浅析学生自制单片机实验板的意义

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析学生自制单片机实验板的意义 摘要：单片机原理及实训是 电子技术专业的一门动手能力要求很强 的课程，只有在实验板上才能很好的理 解和学好它, 但是学生只能在实验室才 能使用到实验板，运用仿真软件有时也 不能达到很好的效果，只有自己设计制 作简单的实验板，才能方便学习，况且 造价不高，可以达到综合实训的目的。 中国论文网 /4/view-12877295.htm 关键词：单片机 实验板 电子技术专业中单片机原理及 实训是非常重要的一门综合课程，学 好它可以在以后的就业中发挥重要的作 用。但是同学们在课后自学时，不能在 实验板上对自己所设计的电路和程序进 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 行充分的验证，是因为学生自己没有实 验板，虽然仿真软件能起到一定的作用， 有时在效果上不如实验板那么逼真，还 可能还会出现误导现象。故在学习中有 自己的实验板就显得相当重要。 1 学生自制单片机实验板的意义 1.1 可以在课后验证自己设计的 电路和程序。学生只在课堂上学习是不 行的，课后还需要花大量的时间去复习 和理解老师在课堂上讲的内容。 单片机是一门实践性非常强的课 程，要用实验去验证，如果没有实验器 材，所设计的电路和编写的程序是否正 确就无法验证，这对学习是不利的，如 果有了实验板问题就解决了。 1.2 可以把所学的电子线路 CAD 、 电子装配与工艺等课程加以 综合学习和巩固。自己设计制作实验板， 可以把以前所学的知识，如 PCB 板的 设计和制作、电子元件的选择和安装， 充分综合运用并检验这些知识的掌握程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 度，真正做到学以致用。 1.3 可以很好的理解单片机的硬 件设计。通过自制实验板可以很好理解 单片机的内部结构和用途，理解和掌握 输入和输出系统，认识和利用扩展电路。 2 学生自制实验板的可行性 2.1 有 电子线路 CAD和电 子装配与工艺等前期知识的储备。 前期学习了电子装配与工艺，对元器件 的识别和选用都比较的熟悉，焊接技术 也掌握的比较好，基本扫除元件的识别 和安装的障碍。学习了 PCB 板的设 计，单层板的设计是可以完成的。 2.2 电子元器件的购买和所需的 费用对于学生来讲也是可以承受的。元 器件在市场上的店面可以采购，也可以 在网上购买。整个做下来的费用大概在 50 元左右，PCB 板我们可以采用万能 板，不需要制作 PCB 板的费用，可能 最贵的就是我们的主要芯片单片机 了（AT89S51、STC89C52 等） ，也就是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 20 元以下可以买到。其余的元件就比较 便宜了。 3 具体的实施方案 3.1 单片机实验板的内容。 3.1.1 单片机最小系统的设计。 单片机的最小系统：单片机、复位电路、 外接晶振、电源和 4 个 8 位 I/O 口都需 外接插件连接接口，这样可以方便使用 I/O 口，也可以根据需要连接其他电路 板。单片机最好选用 STC89C51，它 存储容量是（Flash ROM）有 4K，RAM 有 256B，完全可以满足学习 和毕业设计的需要。另外他可以直接利 用软件（STC-ISP-V397）把计算机上编 译的程序通过 9 口的连接线下载到单片 机上。电源可以用计算机的 USB 接 口的 5V 电源，最好加上外接+5V 的其 它电源的接口，做好电源的指示灯。电 源的正负极要多做几个接口，方便对其 它模块的供电。ISP 在线下载。可以 通过计算机 RS323 的接口采用串行通信 (MAX23)的方式在线下载我们编译的程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 序到实验板上。I/O 口采用插接的方 式连接，连接线采用排线和单根线相结 合的方式，可以方便灵活的运用。 3.1.2 输出系统的设计。两位 8 段静态显示的输出数字和简单的字符， 方便在开始学习的时候用于输出显示。 6 位 8 段动态显示的输出。可以用于 多位的显示和时钟等实验项目。蜂鸣 器输出的方式可以用于音乐、简单电子 琴等实验项目。步进电机的实验可以 在输出系统中采用（如 L293D）芯片来 实现，直流电机用（如 LG9110）芯片 来实现机器人的运动等实验项目。