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具有ISP功能的51单片机实验板设计_图文

发布时间:

2009年9月 第27卷第3期

扬州教育学院学报
Journal of Yangzhou College of Education

Sept.2009 V01.27.No.3

具有ISP功能的5 1单片机实验板设计
李金奎
(扬州职业大学,江苏扬州225009)

摘要:以Atmel公司的AT89S系列单片机为核心,最大限度的利用该芯片的资源,用跳线来实现共用 端口各种实验模块电路的选择,用户通过在线编程端口对该芯片进行在线编程,实现对其控制。具有成本低、 使用方便、便于携带、实验电路全等优点。 关键词:单片机;ISP;实验板 中图分类号:TP
368.1

文献标识码:A文章编号:1008—6536(2009)03—0015—03

单片机广泛用于工业控制、家用电器、智能化仪 器仪表等各个领域,MCS一51单片机以其优越的性 能、成熟的技术、高性价比,成为国内单片机应用的 主流。现在通用的8051内核单片机主要有Atmel 公司和飞利浦公司开发的单片机,Atmel公司的 AT89S系列单片机具有在线编程功能¨J。本文以 单片机在线编程功能为基础,设计一种低成本、便携 带、多功能的单片机实验板。 一、在线编程(ISP)简介

阵显示、LCD液晶显示。这些显示电路共用单片机 的Pl口和P2口,采用跳线的方法实现三种显示电 路的选择,见图3。
(S漾)
(MISO)

(MOSI)

在线编程(ISP)指电路板上的空白器件可以编 程写入最终用户代码,而不需要从电路板上取下器 件,已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编 程。ISP技术是未来发展方向。Atmel公司推出的 8051为内核的AT89S系列单片机提供了一个ISP 串行接口,让用户能对内部程序存储器在线编程。 Atmel公司提供ISP下载线与系统板(实验板)的接 口标准,如图1所示,将目标文件(HEX)下载到单片 机的FlashROM中示意图见图2,下载线可按Atmel 公司官方网站上公布方式制作。 二、实验板电路设计 (一)显示电路设计 显示电路在单片机人机交互中作为输出设备, 是人机交互的一个重要环节。本实验板扩展了常见 的三种显示方式,6位LED数码管显示、8 x8LED点
收稿日期:2009—05—13

图1

10针双列ISP插座

图2

系统连接示意图

1.6位LED数码管显示电路设计 用3个6位的共阳SM41052显示模块,采用共 阳动态显示的方法。P1口作为字型输出口,串联 470欧姆的限流电阻,保证每位5mA电流,这8个限 流电阻与8×8 LED点阵显示共用。P2口作为六个

作者简介:李金奎(1974~)。男,扬州职业大学电子工程系讲师。
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万方数据

LCMl22324的电源VDD通过J400跳线接到系统电 源上,当跳线通过短路帽短路后,选中该显示电路。 由于在实验中不会同时使用这三个显示电路, 故在设计时,这三个显示模块共用单片机的Pl口和 P2口,在选择某一个显示电路时,只要将对应的跳 线用短路帽短路后,将该电路接到系统电源上,学生 再通过编程实现对应显示电路的显示。 (二)键盘电路设计 键盘电路在单片机人机交互中作为输入设备, 是用户实现对单片机控制的一个重要环节。本实验 板扩展了8输入的独立式键盘和4×4行列式键盘, 如图4。

图3显示电路 LED数码管的字位口(扫描口),它的作用是保证要 有足够的电流和可控制,因为字位口是LED数码管 的公共端,最大电流是每位LED电流的8倍,不能 用单片机端口直接驱动控制,故要通过6个三极管 (8550)来驱动控制,基极串联4.7K的电阻后,分别 接到P2.0一P2.5,当P2口的某位给低电*时,对应 的三极管的基极电流约为lmA,在集电极上有足够 的驱动电流,6个三极管的发射极直接相连后通过 J300跳线接到电源上,当跳线通过短路帽短路后,选 中该显示电路。
2.8×8

图4键盘电路 1.8输入的独立式键盘 8个按键的一端分别接上拉电阻并与单片机的 P3口相连,另一端直接接入GND上,按键的消抖是 通过软件延时的方法,这由学生在编程时实现。 2.4×4独立式键盘


LED点阵显示设计

X4独立式键盘共16个键,满足常见的多按

用8×8 LED(SD411288)显示模块来实现,采用

键的需求,P3.0~P3.3作为列线的输出口,P3.4一 P3.7作为行线的输入口,不管行线还是列线,都接 上拉电阻,这上拉电阻与独立式键盘共用。学生可 通过键盘扫描程序和线反转法程序,实现对该键盘 的查找。 在使用时独立式键盘不受行列式键盘的影响, 而8×8行列式键盘受独立式键盘的影响,故行列式 键盘在工作时不能按下独立式键盘中的按键。 (三)常用电路的设计 在实验板中,通过PO口设计了8路LED发光 二极管电路、步进电机驱动电路、蜂鸣器电路、 DSl8820温度传感器电路,见图5。 1.8路LED发光二极管电路设计

