摘要：虽然市场上有很多51单片机和EDA的下载器，但价格比较贵，并且一般不具备调试功能，无法满足电子爱好者的需求，而本开发板可以实现51单片机下载和调试功能。它可以将汇编语言和C语言程序通过计算机的并口（25针口）直接下载到各个芯片中，也可以用于C51单片机、EDA内部程序和简单的数字电路的调试观察，另外，电路中还具有声光报警、继电器、记忆储存等其他功能。本系统是根据平常在实际应用和调试过程中得到的经验，采用一些常用的电子产品中的模块组装成的，实现了物美价廉的特点，并且采用生活中常见的USB、电池等电源进行供电，使用比较方便。
关键词：MCSC51开发板；EDA；记忆存储；下载；调试
0引言
51单片机技术自发展以来已走过了近20年的发展路程。单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势，小到电子遥控玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对51单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生51单片机开发板。[1]
1方案设计
1.1整体设计思路
图1C51综合开发板的系统方框图
本开发板在以C51单片机为核心控制器的基础上，对外围电路进行了设计，包括复位电路、时钟电路、显示电路、声光报警电路、记忆存储电路、下载电路等，主要实现了程序下载和调试功能，它可以将汇编语言和C语言程序通过计算机的并口（25针口）直接下载到各个芯片中，也可以用于C51单片机、EDA内部程序和简单的数字电路的调试观察，在调试过程中可以利用发光二极管观察程序输出状态，并且还可以用开关和按钮作为状态输入来调试程序。另外，电路中还具有声光报警、继电器、记忆储存等其他功能，记忆储存可将脚本程序下存放到存储模块里，运用起来就比较简单，并且系统中还提供扩展插槽。系统方框图如图1所示。[5]
1.2方案论证
1.2.1 下载线接口方式选择
方案一：从ALTERA下载线的接口直接与AT89S52、EPM3064ALC44和EPM7128ALC84的下载引脚上，但考虑的信号可能会干扰。
方案二：采用总线分支用跳线帽或拨段开关来选择，这样可以避免信号干扰和失真。
1.2.2 电源
方案一：变压器变压整流但这不仅体积大而且也很重，也不方便携带。
方案二：采用平常生活中比较经常遇到的电源，如USB电源、电池等。
1.2.3 显示功能方案
方案一：采用74LS138和74LS248分别驱动4个七段码共阴极LED来显示，这样占用的I/O端口少，但显示的字符有限。
方案二：采用分立元件加上拉电阻，不仅可以显示七段译码器的字符，还可以显示h（点）等其他的字符。
1.2.4 电位指示的选择
方案一：电压表精确度比较高显示直观，同时设计也比较复杂。
方案二：逻辑电笔工作原理简单，体积小，并且该系统中大部分都是数字信号状态明显，所以采用逻辑电笔观察各点的电位更为直观。因此该系统采用逻辑电笔。[2]
2硬件设计
2.1电源模块
电源采用多种输入模式，有USB、排针等，电路中的排针和另一个接口5V和9V都可以使用，是通过J14用跳线帽进行转换，如果输入为5V则跳线帽接1、2两脚，若输入为9V则接2、3两脚，再通过IC11 7805集成稳压芯片进行转变为5V，经过开关后面的J13和J13X是备用电源。L12和C112-C117组成高频滤波提供EPM7128ALC84工作，另一路先经过IC12、RP11、RES2和C14降为3.3V，然后再用L11、C15-C18高频率波后提供给EPM3064ALC44工作。电源电路设计原理图，如图2所示。[6]
图2电源电路原理图
2.2七段码LED模块
电路采用分立元件和上拉电阻作为驱动，方便更多的字符的编辑。比如Ａ、b、C、d、E、F和点的显示。七段码LED显示电路原理图，如图3所示。
2.3MCSC51、EDA最小系统[5]
MCSC51、EDA最小系统的主要组成部分是复位电路、时钟电路、电源电路和单片机，详细介绍见单片机教科书。电路原理图如图4-6所示：
2.4输入模块
按钮主要作状态输入、点动信号和BCD码输入等功能。电路原理图，如图7所示。[7]
2.5逻辑电笔
