōu)選地，所述的系統(tǒng)總線模塊分別連接存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊和/或精簡(jiǎn) ISA總線擴(kuò)展模塊。
優(yōu)選地，所述電源模塊包括電源變壓器、整流濾波單元和穩(wěn)壓輸出 單元。
優(yōu)選地，所述10 口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括LED、蜂鳴器、繼電器、IIC 存儲(chǔ)器、PS2接口、溫度傳感器、紅外遙控接收接口、 LCD顯示接口、 SPI時(shí)鐘芯片。
優(yōu)選地，所述存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊，包括隨機(jī)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。
優(yōu)選地，精簡(jiǎn)ISA總線擴(kuò)展模塊包括至少一個(gè)插槽。
優(yōu)選地，所述插槽有8位數(shù)據(jù)總線、12位地址總線，中斷請(qǐng)求、讀寫(xiě)等信號(hào)線，各插槽壓有獨(dú)立的片選地址、中斷請(qǐng)求號(hào)。
優(yōu)選地，所述插槽連接USB子板、網(wǎng)絡(luò)子板、CAN總線子板、FLASH 子板、AD/DA子板和/或4M鍵盤(pán)顯示子板。
本實(shí)用新型的仿PC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板能夠靈活應(yīng)用，任由用戶自由發(fā) 揮的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其含多種功能模塊，不象市面上的其他實(shí)驗(yàn)板那樣 所有接口在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)固定，使實(shí)驗(yàn)者無(wú)從發(fā)揮，只能做幾個(gè)驗(yàn)證性的 實(shí)驗(yàn)，采用模塊化設(shè)計(jì)，可大大方便用戶對(duì)各模塊資源的操作，能夠模 仿PC機(jī)的常用硬件功能。


圖l是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的I0口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型目的、功能及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型的第一實(shí)施例包括它包括一單片機(jī)1和電
源模塊2 ,所述單片機(jī)分別1與IO 口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K3、串口通信模塊4 和系統(tǒng)總線模塊5相連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述電源模塊2提供上述各 部件的電源供應(yīng)。
所述的系統(tǒng)總線模塊5分別與存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊51和/或精簡(jiǎn)ISA總 線擴(kuò)展模塊52相連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
如圖2所示，本實(shí)施例的電源模塊2包括電源變壓器單元21、整流 濾波單元22、穩(wěn)壓輸出單元23 ,用于提供+12V、 -12V、 +5V和3.3V 的電源，正負(fù)12V用于模擬電路、5V和3.3V用戶數(shù)字電路。同時(shí)各 電源有獨(dú)立插針引出，方便用戶做擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)時(shí)靈活調(diào)用。采用了 1000UF 大容量電解電容進(jìn)行濾波，同時(shí)增加了高頻濾波去偶電容，使電源質(zhì)量 更高。5V和3.3V的電源還可以從USB取電。還有電源總控制開(kāi)關(guān)， 有亍該總開(kāi)關(guān)，在拔出芯片或更換實(shí)驗(yàn)配件時(shí)候就不用拔下USB電纜 了 ，直接按壓電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉電源即可更換，操作更加方便，更加人性化 的設(shè)計(jì)。
如圖3所示，IO 口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括LED 31、蜂鳴器32、繼電器 33、 HC存儲(chǔ)器34、 PS2接口35、溫度傳感器36、紅外遙控接收接口 37、 LCD顯示接口38、 SPI時(shí)鐘芯片39。其中，集成了 8位高亮度LED流水燈。可用于交通燈、流水燈實(shí) 驗(yàn)，也可監(jiān)視P1 口狀態(tài)或用作硬件標(biāo)志位。通過(guò)流水燈實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)單 片機(jī)l/0 口基本知識(shí)，掌握輸出口的使用方法，掌握移位指令的用法。
蜂鳴器，可用于單片機(jī)音響實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)唱歌、聲音報(bào)警發(fā)聲 等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解發(fā)聲原理，掌握單片機(jī)音響程序設(shè)計(jì)方法。
繼電器，繼電器是弱電控制強(qiáng)電的最佳接口器件，被大量應(yīng)用于各
種工控設(shè)備中。通過(guò)繼電器控制實(shí)驗(yàn)，掌握繼電器的驅(qū)動(dòng)原理和編程方 法，本實(shí)驗(yàn)板繼電器接口經(jīng)過(guò)加強(qiáng)設(shè)計(jì)，采用3.96mm專用接線柱輸出 接點(diǎn)，接線更加方便，接觸更加可靠；加大了繼電器與其它電路之間的 布線安全間距，可靠性和安全性更高，能夠直接用于控制各種負(fù)載，成 為一個(gè)實(shí)用化的嵌入式控制系統(tǒng)。