共阳的显示方法,P1口作为行的输出口(LED阴 极),限流电阻和LED数码管的限流电阻共用。P2 口作为列的输出(LED阳极)控制口,由于采用共阳 的接法,它的电流达到每位LED显示电流的8倍, 故需要通过8个三极管(8550)驱动,方法同LED数 码管驱动,8个三极管的发射极直接相连后通过 J200跳线接到电源上,当跳线通过短路帽短路后,选 中该显示电路。 3.LED液晶显示设计 液晶显示电路设计是采用LCMl22324模块来 实现,LCMl22324的8位数据线DBO~D137、1位复 位信号RET、2位使能信号El和E2、1位读写选择 信号R/w和1位指令数据寄存器选择信号A0共 13位线与单片机的Pl口和P2.0一P2.4相连,液晶 的对比度调节和背光正极SLA通过控制电阻接到 GND上,背光负极SLK直接接到GND上。
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8个LED发光二极管设计工作电流为5mA,故
串联510II的限流电阻后,与P0口相连,Po口采用 灌电流的驱动方式,二极管采用共阳连接。8个发 光二极管的颜色是按绿、黄、红、绿、黄、红、绿、黄的

万方数据

能和8路LED发光二极管电路同时使用。 3.蜂鸣器电路 蜂鸣器作为发声元件,常常用于各种报警信号 的输出。本实验板上采用+5V电源的直流蜂鸣器, 由单片机的Po.1口通过8550三极管驱动控制。用 户在使用时只要用短路帽将J700短路,选中该电 路,再通过编程实现对蜂鸣器的控制,可用于一般的 报警,也可用于简单音乐播放器音频输出。该电路 不能和8路LED发光二极管电路同时使用。
4.DSI

8820温度传感器电路设计

DSl8820可把温度信号转化成串行的数字信号 供单片机处理,不需外接电源,由于DSl8820有这 一特点,故使用非常广泛。本实验板的设计采用最 图5常用电路 顺序排列,这样设计是为了既可以作为8路流水灯 使用,也可以作为交通信号灯使用,LED的阳极通过 J500跳线和系统电源相连。用户在用到该电路时, 只要用短路帽将J500短路,选中该电路,再通过编 程实现对该电路的控制。由于该电路与步进电机驱 动电路、蜂鸣器电路、DSl8820温度传感器电路共用 P0口,故在使用时其它的三个电路不能同时选中。 2.步进电机驱动电路设计 步进电机是控制系统中常用的执行元件,由于 其控制灵活、精度高,在机电一体化中得到广泛应 用。根据用户的需求,可实现3绕组和4绕组步进 电机的控制,电机绕组电流要求小于150mA,电源为 +5V,若要控制更高电源的步进电机,可外接电源。 4个1N4148二极管为续流二极管,4个8550三极管 为驱动输出,由于步进电机接在三极管的发射极,故 基极直接和单片机的PO.2~P0.5相连,步进电机的 电源是通过J600跳线和系统电源相连。用户在使 用该电路时,只要用短路帽将J600短路,选中该电 路,再通过编程实现对步进电机的控制。该电路不 The Design of
学出版社,2007. [2]杜伟略.80C51单片机及接口技术[M].北京:化 学工业出版社,2008.

简单的寄生电源的方法与单片机的PO.0口相连。 用户在使用时只要用短路帽将J800短路,选中该电 路,再通过编程实现温度的采集,将转换的温度通过 以上三种显示电路显示出来。
三、结语

该实验板可进行一些典型的实验,如流水灯、交 通灯、电子钟、电子琴、简单的音乐播放器、码表、倒 计时、抢答器、简单的计算器,温度检测、步进电机控 制、PWM控制LED*グ到チ恋取J笛橹锌筛 需要,通过跳线选择不同功能电路,再用汇编或
C51 E2

J编程,通过WAVA或Keil C51对程序进行编

译生成目标程序,再用编程软件将目标程序通过 AT89S系列单片机的ISP口写入到FlashROM中。
[参考文献】 [1]王效华.单片机原理与应用[M].北京:北京交通大

MCS-5 1 Experimental
LI Jin—kui

Board with ISP Function

(Yangzhou

Polytechnic CoUege,Yangzhou

225009,China)

Abstract:By using AT89S series microprocessor sources.Various experiment modules
are

as

the core,this experimental board makes



full

use

of the chip

chosen by jumper line through the comlnon port and
reputation is

users

can control the
COIl—

experimental board by online programming.In practice,good
venient

acquired for its low cost,safety,and

operation and

carrying.

Key words:MCS;ISP;experimental board

(责任编辑:吴萍)
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万方数据




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