单片机实验教学开发系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种C8051F系列单片机实验教学开发系统，包括可插拔更换的C8051F系列单片机最小系统核心板、板载各功能单元模块、可插拔扩展模块和系统供电系统，所述最小系统核心板可单独拔下使用，也可插在实验教学开发系统上使用；所述板载各功能单元模块包括信号发生单元、12864LCD液晶显示屏、1602LCD液晶显示单元等多个模块；所述可插拔扩展模块包括2.4G无线通信模块、非接触式IC卡读写模块、语音模块和GPRS模块，本实用新型专利技术实现了丰富硬件、软件资源，开放硬件资源，可更换单片机型号，增加设计灵活性的目的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种C8051F系列单片机实验教学开发系统，特别涉及一种扩展性强、硬件资源全开放、支持多种C8051F系列单片机的实验教学开发系统。本技术属于基于C8051F系列单片机的实验、教学、产品开发领域。
技术介绍
随着电子信息技术的发展，传统8051单片机在内存容量、处理速度、片上资源、扩展性能等方面无法满足中、高端电子产品开发的需要，而基于SoC (片上系统)的C8051F系列发展了传统的80C51系列单片机，可满足当前行业应用的需求。当前市场多为以传统MCS-51 (微处理系统-51)单片机为基础的实验开发板、实验 箱，基于C8051F系列单片机的实验系统较少，主要以国内Silabs代理商推出的C8051F开发板为主，但此类学习开发板存在如下缺点I.功能简单，无法进行复杂项目，也不能进行二次开发；2.资源固定，可扩展性差；3.单片机型号固定，无法更换其它型号的单片机；4.程序下载只能通过串口下载，目前大多数电脑只有USB接口，无法使用串口下载功能的学习开发板；5.外围硬件资源、设计固定，用户不能随意更改。
技术实现思路
本技术的目的在于克服传统单片机实验教学开发板的不足，开发一款硬件、软件资源丰富、硬件资源全开放，单片机型号可更换，设计灵活性强的实验教学开发系统。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案一种单片机实验教学开发系统，包括可插拔更换的C8051F系列单片机最小系统核心板、板载各功能单元模块、可插拔扩展模块和系统供电系统，其特征在于所述最小系统核心板可单独拔下使用，也可插在实验教学开发系统上使用；所述板载各功能单元模块包括信号发生单元、12864 IXD液晶显示屏、1602 IXD液晶显示单元、8X8 LED点阵显示单元、数码管显示单元、发光二极管显示单元、扫描/中断按键单元、滤波器单元、USB通信单元、CAN总线通信单元、双通道RS232通信单元、485通信单元、XRAM扩展单元、以太网通信单元、TFT液晶/SD卡单元、温度采集单元、AD数据采集单元、继电器控制单元、蜂鸣器电路、直流电机驱动控制单元、步进电机驱动控制单元、红外收发单元、SPI接口的Flash存储单元、IIC接口的EEPR0M、日历时钟单元和PS2接口单元；所述可插拔扩展模块包括2. 4G无线通信模块、非接触式IC卡读写模块、语音模块和GPRS模块；所述最小系统核心板的引脚与单片机引出IO 口相连接，所述板载各功能单元模块、可插拔扩展模块的引脚与各功能模块引出端口相连接，单片机引出IO 口与各功能模块引出端口之间为用户自定义连接。所述最小系统核心板提供外部5V输入、USB电压输入和从JTAG调试接口输入电压三种电源输入方式。所述最小系统核心板具有单独的5-3. 3V电源转换芯片和JTAG调试接口。所述最小系统核心板型号有08051 (^乂工8051 3乂乂等08051 全系列芯片，用户也可以根据自己需求，根据接口电路，自行设计相关单片机最小系统核心板插在此实验教学开发系统上使用。最小系统核心板的单片机引脚引到外部接口上。系统供电系统提供了多种供电模式，输入电压为5V输入。在实验教学开发系统底板上提供了外部5V输入和USB电压输入两种，并可通过开关进行切换选择。可插拔扩展模块使用时都插在实验教学开发系统上的同一接口。除此以外，用户可以自行设计其它功能扩展模块，插在此接口上使用。C8051F单片机内部功能单元在应用时物理连接到芯片弓I脚上是可变的，这是与其它各类单片机不同之处。根据此特点，本系统没有将板载各功能单元模块、可插拔扩展模块 的引脚与C8051F单片机引脚固定连接，而是将各功能引脚引出后，由用户通过导线根据实际需求进行连接，极大地改善了设计的灵活性。本系统配套各功能模块演示源代码，部分综合性实验源代码以及相应的实验文档。本技术的优点在于系统各功能模块相互独立，并且所有接口引出，可使使用者学习基础知识，也可以设计综合性的实验。