新疆農業大學交通與物流工程學院-TW-SRD3B單片機應用實訓考核裝置

一、產品概述:

單片機應用實訓考核裝置是根據中等職業學校《單片機及其應用》的教學內容和要求,按照職業崗位的工作內容研發的實訓考核設備。適合中職學校資源與環境、能源、土木工程、交通運輸、製造、信息技術類相關專業的單片機課程的教學。

單片機控製功能實訓考核裝置采用鋁木台式結構。實訓台的抽屜櫃用於存放實訓模塊,抽屜櫃與台麵之間布置實訓模塊安裝支架,最上一層是工作台台麵。用於技能競賽時在台麵上放置設備安裝底板,在底板上安裝試題擬定的單片機控製裝置需要的模塊,連接控製電路,編寫的控製程序輸入單片機後,按下運行指令開關,單片機控製裝置就按程序運行。放置在單片機實訓室中,這就是一張實訓台。當講解理論或實訓項目中的相關知識時,可以當做課桌;當需要進行實際操作時,將台麵打開,就露出放置在安裝支架上的模塊,在需要的實訓模塊間按實訓要求連接電路,編寫控製程序,就可以按照設計的實訓項目進行單片機技術的教學。

采用模塊化,開放式設計。各個模即可做基礎實驗,又可組合起來做實訓實驗及課程設計。模塊之間聯接靈活,加深對單片機硬件電路設計原理的理解,能夠完成I/O實訓,A/D實訓,D/A實訓,LED\LCD點陣模塊實驗,電機控製等。

該設備從氣動,電動及單片機控製電氣電路、軟件設計等多方麵著手培養學生動手動腦能力;教學與實踐相結合使學生畢業後能很快利用單片機知識設計製造出常用的工控自動化設備,成為企業有用之才。專為高職中職課程設計、畢業設計和單片機競賽的開發平台,體現了靈活性、開放、創新、綜合、跨領域、跨專業的設計理念。能夠滿足高職中職院校電子工程專業等不同層次的基礎實訓教學,課程設計,畢業設計,課題設計,符合學生的從基礎到高級,從理論到實踐的學習認知曲線。

二、技術參數:

1、電源輸入:AC220V±10%(漏電保護功能,安全插輸出)

2、輸出電壓:DC ±12V±5%/1ADC±5V±5%/1ADC 24V±5%/1.5A

3、工作環境:溫度-10℃~+40℃相對濕度<85%(25℃)海拔<4000m

4、產品規格:1225mm×690mm×820mm

三、產品模塊功能:

1、主機模塊:

該單片機內部設有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三個16位定時器,兩個數據指針,片內集成了一個看門狗電路。64KRAM擴展空間、64KROM擴展空間;32個IO口,6個向量中斷源;0~33MHz的工作頻率,三級程序加密功能;工作電壓4.0V~5.5V。使用DIP40封裝便於更換芯片及仿真。並設計有在係統下載設計接口,通過USB下載器可以方便地進行編程,無需把單片機從電路上取下。

該模塊上還放有串行通信接口,該接口已經加入升壓電路,可以直接與計算機通信,飛利浦單片機和宏晶單片機也可以通過此口進行程序下載。複位電路上加有手動複位按扭,可以直接複位操作。模塊上還設有有源蜂鳴器驅動電路,直接給固定電平就可以發出聲響。

2、電源模塊:

電源模塊采用開關電源。單片機等芯片采用線性電源供電,可以有效減少因電源幹擾引的程序跑飛。電機等大功率器件采用開關電源供電,確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護開關作為總控製,安全可靠。用船形開關單獨控製低壓電,市電與低壓電分開控製。該模塊共有三組相互獨立的低壓電源,其中有兩組是正負雙電源輸出。麵板上放置了一個AC220輸出插板,可以同時掛接三個儀器儀表。其中每組電源都有保險絲作過載保護。

3、仿真器模塊:

配備有高性能單片機仿真器,可以全功能仿真MCS51係列單片機,也可以軟件仿真;軟件為中國自主研發,可以很好的支持中文,支持關鍵字提示,自動完成符號配對等功能。支持64K程序地址斷點、64K源程序有效行斷點和64K臨時斷點,單片機內部寄存器狀態一目了然。主機與計算機采用流行的USB接口。

