AT89S51單片機實(shí)驗系統的開(kāi)發(fā)與應用

摘要：針對傳統單片機實(shí)驗系統依賴(lài)于仿真器調試，實(shí)驗成本高且效率低，不適應現代科技的開(kāi)發(fā)要求的問(wèn)題，為改善單片機實(shí)驗系統的性能，采用在系統編程(ISP)的方法，利用AT89S51芯片設計了一種單片機實(shí)驗系統。實(shí)驗表明系統結構簡(jiǎn)單，實(shí)用性強，達到了工科類(lèi)高職生快速掌握單片機的基礎知識的預期效果。
關(guān)鍵詞：AT89S51；實(shí)驗系統；ISP；74LS164

目前單片機應用已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，單片機技術(shù)的發(fā)展也因此日新月異。作為實(shí)踐性很強的應用型學(xué)科，單片機研發(fā)及教學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗。傳統的單片機實(shí)驗系統需要頻繁拔插燒寫(xiě)單片機芯片來(lái)編程，依賴(lài)于仿真機調試，實(shí)驗成本高且效率低，已不適應現代科技開(kāi)發(fā)需求。如何充分合理利用單片機的性能，方便用戶(hù)高效學(xué)習與開(kāi)發(fā)產(chǎn)品成為當前的研究熱點(diǎn)。
單片機在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，并且在很多學(xué)校也開(kāi)設了相關(guān)的課程。通過(guò)對在校學(xué)生的調查，以及網(wǎng)絡(luò )上收集到資料的綜合分析，得知：目前無(wú)論是社會(huì )上還是在校學(xué)生，學(xué)習單片機的人數呈不斷增加之勢，對于單片機實(shí)驗板的需求也不斷增加。但是由于目前多數實(shí)驗板價(jià)錢(qián)較高，實(shí)驗項目不適于初學(xué)者學(xué)習。所以，開(kāi)發(fā)出一套價(jià)格低廉，易學(xué)易用的單片機實(shí)驗板，供實(shí)驗室使用，也可以為今后學(xué)生學(xué)習單片機技術(shù)提供一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺。

1 開(kāi)發(fā)方案
開(kāi)發(fā)此套實(shí)驗板一方面要價(jià)格低廉，另一方面要易學(xué)易用。除了可以完成單片機課程教學(xué)大綱規定的“LED實(shí)驗”、“按鍵操作實(shí)驗”、“蜂鳴器操作實(shí)驗”、“數字顯示實(shí)驗”等常規基礎實(shí)驗以外，還要滿(mǎn)足課程設計、實(shí)習實(shí)訓、畢業(yè)設計等教學(xué)環(huán)節的需求，開(kāi)發(fā)諸如“雙機通信”、“電子溫度計”、“萬(wàn)年歷”、“電子琴”、“數顯秒表”、“模擬交通燈”、“紅外遙控”等較高檔次的綜合實(shí)驗項目。
首先，對于開(kāi)發(fā)成本方面，電子元件占的比重最大，減少這方面的開(kāi)銷(xiāo)成為重點(diǎn)。還有電路板的花費，以及其他原材料的開(kāi)銷(xiāo)，這些花費要相對較少。因此，在購買(mǎi)電子元器件時(shí)盡量選用市場(chǎng)上常見(jiàn)產(chǎn)品，由于這些元件的普遍性和常用性，其性能不但可靠，且價(jià)格低廉。
其次，對于實(shí)驗板的易學(xué)易用性，借鑒已有的開(kāi)發(fā)板方面的資料，總結其優(yōu)缺點(diǎn)，取其精華，選用目前開(kāi)發(fā)單片機開(kāi)發(fā)板中最常用的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。
進(jìn)行單片機的實(shí)驗或開(kāi)發(fā)時(shí)，通常需要借助編程器將調試好的目標程序寫(xiě)入到單片機內部程序存儲器中。普通的編程器價(jià)格從幾百元到幾千元不等。另外，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，程序每改動(dòng)一次就要拔下電路板上的芯片編程后再插上，比較麻煩。
隨著(zhù)單片機技術(shù)的發(fā)展，出現了可以在系統編程(ISP)的單片機。ISP一般是通過(guò)單片機的串行接口對內部的程序存儲器進(jìn)行編程，如Philips公司的P89C51RX+、P89C51RX2單片機；Atmel公司的AT89S8252單片機；Winbond公司的W78E516等。利用在系統編程(ISP)的單片機，單片機的實(shí)驗和開(kāi)發(fā)不需要編程器，單片機芯片可以直接焊接到電路板上，調試結束即成成品，甚至可以遠程在線(xiàn)升級單片機中的程序，使得單片機應用系統的設計、生產(chǎn)、維護、升級等環(huán)節都發(fā)生著(zhù)深刻的變革。
因此，本著(zhù)價(jià)格低廉、易學(xué)易用的原則，采用Atmel公司生產(chǎn)的支持ISP技術(shù)的AT89S51單片機為控制器。

2 單片機實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統
2．1 單片機實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統電路原理圖
單片機實(shí)驗開(kāi)發(fā)系統電路原理圖如圖1所示。