基于ISP下載的89S51單片機實驗平臺設計及應用

0 引言
單片機課程是電子電氣類專業及機電類專業必修的專業課，該課程既要學習單片機的硬件結構知識，又要學習軟件知識，往往使學生不知從何學起，感覺入門很困難。而目前多數職業學校學習課時較短，實驗條件較差，實驗工位也不足，學生動手的機會少，造成了學生對學科不感興趣，難以取得好的教學效果?；?a class="contentlabel" href="http://www.104case.com/news/listbylabel/label/ISP">ISP下載的89S51單片機實驗平臺具有電路簡單、價格低廉、適合學生自主動手制作，不需要復雜的外部設備，就能完成數十個基本實驗，幾乎覆蓋了本課程中大部分實驗內容。通過自制簡單實用的實驗平臺進行實驗，增加了學生動手實踐的時間，解決了學習課時少及實驗設備不足的難題，培養了學生自主學習、自主探索的意識，提高了學生獨立分析問題及解決問題的能力，取得較好的教學效果。

1 系統設計方案
圖1為系統組成框圖。系統主要由89S51單片機系統及ISP下載電路、輸入模塊、輸出模塊、電源電路等四大部分組成。

為了簡化電路，核心部分主要由89S51單片機最小系統及ISP下載電路組成，輸入模塊只選用了八路開關輸入電路及4×4矩陣鍵盤電路，輸出模塊選用四位七段數碼顯示電路、八路LED發光電路、聲音驅動電路、繼電器驅動等電路，共二種輸入及四種不同輸出方式供實驗時選擇。為了便于實驗，整個電路由Protel軟件完成原理圖及PCB圖的設計，將全部元件焊接在一塊PCB電路板中，連接好共用電源線及接地線。這樣，實驗時只需連接少量的導線，即可實現89S51單片機與不同的輸入、輸出模塊組合，構成不同功能及用途的單片機應用系統供實驗時使用。

2 相關模塊介紹
89S51單片機最小系統及ISP下載電路如圖2所示，電路主要由89S51、74HCT541等組成。89S51為Atmel公司生產的芯片，該芯片采用40PI N封裝雙列直插結構，內置4k E2PROM及256RAM，共40個引腳，四個八路輸出端口。通過在第18、19引腳外接12MHz振蕩晶體，第9引腳接復位電路，第31引腳接高電位，即構成了單片機最小系統。ISP(在線編程)是指編程芯片不用從電路板上拆下，可以直接在線上對芯片進行程序燒錄，省去編程器等復雜的外部設備，以利于程序的開發，Atmel公司在其官方網站提供免費燒錄軟件ISP-Flash Programmer供下載，大大降低了系統制作成本。89S51的第6、7、8、 9腳為SPI(同步序列式傳輸信號界面)引腳，功能分別是MOSI、MISO、SCK、RST。SPI引腳經74HCT 541隔離后分別與電腦打印接口的第7、10、6、9引腳相連接便形成了IPS電路。

輸入模塊電路如圖3(A)、(B)所示，共有二種輸入模式，分別是八路開關輸入電路和4×4矩陣鍵盤電路，使用時可根據實驗內容要求選擇不同的輸入方式及位數。