TW-887A變流技術及汽車電子製作演示裝置

一、概 述

“變流技術及汽車電子製作演示裝置”是針對大中專院校開設的《電力電子技術》、《半導體變流技術》等課程實驗實訓大綱的要求，結合上海科學技術出版社出版的《職業技能鑒定培訓教材維修電工（高級）》相關內容，而研製的技能實訓裝置。同時可作為初級、中級維修電工、高級電工、技師及高級技師的技能實訓裝置,具有設故排故的功能，方便對學生進行考核。

二、技術特點

1、安全性可靠：本裝置通過隔離變壓器供電，而且具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準，確保人身安全；根據不同實驗項目的特點，配備了兩種不同的實驗連接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都隻能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

2、擴展性強：能滿足各類學校相應課程的實驗教學，實驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學的進程作有機地結合。裝置采用掛件式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發新實驗，隻需添加部件即可。

3、直觀性強：實驗掛件采用分隔結構形式，正麵為實驗原理圖和測試點，增強了學生對實驗內容的感性認識與理性認識；麵板布置合理，接插線方便，學生可獨立操作實驗，有利於提高學生實際動手能力。

4、先進性強：實驗涉及了常用的四大類變流技術實驗，且多為廣泛應用的實用電路，但為教學方便，又不失其簡潔性；本裝置又從新器件高度來考慮，加入了新器件的特性實驗、新器件的驅動以及典型的新器件應用的現代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。

三、技術性能

1.輸入電壓：三相四線～380V±10%  50Hz

2.工作環境：環境溫度為-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.裝置容量：＜1.5kVA

4.裝置尺寸：1650mm×700mm×1580mm （5%左右）

四、實訓裝置基本裝備

實訓裝置由控製屏、實訓桌以及各個實訓組件構成

（一）控製屏：采用框架式結構，結構緊湊、牢固、美觀大方，控製屏上層可掛實訓組件。

（二）實訓組件：

1.PE-01交流電源組件

提供三相可調交流電源（範圍單相：0～250V；三相0-450V），自帶有過流保護和漏電保護功能，設有隔離變壓器輸出，實訓安全。

（1）三相電源首先通過三相漏電保護器，然後經接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離(浮地設計)。

（2）電流型漏電保護裝置：控製屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

2.PE-02功率二極管組件

提供大功率整流二極管七個（熔絲保護電路），鈕子開關一個，作為整流和續流使用。

3.PE-03晶閘管組件

提供6隻單向晶閘管，用於可控整流實訓，設有RC阻容吸收及熔絲保護電路。

4.PE-04雙向晶閘管組件

提供3隻雙向晶閘管,用於交流調壓電路實訓

5.PE-05 GTR、MOSFET、IGBT組件

提供GTR(大功率晶體管)、MOSFET(功率場效應晶體管)、IGBT(絕緣雙極性晶體管)三種功率器件

6.PE-06三相芯式變壓器組件

提供63.5V、0.8A/127V、0.4A芯式變壓器一隻

7.PE-07 三同步變壓器組件

設有由三同步變壓器及一隻三刀三擲開關組成。

8.PE-07D燈組負載組件

由三隻250V/4A燈座組成，實訓時作為電阻性負載使用

9.PE-08電抗器、變壓器組件

提供平波電抗器一組，可供100mH、200mH、700mH選擇，雙路220V變壓器一隻

10.PE-9給定及電壓指示組件

提供連續可調的+15V和-15V給定電壓，帶輸出指示。

11.PE-10交流電參數表組件

提供真有效值交流數字電壓表一隻（工業級）：

1）測量範圍：0-500V,設置 2V/20V/200V/1000V四量程，量程自動切換,超量程報警。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程自動提示功能。

3）測量精度：±0.5%+2。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度範圍：-20℃～+50℃。

6）上位機具有實時監視及關斷功能。

提供真有效值交流數字電流表兩隻（工業級）：

1）測量範圍：0-5A, 設置2mA/20mA/200mA/5A四檔量程，具有量程自動切換,超量程自動報警功能。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程提示功能。

3）測量精度：±0.5%+4。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度範圍：-20℃～+50℃。

6）上位機具有實時監視及關斷功能。

12.PE-11直流電參表組件

提供直流數字電壓表一隻（工業級）：

1）測量範圍：0-1000V, 設置2V/20V/200V/1000V四檔量程，具有量程自動切換,超量程自動報警功能。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程提示功能。

