专利名称：仿pc机单片机实验板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单片机学习设备，尤其是一种单片机实验板。
背景技术：
目前单片机已广泛渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个 领域没有单片机的踪迹。大至导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制， 民用豪华轿车的安全保障系统，工业自动化过程的实时控制和数据处
理，小至广泛使用的各种智能IC卡，还有计算机的网络通讯与数据传
输，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物 等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪 表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机 应用与智能化控制的科学家、工程师。
有一款性能好的，功能强大的单片机开发实验板是科研开发、教学 实验以及单片机应用前期工作不可或缺的工具，但目前电子巿场上的单 片机实验板大都大同小异，平淡无奇，泛泛之选已无从满足单片机爱好
者的创新要求，它们未能充分利用PC机丰富的资源打造全新的窗口 ，向单片机爱好者充分展示单片机功能，单片机潜在应用空间之大，而且 还有不少实验板价格较高，功能不多，使用麻烦。
发明内容
本实用新型的目的之一是提供一种充分利用PC机资源、功能强大 的仿PC单片机实验板。
本实用新型是通过如下技术方案实现上述目的的
它包括一单片机和电源模块，其改进在于所述单片机分别连接IO 口驱动实验模块、串口通信模块、系统总线模块，所述电源模块提供上 述各部件的电源供应。
优选地，所述的系统总线模块分别连接存储器扩展模块和/或精简 ISA总线扩展模块。
优选地，所述电源模块包括电源变压器、整流滤波单元和稳压输出 单元。
优选地，所述10 口驱动实验模块包括LED、蜂鸣器、继电器、IIC 存储器、PS2接口、温度传感器、红外遥控接收接口、 LCD显示接口、 SPI时钟芯片。
优选地，所述存储器扩展模块，包括随机存储器和只读存储器。
优选地，精简ISA总线扩展模块包括至少一个插槽。
优选地，所述插槽有8位数据总线、12位地址总线，中断请求、读写等信号线，各插槽压有独立的片选地址、中断请求号。
优选地，所述插槽连接USB子板、网络子板、CAN总线子板、FLASH 子板、AD/DA子板和/或4M键盘显示子板。
本实用新型的仿PC单片机实验板能够灵活应用，任由用户自由发 挥的单片机实验板，其含多种功能模块，不象市面上的其他实验板那样 所有接口在设计时已经固定，使实验者无从发挥，只能做几个验证性的 实验，采用模块化设计，可大大方便用户对各模块资源的操作，能够模 仿PC机的常用硬件功能。
图l是本实用新型第一实施例的结构示意图； 图2是本实用新型第一实施例的电源模块的结构示意图。 图3是本实用新型第一实施例的I0口驱动实验模块的结构示意图。 图4是本实用新型第一实施例的储器扩展模块的结构示意图。
本实用新型目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实用新型。如图1所示，本实用新型的第一实施例包括它包括一单片机1和电
源模块2 ,所述单片机分别1与IO 口驱动实验模块3、串口通信模块4 和系统总线模块5相连接并进行数据交互，所述电源模块2提供上述各 部件的电源供应。
所述的系统总线模块5分别与存储器扩展模块51和/或精简ISA总 线扩展模块52相连接并进行数据交互。
如图2所示，本实施例的电源模块2包括电源变压器单元21、整流 滤波单元22、稳压输出单元23 ,用于提供+12V、 -12V、 +5V和3.3V 的电源，正负12V用于模拟电路、5V和3.3V用户数字电路。同时各 电源有独立插针引出，方便用户做扩展实验时灵活调用。采用了 1000UF 大容量电解电容进行滤波，同时增加了高频滤波去偶电容，使电源质量 更高。5V和3.3V的电源还可以从USB取电。还有电源总控制开关， 有亍该总开关，在拔出芯片或更换实验配件时候就不用拔下USB电缆 了 ，直接按压电源开关关闭电源即可更换，操作更加方便，更加人性化 的设计。