4、顯示模塊:

模塊無論從基本的顯示元件LED發光二極管,還是到LCD顯示屏都包含在內。具體配置為8位跑馬燈(邏輯電平指示)、8位數碼管動態顯示、16×32點陣LED屏、1602字符型液晶顯示屏、128×64繪圖液晶顯示屏。單片機常用的顯示器件全部包含在內,使學習者可以接觸所有的顯示方案,設計人機界麵時可以得心應手。

5、繼電器模塊:

繼電器是常用的執行元件,也是常用的隔離元件,它能用低壓控製高壓電路,遠程切換強電電路狀態優點,同時它的執行元件又是一個線圈,在通電及斷電時會產生電磁幹擾。為此繼電器模塊在集成了驅動電路的基礎上增加了光電隔離措施。該模塊共有6路繼電器,每個繼電器的開關觸點全部引出,並明確標示;每個繼電器還設有工作指示燈,那一路繼電器在通電工作使人一目了然。六組繼電器中有兩組為AC220控製的繼電器,可以控製交流電機的正反轉及停止,通過轉換頭可以連接電子連線。另外四組為電子連線座輸出。繼電器觸點容量250V/6A、DC28V/12A

6、指令模塊:

指令模塊上放置了單片機常用的輸入元件,其中有8個獨立鍵盤接口,8路8位開關量輸入,4*4矩形鍵盤接口,可以滿足學生從基礎到高級,從簡單到複雜的實訓要求。如果用戶需要更多的按鍵或需要更為複雜的設計,則可以采用該模塊的PS2鍵盤鼠標接口進行擴展。

7、ADC/DAC模塊:

ADC/DAC模塊上設計了兩種轉換芯片ADC0809和DAC0832。為了便於調試程序和硬件,板載了三個功能子模塊:0-5V模擬電壓輸出、8等級LED電平指示器和有源時鍾發生器。ADC0809實驗時可以用有源時鍾發生器作為芯片的時鍾,可以用0-5V模擬電壓輸出作為模擬量,用8等級LED電平指示用作模擬量大小的指示;DAC0832實驗時,可以將芯片的輸出接在8等級LED電平指示器上,轉換結果是否正常一目了然。

8、交直流電機控製模塊:

模塊可以完成兩種電機的控製實驗,分別是24V直流減速電機和220V交流減速電機。每種電機的轉盤下麵放有光電開關計數器,可以用單片機感知其位置和轉動了多少圈。每個電機控製線路中設有超程保護輸入端口,在與水平移動裝置組合實驗時可以有效保護電機和機構的安全。

9、步進電機控製模塊:

模塊設有一隻24V兩相步進電機和大功率步進電機驅動器。模塊改變了電機的軸轉式運行方式,采用了一個水平移動機構,該機構可以把電機的軸轉改為水平直線運動,並用鋁直尺的刻度指示。該模塊還可以做閉環控製的實驗項目,因為在運動機構上裝有感知距離的閉環元件。同時設計了一個超程保護電路,當機構走到一個程序不可知狀態時,可自動關閉電機電源,避免機構超程損壞。直線運動機構上帶了左右限位輸出端子,供單片機查詢狀態。

10、傳感器配接模塊:4路傳感器接口

傳感器配接模塊是專為傳感器的配接和電氣隔離而設計的一塊電路單元,該單元共有兩組16路光電隔離IO口,每個光電隔離IO口均可仿PLC與24V電源供電的傳感器連接。並配有四路傳感器轉換接口用於工業傳感器的連接。

11、擴展模塊:

82C55的控製方式,擴展模塊能滿足實驗的需求;82C55的三個端口全部引出,可以用電子連線連接,也可以用排線連接。控製端與數據通信口安排在一起,整體布局美觀大方。另設有一片74LS245芯片,可以用來與82C55組合起來完成不同的實驗功能。

12、溫度傳感器模塊:

模塊配備有兩種芯片型溫度傳感器:數字量溫度傳感器18B20和模擬量溫度傳感器LM35。LM35器件還加有運算放大器,放大的模擬量可以提高測量精度。每種傳感器都有透明外殼加固保護,內有大功率加熱電阻,加熱指示器等。工作狀態一清二楚。可以用來做恒溫控製,溫控器等實驗。