3）測量精度：±0.5%+2。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度範圍：-20℃～+50℃。

上位機具有實時監視及關斷功能

提供直流數字電流表兩隻（工業級）：

1）測量範圍：0-5A,設置 2mA/20mA/200mA/5A四檔量程，具有量程自動切換,超量程報警功能。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，超量程提示。

3）測量精度：±0.5%+2。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度範圍：-20℃～+50℃。

6）上位機具有實時監視及關斷功能。

13.PE-12單相晶閘管觸發電路（BT35單結晶體管）

提供單結晶體管來產生觸發觸發信號，用於控製單相晶閘管組成的整流電路；

14.PE-12 B TCA785集成觸發電路

提供西門子TCA785，與KC04（KC09）等相比它對零點的識別更加可靠，輸出脈衝的齊整度好，移相範圍更寬，同時它輸出的脈衝可以人為自由調節，可用做單相整流或調壓電路實訓。

15.PE-13 TC787觸發電路組件

采用TC787芯片構成三相全控觸發電路、具有輸出穩定、可靠、輸入阻抗高、抗幹擾性能好等優點，而且裝調簡便、使用可靠，隻需一隻這樣的集成電路，就可完成三相移相功能

16.PE-14可調電阻組件

提供90Ω×2/1.3A可調電阻一隻， 900Ω×2/0.41A可調電阻一隻，作為純阻性負載使用

17.PE-16 直流斬波電路實訓

提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控製集成電路SG3525。可完成教材中降壓斬波電路（Buck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）等典型實驗。

18. PE-15智能故障實訓考核儀器（可以聯網考核，也可以不用電腦單機考核）

一次故障設置多達16個，並帶有擴展接口，可擴展更多的故障設置。故障設置方便、靈活，可以對的學生的技能進行鑒定考核

18.嵌入式多功能網絡虛擬儀器（要求一體嵌入式，不需電腦配套使用，規格：28*25*20CM，與開放實驗室信息管理係統配套使用）

A、終端部分采用7寸彩色觸摸屏（裝學生實驗屏上）同時配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數字量輸入輸出模塊。

B、基於LabVIEW虛擬儀器程序的編程方法，學生可自行設計各種虛擬儀器。

C、儀器包括

1）、雙蹤存貯示波器，多種同步方式，存貯深度可編程；

通道數：2路

帶寬：20MHZ

分辨率：8位

電壓範圍：-10~+10V

存貯深度：64K

2）、頻譜分折儀；

3）、數字三用表，可測電阻、電流、電壓等；

數字IO口

通道數：8路IO

輸入電平：TTL

輸出電平：TTL

電流驅動：20mA/通道

4）、四路智能遠程電源控製

5）、數據具有上傳與保存功能並能通過服務器顯示

6)、提供LabVIEW虛擬儀器軟件（拷貝版）

19. 汽車電子製作演示套件及開發平台：

汽車電子製作演示套件及開發平台就是讓學生根據自己的喜好選擇一個實用課題做為畢業論文選題，通過自己動手製作、編寫程序、調試組裝，最終完成一項具有實際功能且體現實用價值的產品模型，以此獲得資料，再在此基礎上撰寫論文，這樣學生所寫的就是真實反映學生自身水平的論文了。

此產品的使用分五個部分：

1、硬件電路設計，通過對硬件的抄板掌握下述幾點

製圖軟件 元件手冊使用 元件功能分析 硬件電路的設計等

2、電路邏輯及協議設計。

3、軟件編程。C語言在工程設計中的應用

4、形成文本。

5、實物答辯

二、硬件配置

汽車電子製作演示套件及開發平台有電子模塊、便攜式實驗箱和模塊儲存櫃等三部分組成。核心的是由幾十個采用積木式標準接口組成的電子模塊，各電子模塊之間可以像搭積木一樣連接，同時可外接主機模塊和傳感器等外設，使其電路功能不斷擴展，涉及內容可涵蓋自動化、電子信息和通信類等專業。其次，配套的便攜式實驗箱是方便學生攜帶的，學生可以將自己選做的電子模塊存放在便攜式實驗箱中，在做畢業設計期間，該實驗箱可以以租借的形式由學生保管。同時，為了方便教學管理還配置了模塊儲存櫃，以存放閑置的電子模塊。