如图3所示，IO 口驱动实验模块包括LED 31、蜂鸣器32、继电器 33、 HC存储器34、 PS2接口35、温度传感器36、红外遥控接收接口 37、 LCD显示接口38、 SPI时钟芯片39。其中，集成了 8位高亮度LED流水灯。可用于交通灯、流水灯实 验，也可监视P1 口状态或用作硬件标志位。通过流水灯实验，学习单 片机l/0 口基本知识，掌握输出口的使用方法，掌握移位指令的用法。
蜂鸣器，可用于单片机音响实验，实现单片机唱歌、声音报警发声 等，通过实验了解发声原理，掌握单片机音响程序设计方法。
继电器，继电器是弱电控制强电的最佳接口器件，被大量应用于各
种工控设备中。通过继电器控制实验，掌握继电器的驱动原理和编程方 法，本实验板继电器接口经过加强设计，采用3.96mm专用接线柱输出 接点，接线更加方便，接触更加可靠；加大了继电器与其它电路之间的 布线安全间距，可靠性和安全性更高，能够直接用于控制各种负载，成 为一个实用化的嵌入式控制系统。
IIC串行接口 EEPROM存储器24C04 ,存储空间为4Kbit ,即512 个8位字节，芯片具有写保护功能，存储的数据断电后可以保存100 年。可用于IIC总线协议的学习与掉电存储功能的实现。
PS2接口 ，可以连接PC机的PS2键盘/鼠标实现数据输入，应用 功能强大。可用于PS2键盘鼠标协议的实验学习。
温度传感器DS18B20接口。 DS18B20为美国DALLAS公司最新 推出的新一代数字式单总线(1-wire )接口温度传感器，被广泛应用于 工控系统中。红外遥控接收接口。非常实用的接口 ，有了红外遥控接口 ，我们就 可以通过遥控器遥控单片机执行相应的遥控指令，比如遥控实验板上的
继电器，通过继电器接点再控制小灯泡亮与灭，DIY—个自己的远距离 控制的遥控灯。当然您也可以把遥控器当成一个无线的矩阵键盘，编出 功能强大的控制程序。
LCD显示接口 ，采用1602的LCD ，此为最简单的字符型LCD ，可 用于简单的人机界面实验与LCD显示的学习。
SPI时钟芯片DS1302 ,这是一种比较常见的SPI串行时钟芯片， 可用于SPI总线实验与系统实吋时钟功能实现。
如图4所示，存储器扩展模块51包括32K的RAM (随机存储器) 5"—RAM62256、 8K的ROM (只读存储器)512—M28C64120P1 用于数据存储器与程序存储器的扩展实验。
串口通信模块4采用MAX232芯片进行电平转换，同时兼容ISP 接口。
精简ISA总线扩展模块52 ，每个插槽有8位数据总线、12位地址 总线，中断请求、读写等信号线，各插槽压有独立的片选地址、中断请 求号。
除了有以上能够用于初学单片机者的入门实验功能板外，我们的单片机实验板之所以称之为"仿PC机单片机实验板"，还在于它能够有市 面上所有实验板中所没有的，能够模拟PC机的功能子板。具体有如下 子板
USB子板、网络子板、CAN总线子板、FLASH子板、AD/DA子板 和4M键盘显示子板。这些子板采用统一的精简ISA ，可在任何一个扩 展插槽中使用。
其中，USB子板此子板是基于USB控制芯片D12设计的，UD12 采用总线复用的方式与单片机进行通信。对可作为设备端与PC机通信， 通过它既学习单片机的深层利用，又学习了 USB协议， 一举两得。它 还能够通过外接存储器做一个U盘，让每一个单片机爱好者彻底了解 USB , 了解U盘原理。除此之外，它还能够做数据采集。
TCP/IP子板此子板即为网卡是基于网络控制芯片RTL8019AS设 计的。芯片工作在第3种的跳线方式，网卡的i/o和中断由跳线决定。 并且以8位总线的模式与单片机进行通信。
CAN子板由SJA1000与X82C250组成，SJA1000工作于Intel 模式，单片机以总线的方式对SJA1000进行数据读写，并通过CAN收 发器X82C250发送、接收。接收数据是通过中断进行的，CAN BUS 的数据经CAN接口芯片82C250接收并写入SJA1000的RXFIFO ，然 后通过中断请求单片机读取。FLASH子板由两片总线收发器(74HC245 )与 一 片大容量 NAND-FLASH ( k9f5608x0d ), FLASH的数据总线与控制总线分别用 个74HC245进行电平转换。此子板可支持最大4GB的NAND-FLASH。
