基于P89V51RB2單片機的實驗箱設計與開發(fā)

　　摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，單片機控制成為人們追求的目標之一。要為現(xiàn)代人工作、科研、生活等提供更好、更方便的設施需要從數(shù)字單片機技術入手，朝著數(shù)字化控制、智能控制發(fā)展。本設計P89V51RB2單片機實驗箱與傳統(tǒng)的實驗箱相比，使用方便，所包含的實驗電路全面和實用。同時，在現(xiàn)有的實驗箱的基礎上加入其他的功能如匯編語言等，以滿足目前高等學院的需求。

　　引言

　　單片機，是嵌入式處理器的一大類(另外還有DSP、FPGA等)，具有高度集成、體積小、功耗低、降低成本等諸多優(yōu)點。隨著單片機技術的不斷發(fā)展，單片機在微機控制領域占據(jù)著重要地位，由于其具有體積小、可靠性好、易擴展、控制功能強、使用方便等優(yōu)點，在智能儀表、工業(yè)測控、計算機網(wǎng)絡與通信設備、日常生活及家用電器等方面都得到了廣泛的應用^[1~2]。單片機已廣泛應用于工業(yè)控制、智能家用電器、通訊、醫(yī)療和軍事等眾多領域，社會對掌握單片機技術的應用型人才的需求越來越大^[3]。

　　本設計的實驗箱采用了數(shù)字邏輯，單片機原理，電路基礎，動態(tài)數(shù)碼管掃描等各個方面的理論依據(jù)。單片機原理是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，單片機依靠程序運行，并且可以修改。單片機通過編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。

　　設計概述及目的

　　本設計是制作一個實驗箱，并對其進行實驗和軟件程序設計。實驗箱中包括MCU、基礎外設和擴展外設。

　　從國內同行業(yè)情況來看，單片機實驗箱沒有高精度集成，但是本次設計的實驗箱基本做到了高集成、高效率，以及可靠性等。系統(tǒng)的設計過程，首先要了解實驗箱各部分基本邏輯、原理，用Protel99SE進行原理圖和PCB繪制，再用腐蝕板制作成板，最后用匯編語言進行軟件調試和程序設計。

　　系統(tǒng)MCU及基本外設

　　P89V51 RB2單片機最小系統(tǒng)

　　如圖1所示，為P89V51RB2單片機的最小系統(tǒng)電路原理圖。所謂最小系統(tǒng)是指能夠使單片機工作起來的最基本的電路形式。單片機與簡單的接口電路相結合即可構成單片機最小系統(tǒng)，是單片機的基礎應用，并且具有強大的擴展優(yōu)勢，被人們廣泛應用^[4]。一個實際的應用電路都是以最小系統(tǒng)為基礎建立起來的。

　　5V直流電源模塊

　　為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定和實驗效果，電源模塊直接通過USB輸入5V的直流電源電壓，為單片機系統(tǒng)提供正常的工作電壓。為了能給輸出電源足夠的濾波效果，本系統(tǒng)采用470µF和100nF的并聯(lián)電路作為濾波電容。如圖2所示。

　　RS-232轉UART

　　UART是通用異步串行口的意思，通用異步接收/發(fā)送裝置，具有可編程性和高度兼容性，在數(shù)字通信及控制系統(tǒng)等各種嵌入式領域中得到了廣泛的應用^[5]。RS232是個人計算機的通訊接口之一，也是UART的一種，它采用232電平。RS232只是一種電平信號，只需要用FPGA做一個異步串行口。當信號從FPGA出來后通過TTL到232。