[发明专利]一种基于8051或AVR的多核心单片机教学实验平台

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式计算机领域，涉及一种基于8051/AVR的多核心单片机教学实验平台。

背景技术

在目前高校的单片机课程教学中存在实验设备重复购置、设备功能与社会需求脱节等问题。一方面，单片机应用范围很广，不同场合适用不同类型的单片机，这些单片机之间存在较大差异，为了让学生能够适应社会的不同需要，高校往往需要购置多种类型单片机设备，这些设备之间有功能重叠部分，势必造成一定程度的浪费。另一方面，嵌入式计算机技术发展一日千里，各种单片机和外设型号不断推陈出新，在众多的选择中如何确定一套最适宜学生使用的实验设备，在复杂性、典型性、方便性、可靠性以及设备成本间如何取得最佳均衡是一个需要教育工作者认真研究的问题。经过大量调研，发现目前国内应用最广泛的是8051系列单片机和AVR系列单片机，如能设计一套教学实验平台，在涵盖各种常用典型设备的基础上，同时支持这两种单片机，即可达到一套设备承担两门实验课程的目的，有效降低设备成本，节约教学资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是设计一块电路主板、一块AVR转接板，以及基于两种单片机的一套软件系统。该系统适用于单片机相关的教学和科研场合。

本发明的技术方案：

基于8051/AVR的多核心单片机教学实验平台，硬件包括主板和AVR转接板两块电路板，8051系列单片机采用AT89S52，AVR系列单片机采用ATMEGA32。软件包括基于AT89S52和ATMEGA32两种单片机的驱动层软件和应用层软件。

基于8051/AVR的多核心单片机教学实验平台有两种工作模式，称为8051模式和AVR模式：

1.8051模式：将AT89S52单片机插入主板的单片机插座，主板通过接口向单

片机供电，单片机通过插座控制主板的所有硬件模块；在PC机的集成开发

环境控制下，可调试、下载程序到多核心单片机教学实验平台。

2.AVR模式：AVR转接板上设计有40引脚单片机插座，将ATMEGA32单片

机插入其中，再将AVR转接板插入主板单片机插座，由主板通过转接板向

单片机供电，单片机通过转接板控制主板的所有硬件模块；在PC机的集成

开发环境控制下，可调试、下载程序到多核心单片机教学实验平台。

主板由电源、基本功能部分和接口通信部分组成。电源部分支持USB供电和外接直流供电两种方式，采用LM7805三端稳压器和LM1117-3.3集成稳压芯片为实验平台提供5V和3.3V电源，并包含按键复位电路。基本功能部分包括基准源模块、键盘输入模块、语音输入模块、语音输出模块、显示模块和蜂鸣器模块。基准源由LM336芯片提供，输出稳定的5V电压信号；键盘输入模块包括一个2*3小键盘；语音输入模块采用专业语音芯片ISD4004实现声音的录放；语音输出模块通过LM386芯片将语音信号放大后送至扬声器；显示模块包括发光二极管、共阴极4位8段数码管、8*8LED点阵和OCM12864液晶显示器；蜂鸣器采用HYDZ型，用NPN型三极管驱动。接口通信部分包括单片机插座、ISP程序下载接口、DS18B20温度传感器接口、MAX232串行接口、红外通信接口、继电器输出接口和步进电机接口。

AVR转接板的功能是完成从ATMEGA32引脚封装形式到AT89S52引脚封装形式的转换。AT89S52和ATMEGA32都采用DIP40封装，但二者的引脚次序不同。实验平台的主板电路按照AT89S52单片机的引脚定义进行设计，为了能将ATMEGA32单片机插入主板的单片机插座，必须通过AVR转接板调整ATMEGA32单片机的引脚次序。转接板将ATMEGA32单片机的32个I/O口——P0.0至P3.7映射至AT89S52的P0.0至P3.7，将ATMEGA32的2个晶振接口XTAL1、XTAL2映射至AT89S52的XTAL1、XTAL2，将ATMEGA32的VCC、GND和RESET引脚映射至AT89S52的VCC、GND和RESET，将ATMEGA32的AVCC和AREF引脚映射至AT89S52的和VPP引脚，将ATMEGA32的31号引脚GND接地，AT89S52的30号引脚悬空。