便捷式单片机实验开发装置
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0 引言
随着半导体技术的发展，计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展；这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。
单片机这个新时代的技术随之产生。
单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。
它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
使产品的体积减小，成本得到最大限度的节约。
单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。
根据社会发展需求，高校也把单片机技术列为主要课程之一，采用理论结合实践的教学方式，培养学生手脑并用的工程实践能力。
现今很多高校以及一些中职院校都拥有自己的实验室，实验设备也相对较为完善。
然而实验室也存在本身的缺陷，例如为了加强管理同学们只能在上课时间才能接触到试验箱设备。
而且学校安排的课时是有限的，远远无法满足同学们的实践要求。
所以怎样才能让同学们更多的进行实验是学好单片机技术的关键。
因此，该装置集合传统试验箱的优点，加以模块化和浓缩化。
只要有一台计算机加该装置同学们可以随时随地的进行单片机学习。
为同学们赢得更多的学习时间，提高了同学们的学习效率。
1 课题背景
1.1 单片机概述
所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。
因此单片机早期的含义为单片微型计算机（single chip microcomputer），直接译为单片机，并一直沿用至今。
由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。
随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。
这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机（microcomputer）传统的体系结构，所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。
单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机，它有惟一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称之为嵌入式微控制器（embedded micro controller）。
但是，在国内单片机的叫法仍然有着普遍的意义。
我们已经把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器，它是一个典型的嵌入式应用计算机系统。
目前按单片机内部数据通道的宽度，把它们分为4位、8位、16位及32位单片机。
1.2 单片机课程教学现状
《单片机基础》、《微机原理与应用》是理工科类专业的重要技术基础课，是实践性和实用性很强的学科。
其最终目标在于培养工科学生的硬件应用的能力。
因此，教学中实验系统的优劣将直接影响该课程的教学效果和学生的应用能力的培养。
对学生将来的发展有着关键性的作用。
由于技术的发展，不断更新教学内容，淘汰不够先进的部分，以适应社会对人才的需要。
但是单片机课程对实践环节的依赖比较大，实验手段的局限是制约教学水平的重要因素。
为了提高未来各相关专业《单片机基础》、《微机原理与应用》类课程实验与实践环节的教学水平，迫切需要在围绕满足当前和未来《单片机基础》、《微机原理与应用》类课程教学的要求基础上对新型微机实验系统及其相关实践环节的教学方法做一些探索性的研究工作。
1.3 课题研究意义
由于单片机技术在企事业单位得到广泛应用，越来越多的学校已经把单片机课程作为一门必修课，为大学生走向就业岗位打下坚实的基础。
当前，单片机微机应用类课程正处在转型期。
过去的20年中，单片机市场与需求都是以8位机为主的。
最近几年来，16位、32位单片机的嵌入式应用呈迅速增长的趋势。
8位单片机以其性价比高，而使其地位难以动摇。
8位、16位、32位单片机将在相当长时期内共存已是业界的共识，而单片机教学课程内容的稳定和课程定位的准确是至关重要的。
单片机技术发展迅速，课程的特点是实践性很强，它需要教师、教材、实验器件等协调配合，特别是实验平台，需要较大的投入。
教师要有相当的科研经验和应用背景，并能将科研的所得，以及对最新技术的了解贯彻到课程的讲解上，这些都有相当的难度。
课程定位的不同，所安排实验的要求以及授课对象也不同，影响课程定位的决定因素很多，其中专业对单片机的应用需求以及学时和学生的先修课程基础是很重要的方面，譬如对电子、机械、电气、自动化等非计算机专业学生，8位单片机应该可以成为他们对单片机认识的入门课程。
在实验当中对于单片机基本工作原理、采用芯片的工作特性、以及基本的汇编程序和接口技术的理解是必须的，特别强调学生的实践操作系统的能力。
现在用于单片机教学实验系统很多，一般分为8位、16位、32位单片机实验系统。
由于16位、32位单片机市场价格偏高，而普通的8位单片机也能起到教学的目的，对于学校来说选择8位单片机作为实验系统是一个不错的选择。
2 系统组成结构概述
2.1 系统的组成
1.直流电源模块
2.液晶模块
3.数码管显示模块
4.4*4键盘模块
5.386低频功放模块
6.1302时钟及24C02模块
7.18B20温度测试及红外模块
8.串口通信及ISP在线下载模块
9.单片机最小系统
B下载模块
11.数据光盘
2.2 实验内容
1）数制转换与单片机端口的控制
2）4*4键盘应用
3）串行通信
4）计数器定时器的应用
5) 1602液晶显示
6) 单片机音乐播放器制作。