13、串並轉換模塊:

串並轉換模塊含兩種轉換芯片:串並轉換74HC164和並串轉換74HC165。其中串並轉換使用了五個芯片,四個芯片連接數碼管,可以作為四位靜態顯示。另外一個芯片數據端全部引出,方便擴展,並且每個IO口都有仿PLC狀態指示燈。並串轉換芯片使用一片74HC165,同樣設計了仿PLC的IO口狀態指示燈。


四、產品配置清單:

序號

名稱

主要元件及規格

數量

單位

1

實訓桌

尺寸:1225mm×690mm×820mm。實訓桌采用鐵質結構桌。實訓桌具有教學用桌和實驗用桌的雙重功能。當講解理論或實訓項目中的相關知識時,可以作為課桌;當需要進行實際操作時,將台麵打開,就露出放置在安裝支架上的模塊,在需要的實訓模塊間按實訓要求連接電路,編寫控製程序,就可以按照設計的實訓項目進行單片機技術的教學。實訓台的抽屜櫃用於存放實訓模塊,抽屜櫃與台麵之間布置實訓模塊安裝支架,最上一層是工作台台麵。台麵下方是設備安裝底板,在底板上安裝單片機控製裝置需要的模塊,連接控製電路,編寫的控製程序。

1

2

電腦推車

600mm×580mm×1050mm電腦推車為鋁木結構,結實耐用。顯示器,鍵盤及鼠標分三層設計,不用時鍵盤托板和鼠標托板可以折疊收回,方便放置。顯示器後設計有保護網

1

3

主機模塊

主要包含:集成ATMEGA48-10PU 1塊,集成AT89S52 1塊,排針1×40 1隻,USB A母座1隻,撥碼開關4T蘭色或紅色 1隻,40腳鎖緊件綠色 1隻,D型接口DB232-9T彎針 1隻。

采用高強度PCB作為載體,正麵印有端子符號及放置主要元件,背麵進行走線。RS232串行通信接口、有源蜂鳴器、在係統下載接口放置在左端,方便右端的電子連線連接。

1

4

電源模塊

主要包含:單相漏電開關1隻,開關電源2隻,單片機插孔 8隻,安全插孔 10隻,船型開關1隻,三插1隻,指示燈AD16 1隻。

采用高強度PCB作為載體,正麵印有端子符號及放置主要元件,背麵進行走線。電源開關全部放在左邊,右邊放置電子插座和安全插。每組電源插座上方放置保險絲插座。模塊右下方一個三位插排,可以同時掛接三個儀器儀表。

1

5

仿真器模塊

采用高強度PCB作為載體、上麵放置高性能仿真器,電源接口及USB接口朝下,仿真頭接口朝上。

1

6

顯示模塊

主要包含:發光二極管DIP/φ5白發紅1隻,發光二極管DIP/φ5白發藍 8隻,液晶顯示屏1塊,數碼管共陽8隻,點陣數碼管共陽8隻,排針2.54×20 1

采用高強度PCB作為載體。液晶采用鏤空工藝設計,美觀大觀。模塊左邊從上往下依次是128×64繪圖液晶顯示屏、1602字符型液晶顯示屏、8位跑馬燈。右邊從上往下依次為16×32點陣LED屏、8位數碼管。

1

7

繼電器模塊

主要包含:HG4231 +12V繼電器6

采用高強度PCB作為載體。正麵印有端子符號及放置主要元件。模塊左上方為六路繼電器,右上方為常開常閉觸點引出端子,下方是繼電器控製端及電源端接線端。

1

8

指令模塊

主要包含:鈕子開關KNX1×2 8隻,輕觸開關12×12×4.3 24,鍵盤接口 1隻,發光二極管φ5 10

采用高強度PCB作為載體。正麵印有端子符號及放置主要元件。從上往下依次為88位開關量輸入、PS2鍵盤接口、8個獨立鍵盤接口、4*4矩形鍵盤接口

1

9

ADC/DAC模塊

采用高強度PCB作為載體。正麵印有端子符號及放置主要元件。從上往下依次為DAC0832ADC08090-5V模擬電壓輸出、8等級LED電平指示、有源時鍾發生器

1

10

交直流電機控製模塊

采用高強度PCB作為載體。正麵印有端子符號及放置主要元件。直流電機與交流電機對應按裝,每個電機旁邊安裝一個保護繼電器。每個電機軸上安裝指示轉盤,轉盤上打了8個遮光孔,轉盤下方是光電計數器,用來計圈