AD/DA子板由DAC0832、 ADC0808与相应的运放和时钟电路组 成。3个带施密特触发器的非门组成时钟电路给ADC0808提供600KHz 的采样时钟。单片机以总线的方式对ADC、 DAC进行访问。
简易键盘显示板采用8255扩展4*4的矩阵键盘与6位八段数码管。 此子板并非单片机实验板中创新之作，但为了完善其功能，有他人之所 有，更有他人之所无，故此将这一方块作为独立子板，为的就是减小底 板的空间，也能够帮助单片机初学者能从简单的着手，逐渐深入的学习， 体验单片机的无所不能。
IDE接口通过8255扩展扩展出两个IED接口 ，可用于IED硬盘或 光驱除了能够在单片机中编写IDE硬盘驱动，取得海量存储外，我们更 可以通过它学习IDE总路线协议，本实验板能够提供这样一个学习平 台，让用户们更放心，更有兴趣地投入其中。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型 的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或 等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括 在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1、一种仿PC机单片机实验板，它包括一单片机和电源模块，其特征在于所述单片机分别连接IO口驱动实验模块、串口通信模块、系统总线模块，所述电源模块提供上述各部件的电源供应。
2、 如权利要求1所述的一种仿PC机单片机实验板，其特征在 于所述的系统总线模块分别连接存储器扩展模块和/或精简ISA总 线扩展模块。
3、 如权利要求1或2所述的一种仿PC机单片机实验板，其特 征在于所述电源模块包括电源变压器、整流滤波单元和稳压输出单 元。
4、 如权利要求1或2所述的一种仿PC机单片机实验板，其特 征在于所述IO口驱动实验模块包括LED、蜂鸣器、继电器、IIC存 储器、PS2接口、温度传感器、红外遥控接收接口、 LCD显示接口、 SPI时钟芯片。
5、 如权利要求2所述的一种仿PC机单片机实验板，其特征在 于所述存储器扩展模块，包括随机存储器和只读存储器。
6、 如权利要求2所述的一种仿PC机单片机实验板，其特征在 于精简ISA总线扩展模块包括至少一个插槽。
7、 如权利要求6所述的一种仿PC机单片机实验板，其特征在于所述插槽有8位数据总线、12位地址总线，中断请求、读写等 信号线，各插槽压有独立的片选地址、中断请求号。
8、如权利要求6或7所述的一种仿PC机单片机实验板，其特 征在于所述插槽连接USB子板、网络子板、CAN总线子板、FLASH 子板、AD/DA子板和/或4M键盘显示子板。
专利摘要本实用新型提供一种它包括一单片机和电源模块，其改进在于所述单片机分别连接IO口驱动实验模块、串口通信模块、系统总线模块，所述电源模块提供上述各部件的电源供应。所述的系统总线模块分别连接存储器扩展模块和/或精简ISA总线扩展模块，精简ISA总线扩展模块连接USB子板、网络子板、CAN总线子板、FLASH子板、AD/DA子板和/或4*4键盘显示子板。本实用新型的仿PC单片机实验板能够灵活应用，任由用户自由发挥的单片机实验板，其含多种功能模块，不象市面上的其他实验板那样所有接口在设计时已经固定，使实验者无从发挥，只能做几个验证性的实验，采用模块化设计，可大大方便用户对各模块资源的操作，能够模仿PC机的常用硬件功能。
文档编号G09B5/00GK201307346SQ200820212558
公开日2009年9月9日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者余炽业, 跃 宋, 张志坚, 杜应彪, 胡升平 申请人:东莞理工学院