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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。更設有國內單片機教學設備空缺的機電一體化設備：智能物料搬運裝置。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：

模塊無論從最基本的顯示元件LED發光二極管，還是到最高級的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。

14、智能物料搬運裝置：

配置雙軸機器人作為裝配的執行機構，具有X軸、Y軸兩個方向的執行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；配置有行程開關，光電傳感器，光纖傳感器等，可確保各執行器的準確定位；超出最大行程時，具有硬件自動保護功能，確保係統安全及人身安全；為通用的模塊化的多功能裝置，各功能端口完全開放，可以能過不同的接線來完成各種不同的功能，為創新設計提供了廣闊的發揮空間。

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	張
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	台
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	塊
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	塊
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	塊
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隻 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	塊
7	繼電器模塊	主要包含：HG4231 +12V繼電器6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。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	塊
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隻,鍵盤接口 1隻，發光二極管φ5 10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。從上往下依次為8路8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	塊
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DAC0832、ADC0809、0-5V模擬電壓輸出、8等級LED電平指示、有源時鍾發生器	1	塊
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	塊
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	塊
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。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	塊
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	塊
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	塊
15	智能物料搬運裝置	該裝置主要有一個三自由度機械手和一個接供料機構、氣路元件，及骨架和各個傳感器組成。機械手的水平移動由一個直流減速電機及絲杆，導軌組成，垂直方向由一個單杆雙作用氣缸及一個雙杆導軌組成，機械手的抓取動作由一個支點型氣缸完成，以上每個氣缸上麵均有磁性傳感器檢測位置。接供料機構除循環接收物料外還有兩個光電傳感器，手機手內有一個光纖傳感器。	1	台
16	串並轉換模塊	74LS164/165芯片、四位數碼管靜態顯示、仿PLC的IO口狀態指示	1	塊
17	IIC總線模塊	IIC總線IC卡、IIC總線時鍾芯片、IIC總線EEPROM	1	塊
18	氣泵	WY5.2-GI	1	台
19	接近開關	LJ12A3-4-Z/BX	4	支
20	數字萬用表	MY-60	1	塊
21	RS232通訊線	9m/F－1.5m	1	條
22	ISP編程器	SL-USBISP-A	1	個
23	排線	30cm	2	條
24	排線	40cm	2	條
25	排線	50cm	2	條
26	電子連線	200mm/400mm/600mm	1	包
27	安全連線	1000mm/紅色	4	條
28	安全連線	1000mm/藍色	4	條
29	光盤	例程/編程軟件/仿真軟件	1	張
30	實驗指導書	――	1	本

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

（二）智能物料搬運裝置部分：

31、氣動電磁閥的控製實驗

32、氣爪動作及物料檢測實驗

33、電動手臂控製實驗

34、單球循環搬運實訓

35、雙球循環搬運實訓

36、智能判斷搬運實訓

37、數碼管顯示計數的綜合應用實訓

38、液晶顯示計數及動作狀態的綜合應用實訓

39、與上機通信的搬動控製實訓

單片機微機原理二合一教學實驗平台

一、係統組成：

至少包含以下接口或電路：74IS165並轉串，128*64字符型液晶，74LS164串轉並，16×16LED點陣顯示，8255擴展模塊，八位邏輯電平顯示，8155擴展模塊，蜂鳴器驅動，8253定時/計數器模塊，繼電器控製，8250可編程序異步通迅接口，揚聲器驅動電路，8251可編程序異步通迅接口，存儲器芯片，SRAM 62256數據存儲器，8279鍵盤顯示接口，（27C512）程序存儲器，8259單級中斷控製器模塊，I2C（AT24C02）接口，8237 DMA傳送模塊，93C46存儲器，感溫二極管傳感器模塊，4×6陣列式鍵盤，壓力傳器模塊，八位撥碼開關，定時器/計數器擴展接口，單次脈衝源，I/O擴展接口（244、373），並行A/D0809轉換接口，DS18B20數字溫度傳感器，並行D/A0832轉換接口，I2C總線接口，串行A/D TLC549轉換，接觸式IC卡接口，串行D/A TLC5615轉換，打印機接口，通信接口，RS-232接口，MAX813看門狗接口，RS-485接口，時鍾發生電路，USB2.0接口，PCF8563實時時鍾電路，TCP/IP網絡接口，V/F轉換電路，CAN2.0總線接口，PWM轉換電路，紅外線無線傳輸接口，模擬量發生器模塊，CPU擴展接口，AT89S52擴展模塊，步進電機模塊0，80C196擴展模塊，直流電機模塊，ISP下載接口，ISD1420語音錄放模塊，仿真器接口，邏輯筆電路模塊，電子演示裝置擴展模塊，實驗連線不少於30根。

