全插件可互換型單片機開發(fā)板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種全插件可互換型單片機開發(fā)板，所述開發(fā)板板載器件設(shè)計為插件形式，該板載器件包括兼容引腳MCU以及基礎(chǔ)實驗器件，所述兼容引腳MCU可直接插入開發(fā)板，非兼容的MCU使用核心板，并通過開發(fā)板擴展插座接入，所述開發(fā)板上設(shè)置有可更換晶體振蕩電路，該晶體振蕩電路的輸出端與MCU的晶振引腳連接。本發(fā)明的單片機開發(fā)板能讓學(xué)生在課本學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，提高鍛煉焊接、調(diào)試、理解的能力，滿足不同高校使用不同單片機教材的要求。
【專利說明】全插件可互換型單片機開發(fā)板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單片機實驗開發(fā)板，具體是一種全插件并且可互換型的單片機實驗開發(fā)板。
[0002]【背景技術(shù)】
目前市面上的單片機開發(fā)板種類比較多，主要分三種，第一種是板載器件采用貼片形式，支持單片機互換功能，不支持彩屏，這種形式的開發(fā)板一般是產(chǎn)品形式提供，無法鍛煉到焊接技能，也無法了解新型顯示器件的原理與操作。第二種是板載器件采用貼片，不支持單片機互換，這種形式開發(fā)板，無法鍛煉焊接同時只能對單一單片機了解，局限性明顯。第三種是板載器件采用插件形式，不支持單片機互換和TFT彩屏，這種類型開發(fā)板可以做到自行焊接，但功能過于單一，不利于知識的拓展。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種針對高校的教學(xué)實訓(xùn)要求，方便學(xué)生焊接和調(diào)試，提供多種類型顯示接口，能多種類型單片機互換的單片機開發(fā)板。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種全插件可互換型單片機開發(fā)板，所述開發(fā)板板載器件設(shè)計為插件形式，該板載器件包括兼容引腳MCU以及基礎(chǔ)實驗器件，所述兼容引腳MCU可直接插入開發(fā)板，非兼容的MCU使用核心板，并通過開發(fā)板擴展插座接入，所述開發(fā)板上設(shè)置有可更換晶體振蕩電路，該晶體振蕩電路的輸出端與MCU的晶振引腳連接。
[0006]本開發(fā)板是面向本科院校和高職高專院校的電子、自動化、機電一體化等工科專業(yè)的學(xué)生，作為其教學(xué)實訓(xùn)、計算機原理、單片機、C語言編程等教學(xué)使用。要求能夠做到焊接、編程、調(diào)試、掌握。為滿足這些要求，首先單片機開發(fā)板板載器件需要設(shè)計為插件形式，學(xué)生拿到蓋開發(fā)板散件后，可以鍛煉焊接技術(shù)，即使是初次使用烙鐵也不會焊壞焊盤和電路板。可以一次只焊單一功能，方便調(diào)試，利于理解。為了更多的兼容不同的單片機，本開發(fā)板在PCB布板上進行了精心設(shè)計，一是支持傳統(tǒng)的89C51\89S51單片機引腳順序，與傳統(tǒng)單片機兼容的新型、增強型單片機都可直接接入系統(tǒng)，比如STC12系列增強型單片機，AVR的Atmega8515、Atmegal62等單片機。二是為了能接入更多的MCU，比如PIC\ARM\430，本發(fā)明將MCU通過核心板安裝在開發(fā)板上，該核心板預(yù)留有擴展插孔，可以通過制作核心板，能接入其它引腳不能直接兼容的MCU，方便學(xué)習(xí)和擴展。很多增強型單片機可以在更快的時鐘頻率下運行，為了獲取更好的性能，本開發(fā)板將單片機晶振設(shè)計成可更換。
[0007]所述兼容引腳MCU為40腳DIP封裝的51單片機、AVR單片機或STC增強型單片機。開發(fā)板設(shè)計成兼容51、AVR、STC等單片機，使用任一款單片機，都能夠?qū)崿F(xiàn)開發(fā)板的所有功能，可以實現(xiàn)多種單片機之間的互換，一者滿足不同高校使用不同單片機教材的要求，二者滿足擴大學(xué)生視野，廣泛了解之目的。
[0008]所述可更換晶體振蕩電路與MCU之間設(shè)置撥動開關(guān)，該撥動開關(guān)能將MCU的晶振弓丨腳引到MCU普通IO 口。對于內(nèi)部自帶晶振的單片機，可以不用外接晶振，可以通過撥動開關(guān)將晶振引腳引到普通IO 口，去除了外部晶振，增加單片機的IO 口數(shù)量。
