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*新單片機實(shí)訓考核裝置技術(shù)參數
（一）、設備概述
本設備適合中等職業(yè)學(xué)校、高等職業(yè)院校的電子與信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)，電子應用技術(shù)專(zhuān)業(yè)，計算機專(zhuān)業(yè)，自動(dòng)化控制專(zhuān)業(yè)等，電類(lèi)和非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程《單片機原理與應用》、《微機原理》、《自動(dòng)化控制》或選修課程的配套教學(xué)與實(shí)訓設
該單片機實(shí)訓考核裝置從氣動(dòng)，電動(dòng)及單片機控制、電氣電路、軟件設計等多方面著(zhù)手培養學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力；本設備主要包括實(shí)訓桌（實(shí)訓桌和上課用桌二合一設計）、電腦推車(chē)，主機模塊、電源模塊、仿真器模塊、顯示模塊、指令模塊、AD\DA模塊、交直流電機控制模塊、步進(jìn)電機控制模塊、傳感器配接模塊、擴展模塊、溫度傳感器模塊、串并轉換模塊、IIC總線(xiàn)模塊、小車(chē)運動(dòng)模塊等組成。各個(gè)模塊資源全部開(kāi)放?？梢宰鲵炞C性實(shí)驗，也可以做設計性實(shí)驗。體現了靈活、開(kāi)放、創(chuàng )新、綜合、跨領(lǐng)域的設計理念。符合學(xué)生的從基礎到高級，從理論到實(shí)踐的學(xué)習認知曲線(xiàn)。
（二）、設備技術(shù)指標
輸入電源：?jiǎn)蜗郃C220V±10%（50Hz）
輸出電源：DC±12V±5%/1A；DC±5V±5%/1A；DC24V±5%/1.5A
溫度：-10～40℃；環(huán)境濕度≤90%（25℃）
外形尺寸：1225*690*820mm（L*WH）
整機功耗：≤0.5kW
安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標準；市電采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實(shí)驗導線(xiàn)。
（三）、設備功能特點(diǎn)
1、本設備總體結構
本單片機實(shí)訓考核裝置采用實(shí)訓桌加實(shí)訓模塊的結構設計、模塊采用標準結構，互換性強；按輸入，輸出，數據轉換等功能的原則確定模塊內容，使教學(xué)或競賽時(shí)可方便的選擇需要的模塊。
本單片機實(shí)訓考核裝置的每個(gè)模塊都具有兩種接線(xiàn)方式，一種為電子連線(xiàn)接法，8位數據總線(xiàn)時(shí)還可以用杜邦線(xiàn)排線(xiàn)連接。整個(gè)連接過(guò)程方便快捷。對于具有干擾性質(zhì)的元件，全部采用光電隔離裝置隔離，確保系統的安全穩定。
2、本設備各個(gè)功能模塊功能特點(diǎn)
（1）、主機模塊：該單片機內部設有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三個(gè)16位定時(shí)器，兩個(gè)數據指針，片內集成了一個(gè)看門(mén)狗電路。64KRAM擴展空間、64KROM擴展空間；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(guò)USB下載器可以方便地進(jìn)行編程，無(wú)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(guò)此口進(jìn)行程序下載；復位電路上加有手動(dòng)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(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(xiàn)性電源和開(kāi)關(guān)電源兩種電源。單片機等芯片采用線(xiàn)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(kāi)關(guān)電源供電，確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護開(kāi)關(guān)作為總控制，安全可靠。用船形開(kāi)關(guān)單獨控制低壓電，市電與低壓電分開(kāi)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(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絲作過(guò)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(fā)，可以很好的支持中文，支持關(guān)鍵字提示，自動(dòng)完成符號配對等功能。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)，單片機內部寄存器狀態(tài)一目了然。主機與計算機采用流行的USB接口。
