1.3 学习单片机软、硬件实验设备的准备

在你决定学习单片机之前，首先请你准备好必要的软、硬件设备，完善的学习条件才能给你带来高效的学习收获。

硬件准备：计算机一台（奔腾级以上的家用计算机即可，要求不苛刻）；烧写51单片机芯片的编程器一台；51实验板一块（单片机实验的核心部分）；仿真器一套，它会给你的学习带来很大的方便，提高学习效率；实验附件1602LCD液晶屏、红外线遥控器、步进电动机、DS18B20温度传感器、200m无线收发模块。

1.增强型51实验板

首先，我们来看实验板的硬件资源可做哪些实验及其主要特点，实验板的实物照片如图1-9所示。

图1-9 增强型51实验板

1）数码管：可以实验和仿真各种计数器、数字显示以及用单片机做电子钟等仿真。例如计数器、秒表、电子钟等。

2）LED流水灯：可以显示P口的状态，与教程相配套，可做实验，如正反流水灯、交通指示灯等。

3）键盘：可以实验与键盘有关的程序。

4）扬声器：适合做各类发声程序的仿真和实验，如让小扬声器演奏各种乐曲，唱首歌。

5）继电器：有了它我们就可以知道怎么来做一个以弱控强——弱电控制强电的系统。

6）24C02：用来做IIC通信实验，当然你也可以更换不同芯片来做实验。

7）液晶屏：通过液晶屏显示你想要的信息，例如发光管、数码管显示更为漂亮，专业化。

8）RS232串行接口：支持串口通信实验，可以让你的计算机和单片机互相通信，完成指定的任务。

9）步进电动机驱动电路：可以非常方便地接上步进电动机，完成步进电动机的各类实验，如电动机的正、反转等。

10）红外线接收器：可以做红外线解码实验，红外线遥控器等，酷！！！配合SAA3010T遥控器完成遥控解码及红外线遥控实验。如按遥控器的数字键1～8，即可点亮实验板上的第一个发光管至第八个发光管，或按遥控器键数码管显示相应的数字。当然，你也可以通过改动程序来达到红外线遥控其他资源的目的。

11）所有芯片引脚都接有外扩排针，有利于外扩更多的功能，外扩实验的功能没有限制，完全由用户决定。

2.微型51仿真器

图1-10 微型51仿真器

现在我们对实验板已经有所了解，如图1-9所示，但仅有实验板还是无法完成我们的实验过程的，我们还需要通过仿真器与实验板相结合来调试程序，比如我们的程序有50行，假设代表了5个驱动硬件的动作，这时候如果有仿真器的话，我们可以让这5个动作一个个地去执行，同时能够观察到在执行这5个动作的过程中，单片机内部的各单元状态是怎么样的，也就是可以细致地分析一下整个程序在硬件中的具体工作过程。这样我们就可以了解程序中是否有问题存在，所以叫做仿真。使用仿真器就不必为了改程序而反复地烧写芯片，同时可以使用单步运行、指定端点停止等功能，调试极为方便。仿真器的实物如图1-10所示。在早些年前，因为51芯片的存储器是EPROM的，反复烧写的寿命非常有限，开发程序只能靠专业的、昂贵的专业仿真器来完成，排除了所有错误之后再将HEX或BIN文件一次写入单片机芯片内。现在，有了内部含有闪存的单片机之后，才使反复烧写试验成为可能，但是也还是无法实现像仿真器那样的实时调试，学习效率自然要低很多了。图1-1中，插在实验板上的那个设备就是仿真器。

仿真器可仿真89C2051、89C51、89C52、89S51、89S52、89C58等MCS51内核的单片机，直接支持KEIL C51的IDE开发仿真环境，RS232通信接口，支持汇编、C语言，混合调试。其兼容标准：仿真器具备的资源是P0、P1、P2、P3的32个I/O口，64K程序空间，兼容52内核。

3.A51编程器

当你使用仿真器和51实验板调试完程序后，最后一道工序就是将目标程序烧入芯片，我们通过使用编程器来完成这个步骤，通常也将编程器叫烧录器。图1-11所示为编程器烧写51单片机。

