单片机实验开发系统的构成

模块一　单片机实验开发系统的构成

目前，国内外均已研制并生产出各种各样的单片机实验开发系统及开发工具。这里介绍由徐州师范大学电气工程及自动化学院研制的XZNU MCUS-Ⅰ型单片机实验开发系统，该实验系统彻底抛弃了以往单片机实验仪复杂得令人摸不着头脑的监控程序，所有资源完全公开、透明、模块多样化，能灵活组建多种实验及实训项目，真正让学生从软硬件两方面了解单片机设计应用的整个过程，从而快速掌握单片机应用设计技术。

XZNU MCUS-Ⅰ型单片机实验开发系统由用户板、伟福V8/L型仿真器和开关电源3大部分组成。用户板由CPU模块和若干单元电路组成，由于采用开放式设计思路，使用者可以结合用户板的各种单元电路自由设计实验方案，提高对单片机的整体认识及综合设计能力。伟福仿真器的插针直接插入CPU模块的40脚插座并始终保持连接状态，这样在实验时可以借助上位机的伟福Windows集成调试软件进行在线仿真与调试，非常方便。开关电源为用户板上的单元电路提供工作电源，并可通过小接插件外供，开关电源输出为＋5V/2A、＋12V/0.5A、－12V/0.5A，该系统元件位置图如图1.1所示。

用户板上的其他单元电路会在后面的实验及实训项目中陆续介绍，在这里重点介绍一下CPU模块，也为后面对实验电路原理图的理解提供参考。XZNU MCUS-Ⅰ型单片机实验开发系统用户板上的CPU模块电路原理图如图1.2所示。

MCS-51系列单片机的P0口中，每一位I/O口线都能驱动8个LSTTL门电路。1个标准的LSTTL门电路在低电平状态下的最大吸收电流为0.4mA，P0口具有8个LSTTL门电路的驱动能力，表示P0口在低电平状态下每一位I/O口线最大吸收电流的能力为3.2mA。当数据总线上挂接的外扩器件过多时，总线时序波形的上升沿和下降沿质量会变差，这用示波器可以看到。总线时序波形不好会影响数据传送的可靠性，因此在图1.2中我们采用74LS245总线收发器加强数据总线（D0～D7）的驱动能力，因为74LS245在低电平状态下最大吸收电流的能力为24mA，用它来驱动外围接口芯片比直接用P0口驱动外围接口芯片的能力要强得多。

74LS245的DIR端与CPU的读信号端（端）相连接，可保证正确的总线收发方向。

在图1.2中采用74LS244的目的是加强控制总线、T1、ALE以及用户板内的1MHz时钟信号CLK的驱动能力，以提高CPU模块与其他单元电路之间信号传送的可靠性。

CPU对外部接口芯片进行读/写操作时，在任何时刻只能有一个外部接口芯片享有向总线传送数据的权利；即在任何时刻，只能有一个外部接口芯片的片选端（端）被选中，否则就要发生总线冲突。图1.2中的2片3/8译码器74LS138提供16个译码片选信号，因此分时选用的外围接口器件不超过16个。

图1.1　元件位置图

图1.2　CPU模块电路原理图

2片3/8译码器提供的16个译码片选信号的地址映像空间（假定最高位地址A15A14＝00）如表1.1所示。

表1.1　2片3/8译码器16个译码片选信号地址映像空间