基于P89V51RB2單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)與開發(fā)

　　摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，單片機(jī)控制成為人們追求的目標(biāo)之一。要為現(xiàn)代人工作、科研、生活等提供更好、更方便的設(shè)施需要從數(shù)字單片機(jī)技術(shù)入手，朝著數(shù)字化控制、智能控制發(fā)展。本設(shè)計(jì)P89V51RB2單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱相比，使用方便，所包含的實(shí)驗(yàn)電路全面和實(shí)用。同時(shí)，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)箱的基礎(chǔ)上加入其他的功能如匯編語言等，以滿足目前高等學(xué)院的需求。

　　引言

　　單片機(jī)，是嵌入式處理器的一大類(另外還有DSP、FPGA等)，具有高度集成、體積小、功耗低、降低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在微機(jī)控制領(lǐng)域占據(jù)著重要地位，由于其具有體積小、可靠性好、易擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在智能儀表、工業(yè)測控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備、日常生活及家用電器等方面都得到了廣泛的應(yīng)用^[1~2]。單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能家用電器、通訊、醫(yī)療和軍事等眾多領(lǐng)域，社會(huì)對掌握單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用型人才的需求越來越大^[3]。

　　本設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)箱采用了數(shù)字邏輯，單片機(jī)原理，電路基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)數(shù)碼管掃描等各個(gè)方面的理論依據(jù)。單片機(jī)原理是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，單片機(jī)依靠程序運(yùn)行，并且可以修改。單片機(jī)通過編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。

　　設(shè)計(jì)概述及目的

　　本設(shè)計(jì)是制作一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和軟件程序設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)箱中包括MCU、基礎(chǔ)外設(shè)和擴(kuò)展外設(shè)。

　　從國內(nèi)同行業(yè)情況來看，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱沒有高精度集成，但是本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)箱基本做到了高集成、高效率，以及可靠性等。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，首先要了解實(shí)驗(yàn)箱各部分基本邏輯、原理，用Protel99SE進(jìn)行原理圖和PCB繪制，再用腐蝕板制作成板，最后用匯編語言進(jìn)行軟件調(diào)試和程序設(shè)計(jì)。

　　系統(tǒng)MCU及基本外設(shè)

　　P89V51 RB2單片機(jī)最小系統(tǒng)

　　如圖1所示，為P89V51RB2單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路原理圖。所謂最小系統(tǒng)是指能夠使單片機(jī)工作起來的最基本的電路形式。單片機(jī)與簡單的接口電路相結(jié)合即可構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，是單片機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)用，并且具有強(qiáng)大的擴(kuò)展優(yōu)勢，被人們廣泛應(yīng)用^[4]。一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用電路都是以最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立起來的。

　　5V直流電源模塊

　　為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定和實(shí)驗(yàn)效果，電源模塊直接通過USB輸入5V的直流電源電壓，為單片機(jī)系統(tǒng)提供正常的工作電壓。為了能給輸出電源足夠的濾波效果，本系統(tǒng)采用470µF和100nF的并聯(lián)電路作為濾波電容。如圖2所示。

　　RS-232轉(zhuǎn)UART

　　UART是通用異步串行口的意思，通用異步接收/發(fā)送裝置，具有可編程性和高度兼容性，在數(shù)字通信及控制系統(tǒng)等各種嵌入式領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用^[5]。RS232是個(gè)人計(jì)算機(jī)的通訊接口之一，也是UART的一種，它采用232電平。RS232只是一種電平信號(hào)，只需要用FPGA做一個(gè)異步串行口。當(dāng)信號(hào)從FPGA出來后通過TTL到232。