單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)考核裝置

 

JG-7600單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)考核裝置

單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)考核裝置,單片機(jī)功能控制實(shí)訓(xùn)考核平臺(tái)學(xué)生通過在該實(shí)訓(xùn)室訓(xùn)練,了解CPU硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),熟練掌握單片機(jī)的編程設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)能力。采用烤漆鋼板制作的臺(tái)式結(jié)構(gòu)。單片機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的抽屜柜用于存放實(shí)訓(xùn)模塊，抽屜柜與臺(tái)面之間布置實(shí)訓(xùn)模塊安裝支架，最上一層是工作臺(tái)臺(tái)面。用于技能競(jìng)賽時(shí)在臺(tái)面上放置設(shè)備安裝底板，在底板上安裝試題擬定的單片機(jī)控制裝置需要的模塊，連接控制電路，編寫的控制程序輸入單片機(jī)后，按下運(yùn)行指令開關(guān)，單片機(jī)控制裝置就按程序運(yùn)行。放置在單片機(jī)實(shí)訓(xùn)室中，這就是一張實(shí)訓(xùn)臺(tái)。當(dāng)講解理論或?qū)嵱?xùn)項(xiàng)目中的相關(guān)知識(shí)時(shí)，可以當(dāng)做課桌；當(dāng)需要進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，將臺(tái)面打開，就露出放置在安裝支架上的模塊，在需要的實(shí)訓(xùn)模塊間按實(shí)訓(xùn)要求連接電路，編寫控制程序，就可以按照設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行單片機(jī)技術(shù)的教學(xué)了，同時(shí)還能完成智能物料搬運(yùn)裝置的提升實(shí)訓(xùn)。

一、設(shè)計(jì)理念

1、入門容易， 簡(jiǎn)潔而不簡(jiǎn)單為了使入門容易，我們采用簡(jiǎn)單易懂的版面設(shè)計(jì)，從最基本的一個(gè)跑馬燈開始就讓您無縫地切入教學(xué)。別看實(shí)驗(yàn)臺(tái)體積巨大，每個(gè)模塊都如此輕巧，當(dāng)你在教學(xué)時(shí)可以把任何一個(gè)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(diǎn)很重要。因?yàn)槲覀兩钪?，感性認(rèn)識(shí)的重要性。當(dāng)然你可以放心安全問題，我們對(duì)可能產(chǎn)生安全隱患的部分都做了防護(hù)。

 

二、設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

1.輸入電源：?jiǎn)蜗?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(jī)功耗： ≤0.5kW

6.安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)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(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。

三、功能特點(diǎn)

1、總體結(jié)構(gòu)

單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)考核 設(shè)備采用實(shí)訓(xùn)桌加實(shí)訓(xùn)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模塊采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，互換性強(qiáng)；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(jìng)賽時(shí)可方便的選擇需要的模塊。

單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)考核 設(shè)備的每個(gè)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(shí)還可以用杜邦線排線連接。整個(gè)連接過程方便快捷。對(duì)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(gè)功能模塊功能特點(diǎn)

（ 1 ）主機(jī)模塊

單片機(jī)采用 AT89S52 。該單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有 256Byte 的 RAM 和 8KByte 的 FLASH 、三個(gè) 16 位定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，片內(nèi)集成了一個(gè)看門狗電路。 64KRAM 擴(kuò)展空間、 64KROM 擴(kuò)展空間； 32 個(gè) IO 口， 6 個(gè)向量中斷源； 0~33MHz 的工作頻率，三級(jí)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(jì)有在系統(tǒng)下載設(shè)計(jì)接口，通過 USB 下載器可以方便地進(jìn)行編程，無需把單片機(jī)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(jì)算機(jī)通信，單片機(jī)和單片機(jī)也可以通過此口進(jìn)行程序下載。復(fù)位電路上加有手動(dòng)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(dòng)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(jī)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(jī)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(hù)開關(guān)作為總控制，安全可靠。用船形開關(guān)單獨(dú)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(dú)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(gè) AC220 輸出插板，可以同時(shí)掛接三個(gè)儀器儀表。其中每組電源都有保險(xiǎn)絲作過載保護(hù)。

