双核心单片机教学实验箱的设计与开发

1、    双核心单片机教学实验箱的设计与开发    摘 要：为了增加单片机实验箱的功能性，解决单片机分层次教学，作者设计与开发了一款多功能、双核心的单片机教学实验箱。该实验箱采用了传统51单片机和高性能stm32单片机作为控制核心，具有“单片机硬件认知”“单片机基础实践”“综合拓展”和“二次开发”功能，可较好地应用于51单片机教学实验、stm32教学实践、电子竞赛等活动。关键词：双核心;单片机;stm32;实验箱目前，单片机教学实验箱仍大多采用传统8051 内核的单片机作为开发对象，而市场上流行的高性能单片机应用于实验平台的却较少。为了增加单片机

2、实验箱的功能性，解决单片机实验分层次教学，本文采用了“一块硬件电路板双控制核心”的方案，设计与开发了一款双核心、多功能的单片机教学实验箱。11 单片机教学实验箱的设计1.1 单片机实验箱总体设计单片机教学实验箱以51单片机+stm32单片机为控制核心，由“硬件认知”、“基础实践”、“综合拓展”和“二次开发”四大板块组成。1.2 单片机实验箱主控芯片单片机教学实验箱具有51单片机和stm32两个控制核心。51单片机主控芯片：本实验箱选择国产宏晶科技公司的高速/低功耗的stc89c52单片机。2该芯片拥有的灵巧的8位cpu和在线可编程flash，使其在高校教学实验平台得到了广泛使用。stm32单片

3、机主控芯片，本实验箱选择st公司开发的stm32f103zet6芯片。该芯片采用超低功耗的 arm处理器内核，芯体尺寸32位，速度可达72mhz，运算速度比8051快得多;具有硬件资源丰富、低价格、低功耗、高性能等优势，能够在经济型产品上实现先进且复杂的功能。1.3 单片机实验箱控制单元的设计1.3.1 单片机硬件认知板块本实验箱硬件认知板块主要包括三个方面：（1）将硬件电路原理图印制在了实验箱内盖上，便于学生一打开实验箱就可以直观地观察电路原理。（2）将电路典型元器件进行插入式连接，便于实物认知。3（3）将电路引脚分配印制在电路板丝印层上，便于硬件接線和软件编程。1.3.2 单片机基础实践板

4、块单片机实验箱采取模块式设计思想，主要由led流水灯、数码管、蜂鸣器、按键、液晶显示、点阵、继电器、实时时钟、eeprom、温度传感器、红外接收，共11个独立基础模块组成，如图1所示。51单片机和stm32作为两个独立的控制核心，可以分别实现对以上11个基础模块的控制。1.3.3 单片机综合拓展板块在51单片机和stm32的双核心控制下，将基本板块的11个基础模块，按不同的控制需求进行任意组合，可以完成多种综合拓展实验。例如：组合led流水灯+数码管模块，可以实现交通灯倒计时功能;组合液晶显示+按键+蜂鸣器模块，可以实现病房呼叫或音乐盒功能;组合液晶显示+温度传感器+继电器模块，可实现温度自适

5、应调整等功能。31.3.4 单片机二次开发功能的设计单片机实验箱采取易扩展的设计思想：将51单片机和stm32的所有i/o引脚通过排针形式全部引出，方便对系统的扩充和二次开发。4在每个教学单元，引导学生自主焊接一些小的控制单元，例如交通灯控制单元、电机驱动单元、舵机控制单元等。让学生将个人作品通过排线与实验箱i/o引脚进行连接，验证个人控制单元功能，增加学习兴趣。2 单片机教学实验箱设计成果设计完成的双核心多功能单片机教学实验箱硬件电路板如图2所示。3 结语文中对双核心单片机教学实验箱的设计经验和做法进行了分享。该实验箱可实现硬件认知、基础实践、综合拓展和二次开发等功能，可同时满足传统51单片机和stm32的教学实验和竞赛等创新实践活动。参考文献：1梁璐，潘丽.多核心单片机实验箱设计实现j.电子设计工程，2014，22（14）：110-112+116.2白龙，刘玉良，孙屹琛，武阳阳，程健愉，黄磊.基于stc89c52的单片机实验开发板设计j.科学技术创新，2018（05）：188-189.3黄俊梅，罗丹妮，南楠.多功能模块式单片机教学实验箱的设计j.信息与电脑（理论版）