本站原创摘 要：本文提出了一种新的单片机实训平台的设计思路,根据湖南省应用电子技术专业技能抽查要求,并结合大多数高职院校单片机课程的教学需求而设计的模块化、系统化的单片机教学实验平台.既能满足专业技能抽查的教学需求,又能满足高职院校单片机课程教学、课程设计、毕业设计等教学需要,教学操作直观、方便.
关 键 词：单片机新型实训平台设计
中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0016-02
1新型单片机实训平台概述
本实验平台由单片机实验箱、USB2.0数据线、三口电源线、杜邦线若干、产品说明书以及配套光盘组成.其中光盘内容包括：实训项目的源代码、教学视频、教学PPT、相关开发软件（KEILC51、ISP下载软件、PROTEL99SE、PROTUS8.0（版）、POWERPCB5.0（版）、字模生成软件）与相关芯片的数据手册.
实验箱采用铝合金框架,上下面板采用高强度高密板,尺寸长425mm,宽298mm,高100mm,实验板尺寸长358mm,宽280mm.系统配置98/2000/XP/WIN7等操作平台.本单片机实验平台总体上是系统总线挂载各个功能模块的系统架构,整个实验箱包含技能抽查、常规教学和二次开发三个模块.同时为满足高职院校单片机教学在实验内容完整性方面的要求,另外增加了RAM扩展、译码、开关量输入、ISP下载及UART串行通信等模块.
2实验箱的原理设计
实验箱按功能可划分为三个主要模块：技能抽查模块、常规教学模块和二次开发模块.技能抽查模块根据《湖南省高等职业院校应用电子技术专业技能抽查标准》对学生考核的要求进行设计,编写相应的源程序以供教学参考.常规教学模块主要是根据单片机岗位能力的需求进行设计的,如电机控制、RAM扩展、数据采集、光电耦合等,增强了本实训平台的适用范围.二次开发模块主要为学生在创新、功能扩展方面设计的,如将主控芯片的所有功能控制引脚、GPIO口等全部引出,大部分集成芯片都通过管座进行活口设计,可根据不同实验要求进行芯片的更换.
新型单片机实验平台的最小系统中标配的单片机芯片（可以更换）选择的是国产宏晶科技生产的STC89C52R2.对于初学者,构造简单明了的STC比较适合入门,而且STC的数据手册有大量的程序实例,可供学生参考.STC系列单片机与AT系列同型号比起来有着更高的数据存储空间（例如STC89c52R2有512字节数据存储空间2k的EEPROM,AT89C52只有256字节的数据存储空间没有内置的EEPROM）,更快的执行速度,更低廉的.AT系列单片机需要昂贵的下载器才能下载程序,而STC则支持串口SPI在线下载,不需要下载器（见图1）.
2.1技能抽查模块
通过认真研究《湖南省高等职业院校学生应用电子专业技能抽查标准与题库丛书》,本平台设计了由“8路LED、8位共阳极数码管、8*8LED点阵”组成的显示模块、由“4位独立键盘”和“4*4矩阵键盘”组成的输入模块、温度传感器（DS18B20）和数字时钟（DS1302）模块.所有模块电路的设计与技能抽查标准要求一致,为学生提供了一个标准的技能实训环境（见表1）.
2.2常规教学模块
为了与单片机社会岗位能力相适应,本平台提供了一整套最基本常用的开发模块.例如：“液晶显示,电机控制,D/A,A/D互转”等.其中液晶显示器配置有带字库的12864和无字库的1602用来进行图文显示.两种液晶的驱动方式各不相同（有字库和无字库）,但代表了市面上大部分LCD液晶的控制模式.电机则为直流电机和步进电机,直流电机采用的是常用的H桥驱动方式,由四个三极管控制驱动,既能满足直流电机的高功耗,又能便利地通过四路PMW调节转速和转向.在步进电机的驱动电路设计中,为了大电流供电的稳定,不至于因单片机的电流过大而烧毁单片机,因此,步进电机没有与单片机直连,步进电机的电力来自专门提供大电流驱动的ULN2003芯片,单片机通过ULN2003向步进电机输送功率（见表2）.
2.3二次开发模块
本平台设计了一个二次开发模块,使得整个实训平台成为一个半开放式的实验平台.二次开发模块包括一个二次开发接口,一对通信模块和一个电源支持模块.二次开发接口将单片机所有的通用I/O口全数引出,供学生进行自主创新设计,同时本单片机实验平台还提供多种电源支持,保证了与外界自制模块的兼容性,也节约了日后二次开发的成本,方便、实惠.
3结语
本平台的设计思路从市场和岗位能力需求出发,经过广泛市场调研,根据单片机岗位能力需求进行了常规的基础模块的设计,为学生岗位能力的培养提供了周密的考虑,将湖南省专业技能抽查纳入设计范畴的系统化、模块化的单片机实验平台.从培养学生创新能力的角度出发,设计了二次开发模块,为学生的二次开发提供系统环境,节约成本.整个实验平台基本上采用当前比较先进、主流的芯片进行设计,如摒弃了74LS系列而采用了74HC系列芯片,摒弃了AT89S系列单片机而采用了STC系列单片机,更符合当前单片机岗位能力的需求.