（一）開發模塊配置如下：

1、STM32F103單片機核心模塊 ID103

2、CPLD－EPM240可編程邏輯控製模塊  ID104

3、AVR－ATMEGA128單片機核心模塊 ID102

4、51單片機核心模塊 ID101

5、GSM、GPRS通信模塊 ID201

6、RS485模塊 ID202

7、RFID射頻感應模塊 ID203

8、RS232模塊 ID204

9、USB轉串口模塊 ID205

10、LED點陣模塊 ID206

11、NRF 24L01無線模塊  ID207

12、串口WIFI模塊 ID208

13、點陣液晶模塊 ID209

14、鍵盤模塊 ID210

15、超聲波測距模塊 ID212

16、HC－05藍牙模塊  ID213

17、數碼管模塊 ID214

18、光敏電阻傳感器模塊 ID215

19、流水燈與交通燈模塊 ID216

20、人體紅外傳感器模塊 ID217

21、溫濕度傳感器模塊 ID218

22、火焰煙霧傳感器模塊  ID219

23、振動開關傳感器模塊 ID220

24、CAN總線控製與接口模塊 ID221

25、ZIGBEE模塊 ID222

26、步進電機驅動模塊 ID223

27、直流電機驅動測速模塊 ID224

28、AD采集模塊 ID225

29、DA轉換模塊 ID226

30、三軸加速、三軸角速度、三軸磁場檢測模塊 ID230

31、繼電器控製模塊 ID231

32、旋轉編碼器控製模塊 ID232

33、空氣質量傳感器模塊 ID233

34、聲音傳感器模塊 ID234

35、電流傳感器模塊 ID235

36、霍爾傳感器模塊 ID236

37、時鍾、存儲器模塊 ID237

38、顏色傳感器模塊 ID238

39、接口轉接模塊A

40、接口轉接模塊B

（二）配置開發工具：

1、51單片機仿真器

2、51單片機編程器模塊（51係列，AVR係列）

3、blaster USB下載線模塊

4、J－Link ARM模塊

（三）個人便攜式工具箱：   集成電源，用於學生便攜，脫離實驗室環境使用

（四）、平台的特色創新

汽車電子製作演示套件及開發平台立求將理論與實踐緊密結合在一起，以點帶麵，多方位的鍛煉學生的動手能力及分析問題與解決問題的能力，所以，該開發平台不僅可以用於大學生畢業設計，同時，還可用於教學實訓項目。

如果將該項目應用於教學實訓中，可以分四個層次引導學生深入學習專業知識。

１.實訓層次一

用於電子工藝實訓課程。在該平台提供的孔板上練習焊接，焊接內容可以是由電子模塊組裝的實用電路，如555時基閃爍燈電路、直流穩壓電源電路、運算放大器電路等，還可以擴展更複雜的內容，如手機仿真係統。

２.實訓層次二

用於電子製圖實訓課程。根據實用課題內容，找出相應電子模塊，讓學生根據電子模塊的PCB板，運用電子製圖軟件畫出其電路原理圖及PCB圖。如：繪製MS51單片機模塊

３.實訓層次三

用於單片機實訓課程。根據實用課題內容，讓學生自己編寫程序，自己調試，最終完成一個具有實際功能且具有實用價值的產品模型。如：製作數字溫度的LCD或LED顯示。

4.實訓層次四

用於通信技術實訓課程。根據實用課題內容，讓學生自己了解通信過程，自己調試，最終完成一個具有實際功能且具有實用價值的產品模型。如：搭建基於GSM模塊、鍵盤模塊和LCD模塊實現一個簡單的實用手機係統。

（五）、實訓示例圖片

LCD屏、數碼管、點陣屏模塊驅動例題展示

STM32F單片機實現的帶藍牙的手機功能例程展示

（三）實訓桌

實訓桌麵為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造型美觀大方；設有抽屜、櫃門，用於放置工具、存放掛件及資料等。桌麵用於安裝電源控製屏並提供一個寬敞舒適的工作台麵。實訓桌底部裝有四個帶刹車的萬向輪，和四個可固定的支撐腳。

（四）實訓連接線

根據不同實訓項目的特點，配備兩種不同的實訓聯接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線，裏麵采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都隻能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實訓的安全及合理性。

