SBDP-08單片機開發(fā)綜合實驗平臺
單片機實驗設備是計算機、電子信息、通信、機械技術制造及其自動化、自動化、測控技術與儀器等專業(yè)的專業(yè)基礎實驗室。
單片機實驗室是專業(yè)基礎課公共教學實驗室。單片機實驗室以本科實驗教學為中心，加強學生培養(yǎng)和科研基地建設，推進學科學位建設發(fā)展。現(xiàn)為計算機學院的計算機科學與技術、自動化、軟件工程等專業(yè)；光電院校的電子信息科學與技術、應用物理學、電子信息工程、通信工程等專業(yè)；機電、機械設計制造及其自動化、測控技術與儀器等專業(yè)的實驗教學與科研基地。
單片機技術是現(xiàn)代電子工程領域一門迅速發(fā)展的技術，應用于各種嵌入式系統(tǒng)中，單片機技術的發(fā)展和推廣極大的推動了電子工業(yè)的發(fā)展。單片機技術是一門實踐性很強的學科，單片機技術實驗室發(fā)揮著很重要的作用，單片機實驗主要培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，使學生擁有較強的實驗操作能力、綜合設計能力、項目開發(fā)能力、分析解決問題的能力。通過實驗來增強學生學習單片機的熱情，開拓學生的視野，達到提高單片機的教學和學習效果。
單片機開發(fā)綜合實驗平臺基于Keil C單片機系列，注重單片機本身功能的應用，充分體現(xiàn)單片的特點，基礎功能實驗電路采用一體化設計方式，創(chuàng)新拓展型實驗電路采用獨立模塊方式，需要時接入主板，既兼顧演示驗證性實驗、又考慮到綜合設計和創(chuàng)新研究性實驗的需要。主板上自帶CPU編程下載接口，是一款靈活性極強的集編程下載調(diào)試與一體的新型單片機實驗教學平臺，適合各層次學生進行單片機原理和應用方面的實驗和創(chuàng)新。
參考圖片
一、主要技術特點
1、它將MCGS工業(yè)組態(tài)軟件應用于單片機控制系統(tǒng)中，直觀形象地展示實
際自動控制工業(yè)場景。
2、采用一個實驗主機底板配多種核心模塊的結(jié)構(gòu)形式。 全部核心模塊統(tǒng)一尺寸，統(tǒng)一接口，更新不同系列單片機或嵌入式進行實驗教學時可以只換核心板，無需更換整套設備，以節(jié)約開支。該系統(tǒng)支持8位的KEIL-C51/STC系列單片機、16位的MSP430單片機以及基于Cortex-M3內(nèi)核的32位群星系列ARM處理器，從而實現(xiàn)對各種CPU芯片的支持擴展，最終實現(xiàn)支持常見主流MCU達幾十種之多。
3、功能模塊完全獨立
根據(jù)我們多年來的開發(fā)經(jīng)驗，和取聽廣大用戶的建議，此款單片機開發(fā)綜合實驗箱采用
最新理念--各功能模塊完全獨立，互不干擾，減小初學者編程誤區(qū)。板載豐富的實驗硬件資源和接口，并對外全部開放I/O口，既可簡單的使用短路帽進行默認的資源連接（方便初學者直接使用），也可以取下短路帽后采用杜邦線連接單片機的任意I/O口線，輕松搭建自己的電路。
4、配合本公司精心編寫的大量C語言實驗例程，可使用戶快速掌握單片機原理及其實用接口技術。同時可加強初學者對主板硬件電路的認識，盡快熟悉硬件電路。因為各功能模塊均獨立設計，可以直接配接各種單片機，無需再做第二次投資。
5、詳細硬件配置里的全部硬件都集成在一個主板上，穩(wěn)定可靠，方便操作，同時也方便實驗室的管理。
二、主要技術指標
1、輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃，相對濕度＜85%（25℃）海拔＜4000m
3、裝機容量：＜0.5kVA
4、實驗臺尺寸：1500mm×700mm×1480mm
5、安全保護：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準。
三、實驗電路詳細硬件配置
3.1 實驗箱底板
3.1.1 單色流水燈模塊：8 個高亮綠色LED 燈 ，用于流水燈實驗。
3.1.2 雙色流水燈模塊：6 個高亮直插LED燈，紅黃綠三種顏色，用于交通燈實驗。
