隨著微機技術的不斷發展,在許多工程領域單片機的應用日趨廣泛,已逐漸取代了單板機。為了適應這一新形勢的變化,目前許多高校及一些中等�？茖W校已不再開設以單板機為主的“微機原理、接口及應用”課程，而直接講授單片機及有關技術。但是目前缺少相應的實驗設備及教材，有些學校不得不把原來單板機的有關設備移植過來，從而大大增加了教師及學生在實驗前的準備工作及實驗難度，影響了本課程的教學效果。鑒于這種情況，我們在多年教學和科研的基礎上，經過反復摸索實踐，從教學和科研兩個角度出發，既能滿足各個階層有關單片機教學實驗的要求，又能便于那些搞科研的同志進行科技開發應用，因此，我們研制了這套多功能性單片機教學科研實驗板，獻給我們的同行和廣大單片機用戶。
    從教學實驗的角度出發，該實驗板可適用于電類專業和非電類專業不同層次單片機教學實驗的要求，如：自動化，儀器儀表，電子技術，電子測量，計算機應用，機電一體化等各專業，及機械專業。對于那些課時較少，實驗時數較少的專業學生來說，利用該板可以做各種編程實驗，和一些簡單的輸入輸出接口實驗。如開關量輸入，發光二極管顯示以及數碼管顯示等，再進一步可以做定時器實驗―如電腦時鐘，計數器實驗等。對于學時數多一些的專業學生來說，還可以加上模/數、數/模轉換實驗，打印機接口實驗，以及串行口的輸入輸出實驗。上述所有實驗內容，都不需要學生擴展硬件，該板上提供了全部接口和器件。對于有些專業，單片機原理及接口技術是一門主課，不但學時數多，而且還安排了課程設計。因此這就要求學生有一定的動手能力。所以在設計該實驗板時，我們把80C196單片機的所有控制線、地址線和數據線經驅動后，全部引到了板子下端一排接線端子上，這就給系統的擴展提供了便利條件，同學們可以在面包板上設計自己的接口電路，由單片機來控制實現。最常見的實驗如：存儲器的擴充實驗、鍵盤/顯示接口芯片的擴展實驗、電子時鐘芯片的擴展實驗以及其它一些常用接口的實驗，若連續做的話，可以使每個同學在自己占用的實驗板上，設計成一個獨立的應用系統。這對于同學們的實際工作能力，將會有一個很大的促進和提高。
1 多功能實驗板的硬件結構
    80C196多功能實驗板的硬件結構如圖1所示。

 
1.1 多功能實驗板的地址分配
    EPROM2764用以存放固化的實驗板監控程序,占用地址0000H～1FFFH。RAM6264用來存放待調試的程序和數據,占用地址 2000H～3FFFH。8155的CE端、EPROM2764的CE端和RAM6264的CE端分別與74LS138譯碼器的Y0、Y1和Y3相連,占用不同的地址段。
1.2 顯示器與鍵盤
    可編程并行I/O接口8155的PB7～PB0口用來提供六位共陰極LED5～LED0顯示器的字形段碼,PC5～PC0用來控制顯示器的位選擇。同時 PC5～PC0也兼作鍵盤的列線,提供列掃描信號；PA1和PA0用作鍵盤的行線,通過讀行線的狀態以確定是否有鍵按下。
1.3 D/A與A/D轉換
    80C196的PWM端經過緩沖和濾波之后通過LM324連接到插座S1,可用示波器觀察波形。80C196的四路模擬輸入端ACH7～ACH4與插座 S3相連,模擬量由此引入，采用查詢方式進行A/D轉換，當查詢到A/D轉換結束后，讀取A/D轉換結果寄存器的值。片內A/D的模擬量輸入均可由電位器調節產生。插座S4與80C196的EXTINT端相連,作為外部中斷輸入，可對按鈕開關的按動次數進行計數。
1.4 HSI與HSO
    80C196的高速輸出引腳HSO3～HSO0通過同相驅動器74LS14輸出到插座S1,這樣就可以用示波器觀察HSO3～HSO0四個引腳的輸出波形。插座S2通過同相驅動器74LS14連接到80C196的高速輸入引腳HSI3～HSI0,被測信號可由此輸入。
    將80C196的HSO設定為軟件定時器狀態，軟件定時100ms中斷一次，實現每隔1秒鐘使8155的PA0～PA7循環輸出高電平送到發光二極管上顯示出來。
1.5 其它
    將微型打印機與80C196相連，打印出指定的字型和文字。
    串行口RS232C可用來進行雙向串行通訊實驗。80C196的串行接收端RXD和串行發送端TXD經過TC232C的兩個緩沖器完成邏輯電平的轉換并由 RS232C輸出。TC232C可以在±5V供電下提供±12V的輸出電壓,能夠滿足RS232C接口要求的邏輯電平。并行輸入輸出接口,可用來連接打印機或其它I/O設備,其數據引腳來自AD7～AD0,控制線和狀態線來自 、 和AD15口。
2 多功能實驗板監控程序簡介
    80C196多功能實驗板的監控程序框圖如圖2所示。主程序從復位后的入口地址2080Ｈ開始,置堆棧指針為00C0Ｈ,若片內RAM不夠用,堆棧也可設在片外RAM。8155、串行口和HSO初始化分別由子程序INI-8155、INI-232和INI-HSO完成。
    起始子程序將提示符信息寫入顯示緩沖區,然后調用顯示子程序DISPLAY在LED5上顯示提示符“—”。出現提示符表示已完成初始化,并在監控程序控制下,等待接收鍵盤信息。
    鍵盤掃描子程序KEY用來快速判斷有無按鍵,若有鍵按下,則調用子程序KEYIN讀入鍵值,為防止重鍵,讀入鍵值后,再次調用KEY等鍵釋放。接著對鍵值作出判斷:若鍵值<16,則是數字鍵,調用數字鍵處理程序將鍵值存入顯示緩沖區;若鍵值≥16,則是命令鍵,調用相應的命令鍵處理程序。
    多功能實驗板上共有6個命令鍵:
    （1）AD鍵按下后將在LED5～LED4上顯示提示信息“AD”,并在LED2～LED0上顯示80C196的模擬通道ACH4的采樣結果,且每隔0.5秒刷新一次。
    （2）DA鍵按下后將在LED5～LED4上顯示提示信息“DA”,并在與插座S1相連的示波器上顯示三角波。
    （3）PRINT鍵按下后將執行打印機演示程序。
    （4）SI0鍵按下后將執行串行異步通訊演示程序,在LED5～LED3上顯示提示信息“SIO”,LED1～LED0上顯示待發送或接收信息的ASCⅡ碼。
    （5）SHIFT為上下檔標志切換鍵,使該實驗板的12個鍵能作為22個鍵使用。
    （6）EXECUTE是執行鍵,輸入4位16進制數后再按下EXECUTE鍵,則轉向以該4位16進制數為首址的程序段執行。
 
 3 多功能實驗板的使用
    多功能實驗板不僅可為80C196單片機教學提供實驗手段,而且還可直接構成應用系統。實驗或調試應用系統軟件時可按圖3所示的仿真方式連線。

圖3 多功能實驗板仿真調試時的連線圖