单片机原理与接口技术实验室方案

单片机原理与接口技术实验室方案

一、前言 单片机是当今电子信息产业发展最迅速的领域，大学单晶片教学和实验应该适应这样的变化，本方 案是针对单片机原理课程为主的单片机原理与接口技术 单片机原理与接口技术实验室的设备配置，从基础课程建设开始，对构建具有 单片机原理与接口技术 超前意识适应发展的单片机实验教学环境提出的可行性方案。 单片机是当今发展最快的领域，随着科学技术的发展。单片机已经是以 8051 为核心的 8 位微处理器， 操作系统平台从 Dos 环境完全过渡到 Windows 环境，单片机体系结构有了巨大的变化，这种软、硬件的更新换代， 对单片机原理课程教学体系的冲击是前所未有的，要培养出研究型大学的合格毕业生，做到学以致用，使所学习的 知识有助于今后的科研活动和就业准备工作，有必要将目前的单片机原理及相关课程的教学和实验进行有机的集 合，要做到这一点，除了改进教学方法、更新课堂教学内容外，还必须对目前实验室的实验设备、实验手段以及实 验编排等水平进行全面提升，才可以构建出具有时代特征的单片机原理实验教学环境。 以下是我们的“单片机原理与接口技术 单片机原理与接口技术”实验室建设的方案，包括涉及实验室建设相关的学生、课程建设和 单片机原理与接口技术 实验安排及实验教学方法等方面，供领导参考。 二、教学对象 大学教学必须是以人为本，实验室的建设首先是从受教育者的需要开始， 单片机原理与接口技术 “单片机原理与接口技术 单片机原理与接口技术”主要 是为单片机原理课程而建设的，该课程是面向全国高校的主干课程，包括了所有学院，由于各学科教学要求不同， 学习基础也不相同，课程安排就有所区别，根据贵校的实际情况和我公司拥有的教学设备情况综合考虑，故将参加 实验室实验的同学归纳为以下几类： ●计算机系、大一学生 主要学习单片机原理基础、汇编程序设计基础等课程，其重点是汇编程序设计基础实 验，侧重于 I/O 口的驱动，微机体系结构的创建等。

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●计算机系、大二学生 在具有了单片机原理、汇编程序设计基础的情况下，学习单片机外围数字电路技术和 C 语言程序等基础课程，开设的实验包括单片机结构系统，软件编程除了基本的汇编程序外，还必须包括汇编程序 的保护模式、C 高级语言与汇编语言程序的混合设计等要求，同时开始对接口技术的编程等。 ●计算机系、大三学生 在对单片机原理与接口技术系统有所理解后，同时完成汇编程序的程序设计，C 高级 语言与汇编程序混合编程设计，并理解接口的

编程设计后，就可以做综合逻辑实验了。此阶段学习重点为单片机与 接口技术的综合整体学习应用，可以做毕业设计，要求具有逻辑性和直观性。 ●选修课 针对目前同学对单片机有不同要求， 满足在校本科生对计算机课程的高要求， 开设单片机接口与数 据采集系统等相关课程。 实验室的建设工作是与课程改革密切相关的，实验室设备的选择和购置，必须配合课程教学，要做到这一点， 有必要对课程教学的一些思路进行充分的了解，以便在实验室设备购置上充分考虑。 三、实验室建设 针对以上的设想，我们在建设“微机原理与接口技术 微机原理与接口技术”实验室过程中，做了以下几方面的工作： 微机原理与接口技术 1．实验设备选择 实验室建设最重要的工作是单片机原理课程的实验设备选择， 这也是整个实验室组建的关键， 我们根据上课同 学的特点， 结合理科和工科同学特点和思维方式的差异。 由我们公司集三十多年在教育教学实验设备研制领域的结 晶成果和丰富的经验，为单片机原理与接口技术课程专门设计满足课程要求的实验设备—UP-1 实验箱。不仅外观 造型优美， 而且实用方便可扩展性强。 不但可以完成低年级同学的基础实验实习还可以完成高年级同学的系统和扩 展实验，用以完成毕业设计和课题专题技术竞赛。现就其相关技术参数及特点介绍如下： 2．Up-1 MCS51/AVR/PIC 实验系统说明 ．UpMCS51/AVR /AVR/PIC