五、實訓項目

1.功率器件及輔助元件特性實訓

(1)電力二極管特性測試

(2)晶閘管SCR特性特性測試

(3)雙向晶閘管BCR特性測試

(4)IGBT特性測試

(5)MOSFET特性測試

(6)GTR特性測試

(7)脈衝變壓器特性

(8)同步變壓器特性

2.觸發電路實訓

(1)單結晶體管觸發電路（BT35/BT33）

(2)西門子TCA785單相集成觸發電路

(3)西門子TCA787三相集成觸發電路

3.整流電路實訓

不控整流

(1)單相半波不控整流電路

(2)單相全波橋式不控整流

(3)變壓器中心抽頭雙半波不控整流

(4)三相星形連接不控整流電路

(5)三相橋式全波不控整流

可控整流

(1)單相半波可控整流

(2)單相橋式半控整流

(3)單相橋式全控整流

(4)變壓器中心抽頭雙半波可控整流

(5)三相星形連接半波可控整流

(6)三相橋式半控整流電路

(7)三相橋式全控整流

4.逆變電路實訓

(1)單相橋式整流有源逆變

(2)三相橋式整流有源逆變

5.交流調壓電路實訓

(1)單相晶閘管交流調壓電路

(2)三相晶閘管交流調壓電路

(3)單相雙向晶閘管交流調壓電路

(4)三相雙向晶閘管交流調壓電路

6.IGBT直流斬波電路實訓

（1）降壓型斬波電路（（Buck Chopper）

（2）升壓型斬波電路（Boost Chopper）

（3）生降壓型斬波電路（Boost -Buck Chopper）

六、本裝置可設置的部分故障內容：

1.晶閘管觸發脈衝的丟失

2.晶閘管陰極開路的故障

3.整流橋熔斷絲熔斷的故障

4.觸發電路同步信號的丟失

5.觸發電路中脈衝變壓器的故障

6.觸發電路的觸發脈衝調節失效

……………………………………

本實訓裝置故障設置多達16個，每個實訓通過多種故障組合，可設置更多的故障。

七、汽車電子製作課題（隻列出部分，其它可由學生自己發揮）

1.簡易交通燈控製係統

功能描述：交通燈通常指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來指揮交通的信號燈。綠燈亮時，準許車輛通行，黃燈亮時，已越過停止線的車輛可以繼續通行；紅燈亮時，禁止車輛通行。 紅黃綠信號燈狀態轉換一般邏輯如下：

狀態1：南北方向車道的綠燈亮，車道、人行道通行；東西方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；

狀態2：南北方向車道的黃燈亮，車道、人行道緩行；東西方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；

狀態3：南北方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；東西方向車道的綠燈亮，車道、人行道通行；

狀態3：南北方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；東西方向車道的黃燈亮，車道、人行道緩行；

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

LED燈直接用單片機IO口控製

2.鍵盤撥號顯示器

功能描述：數字按鍵0、1、2、……、9，按某個鍵，則數碼管同時顯示出按鍵所對應的數字，之前按鍵顯示的數字前移一個數位。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義

3.秒表計時器

功能描述：按鍵按一次開始計時，再按一次停止計時，數碼管同步顯示計時數據。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義，時間精確到0.1S

4.簡易計算器

功能描述：按鍵輸入數字和運算符號，數碼管顯示對應數據，實現加、減、乘、除運算

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義

5.RS232計算機串口通信控製小燈開關係統

功能描述：利用串口調試助手軟件，自定義通信協議，發送不同的數據，控製不同顏色的小燈亮與滅。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID204 RS232接口模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

串口調試助手軟件可以網上下載或者自己編輯；LED燈直接用單片機IO口控製

6.綜合報警係統

功能描述：對人體紅外、火焰、煙霧有毒氣體幾種報警信號進行報警顯示。人體紅外報警信號定義為“1”，有報警時數碼管顯示“1”；火焰報警信號定義為“2”，有報警時數碼管顯示“2”；煙霧有毒氣體報警信號定義為“3”，有報警時數碼管顯示“3”；無報警則顯示為0。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID219煙霧傳感器模塊，ID217人體紅外傳感器模塊

設計說明：

人體紅外傳感器的檢測時間和延時時間均可通過電位器調節；火焰和煙霧的檢測閾值均可通過電位器調節

7.基於超聲波的倒車雷達測試顯示係統

功能描述：基於超聲波模塊，進行距離測試顯示功能。當距離障礙物小於1M時通過蜂鳴器報警，距離越近報警聲間隔頻率越高。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID212超聲波傳感器模塊

