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2020年12月11日

單片機應用創(chuàng)新實驗平臺,單片機應用實驗裝置,CAD/CAM實訓室

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(shè)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(jié)構(gòu)，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(shè)備主要技術(shù)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(gòu)成

（一）實驗屏：實驗時放置實驗掛箱，并提供實驗電源，鐵質(zhì)雙面亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)。

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(guān)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(shè)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(guān)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(diào)節(jié)。

5）輸出幅度采用EC11旋鈕編碼器調(diào)節(jié)，正弦波輸出具有20db,40db，60db衰減。

6）方波占空比可調(diào), 調(diào)節(jié)范圍：5%-95%調(diào)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(shè)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(guān)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(shè)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(guān)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(shè)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(guān)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(zhuǎn)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(quán)）

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(guān)，按鍵鎖定。

4）軟件用戶登錄管理功能。

（二）實驗桌：鋁木結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，電腦桌連體設(shè)計，造型美觀大方。采用特制模具制作的優(yōu)質(zhì)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(shè)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(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，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、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。

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(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。

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(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

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(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。

6、 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。

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(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。

8、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)。

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(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。

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�？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。

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(nèi)有大功率加熱電阻，加熱指示器等。工作狀態(tài)一清二楚�？梢杂脕碜龊銣乜刂疲瑴乜仄鞯葘嶒�。

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(shè)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(qū)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(guān)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
		1	220V交流減速電機
			光電開關(guān)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
12	傳感器配接模塊	1	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(guān)	1	接近開關(guān)
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