嵌入式多核基础教学实验平台,多核单片机实验箱
2024-04-11 06:53 嵌入式多核基础教学实验平台是一种专门用于嵌入式系统教学的实验平台，它具备多核处理器和丰富的功能，旨在满足教学和科研的需求。
该实验平台通常具有前沿性、专业性、高集成度以及功能丰富的特点。在硬件方面，它采用了灵活的核心板+扩展板的方式，核心板集成了嵌入式微处理器、内存芯片组、闪存芯片组和电源管理电路，而扩展板则包含了嵌入式硬件接口、板载功能和扩展功能模块。这样的设计使得平台能够支持多种嵌入式系统的教学和实验需求。
在软件方面，嵌入式多核基础教学实验平台通常提供嵌入式主流的Android和Linux双系统软件包，开放的资源可以满足教学、科研和创新等应用。这些软件包使得平台能够支持多种嵌入式操作系统的学习和实践，包括嵌入式操作系统实验课程、嵌入式Linux操作系统课程、嵌入式Android操作系统课程等。
此外，嵌入式多核基础教学实验平台还具备一些高级功能，如云传输功能，可以将数据上传到远端云平台，通过4G/WiFi等网络进行访问。这为学生和研究者提供了更多的学习和实践机会，使他们能够更好地理解和应用嵌入式系统的技术。
在工科领域的实验室中，如“计算机应用技术”、“电子信息工程”、“软件工程”等，嵌入式多核基础教学实验平台能够基于其硬件和软件资源，开设多种学科的实验课程，如JAVA程序实践课程、C语言程序实践课程等。
一、概述
多核单片机实验箱基于KeilC单片机系列，注重单片机本身功能的应用，充分体现单片的特点，基础功能实验电路采用一体化设计方式，创新拓展型实验电路采用独立模块方式，需要时接入主板，既兼顾演示验证性实验、又考虑到综合设计和创新研究性实验的需要。主板上自带CPU编程下载接口，是一款灵活性极强的集编程下载调试与一体的新型单片机实验教学平台，适合各层次学生进行单片机原理和应用方面的实验和创新。
二、主要技术特点
1、它是国内首款将MCGS工业组态软件应用于单片机控制系统中，直观形象地展示实
际自动控制工业场景。
2、多核单片机实验箱支持多种CPU实验开发，含51、MSP430、AVR、PIC、STM32、DSP等五种单片机，各CPU模块统一尺寸，统一接口，共用一块实验底板，支持Keil C51，提供详细实验指导书、C语言、汇编语言实验例程、word文档。标配51单片机核心板。
3、功能模块完全独立
根据我们多年来的开发经验，和取听广大用户的建议，此款开发板采用最新理念——各
功能模块完全独立，互不干扰，减小初学者编程误区。板载丰富的实验硬件资源和接口，并对外全部开放I/O口，既可简单的使用短路帽进行默认的资源连接（方便初学者直接使用），也可以取下短路帽后采用杜邦线连接单片机的任意I/O口线，轻松搭建自己的电路。
4、多核单片机实验箱配合本公司精心编写的大量C语言实验例程，可使用户快速掌握单片机原理及其实用接口技术。同时可加强初学者对主板硬件电路的认识，尽快熟悉硬件电路。因为各功能模块均独立设计，可以直接用各种单片机，无需再做第二次投资。
5、多核单片机实验箱单片机实验中有些实验（D/A转换实验、定时器实验等）需要观察输出信号的波形，本实验箱可以选配双通道虚拟示波器（实验室如果有独立示波器的话，可以不配），可以测量各种模拟信号，并可以保存波型文件，图片文件，方便插入在教学课件中。
6、多核单片机实验箱全部硬件都集成在一个主板上，稳定可靠，方便操作，同时也方便实验室的管理。
三、详细硬件配置
（下面全部硬件集成在一个主板上，无须外扩,完成下面所有的实验项目，方便实验室管理)
3.1 基础电路模块
3.1.1 单色流水灯模块：8 个高亮绿色LED 灯 ，用于流水灯实验。
3.1.2 双色流水灯模块：6 个高亮直插LED灯，红黄绿三种颜色，用于交通灯实验。
3.1.3 双色LED灯模块：红绿双色直插LED 灯 ，用于简易逻辑笔设计。
3.1.4 8 位数码管模块：2 个四位一体共阳极数码管，2个74HC595 驱动芯片，用于时钟显示实验。
