PC机用51单片机集成教学卡制造技术

ＰＣ机用５１单片机集成教学卡，包括单片机、共用存储器、逻辑控制单元，总线隔离单元、双向通讯单元、外围接口电路。它将单片机与ＰＣ机融为一体，具有体积小、使用方便、易于管理、性能可靠、信息显示直观、信息种类丰富、磁盘存取文件方便等优点，可充分利用ＰＣ机各种软硬件资源进行单片机的程序编辑、调试以及软硬件开发，非常适合大专院校有关专业的单片机实验教学，在科研开发领域也具有实用价值。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种通过PC机扩展总线，将51单片机实验教学与PC机融为一体的设备。MCS-51单片机是目前在工业、军工及民用领域中应用极为广泛的一类单片机，因此，在我国各高中等工科院校基本都开设了此门课程。在教学中，此门课程的实验是最为重要的内容。传统的51单片机教学实验设备是以箱式单片机为主，再根据实验内容辅以相关仪表构成，它体积大，使用不方便，不易管理。信息显示通常采用数码管显示方式，直观性差，设备维护不便，因此，学生的上机实践机会常会受到限制。如果将现有的51单片机与PC机结合起来进行实验，可以改善部分实验条件，但是它体积大，还必须占用机房，势必增加管理人员编制。本专利技术的目的是提供一种MCS-51单片机教学卡，它与PC机融为一体，可以完成51单片机的各种教学程序编辑、调试、运行、观察和演示，达到体积小、使用方便、易于维护和管理的目的并能充分利用PC机的信息资源，节省维护人员，为学生提供更多上机实践机会。本专利技术是这样实现的它是一块插在PC机扩展槽中的51单片机教学卡，实现单片机与PC机的结合，并充分利用PC机的资源，实现箱式单片机所不能实现的功能。该教学卡包括单片机、共用存储器、逻辑控制单元，总线隔离单元、双向通讯单元、外围接口电路其特征是PC机通过数据、控制、地址总线分别连接逻辑控制单元和总线隔离单元，通过数据总线连接双向通讯单元；逻辑控制单元与总线隔离单元、共用存储器、单片机和双向通讯单元相连；单片机通过数据、控制、地址总线与总线隔离单元、双向通讯单元和外围接口电路相连接。总线隔离单元是由PC机和51单片机的地址总线分别接到两组三态缓)中器的输入端，并将对应输出线相连，接至共用存储器做为地址线，PC机和51机的数据总线分别接至两组双向三态缓冲器的输入端，并将对应的输出端相接做为共用存储器的数据线。由PC机和51机的控制总线<读、写信号线>，分别接到两组三态缓冲器的输入端，并将对应的输出端相接做为共用存储器的读、写信号线。外围接口电路由地址译码、数/模电路、模/数电路，I/O、键盘显示器电路组成。排除现有技术外，其中的数/模、模/数反馈电路是经51单片机写信号同该电路的译码信号线经或非门送至A/D转换芯片用于起动和锁存，51机的读信号同该电路的译码信号线经或门接至A/D转换芯片用于读回采样数据。51单片机的写信号同该电路的译码信号线同时接至D/A转换芯片，将P0口的数字信号转换为模拟电流信号，并通过运算放大器将电流模拟信号转换为电压模拟信号输出至A/D芯片的一路输入，实现模拟信号反馈是本电路的要点。其中的I/O电路51单片机写信号同该电路译码信号经或非门输出至锁存器的锁存端，用于将P0口数据锁存并输出。51写信号同该电路译码信号经或门接至另一锁存器的输出使能端，用于将该芯片上的信号读回。前一锁存器的输出与后一锁存器的输入端的对应信号线相连，完成输出信号的反馈。双向通讯单元单片机的P2口经译码器，输出地址译码信号，送至可编程I/O芯片的片选端，P0口接至该芯片的数据端；PC机的地址信号线经译码器进行端口译码，输出至另一可编程I/O芯片的使能端，地址线接至该芯片地址端，数据信号线接至该芯片数据端。将两可编程I/O芯片的三个I/O口信号线对接，完成51单片机与PC机的多口双向通讯。本专利技术的优点是本系统由于将单片机与PC机融为一体，因此，它具有体积小、使用方便、易于管理、性能可靠、以软件模拟各种仪表，信息显示直观、信息种类丰富、磁盘存取方件方便等优点，可充分利用PC机各种软硬件资源进行单片机的程序编辑、调试以及硬件开发，非常适合大专院校计算机专业、电专业、自控专业的单片机实验教学，由于本系统优越的工作方式和丰富的软硬件配置，它在科研开发领域也具有实用价值。本专利技术的细节通过以下实施例及其附图给出。附图说明图1是本专利技术的电路总框图。图2是总线隔离单元的电路图。图3是外围接口单元的数模转换部分电路图。