一、 实验设备特点

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本实验设备可以用做任何厂家的 MCS51，96 和 PIC 系列，或 AVR 系列的单片机学习实验。 任何厂家的 MCS51， 系列， 可搭配任意厂家的仿真系统 任意厂家的仿真系统，进行现场平台实验。 任意厂家的仿真系统 注： 由于国内仿真系统品种较多故推荐两家仅做参考。 INSTing 公司的 SE-52H， 1， SE-52P； 伟福 E6000 2， 设备；老师也可以自己根据个人喜好和教学方便指定厂家。

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整体平台系统设计采用 CPU 独立与接口分离方式具有组合方便，扩展无限的优异超长特点。 全部实验单元电路都可以由使用者用数据传输连接线进行实验项目单元的弹性扩展组合实验，功能强大。 实验板功能强大，无须任何电子焊接，实验单元采用集成设计，节省时间。犹如在面包板或万用板上实 验，效果明显。

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电源设计采用二次回路输入设计 二次回路输入设计，可以使用随机的变压器（9V，500MA）也可以使用外接电源 DC5V。独特 二次回路输入设计 的保护电路设计，让您在使用是更方便更放心。

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本实验平台设有 429 孔的万用板装置，可以随时根据实验项目需要来用做扩展实验和专题竞赛制

作。 实验内容可以配合任何 51，96，PIC，AVR16 位系列的教科书籍进行教学和业余选修。 提供 20 多个实验单元电路，可几百个外围扩展课题制作供学习研究使用。

10、 宽裕的 PC 配置需求，让您使用时感到能源利用的感觉，利国利校。使您有更充足的经费来建设实验室。

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11、 选购的仪器箱，可以方便的把仿真系统，平台及其它附件都安全可靠的放入仪器箱内，使您的设备管理 更方便更整洁。

二、 同类产品比较

1． LP-uP-1 实验系统是一款功能十分强大的单片机实验板，配合多种型号单片机仿真器，适合不同层 次的单片机应用工程师入门、及有志于成为单片机程序设计工程师的大专院校及各中专、高校的学 生。目前市场上现有的实验板（实验器）通常为固定线路，不能充分利用平台现有资源，从而造成 宝贵的资源浪费。同时也限制了高层更深的学习造成教学的局限性。然而 LP-UP-1 实验箱支持不同 厂家的 51，96，PIC，AVR 系列的单片机实验学习。及不同厂家的单片机仿真器配合使用，从而解决 了目前市场上现有的同类实验板（实验器） ，只符合某个单位特定的设备，实验，造成的学习的局限 性让学习者可以轻松的从入门到精通。 2． 再者目前市场上现有的实验板（实验器）所配合设备的教材为专向单一性学习者只能依照该实验板 做实验而无法自行设计电路、自己规划电路,致使实验者知其然而不知其所以然。UP-1 可以轻松的 与目前多种版本的教材配合使用从而解决了目前市场上现有的同类产品的教材的自闭性和单一性。

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3．

另外，有的实验板（实验器）没有专业的规划实验板，使初学者自行按电路图在面包板上或在万用 板上焊接电路实验，不仅花费很多时间在接线和硬件排错上，而且往往使软件练习无法按原定的结 果操作，甚至无法改变外围器件的地址。使学习带来了复杂的烦恼，从而影响学习者的浓厚兴趣。 使用 UP-1 学习无须从事繁杂的材料购买及焊接行为，只需用排线（2/4/8Pin）连接单元电路，即可 完成各种实验。将节省的焊接时间，应用在指令群的学习上。产品更适用于各类院校，可节省大量 的材料损耗经费。由于减少了不必要的负担，简单便捷的方式更加使学生对单片机课程产生浓厚兴 趣。

4．

目前市场上现有的实验板（实验器）通常为固定线路，学习者只能按着厂家设计好的实验进行。无 法实现流行专题课程的扩展设计，给学校教学和参加大型技能比赛造成，莫大的遗憾。而 UP-1 提供 的 2/4/8 芯多用途数据传输排线，用于实验电路之间的电路连接。避免了单芯线连线时出错，同时 避免了使用“针头”线