設計說明：

如果沒有蜂鳴器模塊，則可通過“ID216流水燈與交通燈模塊”中的LED燈代替

8.基於超聲波的水位測試顯示係統

功能描述：基於超聲波模塊，進行距離測試顯示功能。利用超聲波模塊產生超聲波傳輸反射接收與時間的關係，用單片機進行控製與數據處理，並將結果數據在數碼管上顯示處理。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID212超聲波傳感器模塊

設計說明：

因為水麵可能會存在波紋起伏，需多次測試才能得到較準確數據

9.步進電機調速顯示係統設計

功能描述：通過調節AD采集模塊上的電平調節電位器，改變AD采集模塊輸入端的電平值，從而控製步進電機的轉速，並在數碼管上顯示。用三個按鍵定義為：正傳，反轉和停止。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID225 AD采集模塊，ID223步進電機模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義；按鍵與電機轉速對應關係自定義（注意步進電機的最高轉速）

10.直流電機測速顯示係統設計

功能描述：調節直流電機模塊上的電位器改變電機的轉速，通過光電開關測量電機轉速並在數碼管上顯示。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID224直流電機模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義；按鍵與電機轉速對應關係自定義（注意步進電機的最高轉速）

11.有人光控智能小燈控製係統

功能描述：利用人體紅外傳感器模與光敏傳感器，實現天黑有人經過時點亮小燈、天亮或者無人時熄滅小燈的智能控製係統；當然也可手動開關燈。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID215光敏傳感器模塊，ID216流水燈與交通燈模塊，ID217人體紅外傳感器模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

LED燈直接用單片機IO口控製；按鍵鍵值自定義

12.基於DS18B20的溫度數碼管顯示器

功能描述：使用DS18B20溫度傳感器和數碼管實現溫度測量顯示器。

溫度值段碼管顯示畫麵

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID218溫濕度傳感器模塊

設計說明：

溫度值用“t .”符號標記；溫度值精確到0.5攝氏度

13.基於DHT11的溫濕度度數碼管顯示器

功能描述：使用DS18B20溫度傳感器和數碼管實現溫濕度度測量顯示器，溫度和濕度切換顯示。

溫度值段碼管顯示畫麵

濕度值段碼管顯示畫麵

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID218溫濕度傳感器模塊

設計說明：

溫度值用“t .”符號標記；濕度值用“rH.”符號標記；溫濕度值自動切換顯示，每個數值間隔2S

14.環境測試儀段碼管顯示

功能描述：實時測試環境空氣的溫度、濕度、和光線亮度。光線亮度分三個等級：光線低、光線適中、光線高。

測量光線時，把整個光敏電阻暴露於測量環境下；如果想用手遮住光線測量光敏電阻是否正常工作時，用手掌而不要用手指，因為手指兩測會漏一些光線。

溫度值段碼管顯示畫麵

濕度值段碼管顯示畫麵

高亮度值段碼管顯示畫麵

適中亮度值段碼管顯示畫麵

低亮度值段碼管顯示畫麵

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數碼管8模塊，ID218溫濕度傳感器模塊，ID215光敏傳感器模塊

設計說明：

溫度值用“t .”符號標記；濕度值用“rH.”符號標記；亮度值用“L .”符號標記；溫濕度、亮度值自動切換顯示，每個數值間隔2S

15.LED點陣屏字幕顯示設計

功能描述：級聯8塊16X16點陣屏模塊，顯示出“偉大複興的中國夢”、“中國加油！”等字樣，可切換顯示、左移顯示。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID206 LED點陣8模塊

設計說明：

每一套硬件中隻配置了一個”16X16點陣屏模塊”，使用時需要向其他組借用

16.LED點陣屏公交站名顯示設計

功能描述：級聯8塊16X16點陣屏模塊，模擬公交車站名顯示係統。當按下某個按鍵後，顯示屏顯示出對應的站台名，連續顯示三次顯示，字位超過8個時可左移流動顯示。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID206 LED點陣8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

每一套硬件中隻配置了一個”16X16點陣屏模塊”，使用時需要向其他組借用

17.LCD12864液晶顯示器設計

功能描述：使用單片機驅動液晶顯示器工作，顯示出自己的名字、學號、手機號及郵箱等信息，一頁不夠顯示可以切換二頁顯示；也可設計簡易動畫顯示，比如一隻奔跑的馬、一隻飛翔的鳥等。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，

