打造單片機教學未來：單片機技術應用實訓考核裝置
2024-06-26 07:44
隨著單片機技術的快速發展，其在工業自動化、智能家居、嵌入式系統等領域的應用日益廣泛。為了培養學生的實踐能力和創新精神，本文介紹了一款單片機技術應用實訓考核裝置，該裝置涵蓋了電源管理與供應、數據采集與處理、顯示與控制接口、通信與接口技術、模擬/數字轉換、定時與中斷控制、電機控制實驗以及傳感器與檢測實訓等多個方面。
二、實訓裝置組成與功能
1. 電源管理與供應
該部分主要負責為整個實訓裝置提供穩定可靠的電源。包括交流電源整流濾波、直流電源穩壓、電池供電等多種供電方式，以適應不同實訓項目的需求。同時，還包含電源管理電路，實現對電源的智能監控和保護。
2. 數據采集與處理
數據采集與處理模塊通過各類傳感器和信號采集電路，實現對溫度、濕度、光照、壓力等環境參數的實時監測。采集到的數據經過處理后，可通過顯示接口或通信接口進行輸出。
3. 顯示與控制接口
顯示接口采用LED數碼管、LCD顯示屏等，用于實時顯示實訓過程中的各類參數和狀態。控制接口則通過按鍵、旋鈕等輸入設備，實現對實訓項目的參數設置和控制。
4. 通信與接口技術
通信與接口技術模塊包括串口通信、I2C通信、SPI通信等多種通信方式，實現與上位機、其他單片機或其他外部設備的通信。此外，還包含USB接口、以太網接口等，方便用戶進行數據的傳輸和交換。
5. 模擬/數字轉換
模擬/數字轉換模塊包括ADC（模數轉換器）和DAC（數模轉換器），實現對模擬信號和數字信號之間的轉換。通過該模塊，學生可以深入了解模擬信號與數字信號之間的轉換原理和過程。
6. 定時與中斷控制
定時與中斷控制模塊包括定時器、計數器以及中斷控制電路，用于實現精確的時間控制和事件觸發。通過該模塊，學生可以學習并掌握單片機中的定時和中斷控制技術。
7. 電機控制實驗
電機控制實驗模塊提供了對直流電機、步進電機、伺服電機等多種電機的控制接口。通過該模塊，學生可以學習并掌握電機的控制原理和方法，并進行相關的實驗和實訓。
8. 傳感器與檢測實訓
傳感器與檢測實訓模塊包含了各類傳感器和檢測電路，如溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器等。學生可以通過該模塊學習傳感器的原理和特性，并進行相關的實訓項目。
三、實訓裝置特點
1. 綜合性強：涵蓋了單片機技術的多個方面，適合學生進行綜合性的實訓和學習。
2. 靈活性強：各個模塊相對獨立，可根據需要進行組合和擴展，滿足不同的實訓需求。
3. 實用性強：實驗項目貼近實際應用場景，有助于學生理解和掌握單片機技術的實際應用。
4. 可維護性強：裝置設計合理，易于維護和升級，保證長期穩定運行。
四、結語
單片機技術應用實訓考核裝置為學生提供了一個全面、系統、實用的實訓平臺。通過使用該裝置進行實訓和學習，學生可以深入理解和掌握單片機技術的相關知識和技能，為未來的工作和學習打下堅實的基礎。
DB-238 單片機技術應用實訓考核裝置
一、產品特點：
1.入門容易，簡潔而不簡單：為了使入門容易，我們采用簡單易懂的版面設計，從最基本的一個跑馬燈開始就讓您無縫地切入教學。大部分的模塊在保證安全的前提下反面是鏤空的。這使得您可以讓學生一目了然看到，并可以觸摸到，這點很重要。因為我們深知，感性認識的重要性。
2、人體工學，美觀而舒適：采用模塊平放結構，使得視線趨于自然向下，如同平時讀書寫字。靠近用戶側又略帶傾斜，使得操作時更加方便。同時抬頭時視線使得毫無遮擋。可以方便地聽講，老師亦可觀察實訓情況。
3、高度開放，激發創新：采用模塊化設計，我們并不簡單的，單獨設計模塊，而是將模塊間聯系，可能性，功能性做了綜合考慮，提供經典實訓項目，我們建議用戶利用高度開放性的模塊，設計出自己的實訓項目。
4、貼近實際，易于拓展：深知教學與實際生產結合的重要性。特別設計了多達幾十種的實訓包
二、技術性能：
1、輸入電源：AC220V±10% 50Hz
2、工作環境：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：1600×750×1100mm
三、本設備各個功能模塊功能特點
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，兩個數據指針，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出聲響。
2、 電源模塊
電源模塊采用線性電源和開關電源兩種電源。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電源供電，確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護開關作為總控制，安全可靠。用船形開關單獨控制低壓電，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。
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，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一目了然。主機與計算機采用流行的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位數碼管動態顯示、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。
5、繼電器模塊
繼電器是常用的執行元件，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優點，同時它的執行元件又是一個線圈，在通電及斷電時會產生電磁干擾。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
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。
7、 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生器。ADC0809實訓時可以用有源時鐘發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實訓時，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。
8、 交直流電機控制模塊
該模塊可以完成兩種電機的控制實訓，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訓時可以有效保護電機和機構的安全。
9、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控制的實訓項目，因為在運動機構上裝有感知距離的閉環元件。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。
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傳感器的連接。
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，擴展模塊能滿足實訓的需求；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。控制端與數據通信口安排在一起，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訓功能。
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。工作狀態一清二楚。可以用來做恒溫控制，溫控器等實訓。