IIC串行接口 EEPROM存儲(chǔ)器24C04 ,存儲(chǔ)空間為4Kbit ,即512 個(gè)8位字節(jié)，芯片具有寫(xiě)保護(hù)功能，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)斷電后可以保存100 年?？捎糜贗IC總線協(xié)議的學(xué)習(xí)與掉電存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)。
PS2接口 ，可以連接PC機(jī)的PS2鍵盤(pán)/鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入，應(yīng)用 功能強(qiáng)大?？捎糜赑S2鍵盤(pán)鼠標(biāo)協(xié)議的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。
溫度傳感器DS18B20接口。 DS18B20為美國(guó)DALLAS公司最新 推出的新一代數(shù)字式單總線(1-wire )接口溫度傳感器，被廣泛應(yīng)用于 工控系統(tǒng)中。紅外遙控接收接口。非常實(shí)用的接口 ，有了紅外遙控接口 ，我們就 可以通過(guò)遙控器遙控單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的遙控指令，比如遙控實(shí)驗(yàn)板上的
繼電器，通過(guò)繼電器接點(diǎn)再控制小燈泡亮與滅，DIY—個(gè)自己的遠(yuǎn)距離 控制的遙控?zé)簟．?dāng)然您也可以把遙控器當(dāng)成一個(gè)無(wú)線的矩陣鍵盤(pán)，編出 功能強(qiáng)大的控制程序。
LCD顯示接口 ，采用1602的LCD ，此為最簡(jiǎn)單的字符型LCD ，可 用于簡(jiǎn)單的人機(jī)界面實(shí)驗(yàn)與LCD顯示的學(xué)習(xí)。
SPI時(shí)鐘芯片DS1302 ,這是一種比較常見(jiàn)的SPI串行時(shí)鐘芯片， 可用于SPI總線實(shí)驗(yàn)與系統(tǒng)實(shí)吋時(shí)鐘功能實(shí)現(xiàn)。
如圖4所示，存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊51包括32K的RAM (隨機(jī)存儲(chǔ)器) 5"—RAM62256、 8K的ROM (只讀存儲(chǔ)器)512—M28C64120P1 用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。
串口通信模塊4采用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，同時(shí)兼容ISP 接口。
精簡(jiǎn)ISA總線擴(kuò)展模塊52 ，每個(gè)插槽有8位數(shù)據(jù)總線、12位地址 總線，中斷請(qǐng)求、讀寫(xiě)等信號(hào)線，各插槽壓有獨(dú)立的片選地址、中斷請(qǐng) 求號(hào)。
除了有以上能夠用于初學(xué)單片機(jī)者的入門(mén)實(shí)驗(yàn)功能板外，我們的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板之所以稱之為"仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板"，還在于它能夠有市 面上所有實(shí)驗(yàn)板中所沒(méi)有的，能夠模擬PC機(jī)的功能子板。具體有如下 子板
USB子板、網(wǎng)絡(luò)子板、CAN總線子板、FLASH子板、AD/DA子板 和4M鍵盤(pán)顯示子板。這些子板采用統(tǒng)一的精簡(jiǎn)ISA ，可在任何一個(gè)擴(kuò) 展插槽中使用。
其中，USB子板此子板是基于USB控制芯片D12設(shè)計(jì)的，UD12 采用總線復(fù)用的方式與單片機(jī)進(jìn)行通信。對(duì)可作為設(shè)備端與PC機(jī)通信， 通過(guò)它既學(xué)習(xí)單片機(jī)的深層利用，又學(xué)習(xí)了 USB協(xié)議， 一舉兩得。它 還能夠通過(guò)外接存儲(chǔ)器做一個(gè)U盤(pán)，讓每一個(gè)單片機(jī)愛(ài)好者徹底了解 USB , 了解U盤(pán)原理。除此之外，它還能夠做數(shù)據(jù)采集。
TCP/IP子板此子板即為網(wǎng)卡是基于網(wǎng)絡(luò)控制芯片RTL8019AS設(shè) 計(jì)的。芯片工作在第3種的跳線方式，網(wǎng)卡的i/o和中斷由跳線決定。 并且以8位總線的模式與單片機(jī)進(jìn)行通信。
CAN子板由SJA1000與X82C250組成，SJA1000工作于Intel 模式，單片機(jī)以總線的方式對(duì)SJA1000進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，并通過(guò)CAN收 發(fā)器X82C250發(fā)送、接收。接收數(shù)據(jù)是通過(guò)中斷進(jìn)行的，CAN BUS 的數(shù)據(jù)經(jīng)CAN接口芯片82C250接收并寫(xiě)入SJA1000的RXFIFO ，然 后通過(guò)中斷請(qǐng)求單片機(jī)讀取。FLASH子板由兩片總線收發(fā)器(74HC245 )與 一 片大容量 NAND-FLASH ( k9f5608x0d ), FLASH的數(shù)據(jù)總線與控制總線分別用 個(gè)74HC245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。此子板可支持最大4GB的NAND-FLASH。
AD/DA子板由DAC0832、 ADC0808與相應(yīng)的運(yùn)放和時(shí)鐘電路組 成。3個(gè)帶施密特觸發(fā)器的非門(mén)組成時(shí)鐘電路給ADC0808提供600KHz 的采樣時(shí)鐘。單片機(jī)以總線的方式對(duì)ADC、 DAC進(jìn)行訪問(wèn)。