（ 3 ）仿真器模塊

配備有高性能單片機(jī)仿真器，可以全功能仿真 MCS51 系列單片機(jī)，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(dòng)完成符號(hào)配對(duì)等功能。支持 64K 程序地址斷點(diǎn)、 64K 源程序有效行斷點(diǎn)和 64K 臨時(shí)斷點(diǎn)，單片機(jī)內(nèi)部寄存器狀態(tài)一目了然。主機(jī)與計(jì)算機(jī)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(jí)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(dòng)態(tài)顯示、 16×32 點(diǎn)陣 LED 屏、 1602 字符型液晶顯示屏、 128×64 繪圖液晶顯示屏。單片機(jī)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(jì)人機(jī)界面時(shí)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(qiáng)電電路狀態(tài)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它的執(zhí)行元件又是一個(gè)線圈，在通電及斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。為此繼電器模塊在集成了驅(qū)動(dòng)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(gè)繼電器的開關(guān)觸點(diǎn)全部引出，并明確標(biāo)示；每個(gè)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(jī)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(diǎn)容量 250V/6A 、 DC28V/12A

（ 6 ）指令模塊

指令模塊上放置了單片機(jī)常用的輸入元件，其中有 8 個(gè)獨(dú)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(jí)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的實(shí)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(jì)，則可以采用該模塊的 PS2 鍵盤鼠標(biāo)接口進(jìn)行擴(kuò)展。

（ 7 ） ADC/DAC 模塊

ADC/DAC模塊上設(shè)計(jì)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(gè)功能子模塊： 0-5V 模擬電壓輸出、 8 等級(jí) LED 電平指示器和有源時(shí)鐘發(fā)生器。 ADC0809 實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用有源時(shí)鐘發(fā)生器作為芯片的時(shí)鐘，可以用 0-5V 模擬電壓輸出作為模擬量，用 8 等級(jí) LED 電平指示用作模擬量大小的指示； DAC0832 實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以將芯片的輸出接在 8 等級(jí) 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(jī)控制模塊

該模塊可以完成兩種電機(jī)的控制實(shí)驗(yàn)，分別是 24V 直流減速電機(jī)和 220V 交流減速電機(jī)。每種電機(jī)的轉(zhuǎn)盤下面放有光電開關(guān)計(jì)數(shù)器，可以用單片機(jī)感知其位置和轉(zhuǎn)動(dòng)了多少圈。每個(gè)電機(jī)控制線路中設(shè)有超程保護(hù)輸入端口，在與水平移動(dòng)裝置組合實(shí)驗(yàn)時(shí)可以有效保護(hù)電機(jī)和機(jī)構(gòu)的安全。

（ 9 ）步進(jìn)電機(jī)控制模塊

該模塊設(shè)有一只 24V 兩相步進(jìn)電機(jī)和大功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。模塊改變了電機(jī)的軸轉(zhuǎn)式運(yùn)行方式，采用了一個(gè)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以把電機(jī)的軸轉(zhuǎn)改為水平直線運(yùn)動(dòng)，并用鋁直尺的刻度指示。該模塊還可以做閉環(huán)控制的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有感知距離的閉環(huán)元件。同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)超程保護(hù)電路，當(dāng)機(jī)構(gòu)走到一個(gè)程序不可知狀態(tài)時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)電源，避免機(jī)構(gòu)超程損壞。直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上帶了左右限位輸出端子，供單片機(jī)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(jì)的一塊電路單元，該單元共有兩組 16 路光電隔離 IO 口，每個(gè)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(kuò)展模塊

因?yàn)?82C55 的控制方式仍有學(xué)習(xí)價(jià)值，目前在許多教材中仍有它的身影，擴(kuò)展模塊能滿足實(shí)驗(yàn)的需求； 82C55 的三個(gè)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(shí)驗(yàn)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(yùn)算放大器，放大的模擬量可以提高測(cè)量精度。每種傳感器都有透明外殼加固保護(hù)，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(shí)驗(yàn)。