3.1.3 雙色LED燈模塊：紅綠雙色直插LED 燈 ，用于簡易邏輯筆設計。
3.1.4 8 位數(shù)碼管模塊：2 個四位一體共陽極數(shù)碼管，2個74HC595 驅(qū)動芯片，用于時鐘顯示實驗。
3.1.5 1位數(shù)碼管模塊：1 個 8 段數(shù)碼管，共陽極，0.56 英寸，用于數(shù)碼管認識實驗。
3.1.6 紅綠雙色點陣模塊：3 個74HC595 驅(qū)動芯片，一個紅綠雙色點陣顯示屏，用于字符和中文的LED顯示。
3.1.7 LCD1602 液晶屏模塊：標準 LCD1602 液晶屏接口，1 個帶背光的 LCD1602 液晶屏，用于字符液晶顯示實驗。
3.1.8 LCD12864 液晶屏模塊：標準LCD12864 液晶屏接口，支持串行、并行液晶屏，用于圖像和中文顯示。
3.1.9 OLED顯示模塊：0.96寸OLED 液晶屏，128*64 顯示,用于新型顯示器 OLED 液晶屏的應用學習（這是一種新型顯示器，目前使用廣泛，理工科學生必須要掌握其原理和應用）。
3.1.10 TFT 彩屏模塊：彩屏接口支持8 位、16 位TFT ，支持觸摸屏控制，帶背光開關。配套 2.8 寸彩屏，帶觸屏功能，262K 色，8 位數(shù)據(jù)端（這是一種新型顯示器并帶觸摸功能，目前使用廣泛，理工科學生必須要掌握其原理和應用）。
3.1.11 8 個獨立按鍵：8 個獨立按鍵，帶上拉電阻 。
3.1.12 4X4 矩陣鍵盤：4 行4 列矩陣鍵盤，共16 個按鍵，帶上拉電阻。
3.1.13 五向搖桿：一個五向搖桿，具有上、下、左、右、中五個方向（這是一種新型操作零件，目前很多運動控制器上使用廣泛，理工科學生必須要掌握其原理和應用）。
3.1.14 蜂鳴器模塊：無源蜂鳴器
3.1.15 DS1302 時鐘模塊：DS1302 芯片，模塊帶后背電池座。
3.2 傳感器模塊（理工科學生凡是從事測量控制類產(chǎn)品的研發(fā)、技術服務等必須要掌握常用傳感器的原理和使用方法，傳感器的應用無處不在）
3.2.1 兩路DS18B20 模塊：兩路 DS18B20 溫度傳感器接口。
3.2.2 光敏傳感器模塊：集成 LM393 比較器，基準電壓可調(diào)電阻、模擬量輸出接口、數(shù)字量輸出接口、模擬量指示LED燈，支持光敏二極管、光敏電阻等光電開關器件。
3.2.3 火焰?zhèn)鞲衅髂K：集成 LM393 比較器，基準電壓可調(diào)電阻、模擬量輸出接口、數(shù)字量輸出接口、模擬量指示LED 燈，支持火焰?zhèn)鞲衅鳌?span lang="EN-US">
3.2.4 霍爾傳感器模塊：集成 LM393 比較器，基準電壓可調(diào)電阻、模擬量輸出接口、數(shù)字量輸出接口、模擬量指示LED 燈，支持霍爾傳感器。
3.3 電器控制模塊
3.3.1 1路直流電機接口：ULN2003 驅(qū)動芯片。一路可調(diào)速、可調(diào)向雙功能電機接口。
3.3.2 1路步進電機接口：ULN2003驅(qū)動芯片。標準5線4相步進電機接口。
3.3.3 2路繼電器：ULN2003 驅(qū)動芯片。兩個5V 繼電器，兩個3P 接線端子。
3.4 數(shù)據(jù)傳輸、存儲模塊
3.4.1 2路串口：SP3232 芯片，+3.0v-+5V 工作電壓，公頭串口座一個，母頭串口座一個，狀態(tài)指示燈4 個。
3.4.2 AT24C02 存儲模塊：AT24C02 芯片。
3.4.3 模擬量輸入模塊：0V-5V 輸入可調(diào)，0R-10K 電阻值可調(diào)。
3.4.4 串轉(zhuǎn)并模塊：74HC164 芯片。
3.4.5 并轉(zhuǎn)串模塊：74HC165 芯片。
3.4.6 SD 卡模塊：標準SD卡卡槽，SPI 控制，4-bit 傳輸模式。
3.4.7 MAX485 模塊：MAX485 芯片，1 組 2P 接線端子輸出，1 組插針輸出。
3.4.8 紅外發(fā)射模塊：紅外發(fā)射二極管。
3.4.9 紅外接收模塊：HX838 紅外一體化接收頭。