3.1.5 1位数码管模块：1 个 8 段数码管，共阳极，0.56 英寸，用于数码管认识实验。
3.1.6 红绿双色点阵模块：3 个74HC595 驱动芯片，一个红绿双色点阵显示屏，用于字符和中文的LED显示。
3.1.7 LCD1602 液晶屏模块：标准 LCD1602 液晶屏接口，1 个带背光的 LCD1602 液晶屏，用于字符液晶显示实验。
3.1.8 LCD12864 液晶屏模块：标准LCD12864 液晶屏接口，支持串行、并行液晶屏，用于图像和中文显示。
3.1.9 OLED 显示模块：0.96寸OLED 液晶屏，128*64 显示,用于新型显示器 OLED 液晶屏的应用学习。
3.1.10 TFT 彩屏模块：彩屏接口支持8 位、16 位TFT ，支持触摸屏控制，带背光开关。配套 2.8 寸彩屏，带触屏功能，262K 色，8 位数据端。
3.1.11 8 个独立按键：8 个独立按键，带上拉电阻 。
3.1.12 4X4 矩阵键盘：4 行4 列矩阵键盘，共16 个按键，带上拉电阻。
3.1.13 五向摇杆：一个五向摇杆，具有上、下、左、右、中五个方向。
3.1.14 蜂鸣器模块：无源蜂鸣器
3.1.15 DS1302 时钟模块：DS1302 芯片，模块带后背电池座。
3.2 传感器模块
3.2.1 两路DS18B20 模块：两路 DS18B20 温度传感器接口。
3.2.2 光敏传感器模块：集成 LM393 比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED灯，支持光敏二极管、光敏电阻等光电开关器件。
3.2.3 火焰传感器模块：集成 LM393 比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED 灯，支持火焰传感器。
3.2.4 霍尔传感器模块：集成 LM393 比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED 灯，支持霍尔传感器。
3.2.5 可以配置无线发射模块、RFID传感器等（根据用户要求任意配置各种传感器）。
3.3 电器控制模块
3.3.1 1路直流电机接口：ULN2003 驱动芯片。一路可调速、可调向双功能电机接口。
3.3.2 1路步进电机接口：ULN2003驱动芯片。标准5线4相步进电机接口。
3.3.3 2路继电器：ULN2003 驱动芯片。两个5V 继电器，两个3P 接线端子。
3.4 数据传输、存储模块
3.4.1 2路串口：SP3232 芯片，+3.0v-+5V 工作电压，公头串口座一个，母头串口座一个，状态指示灯4 个。
3.4.2 AT24C02 存储模块：AT24C02 芯片。
3.4.3 模拟量输入模块：0V-5V 输入可调，0R-10K 电阻值可调。
3.4.4 串转并模块：74HC164 芯片。
3.4.5 并转串模块：74HC165 芯片。
3.4.6 SD 卡模块：标准SD卡卡槽，SPI 控制，4-bit 传输模式。
3.4.7 MAX485 模块：MAX485 芯片，1 组 2P 接线端子输出，1 组插针输出。
3.4.8 红外发射模块：红外发射二极管。
3.4.9 红外接收模块：HX838 红外一体化接收头。
3.4.10 PCF8591 AD/DA 模块：PCF8591 芯片，4路模拟量输入，1 路模拟量输出，IIC通信。
3.4.11 锁存器模块：74HC573 锁存芯片，兼容标准CMOS 。
3.4.12 三八译码器：74LS138 芯片，TTL 电平。
3.4.13 核心板扩展接口：接口插座20P 两排，IO 扩展插针20P 两排 。
3.5 电源模块
3.5.1 3V3 电源电路：LM1117-3V3 稳压芯片。
3.5.2 1V8 电源模块：LM1117-1V8 稳压芯片。
3.5.3 电源引出：GND/5V/3V3/1V8 电源各一组，每组 6 路引出。
3.5.4 自恢复保险丝：断开电流300ma 。