造成的不小心接触电路而造成实验板损坏的现象。减少设备故障率及指导老 师不必要的精力浪费和实验的无限可扩展性。

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5．

目前市场上现有的实验板（实验器） ，实验单元之间是存在相互依附的关系的。一旦其中一个单元模 块损坏将影响其他单元实验的使用，同时也造成维修困难。UP-1 各实验电路模块相互独立，未连线 的实验电路不对其他电路产生影响。避免了不必要的损坏给设备的维护也带来了方便。

6．

附件提供实验板详细的电路原理图，方面学习者了解连线的原理，并学习这些单片机使用中基本电 路。

7．

鉴于此，从而显示了力浦电子实业股份有限公司所开发出的开放式多功能组合设备的专业完美独特 新颖的 MCS51/AVR/PIC 万用板实验系统的不言而誉的品质优势。

LP-uP- 实验系统实验功能模块： 三、 LP-uP-1 实验系统实验功能模块： 1、 2、 3、 4、 5、 6、 PIC16C 系列单元模块； AVR 系列单元模块； 96 系列单元模块； 8051 系列单元模块； 系统电源供应单元模块； 8255 可编程电路单元模块

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EPROM，SRAM 存储电路单元模块； 光电偶合电机驱动电路单元模块； 74LS138 译码器显示电路单元模块

10、 供电电源接点延伸区单元模块； 11、 解码电路单元模块； 12、 HD7279A 键盘与显示电路单元模块； 13、 8×8 点阵显示电路单元模块； 14、 动态七段数码管显示电路单元模块； 15、 8 个 LED 输出（2 组电路）单元模块 16、 键盘电路单元模块； 17、 微型打印机接口电路单元模块； 18、 RS232 界面电路单元模块； 19、 D/A 转换电路单元模块； 20、 A/D 电路单元模块

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21、 系统可扩展单元模块 22、 液晶显示接口单元模块 23、 8243 I/O 电路单元模块 24、 蜂鸣器电路单元模块 25、 DIP SW 电路单元模块 26、 继电器电路单元模块 27、 429 孔万用板单元模块 四、LP-uP-1 实验系统实验项目： LP-uP- 实验系统实验项目： 一、软件实验 1、 2、 3、 4、 5、 从外部数据存储器传送到内部存储器 从外部数据存储器传送到内部 RAM 中 求 16 个学生的年龄之和 求两省人口之和 求八个无符号数的最大值

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6、 7、 8、 9、

求 Y=SignX 的值 求两个 16 位无符号书之积 将一个字节 BCD 码转换成二进制数 将一个二进制数换成十进制数

10、 自编程序、 二、硬件与接口实验 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 CPU 扩展可编程 I/O 实验 8255A、B、C 口输出方波 8255PA 口控制 PB 口 8255 控制交通灯 CPU 扩展简单 I/O 实验 模数转换实验：0809A/D 转换 数模转换实验：0832 D/A 转换 8253 定时计数器实验

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9、

控制类实验：继电器；小直流电机、步进电机

10、 显示类实验：128×64LCD 液晶显示 11

、 通信类实验：8250 自发自收、8251 与 PC 机通讯 12、 8051 双机通讯。 13、 键盘显示、通用打印机、微型打印机 14、 传感器类实验：温度、压力实验，温度传感器采用 AD590，灵敏度高 15、 中断类实验：8259 中断控制器实验。 16、 双机数据传送 17、 外设实验 18、 电子琴实验。 19、 DMA 传送类实验 20、 蜂鸣器实验 21、 USB 转串口实验 22、 交通灯实验

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23、 P1 口实验一 24、 P1 口实验二 25、 外中断实验 26、 定时器实验 27、 点阵显示屏实验 28、 键盘数码显示实验 29、 HD7279A 显示实验 30、 时钟显示设计实验 31、 倒计时显示设计实验 32、 定时器显示设计实验 33、 调速综合显示设计实验 34、 键盘控制设计实验 35、 音乐播放实验