3.4.10 PCF8591 AD/DA 模塊：PCF8591 芯片，4路模擬量輸入，1 路模擬量輸出，IIC通信這是一種新型的集A/D和D/A轉(zhuǎn)換于一體的I2C總線模式的芯片，體積小。
3.4.11 鎖存器模塊：74HC573 鎖存芯片，兼容標準CMOS 。
3.4.12 三八譯碼器：74LS138 芯片，TTL 電平。
3.4.13 核心板擴展接口：接口插座20P 兩排，IO 擴展插針20P 兩排。
3.5 電源模塊
3.5.1 3.3V 電源電路：LM1117-3V3 穩(wěn)壓芯片。
3.5.2 1.8V電源模塊：LM1117-1V8 穩(wěn)壓芯片。
3.5.3 電源引出：GND/5V/3V3/1V8 電源各一組，每組6 路引出。
3.5.4 自恢復保險絲：斷開電流300ma 。
3.5.5 模塊名稱：USB 接口，mini USB,A 型母頭，D+ ，D- 。
3.6 標配核心板
3.6.1 配置MCU-KEIL C51單片機仿真器，雙CPU設計（SST89E58和ATMEG8515),USB通信接口。全部系統(tǒng)總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線全部排座引出，對用戶完全開放。配置單片機核心板，自帶新型單片機芯片STC12C5A60S2和在線下載器電路和接口，12M時鐘，復位開關，數(shù)據(jù)通信指示燈，5V電源接口。
3.6.2 配置MCU-STM32芯片系列仿真器Jlink和STM32核心板，核心板自帶STM32F103VET6芯片，支持最大主頻為72MHz的ARM Cortex-M3內(nèi)核，256KByte FLASH，64KByte SRAM，LQFP-100封裝。配套USB高速下載器。
3.6.3配置USB接口MCU-MSP430仿真器FET430UIF和核心板，核心板自帶MSP430F149芯片和核心板下載器：采用EXP接口；配以8MHz主時鐘、32.768KHz低速時鐘，提供IIC接口、SPI接口、ADC、DAC接口，2個JTAG接口，電壓基準電路，電源指示，程序運行指示等功能。
3.7 虛擬示波器（單片機實驗中常有D/A（數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換實驗，模擬量需要示波器來直觀的測量觀察，而單片機的其它實驗不需要示波器，如果外配一個標準的示波器，最低價格也要1500元左右，示波器使用效率低，實驗室的投入成本高，所以我們設計了虛擬示波器，它借用電腦顯示屏顯示測量波形形狀，單片機實驗室電腦是必須配的設備，做到一機兩用。）
3.7.1、真正的高速雙通道存儲虛擬示波器，可切換為單通道提高采樣率。
3.7.2、帶有實時 X-Y 示波器：自動同步顯示功能。
3.7.3、存儲功能：存儲/栽入/分析歷史波型。
3.7.4、輸入模擬電壓信號幅值由軟件調(diào)整，勿需硬件開關切換。
3.7.5、帶有幅頻/相頻特性專用虛擬示波器。可以保存波型文件，圖片文件，方便插入在教學課件中。
3.8 軟件
3.8.1、集成多種單片機兼容的通用 KEIL 軟件環(huán)境，支持匯編和 C 語言的編程、編譯、鏈接和源程序級調(diào)試和在線下載。
3.8.2、在線下載軟件：STC_ISP_V479。
3.8.3、MGCS 工業(yè)組態(tài)軟件。
3.8.4、C 語言編程單片機應用設計例程。
3.8.5、MGCS 工業(yè)組態(tài)軟件與單片機接口例程。
（MGCS 工業(yè)組態(tài)軟件是一種圖形化的編程控制軟件，能直觀形象地顯示工業(yè)控制場景，有效地增強學生學習興趣；和單片機接口后就可以通過圖像化編程軟件進行單片機控制產(chǎn)品的開發(fā)）
3.8..6、支持與實驗箱硬件配套的仿真實驗環(huán)境，仿真所有實驗例程。（在沒有硬件的情況下，特別是現(xiàn)在疫情當下，學生可以在自己的電腦上進行模擬仿真實驗）
四、可以實現(xiàn)的實驗項目
4.1基礎實驗
1)跑馬燈、流水燈實驗
2)彩色流水燈、交通燈實驗
3)紅、綠兩種顏色顯示。
4)電子鐘顯示、數(shù)碼管多位顯示、74HC595 驅(qū)動等實驗。