3.5.5 模块名称：USB 接口，mini USB,A 型母头，D+ ，D- 。
3.6 标配 51CPU 模块
3.6.1 配在线下载 CPU 芯片 STC12C5A60S2系列1 片。
3.6.2 自带在线下载电路。
3.7 虚拟示波器
3.7.1 真正的高速双通道存储虚拟示波器，可切换为单通道提高采样率。
3.7.2 带有实时X-Y示波器：自动同步显示功能。
3.7.3 存储功能：存储/栽入/分析历史波型。
3.7.4 输入模拟电压信号幅值由软件调整，勿需硬件开关切换。
3.7.5 带有幅频/相频特性专用虚拟示波器。可以保存波型文件，图片文件，方便插入在教学课件中。
3.8 机箱
3.8.1 坚固型铝合金框架，厚实的 ABS 塑料包角，参考外形尺寸 460×380×120mm。
3.8.2 有 70mm×350mm 的零配件存放区。
3.9 软件
3.9.1 集成多种单片机兼容的通用 KEIL 软件环境，支持汇编和 C 语言的编程、编译、链接和源程序级调试和在线下载。
3.9.2 在线下载软件：STC_ISP_V479。
3.9.3 MGCS 工业组态软件。
3.9.4 C 语言编程单片机应用设计例程。
3.9.5 MGCS 工业组态软件与单片机接口例程。
3.9.6 支持与实验箱硬件配套的仿真实验。
四、可以实现的实验项目
1）基础实验
2）跑马灯、流水灯实验
3）彩色流水灯、交通灯实验
4）红、绿两种颜色显示。
5）电子钟显示、数码管多位显示、74HC595 驱动等实验。
6） 1 位数码管显示实验。
7）双色点阵屏显示实验，滚动、静态显示字符、汉字符号等。
8）LCD1602 液晶屏显示实验，可以显示字符、数字等。
9）LCD12864 液晶屏显示实验，可以显示汉字、字符、数字
10）OLED 显示实验，可以显示 4 行汉字，可以显示图片。
11）TFT 彩屏图像、文字显示。可以做人机交互界面。
12）按键控制、外部中断等实验。
13）矩阵键盘实验，可用作控制、教学实验等
14）游戏控制杆、实现独立按键等功能。
15）音乐播放、报警提示等。
16）电子表、万年历实验。
4.2 传感器实验
1）温度测量。
2）光电开关实验。
3）火灾报警、火焰检测等实验。
4）测速、电磁检测等实验。
4.3电器控制实验
1）直流电机调速、调向的驱动实验。
2）步进电机调速、调向、调角度的驱动实验。
3）继电器控制实验。
4.4 数据传输、存储模块功能。
1）串口通信，TTL 转 RS-232 实验。
2）外部存储、IIC 总线学习 。
3）串行转并行实验，可以扩展IO。
4）并行数据转串行的实验 。
5）SD 卡的读写、文件系统的学习实验。
6）配合多组 485 模块，可以进行485通讯实验。
7）发射不同载波频率的红外信号实验。
8）红外接收解码实验。
9）AD/DA 两种转换实验。
10）8 位数据锁存实验，可以做 CPU 与外围模块的驱动、缓冲模块。
11）IO 扩展，学习译码实验。
4.5 工业组态软件MCGS编程实验
4.6 工业组态软件MCGS在单片机控制中的应用实验
1）步进电机控制实验_总线控制
2）直流电机控制实验_总线控制
3）工业顺序控制实验_位控制
4）数据采集实验_总线控制
5）数据采集实验_总线控制
6）数字电压表实验
7）液体混合控制实验
8）交通灯控制实验
4.7工业组态软件和微控制器的接口编程实验
五、实验箱配置表
该实验平台通常具有前沿性、专业性、高集成度以及功能丰富的特点。在硬件方面，它采用了灵活的核心板+扩展板的方式，核心板集成了嵌入式微处理器、内存芯片组、闪存芯片组和电源管理电路，而扩展板则包含了嵌入式硬件接口、板载功能和扩展功能模块。这样的设计使得平台能够支持多种嵌入式系统的教学和实验需求。
在软件方面，嵌入式多核基础教学实验平台通常提供嵌入式主流的Android和Linux双系统软件包，开放的资源可以满足教学、科研和创新等应用。这些软件包使得平台能够支持多种嵌入式操作系统的学习和实践，包括嵌入式操作系统实验课程、嵌入式Linux操作系统课程、嵌入式Android操作系统课程等。