附图说明图I为本技术提供的C8051F系列单片机实验教学开发系统原理框图。具体实施方式下面结合图I对本技术作进一步描述。可插拔更换的C8051F系列单片机最小系统核心板I为一独立的、可单独使用的模块，当与实验教学开发系统配合使用时，需要将此最小系统核心板插到实验教学开发系统的底板上。C8051F系列单片机最小系统核心板可以是各种不同芯片型号，如C8051F020、C8051F120、C8051F040、C8051F340、C8051F060 等全系列芯片。系统供电系统2输入电压为5V。在实验教学开发系统底板上提供了外部5V输入和USB电压输入两种，并可通过开关进行切换选择。在C8051F系列单片机最小系统核心板也提供了三种电源输入方式外部5V输入、USB电压输入以及从JTAG调试接口输入电压(由C8051F调试器提供)。信号发生单元3由555芯片产生方波信号，频率由电阻R、电容C决定，RC可由用户更换，因此除了可产生方波信号外，还可以根据频率测量RC值。12864 LCD液晶显示屏4通过C8051F单片机IO 口直接控制。1602 LCD液晶显示单元5通过C8051F单片机IO 口直接控制。8X8 LED点阵显示单元6通过四片74HC595实现行列驱动，点阵共采用四块8X8LED点阵模块，可实现单个汉字的显示。2片74HC595用于行驱动，另2片用于列驱动，74HC595与单片机之间的数据传输可通过IO 口完成，也可通过SPI接口实现。数码管显示单元7采用动态扫描显示方法，通过三极管实现位控制驱动，IO 口实现段显示控制(共8位)。数码管最右两只采用位置倒置，以便与前一只正置的数码管实现时钟的“”显示，最右一只位置倒置的数码管可实现“。C”显示。发光二极管显示单元8采用IO 口控制(共8位)，与数码管显示单元7中的段显示控制共用IO 口。扫描\中断按键单元9采用扫描按键和中断按键共用的方法，通过跳线帽更改接线位置可实现4X4扫描按键，跳线帽更改接线位置可实现4只中断按键，此4只按键即为两者共有部分。滤波器单元10采用二阶有源Buterworth滤波器。USB通信单元11为单片机与PC机通信接口，不是每个型号的C8051F都可以实现此功能，只有内带USB控制器的型号，如C8051F340才可以实现USB通信功能。 CAN总线通信单元12为单片机进行CAN通信的接口，不是每个型号的C8051F都可以实现此功能，只有内带CAN控制器的型号，如C8051F040、C8051F060等才可以实现CAN通信功能。双通道RS232通信单元13通过串口电平转换芯片实现，具有双串口的单片机可实现双路通信，只有单串口的单片机可实现一路通信。485通信单元14通过485电平转换芯片实现，通信时通过单片机串口与485接口相连即可。总线扩展38根据单片机内带的总线功能进行扩展，采用锁存器锁存地址，译码器实现片选。XRAM扩展单元15采用总线方式进行操作，即通过功能模块引出端口 39与总线扩展38相连。以太网通信单元16采用CP2200芯片，采用总线方式进行操作，即通过功能模块引出端口 39与总线扩展38相连。TFT液晶/SD卡单元17通过C8051F单片机总线扩展接口 38与之相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片机实验教学开发系统，包括可插拔更换的C8051F系列单片机最小系统核心板、板载各功能单元模块、可插拔扩展模块和系统供电系统，其特征在于：所述最小系统核心板可单独拔下使用，也可插在实验教学开发系统上使用；所述板载各功能单元模块包括信号发生单元、12864？LCD液晶显示屏、1602？LCD液晶显示单元、8×8？LED？点阵显示单元、数码管显示单元、发光二极管显示单元、扫描/中断按键单元、滤波器单元、USB通信单元、CAN总线通信单元、双通道RS232通信单元、485通信单元、XRAM扩展单元、以太网通信单元、TFT液晶/SD卡单元、温度采集单元、AD数据采集单元、继电器控制单元、蜂鸣器电路、直流电机驱动控制单元、步进电机驱动控制单元、红外收发单元、SPI接口的Flash存储单元、IIC接口的EEPROM、日历时钟单元和PS2接口单元；所述可插拔扩展模块包括2.4G无线通信模块、非接触式IC卡读写模块、语音模块和GPRS模块；所述最小系统核心板的引脚与单片机引出IO口相连接，所述板载各功能单元模块、可插拔扩展模块的引脚与各功能模块引出端口相连接，单片机引出IO口与各功能模块引出端口之间为用户自定义连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈希，余水宝，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：实用新型
国别省市：