SBDPJ-239B單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)裝置
單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)裝置、單片機技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù)，應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中，單片機技術(shù)的發(fā)展和推廣極大的推動了電子工業(yè)的發(fā)展。單片機技術(shù)是一門實踐性很強的學(xué)科，單片機技術(shù)實驗室發(fā)揮著很重要的作用，單片機實驗主要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，使學(xué)生擁有較強的實驗操作能力、綜合設(shè)計能力、項目開發(fā)能力、分析解決問題的能力。通過實驗來增強學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的熱情，開拓學(xué)生的視野，達到提高單片機的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。
參考圖以實物為準(zhǔn)
一、設(shè)計理念
1、入門容易，簡潔而不簡單
我們采用簡單易懂的版面設(shè)計，從最基本的一個跑馬燈開始就讓您無縫地切入教學(xué)。別看實驗臺體積巨大，每個模塊都如此輕巧，當(dāng)你在教學(xué)時可以把任何一個模塊帶入課堂，并且大部分的模塊在保證安全的前提下反面是鏤空的。這使得您可以讓學(xué)生一目了然看到，并可以觸摸到，這點很重要。因為我們深知，感性認(rèn)識的重要性。當(dāng)然你可以放心安全問題，我們對可能產(chǎn)生安全隱患的部分都做了防護。
2、人體工學(xué)，美觀而舒適
傳統(tǒng)的立式實驗桌，多采用立式屏結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得學(xué)生操作大部分實驗時需要站立，易于疲勞，視角向前不利于思考。同時由于立屏的高度較高，學(xué)生上實驗課時視線受遮擋，不便于老師講解。采用模塊平放結(jié)構(gòu)，使得視線趨于自然向下，如同平時讀書寫字。靠近用戶側(cè)又略帶傾斜，使得操作時更加方便。同時抬頭時視線使得毫無遮擋?？梢苑奖愕芈犞v，老師亦可觀察實驗情況。
3、注重細(xì)節(jié)，一見傾心的質(zhì)感
嚴(yán)格采用光潔度，厚度都符合高品質(zhì)要求的鋁材。每塊木板都真材實料，厚度都到達8mm或以上，并進行了定制家具級的封邊工藝。黑色的木紋與銀色的經(jīng)典組合，讓您一見傾心，永恒經(jīng)典。從桌子的高度，到每個模塊背后的處理，甚至各個孔的位置，都進行了精心的考慮。一切細(xì)致考慮只為了能使更加美觀，方便，耐用。
4、高度開放，激發(fā)創(chuàng)新采用模塊化設(shè)計，我們并不簡單的，單獨設(shè)計模塊，而是將模塊間聯(lián)系，可能性，功能性做了綜合考慮，加上十多年的研發(fā)經(jīng)驗，使得模塊日趨經(jīng)典與開放。提供經(jīng)典實驗項目，我們建議用戶利用高度開放性的模塊，設(shè)計出自己的實驗項目。
5、貼近實際，易于拓展
通過十幾年與用戶市場溝通，獲得了寶貴的實際經(jīng)驗。我們深知教學(xué)與實際生產(chǎn)結(jié)合的重要性。所以不管是從實驗項目的設(shè)計，還是特別設(shè)計了多達幾十種的實訓(xùn)包。
6、易于管理，維護方便
設(shè)計了不同以往的漂亮柜子，如同您家里的家具般讓人舒適，上乘的腳輪易于移動與固定。同時可選配儀器放置隔板，資料放置隔板等貼心設(shè)計，讓您輕松，漂亮地放置常用儀器與實驗時需要查詢的資料。同時采用精致的小模塊設(shè)計，單獨故障不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的破壞。如有損壞，僅需替換相應(yīng)小模塊即可，方便又省心。
二、單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
1.輸入電源：單相 AC 220V±10%（50Hz）
2.輸出電源：DC±12V±5％/1A ;DC±5V±5％/1A;DC24V±5％/1.5A
3.溫度：-10～40℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）
4.外形尺寸：約1225mm×690mm×820mm（L×W×H）
5.整機功耗：≤0.5kW
6.安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。市電采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導(dǎo)線。