此外，嵌入式多核基础教学实验平台还具备一些高级功能，如云传输功能，可以将数据上传到远端云平台，通过4G/WiFi等网络进行访问。这为学生和研究者提供了更多的学习和实践机会，使他们能够更好地理解和应用嵌入式系统的技术。
在工科领域的实验室中，如“计算机应用技术”、“电子信息工程”、“软件工程”等，嵌入式多核基础教学实验平台能够基于其硬件和软件资源，开设多种学科的实验课程，如JAVA程序实践课程、C语言程序实践课程等。
DB-SD32 多核单片机实验箱
一、概述
多核单片机实验箱基于KeilC单片机系列，注重单片机本身功能的应用，充分体现单片的特点，基础功能实验电路采用一体化设计方式，创新拓展型实验电路采用独立模块方式，需要时接入主板，既兼顾演示验证性实验、又考虑到综合设计和创新研究性实验的需要。主板上自带CPU编程下载接口，是一款灵活性极强的集编程下载调试与一体的新型单片机实验教学平台，适合各层次学生进行单片机原理和应用方面的实验和创新。
1、它是国内首款将MCGS工业组态软件应用于单片机控制系统中，直观形象地展示实
际自动控制工业场景。
2、多核单片机实验箱支持多种CPU实验开发，含51、MSP430、AVR、PIC、STM32、DSP等五种单片机，各CPU模块统一尺寸，统一接口，共用一块实验底板，支持Keil C51，提供详细实验指导书、C语言、汇编语言实验例程、word文档。标配51单片机核心板。
3、功能模块完全独立
根据我们多年来的开发经验，和取听广大用户的建议，此款开发板采用最新理念——各
功能模块完全独立，互不干扰，减小初学者编程误区。板载丰富的实验硬件资源和接口，并对外全部开放I/O口，既可简单的使用短路帽进行默认的资源连接（方便初学者直接使用），也可以取下短路帽后采用杜邦线连接单片机的任意I/O口线，轻松搭建自己的电路。
4、多核单片机实验箱配合本公司精心编写的大量C语言实验例程，可使用户快速掌握单片机原理及其实用接口技术。同时可加强初学者对主板硬件电路的认识，尽快熟悉硬件电路。因为各功能模块均独立设计，可以直接用各种单片机，无需再做第二次投资。
5、多核单片机实验箱单片机实验中有些实验（D/A转换实验、定时器实验等）需要观察输出信号的波形，本实验箱可以选配双通道虚拟示波器（实验室如果有独立示波器的话，可以不配），可以测量各种模拟信号，并可以保存波型文件，图片文件，方便插入在教学课件中。
6、多核单片机实验箱全部硬件都集成在一个主板上，稳定可靠，方便操作，同时也方便实验室的管理。
三、详细硬件配置
（下面全部硬件集成在一个主板上，无须外扩,完成下面所有的实验项目，方便实验室管理)
3.1 基础电路模块
3.1.1 单色流水灯模块：8 个高亮绿色LED 灯 ，用于流水灯实验。
3.1.2 双色流水灯模块：6 个高亮直插LED灯，红黄绿三种颜色，用于交通灯实验。
3.1.3 双色LED灯模块：红绿双色直插LED 灯 ，用于简易逻辑笔设计。
3.1.4 8 位数码管模块：2 个四位一体共阳极数码管，2个74HC595 驱动芯片，用于时钟显示实验。
3.1.5 1位数码管模块：1 个 8 段数码管，共阳极，0.56 英寸，用于数码管认识实验。
3.1.6 红绿双色点阵模块：3 个74HC595 驱动芯片，一个红绿双色点阵显示屏，用于字符和中文的LED显示。
3.1.7 LCD1602 液晶屏模块：标准 LCD1602 液晶屏接口，1 个带背光的 LCD1602 液晶屏，用于字符液晶显示实验。
3.1.8 LCD12864 液晶屏模块：标准LCD12864 液晶屏接口，支持串行、并行液晶屏，用于图像和中文显示。
3.1.9 OLED 显示模块：0.96寸OLED 液晶屏，128*64 显示,用于新型显示器 OLED 液晶屏的应用学习。