5)1 位數(shù)碼管顯示實驗。
6)雙色點陣屏顯示實驗，滾動、靜態(tài)顯示字符、漢字符號等。
7)LCD1602 液晶屏顯示實驗，可以顯示字符、數(shù)字等。
8)LCD12864 液晶屏顯示實驗，可以顯示漢字、字符、數(shù)字
9)OLED 顯示實驗，可以顯示 4 行漢字，可以顯示圖片。
10)TFT 彩屏圖像、文字顯示�？梢宰鋈藱C交互界面。
11)按鍵控制、外部中斷等實驗。
12)矩陣鍵盤實驗，可用作控制、教學實驗等
13)游戲控制桿、實現(xiàn)獨立按鍵等功能。
14)音樂播放、報警提示等。
15)電子表、萬年歷實驗。
4.2 傳感器實驗
1)溫度測量。
2)光電開關實驗。
3)火災報警、火焰檢測等實驗。
4)測速、電磁檢測等實驗。
4.3電器控制實驗
1)直流電機調(diào)速、調(diào)向的驅(qū)動實驗。
2)步進電機調(diào)速、調(diào)向、調(diào)角度的驅(qū)動實驗。
3)繼電器控制實驗。
4.4 數(shù)據(jù)傳輸、存儲模塊功能。
1)串口通信，TTL 轉(zhuǎn) RS-232 實驗。
2)外部存儲、IIC 總線學習 。
3)串行轉(zhuǎn)并行實驗，可以擴展IO。
4)并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)串行的實驗 。
5)SD 卡的讀寫、文件系統(tǒng)的學習實驗。
6)配合多組 485 模塊，可以進行485通訊實驗。
7)發(fā)射不同載波頻率的紅外信號實驗。
8)紅外接收解碼實驗。
9)AD/DA 兩種轉(zhuǎn)換實驗。
10)8 位數(shù)據(jù)鎖存實驗，可以做 CPU 與外圍模塊的驅(qū)動、緩沖模塊。
11)IO 擴展，學習譯碼實驗。
4.5 工業(yè)組態(tài)軟件MCGS編程實驗
4.6 工業(yè)組態(tài)軟件MCGS在單片機控制中的應用實驗
1）步進電機控制實驗_總線控制
2）直流電機控制實驗_總線控制
3）工業(yè)順序控制實驗_位控制
4）數(shù)據(jù)采集實驗_總線控制
5）數(shù)字電壓表實驗
4.7工業(yè)組態(tài)軟件和微控制器的接口編程實驗
五、計算機電腦1臺：CPU性能不低于I5,內(nèi)存≥4G，配套顯示器。（電腦自備）
六、多功能實驗平臺（一批次實驗設備配置一套）
1、實訓臺配備有自主開發(fā)多功能測量儀器。儀器輸入輸出采用與實訓臺統(tǒng)一端子，方便信號測量與輸出使用；能提供多路不同電壓輸出。
2、儀器提供雙通道DDS模擬輸出，最大2.5M正弦波；支持正弦、矩形、鋸齒、脈沖、白噪聲、DC和ARB任意波形；支持連續(xù)、掃頻和突發(fā)模式。
3、儀器內(nèi)置2通道200MSPS示波器，帶寬10M, 實時采樣率12位。及最高5MHZ波特圖儀，可自由設置激勵信號。
4、帶有頻域分析功能，支持20MHZ頻譜顯示，內(nèi)置16通道脈沖發(fā)生器。
5、16路數(shù)字IO，支持輸入、輸出切換；支持雙32bit可調(diào)整的脈沖輸出功能。
6、連續(xù)不間斷的雙模擬通道記錄儀，提供長時間的異常檢測能力。
7、系統(tǒng)內(nèi)置16通道邏輯分析儀功能，最大200M實時采樣率
8、協(xié)議解碼器，支持模擬通道和數(shù)字通道解碼；
9、8M、32M超大存儲深度（示波器和邏輯分析儀共享RAM）
10、強大的SDK：跨平臺的API和Qt例子支持(Windows(X86,X64,ARM64)、Linux(X64,ARM)已驗證);Labview、Python例子支持；
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網(wǎng)絡型PLC可編程控制器、變頻調(diào)速、觸摸屏、電氣控制及單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)綜合實驗裝置 |
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