[0009]進一步地，所述開發(fā)板包括用于下載單片機固件程序的USB接口和串口，該串口通過轉(zhuǎn)換芯片與MCU輸入端口連接，該轉(zhuǎn)換芯片采用電源適配器供電，USB接口通過USB接口芯片與MCU輸入端口連接，所述電源適配器與USB接口芯片之間設(shè)有用于反向切斷電源適配器對USB芯片供電的二極管。采用上述設(shè)計的單片機開發(fā)板可以使用串口或USB 口下載單片機固件程序，當使用串口下載程序時，可以使用電源適配器供電，為了使用串口下載不受到USB的TXD/RXD信號引腳的影響，設(shè)計中使用IN4148 二極管，反向切斷電源適配器對USB芯片的供電，使得USB芯片不工作。
[0010]當使用USB下載時，不需要使用電源適配器，為了實現(xiàn)下載，需要對單片機進行冷啟動，而當USB芯片掉電，計算機會識別成USB設(shè)備故障，造成下載中斷。為了解決上述問題，需在電源適配器的電源信號輸出端設(shè)有電源開關(guān)，該電源開關(guān)給MCU斷電，但不切斷USB芯片電源，實現(xiàn)單片機固件程序的下載。
[0011]進一步地，所述基礎(chǔ)實驗器件包括矩陣鍵盤、獨立鍵盤、RTC時鐘、蜂鳴器、流水燈、七段數(shù)碼管、紅外接收模塊、熱敏電阻、光敏電阻、電機驅(qū)動電路、溫度傳感器、繼電器以及顯示接口。通過連接基礎(chǔ)實驗器件來實現(xiàn)多種實驗功能，鍛煉學(xué)生操作單片機GPIO 口、UART 口、SP1、IIC、AD\DA、RTC、Timer、中斷等功能和使用，鍛煉學(xué)生對電機驅(qū)動、TFT彩屏、鍵盤掃描、光敏電阻、熱敏電阻、繼電器的原理及應(yīng)用的掌握。
[0012]優(yōu)選地，所述開發(fā)板擴展插座為2.54mm間距的20*2插孔。
[0013]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的單片機開發(fā)板能讓學(xué)生在課本學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，提高鍛煉焊接、調(diào)試、理解的能力，滿足不同高校使用不同單片機教材的要求。
[0014]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中核心板和開發(fā)板擴展插座的引腳示意圖；
圖3為本發(fā)明晶體振蕩電路的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明供電與下載口設(shè)計原理框圖。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式作詳細的說明。
[0018]本發(fā)明提供一種全插件可互換型單片機開發(fā)板，開發(fā)板板載器件設(shè)計為插件形式，該板載器件包括具有兼容引腳的MCU以及基礎(chǔ)實驗器件。
[0019]具有兼容引腳的MCU可以在40腳DIP封裝的51單片機、AVR單片機和STC增強型單片機之間任意互換。為了更多的兼容不同的單片機，本開發(fā)板在PCB布板上進行了精心設(shè)計，一是支持傳統(tǒng)的89C51\89S51單片機引腳順序，與傳統(tǒng)單片機兼容的新型、增強型單片機都可直接接入系統(tǒng)，比如STC12系列增強型單片機，AVR的Atmega8515、Atmegal62等單片機，二是為了能接入更多的MCU，比如PIC\ARM\430，本開發(fā)板預(yù)留了 2.54mm間距的20*2插孔作為擴展插座，可以通過制作核心板，采用跳線實現(xiàn)不同引腳的供電，通過晶振互換滿足單片機的晶振要求，能接入其它引腳不能直接兼容的MCU，方便學(xué)習(xí)和擴展。如圖2所示，MCU通過核心板設(shè)置在開發(fā)板上，開發(fā)板上設(shè)置的擴展插座為2.54mm間距的20*2插孔。
