|
新型ＭＣＳ５１實驗設備的研究與探索
（作者未知） 2010/6/21
【摘 要】單片機實驗設備中以MCS-51為核心的產(chǎn)品最多,本文討論了國內(nèi)幾款MCS-51系列單片機實驗設備存在的缺陷,同時也提出了自己的設計方案,為新一代設備的問世提供參考。
【關鍵詞】單片機 實驗設備
目前,雖然單片機家族的成員種類繁多,但MCS-51系列單片機依舊占領著工業(yè)測控和自動化工程應用的主要市場,是國內(nèi)單片機應用領域中的主流,這一客觀事實決定了全國各大高校的單片機類教材仍以MCS51系列單片機為主,同時MCS51單片機教學和實驗設備也得到了相當迅速的發(fā)展。
一、現(xiàn)有實驗設備狀況和特點
1.上海杭虹公司生產(chǎn)的ADEK單片機實驗系統(tǒng)價格十分昂貴,約為五千元左右,且需外接一個穩(wěn)壓電源,體積也相當龐大。開發(fā)環(huán)境僅支持匯編語言編程,不支持C語言。
2.浙江啟東計算機有限公司生產(chǎn)的DAIS80958B+實驗系統(tǒng),技術相對比較成熟,功能也較多,但價格仍要在三千元以上,體積也比較龐大。開發(fā)環(huán)境也存在局限性。使用時靈活性差。
3.國內(nèi)還用很多單片機仿真機產(chǎn)品(例如:偉福等),但它們只有仿真功能,是真正意義上的仿真設備,沒有任何外圍電路,而且每臺價格在一千八百元左右,相對比較昂貴。
二、各種實驗設備的共同問題
1.功能接口陳舊且價格昂貴
實驗系統(tǒng)上只是由一些傳統(tǒng)的與教材同步的實驗項目,一些綜合性的、設計性的實驗項目過于古老而失去的實際價值。在功能接口的數(shù)量上也相對較少,不利于系統(tǒng)結構的簡化和擴展。在此種情況下,系統(tǒng)設備的整體價格仍舊保持在幾千元以上,可以說其性價比很差。對于高校一般設備單位價值在500元以上,專用設備單位價值在800元以上,使用期限在一年以上,并在使用過程中基本保持原有物質(zhì)形態(tài)的資產(chǎn)被稱為固定資產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計,多數(shù)高校的單片機實驗設備作為固定資產(chǎn),使用期限一般為5-10年之間,其中期限為8年的占50%以上。對于當今電子行業(yè)的飛速發(fā)展可想而知,實驗設備的經(jīng)濟價值與實用價值已經(jīng)產(chǎn)生了矛盾,而且隨著時間的推移正在逐步加深。
2.體積龐大
設備體積龐大意味著實驗臺面積要跟著增加,保存和管理均需占用很大空間,且在外觀上也會失去美觀。幾大廠商的產(chǎn)品占用實驗臺面積基本上遠超過一張A3紙,每臺設備的保存空間大約也要在0.05立方米左右(按長*寬*高=0.6米*0.4米*0.2米=0.048立方米計算),如果一間實驗室按配置40套實驗設備計算,保存空間約占2立方米,數(shù)字雖小,但單位很大。
在設備檢修與維護方面,由于生產(chǎn)廠家有一些技術不公開,所以造成多數(shù)故障實驗室管理人員無法檢測,需返廠維修,極大地加大了后期維護的成本,同時也會極大地影響實驗的開出率。
3.存在編程環(huán)境的限制
編程語言的限制卻是一個致命的問題。
匯編語言程序以執(zhí)行速度快著稱,因為匯編語言編出來的程序是最優(yōu)化的程序。匯編語言要具體考慮每個寄存器和存儲器的位數(shù),較適合單片機初學者。但不同型號的單片機都有屬于自己的一套匯編語言,因此程序根本不存在可移植性。所以不便于學生向其它型號單片機轉向。
C語言是全世界工程技術人員中最為流行、和最通用的編程和調(diào)試語言。C程序生成機器代碼的過程稍微復雜些,而且代碼數(shù)要比直接用匯編語言編寫的程序代碼數(shù)多得多。但C程序具有很好的可移植性,而且算法實現(xiàn)容易,不用考慮寄存器位數(shù)限制,程序通俗易懂等特點。
正因為匯編語言和C語言各有各的優(yōu)勢和特點,所以不應對編程環(huán)境加以限制。更應該使二者結合起來給使用者提供更加便利的實驗條件。
4.系統(tǒng)電源安全性差
系統(tǒng)電源若采用變壓器降壓加整流加穩(wěn)壓的方法,雖說可以得到各種不同的電壓源,但勢必要將交流220V直接引入實驗設備上,在一定程度上存在安全隱患。
三、新型MCS51教學實驗設備的設計探索
1.確定設計方案
要保留典型的功能接口作為對傳統(tǒng)實驗項目的兼容,去除功能陳舊而失去了實際意義和使用價值的功能接口,減少空間的浪費。實驗設備上多設計一些數(shù)字化傳感器功能接口,順應數(shù)字化的發(fā)展趨勢,而且實用價值高,性價比高。
采用的單片機作為系統(tǒng)處理器的核心,需要它可以通過串行口或ISP等方式從計算機上進行程序下載,簡化開發(fā)過程。這樣的單片機已經(jīng)問世許多年,如STC89C系列單片機采用串行口下載程序,AT89S系列單片機采用ISP方式下載程序,它們都是51系列的兼容單片機。
采用KEIL C編程調(diào)試環(huán)境,打破編程語言的局限。SST89E564RD等SST系列的幾款單片機不僅可以兼容51系列單片機（未完，下一頁）
|