SBDPJ-186A單片機應用創(chuàng)新實驗平臺
一、概述
單片機應用創(chuàng)新實驗裝置由控制屏、實驗掛箱、實驗桌組成，通過本實驗臺可完成單片機的接口擴展、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、鍵盤控制、定時器、打印機接口等實驗，配備有仿真器。
設有電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源，對人身安全起到一定的保護。
單片機應用創(chuàng)新實驗裝置采用組件式結構，更換實驗模塊便捷。如需擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加實驗模塊掛箱即可，永不淘汰。
二、單片機應用創(chuàng)新實驗設備主要技術參數(shù)
1、輸入電源：AC220V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃）
3、裝置容量：200VA
4、重量：100Kg
5、外形尺寸（cm）：160×70×150
三、單片機應用創(chuàng)新實驗裝置構成
（一）實驗屏：實驗時放置實驗掛箱，并提供實驗電源，鐵質雙面亞光密紋噴塑結構。
1、電源輸入:工作電壓220V±5%(50Hz)，輸入時指示燈亮。
2、交流電源輸出：有保險絲和漏電保護開關二級保護功能。輸出單相交流220V工作電壓有高精度電壓表電流表指示。
★3、固定直流電源
1）電壓電流參數(shù)±5V/5A、±12V/2A、±24V/2A。有短路、過流自動保護功能，設有短路軟截止自動保護和自動恢復裝置。
2）固定電源測量板2.7寸TFT液晶屏具有正負電壓顯示，正負電流顯示，具有過載提示功能。
3)上位機具有實時監(jiān)視及關斷功能。
4)紋波與噪聲：150mVp-p。
5)啟動上升時間：100ms。
6)工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
★4、DDS功率型函數(shù)發(fā)生器/頻率計：
1）采用直接數(shù)字頻率合成（DDS）產(chǎn)生高精度正弦波，方波和三角波。
2）2.7寸TFT液晶屏顯示輸出頻率、波形、占空比、幅度、衰減、偏置。
3）正弦波輸出幅度≥10V，輸出阻抗50Ω，失真度<1%（1HZ-- 10KHz）。
4）頻率范圍 1HZ~3MHz, EC11旋鈕編碼器調節(jié)。
5）輸出幅度采用EC11旋鈕編碼器調節(jié)，正弦波輸出具有20db,40db，60db衰減。
6）方波占空比可調, 調節(jié)范圍：5%-95%調節(jié)；
7）外測頻率功能，頻率計測量范圍1HZ-100MHz，幅度3.3V，具有自動換檔功能。
8）上位機設置函數(shù)信號發(fā)生器各個參數(shù)，并有實時監(jiān)視及鎖定和關斷功能
9）上升時間≤50。
10) 5V正反相單脈沖輸出。
11) 工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
★5、智能型直流電壓表
1)測量范圍：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)工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
6)上位機具有實時監(jiān)視及關斷功能。
★6、智能型真有效值交流數(shù)字毫伏表
1)測量范圍：0.2mV～600V, 設置200mV、2V、20V、200V、600V五檔量程，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。
3)測量精度：±0.5%+5。
4)頻率范圍：10Hz～600KHz。
5)輸入阻抗：1MΩ，輸入電容≤30pF。
6)抽樣率：5次/秒
7)工作溫度范圍：-20℃～+50℃。
8)上位機具有實時監(jiān)視及關斷功能。
7、組:單相市電輸出，供用戶自備儀器使用。
★8、通信接品：
1）實驗臺地址范圍0-255。
2）具有WIFI、RJ45、RS485上位機通信接口。
3）上位機與各學生實驗臺智能測量儀表數(shù)據(jù)交換，接口轉換功能。
4）工作溫度范圍-20℃～+50℃。
★9、實驗臺管理軟件（上位機軟件）（具有軟件著作權）
1）添加、刪除、配置各實驗臺模塊。
2）實時監(jiān)測各學生實驗臺各項模塊實時參數(shù)。
3）遠程控制各實驗臺模塊功能開關，按鍵鎖定。
4）軟件用戶登錄管理功能。
（二）實驗桌：鋁木結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，電腦桌連體設計，造型美觀大方。采用特制模具制作的優(yōu)質鋁合金做框架，鋁合金表面經(jīng)氧化處理，經(jīng)久耐用，美觀大方，符合現(xiàn)代審美觀，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，桌子下部配置儲存柜及電腦主機柜。
（三）單片機應用創(chuàng)新實驗設備各個功能模塊及功能特點
1、 主機模塊
單片機采用愛特梅爾的AT89S52。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(shù)據(jù)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封裝便于更換芯片及仿真。并設計有在系統(tǒng)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(jīng)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。復位電路上加有手動復位按扭，可以直接復位操作。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(fā)出聲響。
2、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(tài)一目了然。主機與計算機采用流行的USB接口。
3、 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。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，使學習者可以接觸所有的顯示方案，設計人機界面時可以得心應手。
