一種簡易單片機實驗裝置的製作方法
2023-10-31 17:33:01
本實用新型涉及應用電子教育技術領域，尤其涉及一種簡易單片機實驗裝置。
背景技術：
單片機在工業控制、消費電子產品、辦公自動化設備、智能儀器儀表、汽車電子等不同的領域得到廣泛的應用。單片機在中國的發展起源於20世紀80年代。目前，中國各大學及院校普遍採用MCS－51系列作為單片機教材。隨著單片機技術的不斷發展，MCS－51系列的應用領域已經被其他單片機所取代。
單片機原理及應用是現在電子信息工程專業的重要課程，而實驗過程是學好該門課的關鍵環節。長時期以來出自各廠家的實驗設備大同小異，基本上都是實驗箱內一塊大的電路板，仿真系統與外圍擴展電路都在其上，一根通信線路與PC機相連。早期的仿真軟體還是在DOS作業系統下，程序存儲與外部數據區實際是同一編址範圍，外部I/O地址分配不合理，仿真資源不全面，另一方面傳統單片機實驗裝置還是用較為老舊的串行方式通信，較為落後，無法使學生掌握較為先進的通信方式。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題，是針對上述存在的技術不足，提供了一種簡易單片機實驗裝置，採用了單片機裝置布局簡單、連線易於修改或觀察的技術手段，解決了傳統傳統實驗裝置無法觀察內部接線進而無法理解單片機工作原理的技術問題，達到了學生能夠通過觀察理解單片機連線方式進而理解其工作原理的設計方法，解決了傳統單片機實驗裝置只能接線式串行通信的技術 問題，達到了使用者可通過藍牙信息對實驗裝置編程、通信方式新穎、容易提升學生對新型通信方式理解能力的技術效果。
為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是：一種簡易單片機實驗裝置，包括盒體；盒體左側安裝有電源線，盒體上側右端從左到右依次安裝有四隻數碼管，數碼管左側為八隻發光二極體，數碼管下側為接線口A和接線口B；接線口A在接線口B的左側，接線口A的左側安裝有開關模塊；接線口A為八針I/O外接口，接線口B為二針串行外接口；盒體內部安裝有控制板；所述控制板包括MCU單元、電源模塊；MCU單元一側I/O連接發光二極體、開關模塊和數碼管，MCU單元另一側串口連接有藍牙模塊；接線口A連接在MCU單元的PA口上，接線口B連接MCU單元的PE0腳和PE1腳；電源模塊輸入側連接有UPS電源，電源線連接在電源模塊的輸入側，電源模塊的輸出側連接MCU單元的電源口。
進一步優化本技術方案，所述的開關模塊包括四隻開關按鈕；
進一步優化本技術方案，所述的MCU單元為ATmega128單片機晶片，藍牙模塊為HC-06藍牙晶片；
進一步優化本技術方案，所述的MCU單元和數碼管之間連接有鎖存器U1，鎖存器U1為74ALS373晶片；鎖存器U1的數據輸入端連接MCU單元的PD口，鎖存器U1的OE腳連接MCU單元的PB0腳，鎖存器U1的數據輸出端連接數碼管的數據輸入端。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：1、使用ATmega128單片機作為主控單元，集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬體接口電路,具有極高性能價格比，為本實驗裝置提供了良好的工作性能；2、使用HC-06藍牙模塊作為通信模塊，保障了通信性能的穩定性、可靠性與安全性，為實驗裝置提供了良 好的無線通信功能；3、74ALS373鎖存器，其Q0～Q7為正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當OE為高電平時，Q0～Q7呈高阻態，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響，為數碼管顯示提供了良好數據鎖存的功能。
附圖說明
圖1是本實驗裝置外觀圖；
圖2是控制板結構圖；
圖3是單片機電路結構圖；
圖4是發光二極體電路結構圖；
圖5是數碼管電路結構圖。
圖中，1、盒體；2、數碼管；3、開關模塊；4、發光二極體；5、接線口A；6、接線口B；7、電源線；8、MCU單元；9、電源模塊；10、UPS電源；11、藍牙模塊；12、控制板。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施方式並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而並非要限制本實用新型的範圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。
具體實施方式一：如圖1-5所示，包括盒體1；盒體1左側安裝有電源線7，盒體1上側右端從左到右依次安裝有四隻數碼管2，數碼管2左側為八隻發光二極體4，數碼管2下側為接線口A5和接線口B6；接線口A5在接線口B6的左側，接線口A5的左側安裝有開關模塊3；接線口A5為八針I/O外接口，接線口B6為二針串行外接口；盒體1內部安裝有控制板12；控制板12包括MCU單元8、 電源模塊9；MCU單元8一側I/O連接發光二極體4、開關模塊3和數碼管2，MCU單元8另一側串口連接有藍牙模塊11；接線口A5連接在MCU單元8的PA口上，接線口B6連接MCU單元8的PE0腳和PE1腳；電源模塊9輸入側連接有UPS電源10，電源線7連接在電源模塊9的輸入側，電源模塊9的輸出側連接MCU單元8的電源口；
開關模塊3包括四隻開關按鈕；MCU單元8為ATmega128單片機晶片，藍牙模塊11為HC-06藍牙晶片；所述的MCU單元8和數碼管2之間連接有鎖存器U1，鎖存器U1為74ALS373晶片；鎖存器U1的數據輸入端連接MCU單元8的PD口，鎖存器U1的OE腳連接MCU單元8的PB0腳，鎖存器U1的數據輸出端連接數碼管2的數據輸入端。
如圖1所示，本實驗裝置為盒體結構，外部設有數碼管2、開關模塊3、發光二極體4和兩個外接口，其中外接口A5為I/O接口，作並行通信使用；外接口B6為串行接口，作串行通信使用，本設有電源線7；本實驗裝置基本滿足基礎單片機實驗的要求，且結構簡單，接線一目了然；
圖2為控制板12的原理圖，MCU單元8為主控單元；通過外接數碼管2和發光二極體4來完成燈光調試等實驗，並通過開關模塊3做外部控制，本實驗裝置特點在於設置有藍牙模塊11，實現了無線通信，而電源模塊9一側也設置有UPS電源10，可使本裝置在無電狀態下工作。
圖3為MCU單元8的電路結構圖，本實驗裝置使用ATmega128單片機作為主控單元，集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬體接口電路，具有極高性能價格比，為本實驗裝置提供了良好的工作性能，圖4和圖5為分別為數碼管2和發光二極體4的電路結構圖，圖5中，使用74ALS373鎖存器，其Q0～Q7為正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當OE為高電平時，Q0～Q7呈高阻態， 即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響，為數碼管顯示提供了良好數據鎖存的功能。
應當理解的是，本實用新型的上述具體實施方式僅僅用於示例性說明或解釋本實用新型的原理，而不構成對本實用新型的限制。因此，在不偏離本實用新型的精神和範圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。此外，本實用新型所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求範圍和邊界、或者這種範圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。