目前單片機應用已滲透到各個領(lǐng)域，單片機技術(shù)的發(fā)展也因此日新月異。作為實踐性很強的應用型學科，單片機研發(fā)及教學離不開實驗。傳統(tǒng)的單片機實驗系統(tǒng)需要頻繁拔插燒寫單片機芯片來編程，依賴于仿真機調(diào)試，實驗成本高且效率低，已不適應現(xiàn)代科技開發(fā)需求。如何充分合理利用單片機的性能，方便用戶高效學習與開發(fā)產(chǎn)品成為當前的研究熱點。
　　單片機在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多學校也開設了相關(guān)的課程。通過對在校學生的調(diào)查，以及網(wǎng)絡上收集到資料的綜合分析，得知：目前無論是社會上還是在校學生，學習單片機的人數(shù)呈不斷增加之勢，對于單片機實驗板的需求也不斷增加。但是由于目前多數(shù)實驗板價錢較高，實驗項目不適于初學者學習。所以，開發(fā)出一套價格低廉，易學易用的單片機實驗板，供實驗室使用，也可以為今后學生學習單片機技術(shù)提供一個開發(fā)平臺。
　　1 開發(fā)方案
　　開發(fā)此套實驗板一方面要價格低廉，另一方面要易學易用。除了可以完成單片機課程教學大綱規(guī)定的“LED實驗”、“按鍵操作實驗”、“蜂鳴器操作實驗”、“數(shù)字顯示實驗”等常規(guī)基礎實驗以外，還要滿足課程設計、實習實訓、畢業(yè)設計等教學環(huán)節(jié)的需求，開發(fā)諸如“雙機通信”、“電子溫度計”、“萬年歷”、“電子琴”、“數(shù)顯秒表”、“模擬交通燈”、“紅外遙控”等較高檔次的綜合實驗項目。
　　首先，對于開發(fā)成本方面，電子元件占的比重最大，減少這方面的開銷成為重點。還有電路板的花費，以及其他原材料的開銷，這些花費要相對較少。因此，在購買電子元器件時盡量選用市場上常見產(chǎn)品，由于這些元件的普遍性和常用性，其性能不但可靠，且價格低廉。
　　其次，對于實驗板的易學易用性，借鑒已有的開發(fā)板方面的資料，總結(jié)其優(yōu)缺點，取其精華，選用目前開發(fā)單片機開發(fā)板中最常用的開發(fā)工具和開發(fā)語言。
　　進行單片機的實驗或開發(fā)時，通常需要借助編程器將調(diào)試好的目標程序?qū)懭氲絾纹瑱C內(nèi)部程序存儲器中。普通的編程器價格從幾百元到幾千元不等。另外，在開發(fā)過程中，程序每改動一次就要拔下電路板上的芯片編程后再插上，比較麻煩。
　　隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可以在系統(tǒng)編程（ISP）的單片機。ISP一般是通過單片機的串行接口對內(nèi)部的程序存儲器進行編程，如Philips公司的P89C51RX+、P89C51RX2單片機；Atmel公司的AT89S8252單片機；Winbond公司的W78E516等。利用在系統(tǒng)編程（ISP）的單片機，單片機的實驗和開發(fā)不需要編程器，單片機芯片可以直接焊接到電路板上，調(diào)試結(jié)束即成成品，甚至可以遠程在線升級單片機中的程序，使得單片機應用系統(tǒng)的設計、生產(chǎn)、維護、升級等環(huán)節(jié)都發(fā)生著深刻的變革。
　　因此，本著價格低廉、易學易用的原則，采用Atmel公司生產(chǎn)的支持ISP技術(shù)的AT89S51單片機為控制器。
　　2 單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)
　　2．1 單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)電路原理圖
　　單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)電路原理圖如圖1所示。
　　
　　2．2 裝配與焊接
　　2．2．1 單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)的裝配與焊接
　　單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)的裝配主要包括：實驗板的裝配和串行口下載線的裝配。焊接前，需對照附錄中的元件清單及電路原理圖，檢查元器件是否完整。
　　2．2．2 單片機實驗板的裝配
　　單片機實驗板元器件的插裝與焊接主要是需要注意元器件安裝的先后順序和每個元器件的方向，步驟如下：
　?。?）電阻的焊接：先對照裝配圖，將所有電阻安裝并焊接到相應位置，然后將剪下的電阻引腳保留，作為下一步的跳線使用。
　　（2）跳線的焊接：因為在畫PCB圖時，為了美觀，跳線常設置在大元件下面，所以必須在安裝元件前焊接跳線。跳線可以用單股粗導線，也可以使用其他元件剪下來的引腳。
　?。?）74LS164及數(shù)碼管的焊接；作為數(shù)字顯示單元的數(shù)碼管是安裝在74LS164上方的，所以要先安裝74LS164，并注意方向，緊貼電路板焊接，然后再安裝數(shù)碼管。
　?。?）集成塊底座的焊接：單片機AT89S51和MAX232兩個集成塊是．安裝在集成塊底座上的，千萬不能直接將集成塊焊在電路板上，所以這里要先焊底座。
　?。?）發(fā)光二極管的焊接：這里發(fā)光二極管有4種顏色，其中白色的作為電源指示使用，其他紅、黃、綠三色的LED作為“交通燈”指示使用（安裝時最好統(tǒng)一為；順時針依次為紅、黃、綠三種顏色）。發(fā)光二極管的兩個引腳是分正、負（陽極、陰極）的，需注意裝配圖中的標注方向。
　?。?）二極管IN4007、電解電容、三極管8550、蜂鳴器、7805穩(wěn)壓模塊、第6腳自鎖按鍵等的焊接：上述這些元件也都是有方向的，請大家在安裝時特別注意。
　?。?）其他元件的焊接：最后焊接完剩下的其他元器件。
　　說明：在電路板上預留有溫度傳感器DS18B20和紅外遙控接收模塊RSM0038的安裝位置，這兩個元件不包含在本實驗板套件之中，在此無需焊接。
　　2．2．3 串行口下載線的焊接與裝配
　　實驗板要與PC機連接進行程序下載燒寫，必須有一根專用的串行口下載線。
　　在這里采用了1根4排的平行導線將兩個串行口接頭的4～8四個引腳一一對應的連接起來（引腳標號在串行口接頭上可以看到），并可靠焊接，需注意相鄰兩引腳之間，千萬不要短路。最后將外殼及螺絲安裝上，這根下載線就做好。