 

二、功能要求

（1）試驗箱由8088芯片與51單片機芯片組成控製器，可單獨做8088實驗或者51單片機實驗，主機自動識別CPU類型,自動切換不同CPU的三總線連接。

（2）實驗係統需帶有ISP在線下載電路,學生在完成實驗後可脫離仿真器和PC機獨立運行學生自行設計的單片機係統。（可在線編程AT89S51/52/53係列單片機）

（3）該實驗儀係統需外置51/96通用單片機仿真器，64K數據空間、64K程序空間全部開放，不占用CPU資源，采用雙CPU模式，仿真CPU和實驗CPU獨立運行,軟件支持彙編、PL/M、C語言,性能極好。

（4）仿真器兼容KEILC51 UV2 調試環境支持單步、斷點、隨時可查看寄存器、變量、IO、內存內容。支持夭折功能可仿真各種51指令兼容單片機，ATMEL、WINBOND、INTEL、SST、ST等等。不占資源，無限製真實仿真（32個IO、串口、T2可完全單步仿真），真實仿真32條IO腳，包括任意使用P30和P31口。USB接口，無需外接電源和串口，即插即用，台式電腦、無串口的筆記本均適用。采用仿真芯片＋監控芯片＋USB芯片結構，在仿真狀態下仿真芯片被完全凍結，可以100%重現CPU所有特性，即總線I/O口。

（6）主機板需留有擴展卡座,可完成單片機多路遠程通信、CAN總線、以太網接口實驗、USB2.0接口等複雜係統的實驗和各種應用控製類應用。

（7）係統支持二種工作方式：一是聯機運行:在與上位軟件聯機的狀態下實現各種調試和行運的操作,二是脫機運行:係統配有管理監控,在無電腦的情況下,係統可以自動切換到脫機管理狀態,用戶可輕鬆調用實驗程序的E2PROM完成不少於52個實驗。

三、至少需包括以下實驗

實驗箱有配套的實驗環境及詳細使用說明書，每個實驗有詳細的實驗指導書。

LED燈實驗；P1口轉彎燈實驗；工業順序控製實驗；8255 A、B、C口輸出方波實驗；8255 PA口控製PB口；8255控製交通燈；簡單I/O擴展實驗；A/D0809轉換實驗；D/A0832轉換實驗；8279鍵盤顯示實驗；I2C儲存卡讀寫實驗；語音芯片ISD1700控製實驗（錄音）；語音芯片ISD1700控製實驗（放音）；繼電器控製實驗；步進電機控製；8253方波實驗；小直流電機調速實驗；16*16 LED點陣顯示實驗；128*64 LCD液晶顯示實驗；8250可編程異步通訊接口實驗；8251可編程通訊接口實驗（與PC機）；單片機RS232/485串行發送實驗（雙機通訊）；單片機RS232/485串行接收實驗（雙機通訊）；溫度壓力實驗；CAN總線通訊接口實驗；以太網TCP/IP協議接口實驗；USB2.0通訊接口實驗；DS18B20單總線溫度測量實驗紅外線遙控收發實驗；TLC549串行A/D轉換實驗；TLC5615 10位D/A串行轉換實驗；PCF8563 I2C日曆時鍾實驗；MAX813看門狗實驗；V/F轉換電路93C46串行EEPROM讀寫實驗；AT24C02讀寫實驗；PWM轉換實驗；串並轉換實驗（74LS164）；並串轉換實驗（74LS165）；電子音樂實驗；GSM電話通信係統實驗；二進製多位加法實驗；二進製轉換為BCD碼實驗；BCD碼轉換為二進製碼；十進製數的BCD碼相減運算；內存清零實驗；數碼顯示實驗；求最大數和最小數；數據塊傳送實驗分支程序設計。