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SBDPJ-186A單片機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
一、概述
單片機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置由控制屏、實(shí)驗(yàn)掛箱、實(shí)驗(yàn)桌組成，通過本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可完成單片機(jī)的接口擴(kuò)展、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、鍵盤控制、定時(shí)器、打印機(jī)接口等實(shí)驗(yàn)，配備有仿真器。
設(shè)有電流型漏電保護(hù)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(duì)人身安全起到一定的保護(hù)。
單片機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置采用組件式結(jié)構(gòu)，更換實(shí)驗(yàn)?zāi)K便捷。如需擴(kuò)展功能或開發(fā)新實(shí)驗(yàn)，只需添加實(shí)驗(yàn)?zāi)K掛箱即可，永不淘汰。
二、單片機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(duì)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(jī)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成
（一）實(shí)驗(yàn)屏：實(shí)驗(yàn)時(shí)放置實(shí)驗(yàn)掛箱，并提供實(shí)驗(yàn)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(shí)指示燈亮。
2、交流電源輸出：有保險(xiǎn)絲和漏電保護(hù)開關(guān)二級(jí)保護(hù)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(dòng)保護(hù)功能，設(shè)有短路軟截止自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)裝置。
2）固定電源測(cè)量板2.7寸TFT液晶屏具有正負(fù)電壓顯示，正負(fù)電流顯示，具有過載提示功能。
3)上位機(jī)具有實(shí)時(shí)監(jiān)視及關(guān)斷功能。
4)紋波與噪聲：150mVp-p。
5)啟動(dòng)上升時(shí)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(jì)：
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(cè)頻率功能，頻率計(jì)測(cè)量范圍1HZ-100MHz，幅度3.3V，具有自動(dòng)換檔功能。
8）上位機(jī)設(shè)置函數(shù)信號(hào)發(fā)生器各個(gè)參數(shù)，并有實(shí)時(shí)監(jiān)視及鎖定和關(guān)斷功能
9）上升時(shí)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(cè)量范圍：0-1000V, 設(shè)置2V/20V/200V/1000V四檔量程，具有量程自動(dòng)切換,超量程自動(dòng)報(bào)警功能。
2)2.7寸TFT液晶屏顯示四位測(cè)量值，具有超量程提示功能。
3)測(cè)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(jī)具有實(shí)時(shí)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(cè)量范圍：0.2mV～600V, 設(shè)置200mV、2V、20V、200V、600V五檔量程，具有量程自動(dòng)切換,超量程自動(dòng)報(bào)警功能。
2)2.7寸TFT液晶屏顯示四位測(cè)量值。
3)測(cè)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(jī)具有實(shí)時(shí)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(shí)驗(yàn)臺(tái)地址范圍0-255。
2）具有WIFI、RJ45、RS485上位機(jī)通信接口。
3）上位機(jī)與各學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)智能測(cè)量?jī)x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(shí)驗(yàn)臺(tái)管理軟件（上位機(jī)軟件）（具有軟件著作權(quán)）
1）添加、刪除、配置各實(shí)驗(yàn)臺(tái)模塊。
2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)各項(xiàng)模塊實(shí)時(shí)參數(shù)。
3）遠(yuǎn)程控制各實(shí)驗(yàn)臺(tái)模塊功能開關(guān)，按鍵鎖定。
4）軟件用戶登錄管理功能。
（二）實(shí)驗(yàn)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(jì)，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(chǔ)存柜及電腦主機(jī)柜。
（三）單片機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備各個(gè)功能模塊及功能特點(diǎn)
1、 主機(jī)模塊
單片機(jī)采用愛特梅爾的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，飛利浦單片機(jī)和宏晶單片機(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、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。
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(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。
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(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
5、 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。
6、 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。
7、 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。
8、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)。
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(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。
10、 擴(kuò)展模塊
因?yàn)?span lang="EN-US">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。
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(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。可以用來做恒溫控制，溫控器等實(shí)驗(yàn)。
四、單片機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置配置清單
|
序號(hào) |
名 稱 |
數(shù)量 |
型號(hào)及規(guī)格 |
|
1 |
實(shí)訓(xùn)桌 |
1 |
|
|
2 |
實(shí)訓(xùn)屏 |
1 |
|
|
3 |
學(xué)生凳 |
2 |
鋼木方凳 |
|
4 |
51單片機(jī)主機(jī)模塊 |
1 |
AT89S52芯片/在系統(tǒng)下載設(shè)計(jì) |
|
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(dòng)態(tài)顯示 |
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|
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 |
1 |
6路繼電器（帶驅(qū)動(dòng)） |
|
8 |
指令模塊 |
1 |
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 |
1 |
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 |
1 |
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 |
1 |
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 |
1 |
4路傳感器接口 |
|
16路光電隔離IO口 |
|||
|
13 |
擴(kuò)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(jìn)并出、74LS165 并進(jìn)串出 |
|
16 |
IIC總線模塊 |
1 |
總線 IC 卡/總線實(shí)時(shí)時(shí)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(shí)驗(yàn)連線 |
|
21 |
接近開關(guān) |
1 |
接近開關(guān) |
|
22 |
實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) |
1 |
實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)1套 |
|
23 |
實(shí)驗(yàn)程序與配套軟件 |
1 |
配套實(shí)驗(yàn)源代碼，配套軟件與工具 |
五、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
實(shí)訓(xùn)一 燈光閃爍實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)二 跑馬燈實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)三 獨(dú)立按鍵輸入實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)四 光隔離輸入輸出實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)五 金屬檢測(cè)實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)六 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)七 矩陣鍵盤接口實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)八繼電器隔離控制實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)九蜂鳴器演奏實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十8255 芯片擴(kuò)展 IO 實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十一字符型液晶顯示模塊控制實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十二液晶顯示模塊控制實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十三 點(diǎn)陣 L E D 屏漢字顯示實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十四AD 轉(zhuǎn)換實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十五 D A 轉(zhuǎn)換實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十六 LM35 溫度傳感器采集實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)十七 單總線溫度傳感器采集實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十八交直流減速電機(jī)控制實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)十九步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)二十RS232 通信實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)二十一 PS2 鍵盤通信實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)二十一 靜態(tài)數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)二十二 74LS164 串進(jìn)并出實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)二十三 74LS165 并進(jìn)串出實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)二十四 IIC 總線 IC 卡存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)二十五 IIC 總線實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)二十六 IIC 總線 EEPROM 存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)二十七 外部中斷光電計(jì)數(shù)控制電機(jī)實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)二十八 定時(shí)器中斷控制電機(jī)實(shí)訓(xùn)
實(shí)訓(xùn)二十九 閉環(huán)交直流電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)三十閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)三十一 恒溫室控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)訓(xùn)三十二 小車系統(tǒng)控制實(shí)訓(xùn)