18.三級菜單鍵盤設計

功能描述：實現一個三級菜單：第一級為主菜單，3個菜單項目；每個主菜單項目進入後有2個二級菜單項目；每個二級菜單項目進入後有一個三級菜單項目。鍵盤定義：左移、右移、加、減、確認、返回鍵，用於菜單項目的上、下選擇，進入和退出。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，

19.環境測試儀LCD12864液晶顯示

功能描述：實時測試環境空氣的溫度、濕度、和光線亮度。光線亮度分三個等級：光線低、光線適中、光線高。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，

20.數字電子日曆係統設計

功能描述：使用單片機計時和驅動液晶顯示器工作，顯示日期、星期、時鍾信息，並可通過鍵盤對年、月、日、時、分、秒等進行設置；注意每年各月天數的處理和星期的計算。

上電初始化顯示畫麵

進入設置模式畫麵（年份設置）

進入設置模式畫麵（月份設置）

進入設置模式畫麵（小時設置）

進入設置模式畫麵（分鍾設置）

進入設置模式畫麵（秒鍾設置）

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，按鍵鍵值自定義

21.帶上下限報警的溫濕度係統設計

功能描述：采集環境空氣溫度和濕度，並在LCD液晶上顯示出實時數值；可通過鍵盤按鍵設置溫度的上限值和下限值，當溫度超過上下限值時產生報警，驅動LED燈閃爍。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊，ID218溫濕度傳感器模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，按鍵鍵值自定義

22.出租車計價器

功能描述：利用步進電機、按鍵模擬汽車的起步、加速、迅速行駛、減速、停止等過程，實現出租車計時計程計價的係統。

計價規則:

1、15 公裏以內每公裏收費 2 元；

2、15 公裏以上每公裏收費 3 元；

3、停車等候時，每累計 5 分鍾加 2 元；

5、超過 30 公裏後，超出部分加收 50%的空返費；

4、起步價 3 公裏 10 元。

出租車計價器顯示畫麵

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊， ID223步進電機模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，按鍵鍵值自定義

23.基於CPLD的矩陣鍵盤掃描程序設計

功能描述：雖說矩陣鍵盤可以降低占用單片機IO口的數量，但是隨著按鍵個數的增加，實際所占用單片機IO的數量也是不可忽略的。如果加上驅動一個12864的點陣液晶所占用的IO口，類似89C51這種單片機所剩IO也不多了。另外，如果直接用單片機CPU直接動態掃描矩陣鍵盤，則CPU資源被占用較多或限製。而采用CPLD擴展驅動方案，鍵盤的循環的任務就完全由CPLD完成，單片機隻要在收到中斷後讀取下總線數據就可以了；

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

自定義按鍵鍵值，自定義鍵值讀取地址

24.基於CPLD的數碼管動態掃描

功能描述：數碼管動態掃描接口方式，占用IO口少，電路簡單，但是需要較高頻率的循環刷新數據，如果直接用單片機CPU直接驅動，則CPU資源被占用較多或限製。而采用CPLD擴展驅動方案，循環刷新數據的任務就完全由CPLD完成，對單片機而言隻要在需要是輸送一次顯示數據就行，這樣對單片機資源占用較少，而且編程也相對簡單。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID214數碼管8模塊

設計說明：

自定義每位段碼管顯示值寫入地址

25.基於CPLD實現多路模擬串口通信

功能描述：如果一個硬件係統中，以89C51單片機為核心，而卻需要使用三四個UART串口通信，其中一種方案就是使用CPLD進行模擬串口的通信協議，擴展多個UART串口出來，然後用單片機總線進行各個串口的數據發送和讀取。

依次類推，可實現IIC，SPI等多種通信串口的擴展。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID204 RS232接口模塊

設計說明：

此係統需要多組硬件

26.基於CPLD的線路編碼及光通信係統設計

功能描述：自選一個線路編碼，將編碼後數據通過光發端機轉換為光信號，經過光纖傳輸後，再通過光收端機還原成電信號，進行時鍾提取、解碼輸出；將解碼輸出信號與原碼進行對比。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID211 光纖收發模塊