1

11

步進電機控製模塊

采用高強度PCB作為載體。正麵印有端子符號及放置主要元件。在模塊正上方有一個水平移動裝置,可以把電機的軸轉轉換成水平位移,水平移動裝置兩端分別是步進電機和閉環元件。在水平移動裝置下方還安裝有兩個左右限位器和左右超限保護元件,這些元件都用輸出端子引出。

1

12

傳感器配接模塊

主要包含:光耦DIP4/P521-1 8隻,傳感器插座 6

采用高強度PCB作為載體。正麵印有端子符號及放置主要元件。模塊上方有四路傳感器接口,下方是兩組8位光電隔離器,隔離器可以直接與工控傳感器連接。

1

13

擴展模塊

8255芯片,74LS245芯片。采用高強度PCB作為載體。正麵印有端子符號及放置主要元件。模塊正中間為8255芯片,芯片四周為芯片擴展口引出端子。在模塊的下方是一個74LS245芯片,除電源外所示引腳全部引出。

1

14

溫度傳感器模塊

18B20/LM35、恒溫控製裝置、四路兩種位置傳感器檢測、限位保護功能

1

15

實驗指導書


1

16

串並轉換模塊

74LS164/165芯片、四位數碼管靜態顯示、仿PLCIO口狀態指示

1

17

IIC總線模塊

IIC總線IC卡、IIC總線時鍾芯片、IIC總線EEPROM

1

18

氣泵

WY5.2-GI

1

19

接近開關

LJ12A3-4-Z/BX

4

20

數字萬用表

MY-60

1

21

RS232通訊線

9m/F1.5m

1

22

ISP編程器

SL-USBISP-A

1

23

排線

30cm

2

24

排線

40cm

2

25

排線

50cm

2

26

電子連線

200mm/400mm/600mm

1

27

安全連線

1000mm/紅色

4

28

安全連線

1000mm/藍色

4

29

光盤

例程/編程軟件/仿真軟件

1








附件:

1、編程軟件: keil7.06,萬利V3,可用C語言編程;

2、連接單片機控製裝置電氣線路必須的導線

五、實訓內容:

(一)單片機部分:

1、跑馬燈實驗

2、獨立按鍵輸入實驗

3、矩陣鍵盤接口實訓

4、光電耦隔離輸入輸出實驗

5、金屬檢測實訓

6、繼電器隔離控製實驗

7、靜態數碼管顯示實驗

8、動態數碼管顯示實驗

9、蜂鳴器演奏實驗

10、8255芯片擴展IO口實驗

11、液晶顯示模塊控製實訓

12、點陣LED屏漢字顯示實驗

13、AD轉換實驗

14、DA轉換實驗

15、LM35溫度傳感器采集實驗

16、IIC總線IC卡存儲實驗

17、EEPROM芯片24係列存儲實驗

18、IIC總線實時時鍾實驗

19、串並總線互轉擴展實驗

20、單總線溫度傳感器采集實驗

21、交直流減速電機控製實驗

22、外部中斷光電計數控製電機實訓

23、定時器中斷控製電機實訓

24、開環步進電機控製實訓

25、小車係統控製實訓

26、閉環交直流電機係統實驗

27、閉環步進電機係統實驗

28、恒溫室控製係統實驗

29、PS鍵盤通信實驗

30、RS232通信實驗


 

