51单片机开发教学用板

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1、“51单片机教学、开发、竞赛专用板”的原理“51单片机教学、开发、竞赛专用板”（以下简称专用板）是为培养学生基本动手能力，提高学习兴趣以及提升学生科技创新能力而设计的一款专用电路板。希望学生通过电路焊接与调试达到以下目的：l了解电子产品生产制作的全过程，训练学生动手能力，培养工程实践观念。l了解和熟悉单片机开发的全过程，掌握其相关的知识要点l实习制作的“51单片机教学、开发、竞赛用板”可用于后继课程的实验，作业，以及在校参加各种制作竞赛。第一部分系统简介专用板是一个完整的单片机应用系统。板上配有6位简单键盘，6位LED数码管，PWM驱动电路，串行通讯电路

2、，蜂鸣电路等。在板上可以实现，LED数码管循环显示，键盘扫描与查询，串口通讯，蜂鸣器控制，直流电动机的调速，液晶显示的控制，定时器控制与中断试验等。专用板应用先进的实验理念，摒弃了陈旧的仿真调试手段，利用单片机本身具有的ISP功能，将程序下载到单片机上，借助硬件的通讯功能和上位机软件实现实时通讯加快软件调试进程，使得调试环境更近似实际工程环境。在实现以上功能的基础上，专用板还可以与小车配合，组成轮式机器人参加“机器人灭火”，“机器人走迷宫”竞赛，以及用于“蚂蚁机器人”控制研究等。1.1、电路板的系统框图与原理1.1.1、系统框图图1-1：系统框图专用板根

3、据就其所能实现的功能，大致分为七个模块，分别是：(1)CPU—STC89C51单片机模块；(2)按键和显示模块；(3)电机驱动模块；(4)RS232串行通讯及程序下载模块；(5)蜂鸣器模块；(6)LCD模块(7)电源模块等。1.1.2系统各模块的工作原理1CPU模块：(1)中央处理器专用板采用STC89C51单片机作为中央控制器，这款单片机在引脚和指令上与通用的MCS89S51完全兼容，因此可以十分方便的与后续的“微机原理”专业课程相衔接。另外，该型号单片机比传统的51系列单片机增加了“在系统”可编程功能：编程时只需借助单片机自身的串行口，外接一块RS2

4、32芯片即可实现程序下载，比传统的并行下载减少了编程器这一硬件累赘；与在系统并行下载比较，连线该方式显得更为简洁方便。本系统所采用的STC89C51控制器的引脚及及引脚功能如下图所示： 图1-2：８０Ｃ５１引脚图（2）STC89C51控制器的主要性能指标见下表　·兼容MCS—51指令系统·4k可反复擦写(>1000次）FlashROM  ·32个双向I/O口·可编程UARL通道  ·两个16位可编程定时/计数器·全静态操作0-24MHz  ·1个串行中断·128x8bit内部RAM  ·两个外部中断源·共6个中断源  ·可直接驱动LED·3级加密位  ·

5、低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能表1-1：主要性能指标：（3）单片机的基本外围电路①复位电路：　在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿RESET上时，将使得单片机复位。复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的0000H处开始运行程序。复位电路如图所示。图1-3：复位电路②晶振电路：STC89C51系统工作时钟可以采用内部时钟和外部时钟两种方式。考虑成本原因在电路中采用了内部时钟电路。时钟电路见右图：图中考虑通讯时波特率准确

6、，以及系统工作频率在满足工作要求的基础上应采取较低值得要求，选择晶振频率为11.0592MHz.2、电源模块考虑到专用板的使用者是在校学生，为方便学生在宿舍使用以及参加比赛方便，电路板采用4节5号普通电池供电。①电源降压机房反接措施：因STC89C51芯片的电源范围在3.8伏到5.5伏之间，而新电池电压大于6伏以及学生容易将电源接错等情况，在电池正端串联了一个二极管D1，利用二极管本身的0.7伏压降使得电源VCC基本满足单片机的要求；同时避免了电源反接时可能造成的，对单片机及其他电路的损害。电源电路如下图：图1-4：电源电路②电源指示：为便于了解电源工作

7、情况电路中采用发光二极管L10作为电源指示，图中电阻R52是发光管的限流电阻。③抗干扰措施：由于在后续的试验中有可能使用直流电机，考虑电机工作对电源造成的冲击，因此，电路中增加了电解电容EL1，起到储能，平波和吸收浪涌的作用。同时电路中增加了C1,C4,C100等0.1u电容，以滤除有可能来自工频的干扰信号。3电机驱动模块电机驱动部分采用H桥驱动。H桥式电机驱动电路由两只PNP三极管（Q1和Q3）和两只NPN三极管构成。当使电机运转时，必须使得对角线上的一对三极管开通。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。

8、H桥驱动电路原理如下：图1-5：H桥电路原理图实际H桥驱动电路如下图：图1-6：