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單片機控制技術(shù)實訓(xùn)平臺,單片機控制技術(shù)實訓(xùn)室

SBMCU-6型單片機控制技術(shù)實訓(xùn)平臺

一、單片機控制技術(shù)實訓(xùn)室

單片機控制技術(shù)實訓(xùn)平臺,單片機控制技術(shù)實訓(xùn)室是提高辦學(xué)能力水平建設(shè)項目，單片機控制技術(shù)實訓(xùn)臺主要承擔《單片機產(chǎn)品設(shè)計與制作》課程的教學(xué)做一體實施。該實訓(xùn)室主要實訓(xùn)設(shè)備包括上海碩博單片機應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)臺。學(xué)生通過在該實訓(xùn)室訓(xùn)練，了解CPU硬件結(jié)構(gòu)特點，熟練掌握單片機的編程設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用單片機的開發(fā)設(shè)計能力。同時也是教師、學(xué)生技能大賽培訓(xùn)的主要基地。

二、主體設(shè)備技術(shù)指標

1.輸入電源：單相 AC 220V±10%（50Hz）

2.輸出電源：DC ±12V±5％/1A

3.DC ±5V±5％/1A

4.DC 24V±5％/1.5A

5.溫度：-10～40 ℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）

6.外形尺寸：約 1225mm×690mm×820mm（L×W×H）

7.整機功耗：≤0.5 kW

8.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)的國家標準。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、實訓(xùn)設(shè)備功能：

1.總體結(jié)構(gòu)

采用實訓(xùn)桌加實訓(xùn)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計、模塊采用標準結(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。在合理的位置，設(shè)計留有放電腦的位置。

每個模塊都具有兩種接線方式，一種為電子連線接法，另一種 8 位數(shù)據(jù)總線時還可以用杜邦線排線連接。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

2.1主機模塊

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。使用封裝腳座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。

模塊上還放有串行通信接口，接口加入升壓電路，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(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。

2.2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。

2.3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。

2.4顯示模塊

模塊包含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。具體配置要求為 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，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。

2.5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

2.6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 鍵盤鼠標接口進行擴展。

2.7ADC/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。

2.8交直流電機控制模塊

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。

2.9步進電機控制模塊

模塊要求有一只 24V 兩相步進電機和大功率步進電機驅(qū)動器。模塊采用水平移動機構(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)。

2.10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，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。

2.11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。

2.12溫度傳感器模塊

模塊配備有兩種芯片型溫度傳感器：數(shù)字量溫度傳感器和模擬量溫度傳感器。溫度傳感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。可以用來做恒溫控制，溫控器等實驗。

2.13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；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、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.單片機實訓(xùn)部分

1)跑馬燈實驗；獨立按鍵輸入實驗；

2)矩陣鍵盤接口實訓(xùn)；光電耦隔離輸入輸出實驗；

3)繼電器隔離控制實驗；靜態(tài)數(shù)碼管顯示實驗；

4)動態(tài)數(shù)碼管顯示實驗；蜂鳴器演奏實驗；

5)8255 芯片擴展 IO 口實驗；液晶顯示模塊控制實訓(xùn)

6)點陣LED 屏漢字顯示實驗；AD 轉(zhuǎn)換實驗；

7)DA 轉(zhuǎn)換實驗；溫度傳感器采集實驗；

8)外部中斷光電計數(shù)控制電機實訓(xùn)；定時器中斷控制電機實訓(xùn)；

9)開環(huán)步進電機控制實訓(xùn)；閉環(huán)交直流電機系統(tǒng)實驗；