新疆農業大學交通與物流工程學院-TW-X32新型微機原理與接口教學係統實驗箱


1、CPU係統模塊獨立設計,支持2種CPU係統:Intel 486 CPU係統80386EXCPU係統。標配Intel 486 CPU係統。有機玻璃麵板保護。

2、常用基礎實驗電路采用集成一體化設計,創新擴展模塊通過20芯L_DV總線接入主板

3、設計有嵌入式雙通道虛擬示波器。

4、 配套微機控製技術輔助教學聯機軟件,與PC通信USB和以太網絡兩種方式

5、彙編語言和C語言支持符號化遠程調試同時支持本機調試即PC獨立調試方式 6、彙編語言和C語言采用工程文件組織管理。

7、支持保護模式下的編程實驗。

二、詳細硬件組成和結構

1、實驗係統采用CPU核心板和實驗模塊底板分離設計,全部係統總線通過2排50針插座和實驗電路主板隔離設計,確保CPU係統安全可靠,同時CPU係統板上加保護罩。

2Intel 486 CPU核心板組成

2.1 CPU基於Intel 486 設計

2.2 係統主控芯片采用CPLD器件EPM7128S設計。

2.3 係統監控采用256K Flash Memory W29C020設計。

2.4 用戶程序和數據存儲器采用128K SRAM UT621024設計。

2.5 兩種與PC係統通信方式:CH395設計的標準USB通信;用CH395SL設計的以太網通信。

2.6 設計有新型串行通信接口16C2550B和RS232收發器SP232EEN及其DB9接口。

2.7 總線插座提供32位數據總線、20位地址總線(可擴展為32位地址總線),數據總線支持8/16/32位存儲器與I/O操作

380386EX核心板組成(選配)

3.1 CPU基於80386EX設計

3.2 係統主控芯片采用CPLD器件EPM7032S設計。

3.3 係統監控采用256K Flash Memory W29C020設計。

3.4 用戶程序和數據存儲器采用128K SRAM UT621024設計。

3.5 兩種與PC係統通信方式:CH395設計的標準USB通信方式;用CH395SL設計的以太網通信方式。

3.6 設計有RS232收發器SP232EEN及其DB9接口。

3.7 總線插座提供16位數據總線、20位地址總線(可擴展為32位地址總線),數

據總線支持8/16位存儲器與I/O操作

4. 實驗電路主板組成

4.1電源:提供±5V,±12V工作電源。每路均有短路保護自恢複功能。

4.2 信號源:1)2路正負單脈衝輸出2)8固定脈衝輸出1MHZ500KHZ100KHZ、10KHZ、1KHZ、100HZ、10HZ、1HZ3)1路0-5V模擬量輸出

4.3人機接口

1)4鍵盤矩陣。

2)8位LED發光管模塊

3)帶指示邏輯電平開關12位。

4)帶譯碼的8隻高亮LED七段數碼顯示器。

5)音頻信號輸入電路,帶麥克

6)音頻信號輸出電路(帶8Ω喇叭、蜂鳴器)

7)繼電器接口控製電路。

8)直流電機及控製驅動電路

9)三相五線步進電機20BY及驅動電路UN2003

10)LCD12864中文液晶(兼容LCD1602字符型)顯示電路

11)8×8雙色點陣顯示及其驅動電路。

4.4 接口控製電路和通信實驗電路

1)8路8位A/D 0809轉換電路。

2)1路8位 D/A0832轉換電路。

3)並行I/O接口擴展電路8255。

4)8254/8253定時/計數器接口電路。

5)8251串行口接口電路。

6)8259十六級中斷控製接口電路。

7)8237A DMA數據傳送接口電路。

8)74LS164串並轉換電路。

4.5傳感器

1)光電傳感器采用ST135,柵格盤可以測量電機轉速,實現電機閉環控製。

4.6 配置雙通道虛擬示波器選配)

1)真正的高速雙通道存儲虛擬示波器,可切換為單通道提高采樣率。

2)帶有實時X-Y示波器:自動同步顯示功能。

3)存儲功能:存儲/栽入/分析曆史波型。

4)輸入模擬電壓信號幅值由軟件調整,勿需硬件開關切換。

5)帶有幅頻/相頻特性專用虛擬示波器。可以保存波型文件,圖片文件,方便插入在教學課件中。

4.7 擴展接口

1)擴展全部係統總線和20線L_DV總線插座,用於接入外擴模塊,開展創新實驗。

2)擴展IC16插座1隻,擴展IC40插座1隻,用於自己設計譯碼器或輔助邏輯電路等。

5、可以外部擴展的創新實驗模塊(選配)