四、設(shè)備實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

單片機(jī)控制功能實(shí)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(dòng)，完成以下工作任務(wù)

單片機(jī)部分

1.跑馬燈實(shí)驗(yàn)

2.獨(dú)立按鍵輸入實(shí)驗(yàn)

3.矩陣鍵盤接口實(shí)訓(xùn)

4.光電耦隔離輸入輸出實(shí)驗(yàn)

5.金屬檢測(cè)實(shí)訓(xùn)

6.繼電器隔離控制實(shí)驗(yàn)

7.靜態(tài)數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)

8.動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)

9.蜂鳴器演奏實(shí)驗(yàn)

10.8255芯片擴(kuò)展 IO 口實(shí)驗(yàn)

11.液晶顯示模塊控制實(shí)訓(xùn)

12.點(diǎn)陣 LED 屏漢字顯示實(shí)驗(yàn)

13.AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

14.DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

15.LM35溫度傳感器采集實(shí)驗(yàn)

16.IIC總線 IC 卡存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)

17.EEPROM芯片 24 系列存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)

18.外部中斷光電計(jì)數(shù)控制電機(jī)實(shí)訓(xùn)

19.定時(shí)器中斷控制電機(jī)實(shí)訓(xùn)

20.開環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)訓(xùn)

21.閉環(huán)交直流電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

22.閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

23.恒溫室控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

24.PS鍵盤通信實(shí)驗(yàn)

25.RS232通信實(shí)驗(yàn)

五、配置清單

序號(hào)	名 稱	型號(hào)及規(guī)格
1	實(shí)訓(xùn)桌	采用符合人體工學(xué)的平斜面設(shè)計(jì)，所有模塊平斜放于桌面固定槽內(nèi)，實(shí)驗(yàn)視線同讀書一樣，自然往下，利于思考。同時(shí)解決傳統(tǒng)立式結(jié)構(gòu)的視線遮擋，無法看見教師教學(xué)的問題。工藝上采用優(yōu)質(zhì)鋁材， 16mm 以上黑色木板，家具級(jí)封邊工藝，帶 3 個(gè)柜子，優(yōu)質(zhì)鉸鏈，鋁合金把手，帶 4 個(gè)可鎖式腳輪便于移動(dòng)。
2	電腦推車	尺寸 630*580*1140 采用鋁合金結(jié)構(gòu)， 16mm 以上黑色木板，家具級(jí)封邊工藝，帶 4 個(gè)腳輪，帶電腦位，伸縮鍵盤托板。
3	51單片機(jī)主機(jī)模塊	AT89S52芯片
4	電源模塊	DC± 5V ，± 12V ， 24V
5	仿真器模塊	USB通訊接口，使用 KEIL 軟件
6	顯示模塊 (AB 共 2 塊 )	8位跑馬燈
		8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示
		16× 32 點(diǎn)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	6路繼電器（帶驅(qū)動(dòng)）
8	指令模塊	PS2鍵盤接口
		8個(gè)獨(dú)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	ADC0809
		DAC0832
		0-5V模擬電壓輸出
		8等級(jí) LED 電平指示
		有源時(shí)鐘發(fā)生器
10	交直流電機(jī)控制模塊	24V直流減速電機(jī)
		220V交流減速電機(jī)
		光電開關(guān)計(jì)數(shù)輸出
11	步進(jìn)電機(jī)控制模塊	步進(jìn)電機(jī)
		水平移動(dòng)裝置
		閉環(huán)控制裝置
12	傳感器配接模塊	4路傳感器接口
		16路光電隔離 IO 口
13	擴(kuò)展模塊	8255芯片， 74LS245 芯片
14	溫度傳感器模塊	18B20/LM35
15	RS232通訊線	RS232通訊線
16	ISP編程線	ISP編程電纜
17	排線	排線
18	電子連線	實(shí)驗(yàn)連線
19	接近開關(guān)	接近開關(guān)

。