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五、产品报价

本实验系统有以下组合报价： 产品名称 规格型号 LP-UP1 单片机四合一实 验开发综合系统实验平 台(必选) Insight SE（选件）推 荐 Insight ME（选件）推 荐 WAVE（选件）推荐 力浦 LP 四合一实验箱 （必选） LP-PICD 全系列仿真系 统（选件）推荐 ICT-6C 多 功 能 型数 字 IC 测试仪（选件）推荐 LEAPER-1 掌 上 型 数 字 IC 测试仪（选件）推荐 LP-UP1 单价（RMB） ￥900 元 备注 1、由于仿真系统较 多老师认为推荐不 符合自己的教学可 按照老师指定的型 号议价购买。 2、本实验箱颜色可 以为蓝色和绿色老 师可选。推荐为蓝 色。 3、对于扩展实验项 目模块老师可以根 据教学不同自己设 计制作， 也可提出要 求由我公司按照要 求定做。 4、对于扩展项目所 采用的仿真系统我 公司均有提供， 可做 为专题选购， 不在本 实验基本配置之内。

SE-52H SE-52P E6000

￥1198 元 ￥1698 元 ￥1750 元

LP-1 蓝色 ￥100 元 45cmX25cmX13cm PIC16FXX ￥658 元 LP-ICT-6C LP-1 ￥7000 元 ￥1000 元

LP-5E 掌上型 51 烧录器 USB 接口快速专 ￥1125 元 （选件）推荐 用 配置综合价计算方式（RMB） 实验平台+仿真系统+实验箱

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光耦合电路单元

四、uP-1结构图 uP系统电源供应电路 继电器电路单元 I/O电路单元 8243 I/O电路单元 接点延伸扩充区

16系列IC插座 系列IC PIC 16系列IC插座 I/O电路单元 8255 I/O电路单元

LCD接头（两种形式） LCD接头（两种形式） 接头

MCS-96系列插座 MCS-96系列插座 429孔万用板 429孔万用板 D型连接器接头 9PIN D型连接器接头 蜂鸣器电路单元 74139解码电路单元 74139解码电路单元 RS-232界面电路单元 RS-232界面电路单元 MCS-51系列插座 MCS-51系列插座 D/A电路单元 D/A电路单元

A/D电路单元 A/D电路单元 DIP SW 电路单元 程序扩充EPROM及SRAM电路单元 程序扩充EPROM及SRAM电路单元 EPROM 点矩阵显示电路单元 八个LED输出（二组电路） 八个LED输出（二组电路） LED输出 点矩按

键电路单元( 键盘) 点矩按键电路单元 键盘 动态七段显示电路单元

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各部分电路说明 1.PIC16 系列 IC 插座： 为 PIC16C54，16C55，PIC16C56 16C57 这一系列 MPU 实验时，放置 的位置，电路上并附 Reset 键，以利使用者操作

2. 8748/49 系列 IC 插座： 为 8748/49 这一系列 MPU 实验时，放置的位置，电路上附有 RESET 按 键，并可以直接 以短路 PIN，来选择 8039 或是 8748/8749

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3. 8X51 系列 IC 插座： 为 8X51/52 这一系列 MPU 实验时，放置的位置，电路上附有 RESET 按 键， 并可以直接以短路 PIN， 来选择 8031 或是 8751/8951。 另外， AVR 系列单片机的实验也可利用此部分完成。

4.系统电源供应 A.当 S19 拨向下时，使用常用的稳压 IC-7805 将输入的 DC9V 转成 uP-1 的+5V 电源 B.当 S19 拨向上时，使用标准的+5V 电源为供应电源。

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5. 8255 IC： 为 8255IC 放置的位置，供单片机 I/O 口扩展用。

6.程序扩充 EPROM 及 SRAM 电路：对于需要使用外部 EPROM 或根本就 必须使用此位置的 MPU 如：8031，8032……位置提供了一个比较容 易扩充的方式，而且可以使用 2764…27512 的 EREOM，而 SRAM 则设 为 6264 。

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7. RELAY 电路： 对于需要与本系统电源隔离或信号无法驱动所要输出的元件 时，可以使用本电路去推动列如 AC110V 的负载，而且本电路提供常 闭接点。