3.1.10 TFT 彩屏模块：彩屏接口支持8 位、16 位TFT ，支持触摸屏控制，带背光开关。配套 2.8 寸彩屏，带触屏功能，262K 色，8 位数据端。
3.1.11 8 个独立按键：8 个独立按键，带上拉电阻 。
3.1.12 4X4 矩阵键盘：4 行4 列矩阵键盘，共16 个按键，带上拉电阻。
3.1.13 五向摇杆：一个五向摇杆，具有上、下、左、右、中五个方向。
3.1.14 蜂鸣器模块：无源蜂鸣器
3.1.15 DS1302 时钟模块：DS1302 芯片，模块带后背电池座。
3.2 传感器模块
3.2.1 两路DS18B20 模块：两路 DS18B20 温度传感器接口。
3.2.2 光敏传感器模块：集成 LM393 比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED灯，支持光敏二极管、光敏电阻等光电开关器件。
3.2.3 火焰传感器模块：集成 LM393 比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED 灯，支持火焰传感器。
3.2.4 霍尔传感器模块：集成 LM393 比较器，基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示LED 灯，支持霍尔传感器。
3.2.5 可以配置无线发射模块、RFID传感器等（根据用户要求任意配置各种传感器）。
3.3 电器控制模块
3.3.1 1路直流电机接口：ULN2003 驱动芯片。一路可调速、可调向双功能电机接口。
3.3.2 1路步进电机接口：ULN2003驱动芯片。标准5线4相步进电机接口。
3.3.3 2路继电器：ULN2003 驱动芯片。两个5V 继电器，两个3P 接线端子。
3.4 数据传输、存储模块
3.4.1 2路串口：SP3232 芯片，+3.0v-+5V 工作电压，公头串口座一个，母头串口座一个，状态指示灯4 个。
3.4.2 AT24C02 存储模块：AT24C02 芯片。
3.4.3 模拟量输入模块：0V-5V 输入可调，0R-10K 电阻值可调。
3.4.4 串转并模块：74HC164 芯片。
3.4.5 并转串模块：74HC165 芯片。
3.4.6 SD 卡模块：标准SD卡卡槽，SPI 控制，4-bit 传输模式。
3.4.7 MAX485 模块：MAX485 芯片，1 组 2P 接线端子输出，1 组插针输出。
3.4.8 红外发射模块：红外发射二极管。
3.4.9 红外接收模块：HX838 红外一体化接收头。
3.4.10 PCF8591 AD/DA 模块：PCF8591 芯片，4路模拟量输入，1 路模拟量输出，IIC通信。
3.4.11 锁存器模块：74HC573 锁存芯片，兼容标准CMOS 。
3.4.12 三八译码器：74LS138 芯片，TTL 电平。
3.4.13 核心板扩展接口：接口插座20P 两排，IO 扩展插针20P 两排 。
3.5 电源模块
3.5.1 3V3 电源电路：LM1117-3V3 稳压芯片。
3.5.2 1V8 电源模块：LM1117-1V8 稳压芯片。
3.5.3 电源引出：GND/5V/3V3/1V8 电源各一组，每组 6 路引出。
3.5.4 自恢复保险丝：断开电流300ma 。
3.5.5 模块名称：USB 接口，mini USB,A 型母头，D+ ，D- 。
3.6 标配 51CPU 模块
3.6.1 配在线下载 CPU 芯片 STC12C5A60S2系列1 片。
3.6.2 自带在线下载电路。
3.7 虚拟示波器
3.7.1 真正的高速双通道存储虚拟示波器，可切换为单通道提高采样率。
3.7.2 带有实时X-Y示波器：自动同步显示功能。
3.7.3 存储功能：存储/栽入/分析历史波型。
3.7.4 输入模拟电压信号幅值由软件调整，勿需硬件开关切换。
3.7.5 带有幅频/相频特性专用虚拟示波器。可以保存波型文件，图片文件，方便插入在教学课件中。
3.8 机箱
