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SBMCU-6型單片機控制技術(shù)實訓平臺
一、單片機控制技術(shù)實訓室
單片機控制技術(shù)實訓平臺,單片機控制技術(shù)實訓室是提高辦學能力水平建設(shè)項目，單片機控制技術(shù)實訓臺主要承擔《單片機產(chǎn)品設(shè)計與制作》課程的教學做一體實施。該實訓室主要實訓設(shè)備包括上海碩博單片機應用技術(shù)實訓臺。學生通過在該實訓室訓練，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)學生應用單片機的開發(fā)設(shè)計能力。同時也是教師、學生技能大賽培訓的主要基地。
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線。
三、實訓設(shè)備功能：
1.總體結(jié)構(gòu)
采用實訓桌加實訓模塊的結(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(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，使學習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，可以滿足學生從基礎(chǔ)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(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�？刂贫伺c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�？梢杂脕碜龊銣乜刂�，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，為學生的創(chuàng)新設(shè)計提供了廣闊的發(fā)揮空間。
四、實訓項目
單片機控制功能實訓考核裝置用于教學，可按工作過程導向，工學結(jié)合的模式規(guī)劃教學活動， 完成以下工作任務
1.單片機實訓部分
1)跑馬燈實驗；獨立按鍵輸入實驗；
2)矩陣鍵盤接口實訓；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
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；定時器中斷控制電機實訓；
9)開環(huán)步進電機控制實訓；閉環(huán)交直流電機系統(tǒng)實驗；
10)閉環(huán)步進電機系統(tǒng)實驗；恒溫控制系統(tǒng)實驗；
11)PS 鍵盤通信實驗；RS232 通信實驗；
2.智能物料搬運裝置實訓部分
1)傳感器技術(shù)實訓；直流減速電機應用實訓；
2)氣動回路應用實訓；絲桿傳動機構(gòu)應用實訓；
3)直線運動單元定位控制實訓 PLC 編程軟件（光盤）
4)機械故障檢測與排除實訓氣動電磁閥的控制實驗；