4、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，并明確標示；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控制的繼電器，可以控制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
5、 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，從簡單到復雜的實訓要求。如果用戶需要更多的按鍵或需要更為復雜的設計，則可以采用該模塊的PS2鍵盤鼠標接口進行擴展。
6、 ADC/DAC模塊
ADC/DAC模塊上設計了兩種轉換芯片ADC0809和DAC0832。為了便于調試程序和硬件，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，轉換結果是否正常一目了然。
7、 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。每種電機的轉盤下面放有光電開關計數(shù)器，可以用單片機感知其位置和轉動了多少圈。每個電機控制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。
8、步進電機控制模塊
該模塊設有一只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，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，因為在運動機構上裝有感知距離的閉環(huán)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(tài)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(tài)。
9、 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。并配有四路傳感器轉換接口用于工業(yè)傳感器的連接。
10、 擴展模塊
因為82C55的控制方式仍有學習價值，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。
11、 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，內有大功率加熱電阻，加熱指示器等。工作狀態(tài)一清二楚。可以用來做恒溫控制，溫控器等實驗。
四、單片機應用創(chuàng)新實驗裝置配置清單
|
序號 |
名 稱 |
數(shù)量 |
型號及規(guī)格 |
|
1 |
實訓桌 |
1 |
|
|
2 |
實訓屏 |
1 |
|
|
3 |
學生凳 |
2 |
鋼木方凳 |
|
4 |
51單片機主機模塊 |
1 |
AT89S52芯片/在系統(tǒng)下載設計 |
|
5 |
仿真器模塊 |
1 |
仿真器 |
|
6 |
顯示模塊(AB共2塊) |
1 |
8位跑馬燈 |
|
8位數(shù)碼管動態(tài)顯示 |
|||
|
16×32點陣LED屏 |
|||
|
128×64繪圖液晶顯示屏 |
|||
|
1602字符型液晶顯示屏 |
|||
|
7 |
繼電器模塊 |
1 |
6路繼電器（帶驅動） |
|
8 |
指令模塊 |
1 |
PS2鍵盤接口 |
|
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 |
|||
|
9 |
ADC/DAC模塊 |
1 |
ADC0809 |
|
DAC0832 |
|||
|
0-5V模擬電壓輸出 |
|||
|
8等級LED電平指示 |
|||
|
有源時鐘發(fā)生器 |
|||
|
10 |
交直流電機控制模塊 |
1 |
24V直流減速電機 |
|
220V交流減速電機 |
|||
|
|
光電開關計數(shù)輸出 |
||
|
11 |
步進電機控制模塊 |
1 |
步進電機 |
|
水平移動裝置 |
|||
|
閉環(huán)控制裝置 |
|||
|
12 |
傳感器配接模塊 |
1 |
4路傳感器接口 |
|
16路光電隔離IO口 |
|||
|
13 |
擴展模塊 |
1 |
8255芯片，74LS245芯片 |
|
14 |
溫度傳感器模塊 |
1 |
18B20/LM35 |
|
15 |
串并裝換模塊 |
1 |
74LS164 串進并出、74LS165 并進串出 |
|
16 |
IIC總線模塊 |
1 |
總線 IC 卡/總線實時時鐘 |
|
17 |
RS232通訊線 |
1 |
RS232通訊線 |
|
18 |
ISP編程線 |
1 |
ISP編程電纜 |
|
19 |
排線 |
1 |
排線 |
|
20 |
電子連線 |
1 |
實驗連線 |
|
21 |
接近開關 |
1 |
接近開關 |
|
22 |
實驗指導 |
1 |
實驗指導1套 |
|
23 |
實驗程序與配套軟件 |
1 |
配套實驗源代碼，配套軟件與工具 |
五、實訓項目
實訓一 燈光閃爍實訓
實訓二 跑馬燈實訓
實訓三 獨立按鍵輸入實訓
實訓四 光隔離輸入輸出實訓
實訓五 金屬檢測實訓
實訓六 動態(tài)數(shù)碼管顯示實訓
實訓七 矩陣鍵盤接口實訓
實訓八繼電器隔離控制實訓
實訓九蜂鳴器演奏實訓
實訓十8255 芯片擴展 IO 實訓
實訓十一字符型液晶顯示模塊控制實訓
實訓十二液晶顯示模塊控制實訓
實訓十三 點陣 L E D 屏漢字顯示實訓
實訓十四AD 轉換實訓
實訓十五 D A 轉換實訓
實訓十六 LM35 溫度傳感器采集實驗
實訓十七 單總線溫度傳感器采集實訓
實訓十八交直流減速電機控制實訓
實訓十九步進電機開環(huán)控制實訓
實訓二十RS232 通信實訓
實訓二十一 PS2 鍵盤通信實驗
實訓二十一 靜態(tài)數(shù)碼管顯示實驗
實訓二十二 74LS164 串進并出實驗
實訓二十三 74LS165 并進串出實驗
實訓二十四 IIC 總線 IC 卡存儲實驗
實訓二十五 IIC 總線實時時鐘實驗
實訓二十六 IIC 總線 EEPROM 存儲實驗
實訓二十七 外部中斷光電計數(shù)控制電機實訓
實訓二十八 定時器中斷控制電機實訓
實訓二十九 閉環(huán)交直流電機系統(tǒng)實驗
實訓三十閉環(huán)步進電機系統(tǒng)實驗
實訓三十一 恒溫室控制系統(tǒng)實驗
實訓三十二 小車系統(tǒng)控制實訓
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