新型单片机实训平台的探索与设计唐启见

周文辉

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、PROTEL 99 SE、PROTUS 8.0（破解版）、POWER PCB 5.0（破解版）、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425 mm，宽298 mm，高100 mm，实验板尺寸长358 mm，宽280 mm。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，更低廉的价格。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。

参考文献

[1] 高博，周婷，彭珍瑞.“单片机原理及应用”课程实验教学改革[J].中国电力教育，2010（1）.

[2] 黄光华.以创新能力为目标的单片机实验教学改革[J].产业与科技论坛，2011.

[3] 徐坤，吴定允，周子昂，等.单片机实验教学平台若干问题的思考及改进方案[J].周口师范学院学报，2011.

[4] 伍松，张彦会.高校单片机实验教学改革与新探索[J].大众科技，2011.endprint

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、PROTEL 99 SE、PROTUS 8.0（破解版）、POWER PCB 5.0（破解版）、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425 mm，宽298 mm，高100 mm，实验板尺寸长358 mm，宽280 mm。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，更低廉的价格。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。

参考文献

[1] 高博，周婷，彭珍瑞.“单片机原理及应用”课程实验教学改革[J].中国电力教育，2010（1）.

[2] 黄光华.以创新能力为目标的单片机实验教学改革[J].产业与科技论坛，2011.

[3] 徐坤，吴定允，周子昂，等.单片机实验教学平台若干问题的思考及改进方案[J].周口师范学院学报，2011.

[4] 伍松，张彦会.高校单片机实验教学改革与新探索[J].大众科技，2011.endprint

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、PROTEL 99 SE、PROTUS 8.0（破解版）、POWER PCB 5.0（破解版）、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425 mm，宽298 mm，高100 mm，实验板尺寸长358 mm，宽280 mm。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，更低廉的价格。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。

参考文献

[1] 高博，周婷，彭珍瑞.“单片机原理及应用”课程实验教学改革[J].中国电力教育，2010（1）.

[2] 黄光华.以创新能力为目标的单片机实验教学改革[J].产业与科技论坛，2011.

[3] 徐坤，吴定允，周子昂，等.单片机实验教学平台若干问题的思考及改进方案[J].周口师范学院学报，2011.

[4] 伍松，张彦会.高校单片机实验教学改革与新探索[J].大众科技，2011.endprint