項目原理與內容

1.實驗板的外觀與整體布局

本實驗板包含了發光二極管、矩陣鍵盤、數碼管、8×8LED點陣、A/D和D/A轉換模塊、E2PROM、繼電器、蜂鳴器、光敏電阻器、熱敏電阻器、紅外遙控、激光計數等模塊。此外，還可以外接1602和12864液晶屏、步進電機、直接電機、溫度傳感器等模塊。具體連接位置及布局如圖1-1所示。

2.主要模塊的電路原理圖

（1）電源模塊

實驗板的電源采用5V電源供電，電路原理圖如圖1-2所示，其中BT1為DC端子，可通過直流5V電源為實驗板供電，P2為排針引出的供電接口，可以使用5V直流電源供電。

在實驗時可以通過USB線直接連接到計算機的USB接口上取電。注意使用這種方式時要通過開關進行切換，切換開關的位置如圖1-2所示。

（2）單片機模塊

單片機模塊是整個實驗板的核心。本實驗板采用的單片機是STC公司生產的89C5XX單片機做為核心控制芯片，它是一款性價比非常高的單片機，它完全兼容ATMEL公司的51單片機。除此之外，這款單片機自身還有很多特點，如無法解密、低功耗、高速、高可靠、強抗靜電、強抗干擾等。另外，本實驗板的單片機插槽還支持STC全系列單片機及AVR系列單片機。

通過圖1-3，可知單片機的P0口和P1口都連接了上拉電阻。圖1-3中的Y1即為晶振所在位置。

（3）流水燈模塊

流水燈是實驗中比較重要的一個組成部分，通過流水燈可以完成很多初級實驗。流水燈模塊主要由一個鎖存器和八個發光二極管組成，其電路原理如圖1-4所示。

從圖1-4中可以看到流水燈模塊中通過一個74HC573與單片機的P0口相連，鎖存器的鎖存控制端連接在P12口線上，通過對P12口線的控制可以打開或關閉流水燈模塊。

（4）鍵盤模塊

鍵盤模塊由獨立鍵盤和矩陣鍵盤兩個部分組成。4×4矩陣鍵盤連接在單片機的P2口上，行線為P20、P21、P22、P23，列線為P24、P25、P26、P27。同時獨立鍵盤也使用了P24、P25、P26、P27這四條口線，因此獨立鍵盤與矩陣鍵盤不能同時使用。鍵盤模塊的電路原理如圖1-5所示。

（5）LED點陣模塊

LED點陣模塊通過兩個鎖存器U4和U9與P0口相連。工作時通過控制兩個鎖存器的鎖存端分別傳送行、列值。U4的控制引腳為P13，U9的控制引腳為P11。當不使用LED點陣時可以通過P13和P11引腳將該模塊關閉。LED點陣模塊的電路原理如圖1-6所示。

（6）數碼管模塊

數碼管是單片機中重要的人機交互途徑，很多簡單實驗的輸出結果都是通過數碼管來顯示的。本實驗板中的數碼管模塊通過兩個鎖存器U8和U9與P0口相連。通過切換U8和U9分時開啟，達到只用一個P0口實現8位數碼管的動態顯示。U8的控制鎖存引腳為P10，U9是數碼管模塊和LED模塊共用的鎖存器，其控制鎖存引腳為P11。當不使用數碼管時可以通過P10和P11口線關閉數碼管模塊。數碼管模塊的電路原理如圖1-7所示。

（7）USB轉串口模塊

目前大多數計算機中已經很少存在串口，通常都使用USB接口。故實驗板中特殊設定了一個USB轉串口的模塊，通過USB接口來模擬串口的工作。其電路原理圖如圖1-8所示。

第一次使用實驗板時必須安裝驅動程序。驅動程序安裝完成后，在計算機的設備管理器中即可看到（見圖1-8）。這里模擬出來的串口也是后面下載程序時要用到的串口端口。

這里只是簡單介紹了實驗板中常用的幾個模塊的電路原理，其他模塊在后續的實驗中在應用到的時候會繼續講解。

通過前面的介紹，可以看到本實驗板充分發揮了單片機的核心作用，很多模塊都復用了相同的引腳，所以在實驗板上設計程序時，要充分考慮利用引腳的問題。對于與當前實驗無關的設備要通過鎖存器的控制引腳將其關閉，以防影響實驗程序的正常運行。

3.實驗程序的下載與燒錄

寫好的單片機程序要下載到單片機內部才可以運行，這一過程也有人稱為燒錄。傳統的單片機燒錄過程相當復雜，需要借助專業的設備才能進行。本實驗板采用的STC系列單片機支持ISP，可以通過串口，使用燒錄程序直接下載到單片機中，如同復制一個文件一樣簡單。

程序下載需要使用的軟件是STC-ISP。該軟件可以在STC的網站下載到。使用起來也十分方便，該軟件并不需要安裝，下載解壓后直接就可以運行，軟件的運行界面及程序的下載過程如圖1-9所示。