[0020]如圖1所示，基礎(chǔ)實驗器件包括矩陣鍵盤、獨立鍵盤、RTC時鐘、蜂鳴器、流水燈、七段數(shù)碼管、紅外接收模塊、熱敏電阻、光敏電阻、電機驅(qū)動電路、繼電器、溫度傳感器以及顯示接口。其中矩陣鍵盤為4*4共16鍵的鍵盤，獨立鍵盤為4位，按鍵選擇6*6*5微動DIP封裝按鍵；RTC時鐘選用DS1302，板載電池座供電；蜂鳴器通過三極管與單片機連接，流水燈使用03綠色發(fā)光二極管，0.5英寸的6位七段數(shù)碼管，使用74HC573驅(qū)動；紅外接收模塊用于接收紅外遙控設(shè)備信號，并將紅外信號傳送至MCU中；電阻使用碳膜色環(huán)電阻，光敏電阻使用5549直插型，熱敏電阻使用NTC47D-15直插型，所述光敏電阻和熱敏電阻通過AD芯片PCF8591與MCU連接；電機驅(qū)動使用ULN2003 DIP封裝，用于連接步進電機或直流電機，繼電器為5V驅(qū)動，觸點容量為IOA的5腳繼電器；顯示接口支持2.54mm間距單排母座，包括單排插座形式的IXD1602、IXD12864接口以及SPI并行接口，并行接口可以支持TFT觸摸彩屏。
[0021]如圖3所不,開發(fā)板上設(shè)置有可更換晶體振蕩電路,該晶體振蕩電路的輸出端與MCU的晶振引腳連接，可更換晶體振蕩電路與MCU之間設(shè)置有撥動開關(guān)，該撥動開關(guān)能將MCU的晶振引腳XTALl和XTAL2引到普通IO 口，增加MCU的IO 口數(shù)量。
[0022]如圖4所示，開發(fā)板提供用于下載單片機固件程序的USB接口和串口，并采用5V電源供電，該串口通過RS232轉(zhuǎn)換芯片與MCU輸入端口連接，RS232轉(zhuǎn)換芯片采用電源適配器供電，電源適配器的電源信號輸出端設(shè)有電源開關(guān)。USB接口通過USB接口芯片與MCU輸入端口連接，所述電源適配器與USB接口芯片之間設(shè)有用于反向切斷電源適配器對USB芯片供電的二極管，優(yōu)選地，該二極管選用IN4148。
[0023]AD/DA芯片、單片機芯片、RS232轉(zhuǎn)換芯片以及電機驅(qū)動芯片使用DIP封裝，板焊時使用芯片底座。
[0024]以上實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全插件可互換型單片機開發(fā)板，所述開發(fā)板板載器件設(shè)計為插件形式，該板載器件包括兼容弓I腳MCU以及基礎(chǔ)實驗器件，其特征在于，所述兼容弓I腳MCU可直接插入開發(fā)板，非兼容的MCU使用核心板，并通過開發(fā)板擴展插座接入，所述開發(fā)板上設(shè)置有可更換晶體振蕩電路，該晶體振蕩電路的輸出端與MCU的晶振引腳連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機開發(fā)板，其特征在于，所述兼容引腳MCU為40腳DIP封裝的51單片機、AVR單片機或STC增強型單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機開發(fā)板，其特征在于，所述可更換晶體振蕩電路與MCU之間設(shè)置撥動開關(guān)，該撥動開關(guān)能將MCU的晶振引腳引到普通IO 口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機開發(fā)板，其特征在于，所述開發(fā)板包括用于下載單片機固件程序的USB接口和串口，該串口通過轉(zhuǎn)換芯片與MCU輸入端口連接，該轉(zhuǎn)換芯片采用電源適配器供電，USB接口通過USB接口芯片與MCU輸入端口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單片機開發(fā)板，其特征在于，所述電源適配器與USB接口芯片之間設(shè)有用于反向切斷電源適配器對USB芯片供電的二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單片機開發(fā)板，其特征在于，所述電源適配器的電源信號輸出端設(shè)有電源開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機開發(fā)板，其特征在于，所述基礎(chǔ)實驗器件包括矩陣鍵盤、獨立鍵盤、RTC時鐘、蜂鳴器、流水燈、七段數(shù)碼管、紅外接收模塊、熱敏電阻、光敏電阻、電機驅(qū)動電路、溫度傳感器、繼電器以及顯示接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機開發(fā)板，其特征在于，所述開發(fā)板擴展插座為2.54mm間距的20*2插孔。
【文檔編號】G09B23/18GK103886793SQ201410101912
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】劉安勇, 王亞奎, 章洋 申請人:安徽福訊信息技術(shù)有限公司