单 个发光二极管的输出方式可以实现模拟 交通灯、彩灯等实验项目。 3.1.3 输入系统的设计。简单 的 4 个单独的按键输入方式，可以实现 外部中断等按键不多的实验项目。矩 阵键盘 16 键的输入方式，可以实现时 钟、计算器等实验项目。电位器、开 关量的输入方式，可以实现模拟-数字 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 相互转换的实验项目。其他比如温度 传感器等特殊的实验项目的开发。 3.1.4 数模转换器的设计。 3.1.5 电路扩展系统的设计。 3.2 设计的方框图 4 自制 Pcb 板的制作方法 PCB 的制作对设备和工艺的要求 都较高。如果做好 PCB 图到工厂去加 工的话，成本较高，因为要的数量较少。 要是我们用万能板做 PCB 就解决了以 上的问题，而且还能增强我们的动手能 力，更好的理解 PCB 的制作工艺和设 计规范。 4.1 万能板的选用。要根据元器 件的封装选定万能板的大小，根据集成 块脚的间距选定万能板焊盘的大小和间 距，并且要把选定万能板的参数要测量 出来。 4.2 PCB 图的绘制。我们可以根 据自己所学或熟悉的软件在计算机上设 计 PCB 图，设计要根据所选定的元器 件和万能板的参数来绘制元器件的封装， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 这样才能达到实际的效果。最好设计成 单层板，以便于安装和降低成本。 4.3 PCB 图转印到万能板。把设 计好的图通过喷墨打印机按照设计的 1:1 大小打印在热转印纸上，打印时要 注意分别打印底层信号层和顶层丝印层， 也可以都打印在底层。在定位孔对齐的 情况下分别用热转印机（也可以用照片 的过塑机）把墨粉附着在万能板上，注 意温度的控制。 4.4 元器件的安装和布线。根据 设计的 PCB 图先安装元器件，再根据 转印的线用焊锡或者用网线中的铜线布 线和焊接元器件。 5 实验项目的设计 根据自制的实验板可以设定实验 项目，方便学生的学习和老师的教学， 达到学习单片机的效果和提高学生学习 的兴趣。 5.1 基础训练实验项目。让单 片机动起来单片机最小应用系统。可 以对单片机在电气控制系统中的作用及 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 芯片的使用有个直观的认识，掌握组成 单片机最小应用系统的基本方法。汽 车转向灯控制。熟悉单片机的并行口、 位寻址区及位操作指令的应用，初步了 解子程序运行方法及流程图的作用。 霓虹灯控制。熟悉单片机的并行接口的 应用及循环程序、查表程序及子程序的 设计与调试方法。数码管显示控制。 通过数码管的静态显示、动态显示，学 会数码管的使用方法，进一步熟悉单片 机并行接口的使用，学会串行接口的使 用，学会编写与调试较复杂的程序。 音乐盒控制。用单片机制作一个能演奏 音乐的电路，通过这一有趣的实验，巩 固定时器和按键的运用技能，增进对单 片机应用产品制作过程的了解。交通 灯控制。通过制作和调试单片机交通灯 显示与控制系统，进一步熟悉单片机内 部的硬件资源，学会可编程定时器的使 用、学会中断技术的使用，提高综合程 序调试能力。 5.2 接口应用实验项目。简易 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 秒表。通过此实验可以进一步熟悉 LED 数码管与单片机的接口方式及定时/计数 器、中断计数的综合应用，并学会简易 键盘的使用。密码锁。通过这个实验 可以进一步熟悉键盘接口和显示器接口 计数，掌握独立式和矩阵式两种不同键 盘结构下的程序设计思路和步骤。波 形发生器。可以学会 D/A 转换芯片在单 片机应用系统中的硬件接口技术和编程 方法。简易数字电压表。可以学会 A/D 转换芯片在单片机应用系统中的硬 件接口技术和编程方法。熟悉模拟信号 采集和输出数据显示的综合设计与调试 方法。液晶显示广告牌（有液晶显示 器才可以） 。学会 LCD 显示器与单片机 的接口方法，熟悉实现各种常用显示方 式的编程思路。 5.3 综合实验项目(课程设计项目) 数字钟。通过专用时钟芯片制作数字钟， 学会编程芯片与单片机接口的设计、调 试及编程方法。人造小气候。通过小 范围温湿度自动调节项目的制作，熟悉 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 用单片机实现温湿度闭环控制的一般概 念；学会单片机与