基于ISP 的简约型51单片机实验板的设计

一共就有80mA的电流流过行驱动器的行选择端，如果不加驱动的话用TTL集成电路就无法驱动该点阵。又因为行驱动器又选择74LS164的移位方式的话，在送出显示数据后再送行选择码的时候会让相邻行的LED也会点亮，出现显示模糊的情况。所以行驱动器不用74LS164设计，在此选择两个74LS138接成一个四线译十六线的译码器来选择行。相应的行驱动电路如下图：

从上图可以看到，两个138组成的一个4译16线译码器的输出经过一个10K的电阻接到三极管9012的基极。三极管在此做为一个开关的驱动作用，当16线译码器输出低电平时，对应的三极管会导通将电源接到点阵的输入端，若对应的列驱动器输出列是低电平时就会让行和列交叉的那个发光二极管点亮。

2.3.3 液晶显示电路的设计

液晶显示电路采用 1602字符点阵液晶显示和12864图形点阵液晶显示器。

该电路采用总线接法,这样做的好处是可以把液晶显示器当作一个外部的存储单元来操作。 RW为读写控制线，高电平是读低电平是写，RS为命令和数据控制线，高电平是命令，低电平是数据，E使能信号端，当E有一个高电平时液晶模块使能。这样要对液晶模块访问时，只要把RW、RS设置好再把数据或者命令送到外部RAM的任一个地址去就可以了，或者把外部RAM的任何地址的数读进来。因为产生一次读或者写外部RAM都会使单片机RD、WR两个引脚的其中之一产生一个低电平，经过与非门74LS00后产生一个高电平使液晶显示器使能。

12864图形点阵液晶显示器有20个引脚，而且引脚跟1602字符液晶显示器兼容，所以驱动电路可以采用跟1602的驱动电路共用的方法。因为两个液晶显示器不同时使用，这样一来可以节省元件，二来可以减少布线的难度，又可以完成两种液晶显示器的实验。

2.4 开关信号输出模块的设计

2.4.1 开关信号输出控制继电器电路的设计

本设计的开关信号输出是用单片机控制一个继电器的动作,因为开关信号输出一个最普遍的应用就是继电器的控制。该部分的电路如下图所示：

观察上图可以看到开关信号输出模块的电路图，图中的继电器是一个通用的单刀双掷开关5V继电器。其1、2脚为输入线圈，3、4脚为常开开关端，4、5脚为常闭开关端。因为继电器的吸合电流比较大，不适合直接用单片机的IO口驱动，所以设计中采用了一个三极管9012来驱动。图中的R55是三极管的基极限流电阻，可以防止Q2的电流过大。D25是一个续流二极管，可以吸收继电器线圈释放时的反向电动势。因为当继电器吸合的时候电流是从VCC经过Q2、继电器线圈到地的，D25反向截止。继电器从吸合的状态释放时，线圈会产生一个反向的电动势，此时Q2是截止的，线圈就通过D25构成回路释放能量。如果没有D25，反向的电动势有可能会使Q2击穿损坏。图中还有一个发光三极管D15，是用来指示继电器的状态的，当继电器吸合的时候电流从VCC经过Q2、R58、D15到GND，发光二极管得电发光。R58为发光二极管的限流电阻，防止发光二极管的电流过大损坏。

2.4.2 发光二极管组成的八路流水灯电路的设计

流水灯控制是单片机实验板开关信号输出控制的一个经典电路，可以通过灯的亮灭来观察单片机I/O口的状态，使实验学习更加直观。

各个发光二极管都是共阳接法的，因为51单片机的高电平输出驱动能力不强，不可以驱动一个发光二极管发光。而51单片机的低电平输出驱动能力却比较大，这由51单片机的I/O口结构决定的，所以采用共阳接法。

2.4.3 开关信号输出控制蜂鸣器电路设计

蜂鸣器作为一个发声器件,由于其控制电压低,控制简单等原因,常常用于各种电子仪器的报警信号,比如计算机主板上就有蜂鸣器提示计算机的工作状态。本实验板上的蜂鸣器采用5V的直流蜂鸣器，可以发出响亮的鸣叫声，用来做声音的实验。

2.5 模拟信号输出模块的设计

模拟信号输出就是把单片机机过的数字信号转换成模块信号输出控制外部的设备，完成这一过程的元件就是DA转换。为了保持本实验板设计思想的一致性、简化电路设计和节省IO口，还是采用串行DA转换芯片 TLC5615。它有标准的SPI接口，一个数据线DATA、一个时钟线SCLK和一个片选信号引脚CS。正是通过这个接口使该器件和单片机接口通信，所以采用串行的DA芯片可以大减少单片机IO口的使用。TLC5615的REFIN引脚是DA转换参考电压输入端，通过电阻R1和R2的分压提供参考电压。OUT引脚是DA转换后的模拟电压输出端口，可以把被控制的器件接到此端口上实现均匀控制，比如把一个发光二极管接到此端口，随着输出电压的改变就可以看到发光二极管的亮度随着改变。

三、结束语

基于ISP下载的简约型51单片机实验板，在本校计算机04级学生