設計說明：

線路編碼電平必須為TTL電平，否則無法直接通過光端機收發

27.基於RS485總線分布式溫濕度采集係統設計

功能描述：主機模塊通過RS485總線，采用主從問詢方式獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID202 RS485接口模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數碼管8模塊，ID202 RS485接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數碼管8模塊，ID202 RS485接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數碼管8模塊，ID202 RS485接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此係統需要多組硬件

28.基於CAN總線分布式溫濕度采集係統設計

功能描述：

主機模塊通過CAN總線，獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID221 CAN接口模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數碼管8模塊，ID221 CAN接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數碼管8模塊，ID221 CAN接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數碼管8模塊，ID221 CAN接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此係統需要多組硬件

29.基於NRF24L01模塊的無線遙控器設計

功能描述：通過無線模塊，將按鍵鍵值發射出去；接收端接收後控製對應的LED燈亮滅。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

此係統需要多組硬件

30.基於NRF24L01模塊的無線手持信號采集筆設計

功能描述：將待測試信號通過AD采樣離散量化為數字化數值，再通過無線模塊將測得數據發射出去；接收端收到波形數據後在LCD液晶上還原顯示出來

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID225 AD采樣模塊

設計說明：

此係統需要多組硬件；待測信號頻率不能太高，幅度值0～5V

31.基於NRF24L01無線傳輸分布式溫濕度采集係統設計

功能描述：主機模塊通過NRF24L01無線傳輸，采用主從問詢方式獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID207 2.4G無線通信模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數碼管8模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數碼管8模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數碼管8模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此係統需要多組硬件

32.基於ZIGBEE傳輸分布式溫濕度采集係統設計

功能描述：主機模塊通過ZIGBEE無線傳輸，獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID207 2.4G無線通信模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數碼管8模塊，ID222 ZIGBEE模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數碼管8模塊，ID207 ZIGBEE模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數碼管8模塊，ID207 ZIGBEE模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此係統需要多組硬件

33.基於GSM模塊的基站定位技術研究

功能描述：通過GSM模塊登記的多個基站信號強度的比較，可獲得GSM模塊相對於基站的位置，根據查詢基站的坐標從而得到GSM模塊較為準確的位置，將獲得的定位位置坐標通過LCD液晶顯示出來

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID201 GSM/GPRS模塊；

設計說明：

一些基站位置數據可通過互聯網獲得。

34.基於GSM的遠程家電遙控設計

功能描述：通過短信方式，自定義短信關鍵字符與電器的對應關係，動作狀態的對應關係，控製指定電器的開關。、

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID216流水燈與交通燈模塊，ID201 GSM/GPRS模塊；

設計說明：

自定義短信協議；電器用“ID216流水燈與交通燈模塊”中的LED燈代替

35.基於GSM的遠程分布式溫濕度采集係統設計

功能描述：通過短信方式，各個從機將采集的溫濕度值間隔一定時間向主機提交一次，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID201 GSM/GPRS模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此係統需要多組硬件

36.基於GPRS的遠程分布式溫濕度采集係統設計

功能描述：各個從機監測各地溫濕度，間隔1小時提交一次。所有監控狀態顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

有外網固定IP的計算機一台（SocketTool調試工具/自己編寫軟件）

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此係統需要多組硬件

37.基於RC522的實現IC卡的權限驗證、扣費、卡內信息顯示等

功能描述：模擬一個實際中使用的環境（如公交IC卡，浴室控水器，自行車租賃等），當用戶IC卡刷卡時，扣除一定的費用，並將卡內必要信息在讀卡器顯示屏上顯示出來。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（從機1），D209點陣液晶12864模塊，ID203 RFID模塊

設計說明：

為降低難度，讀卡器內的用戶信息為本地已存信息。

38.基於WIFI無線傳輸分布式溫濕度采集係統設計

功能描述：通過WIFI局域網，各個從機將采集的溫濕度值間隔一定時間向主機提交一次，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID208 WIFI模塊，無線路由器；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數碼管8模塊，ID208 WIFI模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數碼管8模塊，ID208 WIFI模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數碼管8模塊，ID208 WIFI模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此係統需要多組硬件

39.手機接打電話係統設計

功能描述：設計並完成手機接打電話功能，完能和真正手機的通話功能

使用模塊：

單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，鍵盤模塊，手機模塊

設計說明：

此係統涉及內容較多，係統性強，有一定開發難度

40.兩路用戶的電話時分交換機係統設計（選配）

功能描述：

實現話機的摘掛機檢測，撥號檢測，號碼識別，撥號音、忙音、回鈴音、振鈴的產生與控製，PCM編譯碼芯片的驅動，時分交換控製，電話呼叫流程邏輯，以及電話通信狀態的液晶同步顯示等。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID104 CPLD模塊，ID227電話接口模塊，ID229時分交換模塊，兩部電話單機

