多路开发器在单片机教学中的应用

[摘 要]单片机在线仿真技术的出现,极大提高了单片机应用系统开发效率,为系统应用和工程开发提供了便利。单片机教学重在开发实践,只有实践才能掌握好相关知识和技术。面对跨专业重复率极高的实验教学,很难满足每个学生单机实验开发的需求。在现有单片机实验室条件下,自行研究设计制作单片机仿真的多路开发器,实现多个学生共用一个仿真器,设备利用率得到较大提高。

[关键词]在线仿真 AT89C2051 继电器 实验教学

[中图分类号]TP368.1[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0120-02

1 开发背景

单片机开发通常采用“宿主机/目标机”方式,如图1所示。利用宿主机集成开发调试环境进行仿真调试,进行实时分析和在线仿真调试,直到实现目标板功能。通过USB口线将编译生成的目标代码下载到目标板上。这样,目标板在就可以脱机工作。

这种无疑是很好的开发方式,但它的问题是设备利用率低下,这在单片机实验教学中显得尤其突出。所以在实验室设备紧缺情况下,开发一套辅助设备来提高仿真开发设备的利用率是非常必要的。

2 设计要求

为解决实验室设备紧缺和经费紧张情况,在单片机实验室现有仿真设备基础上,设计制作一个单片机多路仿真开发应用装置,实现一套单片机开发器可供几个学生轮流使用。这样几个学生一组共用实验设备,既能提高设备利用率,又能形成良好的开发仿真学习氛围,更重要的是降低设备重复投入。

3 整机框图

多路仿真开发器原理框图如图2所示。通过该多路仿真开发器,使四组学生能够各自完成不同的实验内容,并可以借助不同的目标板。通过该开发器,很好地满足了实验教学需求,并且在教学实践过程中取得了良好的效果。

4 多路开发器电路

4.1 系统控制电路

通过一个以AT89C2051为核心的控制电路,实现多个学生主机对一台单片机开发器轮流地一对一的仿真使用。系统控制电路如图3所示。通过选用AT89C2051芯片、74LS04反相器和电磁继电器为主要部件,组成一个自动选通电路,来正确地完成每个学生主机与单片机仿真器之间USB数据通信。

4.2 驱动电路

驱动电路单元主要由74LS04反相器、光电耦合器和三级管构成。光电耦合器起到光电隔离的作用,使电路更完全可靠。

4.3 继电器开关电路

继电器开关电路如图4所示。当某学生请求使用多路开发器时,按下按键,产生一个低电平,单片机驱动对应发光二极管导通发光,指示正在被申请,同时单片机I/O端口经74LS04反相和三极管放大驱动,使得相应继电器K导通,从而连接该学生主机和单片机仿真器USB的D+线,D-线和地线也能够顺利连接,这样就完成了学生主机与单片机仿真器的连接使用。

5 软件编程

单片机系统开发仿真调试借助uVison3集成调试软件,可以完成程序的编辑、编译、仿真,以及编程烧录到单片机芯片上,最后实现脱机工作的应用系统板。

6 功能结果

整个系统运行正常,达到了单片机仿真器的多路复用。通过该单片机仿真多路开发器的研制,为提高实验设备利用率开辟了新的途径,对弥补高校教学经费短缺具有积极意义。

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