逻辑电笔主要应用在数字电路里，用来检测某点电压的高低，当电压为高电平时三极管Q71导通，则此时发光二极管LED71亮起，反之，Q72导通LED72亮起。电路原理图如下
图8逻辑电笔电路原理图
2.6下载模块
下载模块分为两部分，第一部分altera下载线，在市场上都可以买到它，如果想自己做的话可以参考图9。第二部分就是下载线接口（如图10）采用总线分支接法，设计时用两排接口是为了更方便使用，既可以用跳线帽又可以用拨段开关来作芯片下载的选择方式。
2.7发光二极管模块
发光二极管可以用来做BCD码显示，但它主要的作用就是用来作指示用。
图11 发光二极管电路原理图
2.8其他模块
扬声器主要用来做声信号指示和报警作用，但接口J82的2脚有信号是Q82导通则扬声器L81就发声。继电器控制电路主要作用低电压控制高电压或信号隔离，其工作原理与扬声器一样。
图12 继电器控制电路原理图
2.9记忆存储模块
如图13所示，电路提供I2C总线E2PROM（AT24C01）和串行EEPROM（AT93C66）模式存储。
3硬件调试和软件调试
3.1AT89S52调试
AT89S52系统调试：首先在HK-51仿真开发系统里编程如图14，然后将它编译成.EXE文件。再运用ISPlay，将事先编译好的.EXE文件打开（要记得编译的途径），然后点击“写”将.EXE文件下载到AT89S52里,这样就可以编译成功了。但是需注意，第一次下载时要设置下载配置文件，首先点击程序设置，可以看到“下载配置文件”一栏，在浏览选项里找到isplay\pin_config\Altera_BYTEBLAST.ini文件，如果记不清文件具体文字可以用文件夹里的搜索。
图14
3.2EPM3064ALC44调试
先打开Quartus II 软件，在菜单上选择File/New project...，选择你要保存的路径，继续点击Next直到芯片选择,然后先在Family栏选择“MAX300A”，继续在Available devices里选择EPM3064ALC44-10，最后点击Finish，工程文件夹新建完成。接下来是新建原理图文件或文本文件，点击File/New project wizard...,编辑程序以及原理图，然后将其编译生成.pof和.sof文件。再点击Tools/Progrmmer出现一界面，在此界面菜单上查看Hardware Serup...的选项是否为No Handware ，如果是则点击Hardware Serup...添加即可。最后点击Start进行编程下载,下载时会有提示是否有错误（错误为红色字体），如果出错则双击红色字体，修改错误，直到没有错误为止。
4结论
51单片机开发板也称51单片机实验板、51单片机学习板,是用于学习51型号的单片机的实验及学习器件，它将51单片机常用的外围（比如流水灯、数码管、 EEPROM、时钟、继电器等）集成在一小块电路板上，可以直接插在PC机上面，便于携带和学习，另外一些中小型项目也可以直接在此板上面进行二次开发，开发完成后即可以在此基础上重新画图做板，极大地缩短了公司的开发周期，节省硬件成本。本开发板在以C51单片机为核心控制器的基础上，对外围电路进行了设计，包括复位电路、时钟电路、显示电路、声光报警电路、记忆存储电路、下载电路等，主要实现了程序下载和调试功能，可以用于各类通用实验、软硬件测试和51单片机的学习，具有操作简单、性价比高和可靠性高特点，因此具有一定的实用价值和现实意义。
参考文献：
[1] 代芬，王卫星.单片机综合实验开发板[J].实验室研究与探索,2010（8）.
[2] 黄智伟.基于S51单片机开发板设计.西安邮电学院[D],2010（1）.
[3] 侯振鹏.嵌入式C语言程序设计--使用MCS-51[M].人民邮电出版社,2006（07）.
[4] 谭浩强.C程序设计[M].清华大学出版社,1799.
[5] 张洪润,张亚凡.单片机原理及应用[M].清华大学出版社,2005.
[6] 肖洪兵,胡辉, 郭速学.跟我学用单片机[M].北京航空航天大学出版社, 1994.
[7] 张迎辉.单片微型计算机键盘接口设计[J].信息技术,2004（7）.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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