設計說明：

此係統涉及內容較多，係統性強，有一定開發難度

七、設備配置清單

附一：電工技能鑒定仿真軟件（具有軟件著作權）

一、軟件特點

1．在指導方針上，不以某專業或課程的教學大綱為依據，而是以國家維修電工職業標準為指導。

2．在係統定位上，不以理論性係統性為主線，而是以職業技能的訓練養成為主要任務。

3．在內容選擇上，不以驗證性的實驗為主要目的，而是以職業標準規定的技能點的仿真實訓為主線。

4．在媒體使用上，不以簡單的播放式動畫為主，而是側重於動畫編程、受訓者的參與交互性訓練上。

5．在表現形式上，不以實物照片而滿足，而是為追求情景性效果采用三維建模技術。

6．在教學設計上，不以簡單完成某個技能為滿足而是圍繞該技能設置了諸如目的、原理、認識、結構、拆裝、布局、連線、操作、排故、考評等盡可能完備的模塊。

7．該軟件包含初級工與中級工、高級工全部12個實訓單元的研製工作，總共包含了近100多個實訓項目，基本覆蓋了電工、電子、電拖、維修電工、PLC等職業技能實訓和鑒定設備技術規範中所列出的主要技能項目。網絡版用於學生獨自仿真模擬練習，單機版用於老師教學實訓。

二、軟件仿真實訓內容：

附二：開放實驗室信息管理係統：（全室配一套,與虛擬儀器配套使用）

A、．開放實驗室信息管理係統的必要性

學生動手能力的培養、分折問題解決問題能力的培養、自主實驗和創新實驗能力的培養均需要一個寬鬆的、開放的、設備齊全的實驗環境。但是目前很多學校因師資力量有限無法將實驗室開放，這一方麵造成資源浪費另一方麵學生又得不到煆煉。針對這一問題，配備本實驗室信息化管理係統，它可有效解決上述矛盾。具備這樣條件的實驗室可以不必配備固定的老師管理和輔導，學生可以自主按排實驗時間並通過刷卡確定機位，並通過學生終端計算機中的實驗課件、儀器儀表介紹課件、自主實驗題庫、在線幫助等資源完成各類實驗。

B、智能開放實驗室管理係統簡介

智能實驗室管理係統（以下稱：本係統）是以標準化實驗室管理思想為基礎、網絡技術為驅動新開發的管理係統。本係統能對實驗室設備及學生實驗過程進行智能化管理，以實時了解實驗室設備狀態及學生實驗完成狀況，跟蹤記錄實驗痕跡，確保老師能了解學生做實驗的流程。

實驗室管理手段包括：短信，郵件，web頁麵。

C．開放實驗室資源配置

建設開放實驗室應具備必要的硬件和軟件資源：

（一）硬件資源：

1、手機（可選）：發送和接收實驗室設備管理及狀態信息。

2、管理員PC：用於發送和接收實驗室管理及狀態信息，接收學生的實驗數據（波形，數據包等實驗數據），發送提示信息及試題到學生實驗設備上。

3、服務器：服務器為本係統的核心部分，完成接收管理員控製信息，發送采集到的終端實驗數據到web頁麵，對終端設備的控製，終端實驗數據的采集。

4、網絡設備：路由器等，傳輸各種數據。

5、終端：虛擬示波器，發送及接收數據，直接控製設備

（二）軟件資源：

1.web頁麵係統，通過web頁麵設置本係統的各項參數，個性化定製，實時接收並顯示學生實驗數據，發送控製命令到服務器，並由服務器發送控製命令到終端，達到控製實驗室設備的目的。

2.短信控製係統，向特定的手機發送實驗室設備狀態，接收特定手機的控製命令，並由服務器發送控製命令到終端，達到控製實驗室設備的目的。

3.郵件控製係統，向特定的郵箱發送實驗室設備狀態，接收特定郵箱的控製命令，並由服務器發送控製命令到終端，達到控製實驗室設備的目的。

4.數據庫存儲係統，存儲學生實驗過程數據，以便老師後續查看學生的實驗過程。