（4）、顯示模塊：該模塊無(wú)論從*基本的顯示元件LED發(fā)光二極管，還是到*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(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。單片機常用的顯示器件全部包含在內，使學(xué)習者可以接觸所有的顯示方案，設計人機界面時(shí)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(tài)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它的執行元件又是一個(gè)線(xiàn)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動(dòng)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(gè)繼電器的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)全部引出，并明確標示；每個(gè)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(guò)轉換頭可以連接電子連線(xiàn)。另外四組為電子連線(xiàn)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常用的輸入元件，其中有8個(gè)獨立鍵盤(pán)接口，8路8位開(kāi)關(guān)量輸入，4*4矩形鍵盤(pán)接口，可以滿(mǎn)足學(xué)生從基礎到高級，從簡(jiǎn)單到復雜的實(shí)訓要求。如果用戶(hù)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(pán)鼠標接口進(jìn)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(gè)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(shí)鐘發(fā)生器。ADC0809實(shí)驗時(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LED電平指示用作模擬量大小的指示；DAC0832實(shí)驗時(shí)，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(shí)驗，分別是24V直流減速電機和220V交流減速電機。每種電機的轉盤(pán)下面放有光電開(kāi)關(guān)計數器，可以用單片機感知其位置和轉動(dòng)了多少圈。每個(gè)電機控制線(xiàn)路中設有超程保護輸入端口，在與水平移動(dòng)裝置組合實(shí)驗時(shí)可以有效保護電機和機構的安全。
（9）、步進(jìn)電機控制模塊：該模塊設有一只24V兩相步進(jìn)電機和大功率步進(jìn)電機驅動(dòng)器。模塊改變了電機的軸轉式運行方式，采用了一個(gè)水平移動(dòng)機構，該機構可以把電機的軸轉改為水平直線(xiàn)運動(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)驗項目，因為在運動(dòng)機構上裝有感知距離的閉環(huán)元件。同時(shí)設計了一個(gè)超程保護電路，當機構走到一個(gè)程序不可知狀態(tài)時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉電機電源，避免機構超程損壞。直線(xiàn)運動(dòng)機構上帶了左右限位輸出端子，供單片機查詢(xún)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(zhuān)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(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換接口用于工業(yè)傳感器的連接。
（11）、擴展模塊：擴展模塊能滿(mǎn)足實(shí)驗的需求；82C55的三個(gè)端口全部引出，可以用電子連線(xiàn)連接，也可以用排線(xiàn)連接?？刂贫伺c數據通信口安排在一起，整體布局美觀(guān)大方。另設有一片74LS245芯片，可以用來(lái)與82C55組合起來(lái)完成不同的實(shí)驗功能。
（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(tài)一清二楚?？梢杂脕?lái)做恒溫控制，溫控器等實(shí)驗。
（四）、單片機實(shí)訓考核裝置實(shí)訓項目
單片機控制功能實(shí)訓考核裝置用于教學(xué)，可按工作過(guò)程導向，工學(xué)結合的模式規劃教學(xué)活動(dòng)，完成以下工作任務(wù)
單片機部分：跑馬燈實(shí)驗；獨立按鍵輸入實(shí)驗；矩陣鍵盤(pán)接口實(shí)訓；光電耦隔離輸入輸出實(shí)驗；金屬檢測實(shí)訓；繼電器隔離控制實(shí)驗；靜態(tài)數碼管顯示實(shí)驗；動(dòng)態(tài)數碼管顯示實(shí)驗；蜂鳴器演奏實(shí)驗；8255芯片擴展IO口實(shí)驗；液晶顯示模塊控制實(shí)訓；點(diǎn)陣LED屏漢字顯示實(shí)驗；AD轉換實(shí)驗；DA轉換實(shí)驗；LM35溫度傳感器采集實(shí)驗；IIC總線(xiàn)IC卡存儲實(shí)驗；EEPROM芯片24系列存儲實(shí)驗；外部中斷光電計數控制電機實(shí)訓；定時(shí)器中斷控制電機實(shí)訓；開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機控制實(shí)訓；閉環(huán)交直流電機系統實(shí)驗；閉環(huán)步進(jìn)電機系統實(shí)驗；恒溫室控制系統實(shí)驗；PS鍵盤(pán)通信實(shí)驗；RS232通信實(shí)驗。