1)16X16點陣顯示電路。

2)32SRAM,由4片8位存儲器6116組成。

3)32開關量輸入和輸出電路模塊。

441線LED音頻電平顯示實驗電路

5)高精度數字標尺顯示實驗電路。

6)USB總線通信實驗電路

6實驗線路的連接:全部信號采用排線連接或單根杜邦線連接,操作簡便,連接穩定可靠。

7機箱:外形參考尺寸:480×360×148mm,合金材料,綠色環保。

三、軟件功能

1與PC通信可選USB和以太網絡兩種方式

2 PC端集成開發環境軟件基於.NET開發,支持Windows XP/7/10的32位和64位係統

3 彙編語言和C語言支持符號化遠程調試同時支持本機調試即PC獨立調試方式

4 彙編語言和C語言采用工程文件組織管理。

5 彙編語言支持多段調試;支持寄存器、變量顯示及修改;支持命令行窗口運行DEBUG32調試命令

6 彙編語言調試支持INT21H字符和字符串重定向顯示功能(2,9號)、支持INT21H的字符和字符串遠程鍵盤輸入功能(1,10號),支持D/A虛擬儀器顯示功能

7彙編語言支持32位保護模式編程實驗,內容包括描述符、特權級變換、任務切換,8259A硬件中斷、異常處理、無分頁/分頁存儲管理等

8A86集成開發環境實模式下的調試軟件界麵 新型微機接口實驗係統(圖2)

9. A86集成開發環境調試保護模式彙編程序界麵

新型微機接口實驗係統(圖3)

10.A86集成開發環境調試C程序界麵

新型微機接口實驗係統(圖4)

三、可以實現的實驗項目

3.1實模式下基礎硬件實驗

1、I/O地址譯碼程序設計實驗

2、係統中斷控製器程序設計實驗

3、係統中斷控製器級聯程序設計實驗

4、DMA存儲器---存儲器傳送程序設計實驗

5、DMA寫操作程序設計實驗

6、DMA讀操作程序設計實驗

7、8/16/32位存儲器讀寫程序設計實驗

8、定時器/計數器程序設計實驗

9、定時/計數器音樂程序設計實驗

10、8251串行通信程序設計實驗

11、8255並行通信(方式0)程序設計實驗

12、8255並行通信(方式1中斷方式)程序設計實驗

13、8255並行通信(方式1選通方式)程序設計實驗

14、函數波形發生器程序設計實驗

15、ADC0809模數轉換(顯示十六進製)程序設計實驗

16、ADC0809模數轉換(顯示波形)程序設計實驗

17、4x4鍵盤顯示程序設計實驗

18、七段數碼管顯示程序設計實驗

19、128x64 LCD液晶顯示程序設計實驗

20、8x8點陣LED顯示程序設計實驗

21、搶答器程序設計實驗

22、步進電機控製程序設計實驗

23、直流電機PWM程序設計實驗

24、繼電器控製實驗

25、交通燈控製器程序設計實驗

26、電子琴程序設計

以下實驗可以通過外部擴展模塊實現

27、16X16點陣顯示實驗

28、USB 總線通信實驗

3041線LED音頻電平顯示實驗電路

31、32SRAM存儲器讀寫實驗。

32、32I/O讀寫實驗。

3.2 80x86微機原理(實模式)彙編程序設計實驗

1、實驗係統認識實驗

2顯示程序實驗

3數據傳送實驗

4數據碼製轉換程序設計實驗

5運算程序設計實驗

6分支結構程序設計實驗

7循環結構程序設計實驗

8子程序設計實驗

9 排序程序設計實驗

10、綜合程序設計實驗

3.3保護模式下的實驗項目

1、實模式與保護模式切換程序設計實驗

2、分頁存儲管理實驗
3 描述符及描述符表程序設計實驗

4保護模式下任務切換CALL實驗
5保護模式下任務切換JMP實驗
6、實模式保護模式轉換實驗
7具有分頁機製的存儲器擴展程序設計實驗

3.4 微機接口課程設計(綜合)

1、數字錄音機程序設計實驗

2、數字電子鍾設計實驗

3、簡易示波器設計實驗