簡(jiǎn)易鍵盤(pán)顯示板采用8255擴(kuò)展4*4的矩陣鍵盤(pán)與6位八段數(shù)碼管。 此子板并非單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板中創(chuàng)新之作，但為了完善其功能，有他人之所 有，更有他人之所無(wú)，故此將這一方塊作為獨(dú)立子板，為的就是減小底 板的空間，也能夠幫助單片機(jī)初學(xué)者能從簡(jiǎn)單的著手，逐漸深入的學(xué)習(xí)， 體驗(yàn)單片機(jī)的無(wú)所不能。
IDE接口通過(guò)8255擴(kuò)展擴(kuò)展出兩個(gè)IED接口 ，可用于IED硬盤(pán)或 光驅(qū)除了能夠在單片機(jī)中編寫(xiě)IDE硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)，取得海量存儲(chǔ)外，我們更 可以通過(guò)它學(xué)習(xí)IDE總路線協(xié)議，本實(shí)驗(yàn)板能夠提供這樣一個(gè)學(xué)習(xí)平 臺(tái)，讓用戶們更放心，更有興趣地投入其中。
以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型 的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或 等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括 在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，它包括一單片機(jī)和電源模塊，其特征在于所述單片機(jī)分別連接IO口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、串口通信模塊、系統(tǒng)總線模塊，所述電源模塊提供上述各部件的電源供應(yīng)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其特征在 于所述的系統(tǒng)總線模塊分別連接存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊和/或精簡(jiǎn)ISA總 線擴(kuò)展模塊。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其特 征在于所述電源模塊包括電源變壓器、整流濾波單元和穩(wěn)壓輸出單 元。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其特 征在于所述IO口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括LED、蜂鳴器、繼電器、IIC存 儲(chǔ)器、PS2接口、溫度傳感器、紅外遙控接收接口、 LCD顯示接口、 SPI時(shí)鐘芯片。
5、 如權(quán)利要求2所述的一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其特征在 于所述存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊，包括隨機(jī)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。
6、 如權(quán)利要求2所述的一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其特征在 于精簡(jiǎn)ISA總線擴(kuò)展模塊包括至少一個(gè)插槽。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其特征在于所述插槽有8位數(shù)據(jù)總線、12位地址總線，中斷請(qǐng)求、讀寫(xiě)等 信號(hào)線，各插槽壓有獨(dú)立的片選地址、中斷請(qǐng)求號(hào)。
8、如權(quán)利要求6或7所述的一種仿PC機(jī)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其特 征在于所述插槽連接USB子板、網(wǎng)絡(luò)子板、CAN總線子板、FLASH 子板、AD/DA子板和/或4M鍵盤(pán)顯示子板。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種它包括一單片機(jī)和電源模塊，其改進(jìn)在于所述單片機(jī)分別連接IO口驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、串口通信模塊、系統(tǒng)總線模塊，所述電源模塊提供上述各部件的電源供應(yīng)。所述的系統(tǒng)總線模塊分別連接存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊和/或精簡(jiǎn)ISA總線擴(kuò)展模塊，精簡(jiǎn)ISA總線擴(kuò)展模塊連接USB子板、網(wǎng)絡(luò)子板、CAN總線子板、FLASH子板、AD/DA子板和/或4*4鍵盤(pán)顯示子板。本實(shí)用新型的仿PC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板能夠靈活應(yīng)用，任由用戶自由發(fā)揮的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，其含多種功能模塊，不象市面上的其他實(shí)驗(yàn)板那樣所有接口在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)固定，使實(shí)驗(yàn)者無(wú)從發(fā)揮，只能做幾個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，采用模塊化設(shè)計(jì)，可大大方便用戶對(duì)各模塊資源的操作，能夠模仿PC機(jī)的常用硬件功能。
文檔編號(hào)G09B5/00GK201307346SQ200820212558
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者余熾業(yè), 躍 宋, 張志堅(jiān), 杜應(yīng)彪, 胡升平 申請(qǐng)人:東莞理工學(xué)院