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關(guān)鍵詞： 數控車(chē)床 實(shí)訓設備 實(shí)訓裝置 教學(xué)儀器 實(shí)驗設備 教學(xué)設備 實(shí)訓臺 考核裝置 技能考核 電工電子 實(shí)驗裝置 數控技術(shù) 實(shí)訓考核 技能實(shí)訓 數控系統 電氣控制 自控實(shí)訓 實(shí)驗系統 數控軟件 數控實(shí)訓 電氣技術(shù) 數控設備 數控銑床 高教設備 教學(xué)車(chē)床 數控機床 職教設備 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實(shí)驗
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該單片機實(shí)訓考核裝置從氣動(dòng)，電動(dòng)及單片機控制、電氣電路、軟件設計等多方面著(zhù)手培養學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力；本設備主要包括實(shí)訓桌（實(shí)訓桌和上課用桌二合一設計）、電腦推車(chē)，主機模塊、電源模塊、仿真器模塊、顯示模塊、指令模塊、AD\DA模塊、交直流電機控制模塊、步進(jìn)電機控制模塊、傳感器配接模塊、擴展模塊、溫度傳感器模塊、串并轉換模塊、IIC總線(xiàn)模塊、小車(chē)運動(dòng)模塊等組成。各個(gè)模塊資源全部開(kāi)放?？梢宰鲵炞C性實(shí)驗，也可以做設計性實(shí)驗。體現了靈活、開(kāi)放、創(chuàng )新、綜合、跨領(lǐng)域的設計理念。符合學(xué)生的從基礎到高級，從理論到實(shí)踐的學(xué)習認知曲線(xiàn)。
（二）、設備技術(shù)指標
輸入電源：?jiǎn)蜗郃C220V±10%（50Hz）
輸出電源：DC±12V±5%/1A；DC±5V±5%/1A；DC24V±5%/1.5A
溫度：-10～40℃；環(huán)境濕度≤90%（25℃）
外形尺寸：1225*690*820mm（L*WH）
整機功耗：≤0.5kW
安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關(guān)的國家標準；市電采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實(shí)驗導線(xiàn)。
（三）、設備功能特點(diǎn)
1、本設備總體結構
本單片機實(shí)訓考核裝置采用實(shí)訓桌加實(shí)訓模塊的結構設計、模塊采用標準結構，互換性強；按輸入，輸出，數據轉換等功能的原則確定模塊內容，使教學(xué)或競賽時(shí)可方便的選擇需要的模塊。
本單片機實(shí)訓考核裝置的每個(gè)模塊都具有兩種接線(xiàn)方式，一種為電子連線(xiàn)接法，8位數據總線(xiàn)時(shí)還可以用杜邦線(xiàn)排線(xiàn)連接。整個(gè)連接過(guò)程方便快捷。對于具有干擾性質(zhì)的元件，全部采用光電隔離裝置隔離，確保系統的安全穩定。
2、本設備各個(gè)功能模塊功能特點(diǎn)
（1）、主機模塊：該單片機內部設有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三個(gè)16位定時(shí)器，兩個(gè)數據指針，片內集成了一個(gè)看門(mén)狗電路。64KRAM擴展空間、64KROM擴展空間；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(guò)USB下載器可以方便地進(jìn)行編程，無(wú)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(guò)此口進(jìn)行程序下載；復位電路上加有手動(dòng)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(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(xiàn)性電源和開(kāi)關(guān)電源兩種電源。單片機等芯片采用線(xiàn)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(kāi)關(guān)電源供電，確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護開(kāi)關(guān)作為總控制，安全可靠。用船形開(kāi)關(guān)單獨控制低壓電，市電與低壓電分開(kāi)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(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絲作過(guò)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(fā)，可以很好的支持中文，支持關(guān)鍵字提示，自動(dòng)完成符號配對等功能。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)，單片機內部寄存器狀態(tài)一目了然。主機與計算機采用流行的USB接口。