三、結(jié)構(gòu)及功能特點
1、總體結(jié)構(gòu)
本設(shè)備采用實訓(xùn)桌加實訓(xùn)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計、模塊采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，互換性強；按輸入，輸出，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能的原則確定模塊內(nèi)容，使教學(xué)或競賽時可方便的選擇需要的模塊。
本設(shè)備的每個模塊都具有兩種接線方式，一種為電子連線接法，8位數(shù)據(jù)總線時還可以用杜邦線排線連接。整個連接過程方便快捷。對于具有干擾性質(zhì)的元件，全部采用光電隔離裝置隔離，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
2、各個功能模塊功能特點
（1）主機模塊
單片機采用AT89S52。該單片機內(nèi)部設(shè)有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三個16位定時器，兩個數(shù)據(jù)指針，片內(nèi)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封裝便于更換芯片及仿真。并設(shè)計有在系統(tǒng)下載設(shè)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(jīng)加入升壓電路，可以直接與計算機通信，單片機和單片機也可以通過此口進行程序下載。復(fù)位電路上加有手動復(fù)位按扭，可以直接復(fù)位操作。模塊上還設(shè)有有源蜂鳴器驅(qū)動電路，直接給固定電平就可以發(fā)出聲響。
（2）電源模塊
電源模塊采用線性電源和開關(guān)電源兩種電源。單片機等芯片采用線性電源供電，可以有效減少因電源干擾引的程序跑飛。電機等大功率器件采用開關(guān)電源供電，確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護開關(guān)作為總控制，安全可靠。用船形開關(guān)單獨控制低壓電，市電與低壓電分開控制。該模塊共有三組相互獨立的低壓電源，其中有兩組是正負(fù)雙電源輸出。面板上放置了一個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系列單片機，也可以軟件仿真；軟件為中國自主研發(fā)，可以很好的支持中文，支持關(guān)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(nèi)部寄存器狀態(tài)一目了然。主機與計算機采用流行的USB接口。
（4）顯示模塊
該模塊無論從最基本的顯示元件LED發(fā)光二極管，還是到最高級的LCD顯示屏都包含在內(nèi)。具體配置為8位跑馬燈（邏輯電平指示）、8位數(shù)碼管動態(tài)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(nèi)，使學(xué)習(xí)者可以接觸所有的顯示方案，設(shè)計人機界面時可以得心應(yīng)手。
（5）繼電器模塊
繼電器是常用的執(zhí)行元件，也是常用的隔離元件，它能用低壓控制高壓電路，遠(yuǎn)程切換強電電路狀態(tài)優(yōu)點，同時它的執(zhí)行元件又是一個線圈，在通電及斷電時會產(chǎn)生電磁干擾。為此繼電器模塊在集成了驅(qū)動電路的基礎(chǔ)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(guān)觸點全部引出，并明確標(biāo)示；每個繼電器還設(shè)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控制的繼電器，可以控制交流電機的正反轉(zhuǎn)及停止，通過轉(zhuǎn)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(guān)量輸入，4*4矩形鍵盤接口，可以滿足學(xué)生從基礎(chǔ)到高級，從簡單到復(fù)雜的實訓(xùn)要求。如果用戶需要更多的按鍵或需要更為復(fù)雜的設(shè)計，則可以采用該模塊的PS2鍵盤鼠標(biāo)接口進行擴展。
（7）ADC/DAC模塊