图4是外围接口单元的I/O部分电路5是双向通讯单元的电路图。根据附图1本专利技术由逻辑控制单元A、总线隔离单元B，共用存储器C，单片机D，双向通讯单元E，单片机外围接口F六部分组成。其中逻辑控制单元A为通用译码电路，共用存储器C为常用的RAM芯片，单片机D为单片机最小系统，都是现有技术。总线隔离单元B与PC机和单片机分别以三总线相连，它将PC机和单片机的控制、数据、地址总线隔离；逻辑控制单元A与PC机的三总线相连，同时与共用存储器C，总线隔离单元B，单片机D，双向通讯单元E相接，它控制以上各部分的一切操作，特别是逻辑控制单元A决定PC机与单片机D那一方使用共用存储器C；双向通讯单元E的数据总线与PC机和单片机D数据总线相连，负责两者间的双向通讯；单片机外围接口F与单片机以三总线相连，它包含了单片机实验所用到的所有电路。根据附图2，本专利技术的总线隔离单元B包括PC机和单片机的16位地址总线分别接至四片三态缓冲器U1-U4(74LS241)的两组三态门的输入端，并将两组输出线对应相接，接至共用存储器(它是62256RAM芯片)的地址信号线。PC机和单片机的数据总线分别接到两片三态缓冲器U6、U7(74LS245)的输入端，两芯片对应输出线相接，并接至共用存储器D0-D7数据信号线。PC机与单片机的控制总线(RD、WT即读、写信号线)分别接到一片三态缓冲器U5(74LS241)的两组输入端，对应输出线相接，接至共用存储器的读、写(RD、WT)信号线。以上所述的信号线将分别属于两机但相对应的信号线分别用两个三态门隔离，并在逻辑上保证这两个三态门一时刻只一个使能，以此达到总线隔离的目的。其中数据线为双向传送，U6、U7的方向端由微机和单片机隔离后读信号线控制，即当RAM的RD线为低时，U6、U7由RAM向外传送数据，否则，由外向RAM传送数据。U6的使能端由地址译码信号PC_ADDR_DECODE0进行控制，即当该信号为低电平时，U6使能；U7的使能端由地址译码信号51_ADDR_DECODE0进行控制，即当该信号为低电平时，U7使能。地址隔离芯片U1-U4(74LS241)的使能端由PC/51_使能信号控制，即当PC/51_为高电平时，U1-U4的一组三态门使能，由PC机使用RAM，为低电平时，U1-U4的另一组三态门使能，单片机使用RAM。根据附图3-4，外围接口电路F包括译码、数/模转换、模/数转换、I/O和键盘显示器电路构成。图3给出了数/模、模/数反馈电路，图4给出了I/O并行口反馈电路数模转换反馈电路由芯片A2(DAC0832)的输出经运算放大器进行电流/电压变换，与芯片A1(ADC0809)的一路输入相接，是本电路的主要特征。用户送到DAC0832的信号被运放变为电压信号，保持在ADC0809的IN-7上，此信号被转换后以中断驱动送至单片机。其中<A4B>将ADC0809片选信号或非上单片机写信号送往ADC0809的ALE和START引脚，用于启动ADC0809，即当51_ADDR_DECODE2信号为低且单片机51_WT信号也为低时，ADC0809启动。<A4A>将片选信号或非上单片机51_RD信号送往ADC08本文档来自技高网...

【技术保护点】
ＰＣ机用５１单片机集成教学卡，它包括单片机、共用存储器、逻辑控制单元，总线隔离单元、双向通讯单元、外围接口电路，其特征是，ＰＣ机通过数据、控制、地址总线分别连接逻辑控制单元和总线隔离单元，通过数据总线连接双向通讯单元；逻辑控制单元与总线隔离单元、共用存储器、单片机和双向通讯单元相连；单片机通过数据、控制、地址总线与总线隔离单元、双向通讯单元和外围接口电路相连接。２、根据权利要求１所述的教学卡，其特征是，总线隔离单元是由ＰＣ机和５１单片机的地址总线分别接到两组三态缓冲器的输入端，并将对应输出线相连，接至共用存储器做为地址线，ＰＣ机和５１机的数据总线分别接至两组双向三态缓冲器的输入端，并将对应的输出端相接做为共用存储器的数据线。由ＰＣ机和５１机的控制总线读、写信号线；，分别接到两组三态缓冲器的输入端，并将对应的输出端相接做为共用存储器的读、写信号线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵久宏，王滨，徐魁，任传富，黄松林，
申请(专利权)人：沈阳工业高等专科学校工矿备件公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]