（4）、顯示模塊：該模塊無(wú)論從*基本的顯示元件LED發(fā)光二極管，還是到*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(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。單片機常用的顯示器件全部包含在內，使學(xué)習者可以接觸所有的顯示方案，設計人機界面時(shí)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(tài)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它的執行元件又是一個(gè)線(xiàn)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動(dòng)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(gè)繼電器的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)全部引出，并明確標示；每個(gè)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(guò)轉換頭可以連接電子連線(xiàn)。另外四組為電子連線(xiàn)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常用的輸入元件，其中有8個(gè)獨立鍵盤(pán)接口，8路8位開(kāi)關(guān)量輸入，4*4矩形鍵盤(pán)接口，可以滿(mǎn)足學(xué)生從基礎到高級，從簡(jiǎn)單到復雜的實(shí)訓要求。如果用戶(hù)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(pán)鼠標接口進(jìn)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(gè)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(shí)鐘發(fā)生器。ADC0809實(shí)驗時(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LED電平指示用作模擬量大小的指示；DAC0832實(shí)驗時(shí)，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(shí)驗，分別是24V直流減速電機和220V交流減速電機。每種電機的轉盤(pán)下面放有光電開(kāi)關(guān)計數器，可以用單片機感知其位置和轉動(dòng)了多少圈。每個(gè)電機控制線(xiàn)路中設有超程保護輸入端口，在與水平移動(dòng)裝置組合實(shí)驗時(shí)可以有效保護電機和機構的安全。
（9）、步進(jìn)電機控制模塊：該模塊設有一只24V兩相步進(jìn)電機和大功率步進(jìn)電機驅動(dòng)器。模塊改變了電機的軸轉式運行方式，采用了一個(gè)水平移動(dòng)機構，該機構可以把電機的軸轉改為水平直線(xiàn)運動(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)驗項目，因為在運動(dòng)機構上裝有感知距離的閉環(huán)元件。同時(shí)設計了一個(gè)超程保護電路，當機構走到一個(gè)程序不可知狀態(tài)時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉電機電源，避免機構超程損壞。直線(xiàn)運動(dòng)機構上帶了左右限位輸出端子，供單片機查詢(xún)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(zhuān)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(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換接口用于工業(yè)傳感器的連接。
（11）、擴展模塊：擴展模塊能滿(mǎn)足實(shí)驗的需求；82C55的三個(gè)端口全部引出，可以用電子連線(xiàn)連接，也可以用排線(xiàn)連接?？刂贫伺c數據通信口安排在一起，整體布局美觀(guān)大方。另設有一片74LS245芯片，可以用來(lái)與82C55組合起來(lái)完成不同的實(shí)驗功能。
（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(tài)一清二楚?？梢杂脕?lái)做恒溫控制，溫控器等實(shí)驗。
（四）、單片機實(shí)訓考核裝置實(shí)訓項目
單片機控制功能實(shí)訓考核裝置用于教學(xué)，可按工作過(guò)程導向，工學(xué)結合的模式規劃教學(xué)活動(dòng)，完成以下工作任務(wù)
單片機部分：跑馬燈實(shí)驗；獨立按鍵輸入實(shí)驗；矩陣鍵盤(pán)接口實(shí)訓；光電耦隔離輸入輸出實(shí)驗；金屬檢測實(shí)訓；繼電器隔離控制實(shí)驗；靜態(tài)數碼管顯示實(shí)驗；動(dòng)態(tài)數碼管顯示實(shí)驗；蜂鳴器演奏實(shí)驗；8255芯片擴展IO口實(shí)驗；液晶顯示模塊控制實(shí)訓；點(diǎn)陣LED屏漢字顯示實(shí)驗；AD轉換實(shí)驗；DA轉換實(shí)驗；LM35溫度傳感器采集實(shí)驗；IIC總線(xiàn)IC卡存儲實(shí)驗；EEPROM芯片24系列存儲實(shí)驗；外部中斷光電計數控制電機實(shí)訓；定時(shí)器中斷控制電機實(shí)訓；開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機控制實(shí)訓；閉環(huán)交直流電機系統實(shí)驗；閉環(huán)步進(jìn)電機系統實(shí)驗；恒溫室控制系統實(shí)驗；PS鍵盤(pán)通信實(shí)驗；RS232通信實(shí)驗。
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