8. 8243 IC： 为 MCS48，MCS51 这一系列 MPU 实验时，扩充周边 IC-8243 放置的位 置。

9. 74139 解码 IC：

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为考虑需要同时使用多个 IC 晶片实验时，所用解码放置的位置。

10. DIP SW 电路及电源+5V，接地点： 此电路为一般基础用，或是作为设定参数 HI/LO 用，在其左侧提供电 源+5V 及接地扩充点。

11.点矩阵显示电路：

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提供一个 5×7 点矩阵显示器，供使用者使用。

12.光偶合电路： 本电路包括四组输入及四组输出， 两者均是以常用的 PC817 作为隔离 元件， 其输入信号可以达 DC30V， 输出方可以使用于 0.5 安培的负载。

13.接点延伸扩充区：

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接点不足时，可利用本区扩充转接点 。

14.八个 LED 输出两组： 16 个 LED 输出显示。

15.动态七段显示器： 直接以 7447 或是以 GAL16V8 作为输出装置，而用两个 BIT 选择那一

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组输出，而输入显示的形式可以用短路 PIN 选择为一般 D0……D3 的 形式或是以程序做七段码解码的显示。

16.按键开关电路： 此单元包括两个部分，一个为 4×4 的矩阵键盘，作为动态扫描式的 输入，另一个为静态四个按钮输入，可作为测试输入用，可作为测试 输入用。

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17.蜂鸣器电路： 使用电晶体驱动，可由 MPU I/O 脚直接输入。

18. RS-232 界面电路： 这个电路分别提供了输入及输出各两 PIN 可接到 RS232 传输界面。

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19. D/A 电路： 为 DAC0800+LM324 的组成。这两个 IC 的电源须由外界 V+，V-及 GND 所提供，而 DAC0800 的参考电压也是由 VH 及 VR 两双脚来设定，输出 点就是 OUT 脚。

20. A/D 电路： 使用 ADC0804，参考电压直接是 Vcc 除以 2，输入脚为 V1，范围是 0V 到+5V。

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21．429 孔的万用板： 可自行焊接使用者所需的实验电路，或是其 他系列单片机，如 MOTOROLA 系列。

22．9PIN D 型连接器母座接头：可配合第 18 项电路，也能规划为其 他用途

23．LCD（液晶显示器）接口：提供两种标准接口，供使用者直接使 用。

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两种代表性的仿真器简介： SE-52H 单片机仿真开发系统

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全球 20000 多个用户使用的集成开发环境 MedWin

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内嵌具有自主版权的全汉化宏汇编器 A51 和 连接工具 L51

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支持 Keil C51 编译连接工具 先进的项目管理器，便于多语言、多模块调试 使用 HOOKS 仿真技术，重现标准 P0/P2 口特性 支持多达 64K 的片内程序存储器 程序映像存储器支持程序存储空间任意选择 192K 的程序地址断点，完全实时在线仿真用户程序 外部信号断点 3 种时钟选择，支持 6/12K 时钟动态切换，仿真频率范围 3.5 －24MHz

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支持用户外部信号复位，支持动态关闭 ALE 功能 仿真器内部提供的 5V/3.3V 电源，稳定可靠 除动态占用堆栈前方两个单元外，不占用其它任何用户资源 电源、通讯及所有 I/O 口均设有保护电路，确保您的投资利益 打印口并行高速通讯，能够打开更多的窗口 SE－52H 支持仿真 80C51 系列全线标准产品： 8XC51，8XC52，8XC54，8XC58

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P8XC51X2，P8XC52X2，P8XC54X2，P8XC58X2 AT89C51/52/55 W78E51/52/54/58/516 大专院校特供货

ME-52P 单片机仿真开发系统

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支持触发、过滤和计数断点功能 仿真频率范围 0－33MHz 完美的仿真电路设计，不占用其它任何用户资源 电源、通讯及的所有 I/O 口均设有保护电路，确保您的投资利 益

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打印口并行高速通讯，能够打开更多的窗口 ME－52P 支持 80C51 系列标准产品： 80C31/32，8xC51，8xC52

，8xC54，8xC58

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