项目原理与内容

1.实验板的外观与整体布局

本实验板包含了发光二极管、矩阵键盘、数码管、8×8LED点阵、A/D和D/A转换模块、E2PROM、继电器、蜂鸣器、光敏电阻器、热敏电阻器、红外遥控、激光计数等模块。此外，还可以外接1602和12864液晶屏、步进电机、直接电机、温度传感器等模块。具体连接位置及布局如图1-1所示。

2.主要模块的电路原理图

（1）电源模块

实验板的电源采用5V电源供电，电路原理图如图1-2所示，其中BT1为DC端子，可通过直流5V电源为实验板供电，P2为排针引出的供电接口，可以使用5V直流电源供电。

在实验时可以通过USB线直接连接到计算机的USB接口上取电。注意使用这种方式时要通过开关进行切换，切换开关的位置如图1-2所示。

（2）单片机模块

单片机模块是整个实验板的核心。本实验板采用的单片机是STC公司生产的89C5XX单片机做为核心控制芯片，它是一款性价比非常高的单片机，它完全兼容ATMEL公司的51单片机。除此之外，这款单片机自身还有很多特点，如无法解密、低功耗、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰等。另外，本实验板的单片机插槽还支持STC全系列单片机及AVR系列单片机。

通过图1-3，可知单片机的P0口和P1口都连接了上拉电阻。图1-3中的Y1即为晶振所在位置。

（3）流水灯模块

流水灯是实验中比较重要的一个组成部分，通过流水灯可以完成很多初级实验。流水灯模块主要由一个锁存器和八个发光二极管组成，其电路原理如图1-4所示。

从图1-4中可以看到流水灯模块中通过一个74HC573与单片机的P0口相连，锁存器的锁存控制端连接在P12口线上，通过对P12口线的控制可以打开或关闭流水灯模块。

（4）键盘模块

键盘模块由独立键盘和矩阵键盘两个部分组成。4×4矩阵键盘连接在单片机的P2口上，行线为P20、P21、P22、P23，列线为P24、P25、P26、P27。同时独立键盘也使用了P24、P25、P26、P27这四条口线，因此独立键盘与矩阵键盘不能同时使用。键盘模块的电路原理如图1-5所示。

（5）LED点阵模块

LED点阵模块通过两个锁存器U4和U9与P0口相连。工作时通过控制两个锁存器的锁存端分别传送行、列值。U4的控制引脚为P13，U9的控制引脚为P11。当不使用LED点阵时可以通过P13和P11引脚将该模块关闭。LED点阵模块的电路原理如图1-6所示。

（6）数码管模块

数码管是单片机中重要的人机交互途径，很多简单实验的输出结果都是通过数码管来显示的。本实验板中的数码管模块通过两个锁存器U8和U9与P0口相连。通过切换U8和U9分时开启，达到只用一个P0口实现8位数码管的动态显示。U8的控制锁存引脚为P10，U9是数码管模块和LED模块共用的锁存器，其控制锁存引脚为P11。当不使用数码管时可以通过P10和P11口线关闭数码管模块。数码管模块的电路原理如图1-7所示。

（7）USB转串口模块

目前大多数计算机中已经很少存在串口，通常都使用USB接口。故实验板中特殊设定了一个USB转串口的模块，通过USB接口来模拟串口的工作。其电路原理图如图1-8所示。

第一次使用实验板时必须安装驱动程序。驱动程序安装完成后，在计算机的设备管理器中即可看到（见图1-8）。这里模拟出来的串口也是后面下载程序时要用到的串口端口。

这里只是简单介绍了实验板中常用的几个模块的电路原理，其他模块在后续的实验中在应用到的时候会继续讲解。

通过前面的介绍，可以看到本实验板充分发挥了单片机的核心作用，很多模块都复用了相同的引脚，所以在实验板上设计程序时，要充分考虑利用引脚的问题。对于与当前实验无关的设备要通过锁存器的控制引脚将其关闭，以防影响实验程序的正常运行。

3.实验程序的下载与烧录

写好的单片机程序要下载到单片机内部才可以运行，这一过程也有人称为烧录。传统的单片机烧录过程相当复杂，需要借助专业的设备才能进行。本实验板采用的STC系列单片机支持ISP，可以通过串口，使用烧录程序直接下载到单片机中，如同复制一个文件一样简单。

程序下载需要使用的软件是STC-ISP。该软件可以在STC的网站下载到。使用起来也十分方便，该软件并不需要安装，下载解压后直接就可以运行，软件的运行界面及程序的下载过程如图1-9所示。