[实用新型]面向嵌入式系统的单片机集成实验平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及单片机实验装置，尤其涉及一种面向嵌入式系统的单片机集成实验平台。

背景技术

近20年来，PC机CPU的产量仅为嵌入式微处理器(MCU)的0.9％，例如Merredes_Benz C型轿车就安装了153个微处理，“以嵌入几乎所有设备的超低价高性能微处理器为特征的智能设备新浪潮，将推动今后10年的计算技术创新”，目前单片机的主要应用领域就是嵌入式系统。

单片机是高等院校计算机、仪器仪表、自动化等专业的一门专业基础课，现有商品化单片机实验装置提供的功能、线路板和电路都是固定的，使得学生只能进行有限的验证性实验，如程序设计、IO口使用、中断和定时器使用、显示与键盘等。这类实验装置虽然一定程度上可以让学员熟悉和掌握单片机的基本知识，但存在不利于培养学员综合运用知识的缺憾。国内高校意识到商品化单片机实验装置的不足，提出了各种设计和专利，相应的实验装置实现方法各异，但其思路基本一致——开放单片机资源，提供实验者自选设计实验内容的可能性。如开放式单片机实验仪(ZL02263587.4)提出采用台阶插座和可插拔导线，开放单片机引脚；仿真型单片机实验仪(ZL200420033892.7)提出集成单片机实验仪、仿真器、编程器，扩展单片机实验内容；模块化单片机实验装置(ZL200420057516.1)提出设扩展槽，扩展单片机装置的功能；一种新型单片机实验装置(ZL200420068278.4)则提出附加以太网和CAN节点，使单片机实验装置带有通讯功能。上述有益的探索，丰富了单片机实验装置的功能，使学员在一定程度上能够主动参与实验过程，综合运用知识的能力亦得到了提高；但是探索成果仍存在相当的局限性，从培养学员创新能力的角度，从企业对求职者或雇员的技能要求角度，有必要在现有的研究成果基础上作进一步研究和创新。

通用CPU的用途单一，大多用于PC机；而单片机构成的嵌入式系统则具有超出人们想像的多样性，已嵌入几乎所有的设备。嵌入式系统开发流程大致可分为四个阶段：嵌入式系统的方案设计、方案确认、构建原型机、实现嵌入式系统；不难发现，现有研究成果和专利对嵌入式系统开发流程的支持是不充分的。

所谓嵌入式系统，一般而言是一种专用系统，其功能和技术指标完全取决于所嵌入设备的要求。鉴于对嵌入式系统的开发时间和可靠性要求越来越高，因此现行的开发模式有别于传统模式——即采用已有成果(如各种功能模块)，构建满足特定要求的嵌入式系统已成为不可逆转的趋势，其思想与软件业的软件复用技术，芯片业SoC设计中的IP重组技术相似。显然，现有研究成果和专利对嵌入式系统开发模式的变化缺少前瞻性，在培养学员构建嵌入式系统架构能力方面存在不足，这在大学毕业生就业企业调查中一再得到证实。企业不缺掌握单片机基本知识的雇员，企业缺乏的是具有嵌入式系统架构设计能力的人材。

嵌入式计算机系统起源于微型机时代，但很快就进入到独立发展的单片机时代。由于历史的原因，单片机时代的嵌入式系统以器件形态出现在传统电子技术领域，以电子技术应用为主体实现传统电子系统的智能化，而计算机专业人员事实上并未真正进入单片机应用领域。电子技术应用工程师以自己习惯性的电子技术应用模式从事单片机应用开发，这种应用模式最重要的特点是：具有软、硬件的底层型、随意性；具有对象系统专业技术的密切相关性；但缺乏计算机工程设计理念。现有研究成果和专利很大程度上漠视了计算机工程设计方法，随着嵌入式系统广泛的深入应用，计算机工程设计理念缺位的负面影响日益凸显。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有单片机实验装置的三大缺陷，提供一种面向嵌入式系统的单片机集成实验平台。

面向嵌入式系统的单片机集成实验平台包括基本系统单元、系统扩展单元、系统接口单元、人机交互单元、数字输入单元、模拟输入单元、数字输出单元、模拟输出单元、伟福SP51仿真器，基本系统单元分别与系统扩展单元、系统接口单元、人机交互单元、数字输入单元、模拟输入单元、数字输出单元、模拟输出单元、伟福SP51仿真器相连接。

所述的基本系统单元包括单片机、数据存储器、程序存储器、复位模块、晶振模块、程序下载接口，单片机分别与数据存储器、程序存储器、复位模块、晶振模块、程序下载接口相连接。单片机为80C31、W78E52B或AT89S52。