图1-11 A51编程器

A51编程器支持目前最为经典和市场占有量最大的ATMEL公司生产的AT89C51、C52、C55和最新的S51、S52；AT89C1051、2051、4051等芯片，特别适合于渴望学习51单片机，又想尽量减小学习投入的朋友。毕竟51系列早已经成为了工业标准，学习51单片机，使一切都在单片机的控制下变得智能化，这是每一个爱好者和发烧友的梦想！

A51编程器的主要特点：

1）使用串口通信，芯片自动判别，编程过程中的擦除、烧写、校验各种操作完全由编程器上的监控芯片89C51控制，不受PC配置及其主频的影响，因此烧写速度很快并且烧写速度和PC的档次无关。烧写成功率高达100%。

2）采用57600高速波特率进行数据传送，编程速度可以和一般并行编程器相媲美。经测试，烧写一片4K ROM的AT89C51仅需要9.5s，而读取和校验仅需要3.5s。

3）体积小巧，省去笨重的外接电源适配器，直接使用USB——Universal Serial Buy（通用串行总线）端口5V电源，携带方便，非常适合初学者学习51单片机的要求。

4）软件界面友好，菜单、工具栏、快捷键齐全，全中文操作，提供加密功能，可以保护你的创作产权。可以说是麻雀虽小，五脏俱全！

5）功能完善，具有编程、读取、校验、空检查、擦除、加密等系列功能。

6）40pin和20pin锁紧插座，所有器件全部以第1引脚对齐，无附加跳线，对于DIP封装芯片无需任何适配器。

7）采用优质万用锁紧插座，和接触不良等问题彻底说再见，可烧写40引脚单片机芯片和20引脚单片机芯片。

8）改进的烧写深度确保每一片51系列芯片的反复烧写次数都能达到1000次以上！内部数据至少保存10年。

9）因为采用了9针串口通信，就不会再和打印机抢一个打印口，随时随地想烧就烧，让芯片编程成为一种快乐！

4.实验附件介绍

实验附件——1602LCD液晶屏、6121码红外线遥控器、步进电动机、DS18B20温度传感器、200m无线收发模块。

（1）1602LCD液晶屏

1602LCD液晶屏正面如图1-12所示，反面如图1-13所示。

图1-12 1602LCD液晶屏正面

1602LCD字符型液晶屏由5×7点阵字符位组成，可以用来显示数字、字母及各类符号，根据显示的容量为2行16个字，液晶屏带有绿色背光照明，显示效果清晰而美观。图1-12和图1-13为1602LCD液晶屏外观照片。

（2）红外线遥控器

红外线遥控器如图1-14所示。

（3）步进电动机

步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。在没有超出负载的情况下，步进电动机的转动速度、停止的位置只取决于送给电动机脉冲信号的频率和脉冲数，而不会受到负载变化的影响，如：我们给步进电动机加一个脉冲信号，电动机则转过一个步距角。微型步进电动机如图1-15所示。

图1-13 1602LCD液晶屏反面

图1-14 红外线遥控器

（4）DS18B20温度传感器

DS18B20是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（提供9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。如图1-16所示。

图1-15 微型步进电动机

图1-16 DS18B20温度传感器

（5）200m无线收发模块

200m 4键遥控模块，常用于报警器设防、车库门遥控、摩托车、汽车的防盗报警等。遥控模块价格低廉，发射机手柄体积小巧、外观精致，耗电少，工作稳定可靠。采用优质塑料外壳，带保险盖，防止误碰按键。天线拉出时长13cm，遥控器只有20g重量。

无线遥控接收板，接收模块有7根引脚，分别为VCC、D3、D2、D1、D0、VT、GND，其中VCC为5V供电端，GND为接地端，VT为解码有效输出端，D3、D2、D1、D0为4位数据锁存输出端，有信号时能输出5V左右的高电平，驱动电流约为2mA，与发射器上的4个按键一一相对应，天线是一根长度为23cm的软导线。无线发射器和接收模块如图1-17所示。

图1-17 200m遥控无线收发模块

如需本书配套的实验器材设备，可以与我们取得联系。网站上有大量的实验实例和视频演示录像供读者朋友学习参考，并且定期更新。