3.8.1 坚固型铝合金框架，厚实的 ABS 塑料包角，参考外形尺寸 460×380×120mm。
3.8.2 有 70mm×350mm 的零配件存放区。
3.9 软件
3.9.1 集成多种单片机兼容的通用 KEIL 软件环境，支持汇编和 C 语言的编程、编译、链接和源程序级调试和在线下载。
3.9.2 在线下载软件：STC_ISP_V479。
3.9.3 MGCS 工业组态软件。
3.9.4 C 语言编程单片机应用设计例程。
3.9.5 MGCS 工业组态软件与单片机接口例程。
3.9.6 支持与实验箱硬件配套的仿真实验。
四、可以实现的实验项目
1）基础实验
2）跑马灯、流水灯实验
3）彩色流水灯、交通灯实验
4）红、绿两种颜色显示。
5）电子钟显示、数码管多位显示、74HC595 驱动等实验。
6） 1 位数码管显示实验。
7）双色点阵屏显示实验，滚动、静态显示字符、汉字符号等。
8）LCD1602 液晶屏显示实验，可以显示字符、数字等。
9）LCD12864 液晶屏显示实验，可以显示汉字、字符、数字
10）OLED 显示实验，可以显示 4 行汉字，可以显示图片。
11）TFT 彩屏图像、文字显示。可以做人机交互界面。
12）按键控制、外部中断等实验。
13）矩阵键盘实验，可用作控制、教学实验等
14）游戏控制杆、实现独立按键等功能。
15）音乐播放、报警提示等。
16）电子表、万年历实验。
4.2 传感器实验
1）温度测量。
2）光电开关实验。
3）火灾报警、火焰检测等实验。
4）测速、电磁检测等实验。
4.3电器控制实验
1）直流电机调速、调向的驱动实验。
2）步进电机调速、调向、调角度的驱动实验。
3）继电器控制实验。
4.4 数据传输、存储模块功能。
1）串口通信，TTL 转 RS-232 实验。
2）外部存储、IIC 总线学习 。
3）串行转并行实验，可以扩展IO。
4）并行数据转串行的实验 。
5）SD 卡的读写、文件系统的学习实验。
6）配合多组 485 模块，可以进行485通讯实验。
7）发射不同载波频率的红外信号实验。
8）红外接收解码实验。
9）AD/DA 两种转换实验。
10）8 位数据锁存实验，可以做 CPU 与外围模块的驱动、缓冲模块。
11）IO 扩展，学习译码实验。
4.5 工业组态软件MCGS编程实验
4.6 工业组态软件MCGS在单片机控制中的应用实验
1）步进电机控制实验_总线控制
2）直流电机控制实验_总线控制
3）工业顺序控制实验_位控制
4）数据采集实验_总线控制
5）数据采集实验_总线控制
6）数字电压表实验
7）液体混合控制实验
8）交通灯控制实验
4.7工业组态软件和微控制器的接口编程实验
五、实验箱配置表
| 序号 | 名称 | 说明 | 数量 |
| 1 | 多核单片机实验箱 | 含箱体、电源、51CPU单片机核心系统、实验模块电路。 | 1套 |
| 2 | 杜邦排线 | 8芯30cm | 4根 |
| 3 | 杜邦排线 | 5芯30cm | 3根 |
| 4 | 单根杜邦 | 40cm | 10根 |
| 5 | XH2.54排线 | 5芯12cm | 1根 |
| 6 | RS232串口通信线（2、3直通） | 1.5m（下载线） | 1根 |
| 7 | 交流电源线 | 1.5m | 1根 |
| 8 | 遥控器 | 1个 | |
| 9 | RS232串口通信线（2、3交叉） | 1.5m（配示波器模块时要的示波器通信线） | 1根 |
| 10 | 配套软件 | KEIL C 软件和组态软件各一张 | 1套 |
| 11 | 实验指导书 | 1本 | |
| 12 | MSP430(MSP430F149单片机核心系统 | 选配 | 1个 |
| 13 | AVR（Atmeg16)单片机核心系统 | 选配 | 1个 |
| 14 | STM32(STM32F103C8T6)ARM核心系统 | 选配 | 1个 |
| 15 | PIC16（PIC16F887)单片机核心系统 | 选配 | 1个 |