ADC/DAC模塊上設(shè)計了兩種轉(zhuǎn)換芯片ADC0809和DAC0832。為了便于調(diào)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鐘發(fā)生器。ADC0809實驗時可以用有源時鐘發(fā)生器作為芯片的時鐘，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(zhuǎn)換結(jié)果是否正常一目了然。
（8）交直流電機控制模塊
該模塊可以完成兩種電機的控制實驗，分別是24V直流減速電機和220V交流減速電機。每種電機的轉(zhuǎn)盤下面放有光電開關(guān)計數(shù)器，可以用單片機感知其位置和轉(zhuǎn)動了多少圈。每個電機控制線路中設(shè)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(gòu)的安全。
（9）步進電機控制模塊
該模塊設(shè)有一只24V兩相步進電機和大功率步進電機驅(qū)動器。模塊改變了電機的軸轉(zhuǎn)式運行方式，采用了一個水平移動機構(gòu)，該機構(gòu)可以把電機的軸轉(zhuǎn)改為水平直線運動，并用鋁直尺的刻度指示。該模塊還可以做閉環(huán)控制的實驗項目，因為在運動機構(gòu)上裝有感知距離的閉環(huán)元件。同時設(shè)計了一個超程保護電路，當(dāng)機構(gòu)走到一個程序不可知狀態(tài)時，可自動關(guān)閉電機電源，避免機構(gòu)超程損壞。直線運動機構(gòu)上帶了左右限位輸出端子，供單片機查詢狀態(tài)。
（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(shè)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。并配有四路傳感器轉(zhuǎn)換接口用于工業(yè)傳感器的連接。
（11）擴展模塊
因為82C55的控制方式仍有學(xué)習(xí)價值，目前在許多教材中仍有它的身影，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。控制端與數(shù)據(jù)通信口安排在一起，整體布局美觀大方。另設(shè)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
該模塊配備有兩種芯片型溫度傳感器：數(shù)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(nèi)有大功率加熱電阻，加熱指示器等。工作狀態(tài)一清二楚?？梢杂脕碜龊銣乜刂?，溫控器等實驗。
（13）智能物料搬運裝置
配置雙軸機器人作為裝配的執(zhí)行機構(gòu)，具有X軸、Y軸兩個方向的執(zhí)行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；配置有行程開關(guān)，光電傳感器，光纖傳感器等，可確保各執(zhí)行器的準(zhǔn)確定位；超出最大行程時，具有硬件自動保護功能，確保系統(tǒng)安全及人身安全；本裝置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，為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計提供了廣闊的發(fā)揮空間。
四、單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)設(shè)備實訓(xùn)項目
單片機控制功能實訓(xùn)考核裝置用于教學(xué)，可按工作過程導(dǎo)向，工學(xué)結(jié)合的模式規(guī)劃教學(xué)活動，完成以下工作任務(wù)
1.跑馬燈實驗
2.獨立按鍵輸入實驗
3.矩陣鍵盤接口實訓(xùn)
4.光電耦隔離輸入輸出實驗
5.金屬檢測實訓(xùn)
6.繼電器隔離控制實驗
7.靜態(tài)數(shù)碼管顯示實驗
8.動態(tài)數(shù)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.液晶顯示模塊控制實訓(xùn)
12.點陣LED屏漢字顯示實驗
13.AD轉(zhuǎn)換實驗
14.DA轉(zhuǎn)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系列存儲實驗
18.外部中斷光電計數(shù)控制電機實訓(xùn)
19.定時器中斷控制電機實訓(xùn)
20.開環(huán)步進電機控制實訓(xùn)
21.閉環(huán)交直流電機系統(tǒng)實驗
22.閉環(huán)步進電機系統(tǒng)實驗
23.恒溫室控制系統(tǒng)實驗
24.PS鍵盤通信實驗
25.RS232通信實驗
智能物料搬運裝置部分
26.氣動電磁閥的控制實驗
27.氣爪動作及物料檢測實驗
28.電動手臂控制實驗
29.單球循環(huán)搬運實訓(xùn)
30.雙球循環(huán)搬運實訓(xùn)
31.智能判斷搬運實訓(xùn)
