打造单片机教学未来：单片机技术应用实训考核装置
2024-06-26 07:44
随着单片机技术的快速发展，其在工业自动化、智能家居、嵌入式系统等领域的应用日益广泛。为了培养学生的实践能力和创新精神，本文介绍了一款单片机技术应用实训考核装置，该装置涵盖了电源管理与供应、数据采集与处理、显示与控制接口、通信与接口技术、模拟/数字转换、定时与中断控制、电机控制实验以及传感器与检测实训等多个方面。
二、实训装置组成与功能
1. 电源管理与供应
该部分主要负责为整个实训装置提供稳定可靠的电源。包括交流电源整流滤波、直流电源稳压、电池供电等多种供电方式，以适应不同实训项目的需求。同时，还包含电源管理电路，实现对电源的智能监控和保护。
2. 数据采集与处理
数据采集与处理模块通过各类传感器和信号采集电路，实现对温度、湿度、光照、压力等环境参数的实时监测。采集到的数据经过处理后，可通过显示接口或通信接口进行输出。
3. 显示与控制接口
显示接口采用LED数码管、LCD显示屏等，用于实时显示实训过程中的各类参数和状态。控制接口则通过按键、旋钮等输入设备，实现对实训项目的参数设置和控制。
4. 通信与接口技术
通信与接口技术模块包括串口通信、I2C通信、SPI通信等多种通信方式，实现与上位机、其他单片机或其他外部设备的通信。此外，还包含USB接口、以太网接口等，方便用户进行数据的传输和交换。
5. 模拟/数字转换
模拟/数字转换模块包括ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器），实现对模拟信号和数字信号之间的转换。通过该模块，学生可以深入了解模拟信号与数字信号之间的转换原理和过程。
6. 定时与中断控制
定时与中断控制模块包括定时器、计数器以及中断控制电路，用于实现精确的时间控制和事件触发。通过该模块，学生可以学习并掌握单片机中的定时和中断控制技术。
7. 电机控制实验
电机控制实验模块提供了对直流电机、步进电机、伺服电机等多种电机的控制接口。通过该模块，学生可以学习并掌握电机的控制原理和方法，并进行相关的实验和实训。
8. 传感器与检测实训
传感器与检测实训模块包含了各类传感器和检测电路，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。学生可以通过该模块学习传感器的原理和特性，并进行相关的实训项目。
三、实训装置特点
1. 综合性强：涵盖了单片机技术的多个方面，适合学生进行综合性的实训和学习。
2. 灵活性强：各个模块相对独立，可根据需要进行组合和扩展，满足不同的实训需求。
3. 实用性强：实验项目贴近实际应用场景，有助于学生理解和掌握单片机技术的实际应用。
4. 可维护性强：装置设计合理，易于维护和升级，保证长期稳定运行。
四、结语
单片机技术应用实训考核装置为学生提供了一个全面、系统、实用的实训平台。通过使用该装置进行实训和学习，学生可以深入理解和掌握单片机技术的相关知识和技能，为未来的工作和学习打下坚实的基础。
DB-238 单片机技术应用实训考核装置
一、产品特点：
1.入门容易，简洁而不简单：为了使入门容易，我们采用简单易懂的版面设计，从最基本的一个跑马灯开始就让您无缝地切入教学。大部分的模块在保证安全的前提下反面是镂空的。这使得您可以让学生一目了然看到，并可以触摸到，这点很重要。因为我们深知，感性认识的重要性。
2、人体工学，美观而舒适：采用模块平放结构，使得视线趋于自然向下，如同平时读书写字。靠近用户侧又略带倾斜，使得操作时更加方便。同时抬头时视线使得毫无遮挡。可以方便地听讲，老师亦可观察实训情况。
3、高度开放，激发创新：采用模块化设计，我们并不简单的，单独设计模块，而是将模块间联系，可能性，功能性做了综合考虑，提供经典实训项目，我们建议用户利用高度开放性的模块，设计出自己的实训项目。
4、贴近实际，易于拓展：深知教学与实际生产结合的重要性。特别设计了多达几十种的实训包
二、技术性能：
1、输入电源：AC220V±10% 50Hz
2、工作环境：温度-10~+40℃ 相对湿度＜85%(25℃)
3、装置容量：200VA
4、重量：100kg
5、外形尺寸：1600×750×1100mm
三、本设备各个功能模块功能特点
1、 主机模块
单片机采用爱特梅尔的AT89S52。该单片机内部设有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三个16位定时器，两个数据指针，片内集成了一个看门狗电路。64KRAM扩展空间、64KROM扩展空间；32个IO口，6个向量中断源；0~33MHz的工作频率，三级程序加密功能；工作电压4.0V~5.5V。使用DIP40封装便于更换芯片及仿真。并设计有在系统下载设计接口，通过USB下载器可以方便地进行编程，无需把单片机从电路上取下。
该模块上还放有串行通信接口，该接口已经加入升压电路，可以直接与计算机通信，飞利浦单片机和宏晶单片机也可以通过此口进行程序下载。复位电路上加有手动复位按扭，可以直接复位操作。模块上还设有有源蜂鸣器驱动电路，直接给固定电平就可以发出声响。
2、 电源模块
电源模块采用线性电源和开关电源两种电源。单片机等芯片采用线性电源供电，可以有效减少因电源干扰引的程序跑飞。电机等大功率器件采用开关电源供电，确保提供足够的功率。电源采用漏电保护开关作为总控制，安全可靠。用船形开关单独控制低压电，市电与低压电分开控制。该模块共有三组相互独立的低压电源，其中有两组是正负双电源输出。面板上放置了一个AC220输出插板，可以同时挂接三个仪器仪表。其中每组电源都有保险丝作过载保护。
3、仿真器模块
配备有高性能单片机仿真器，可以全功能仿真MCS51系列单片机，也可以软件仿真；软件为中国自主研发，可以很好的支持中文，支持关键字提示，自动完成符号配对等功能。支持64K程序地址断点、64K源程序有效行断点和64K临时断点，单片机内部寄存器状态一目了然。主机与计算机采用流行的USB接口。
4、 显示模块
该模块无论从最基本的显示元件LED发光二极管，还是到最高级的LCD显示屏都包含在内。具体配置为8位跑马灯（逻辑电平指示）、8位数码管动态显示、16×32点阵LED屏、1602字符型液晶显示屏、128×64绘图液晶显示屏。单片机常用的显示器件全部包含在内，使学习者可以接触所有的显示方案，设计人机界面时可以得心应手。
5、继电器模块
继电器是常用的执行元件，也是常用的隔离元件，它能用低压控制高压电路，远程切换强电电路状态优点，同时它的执行元件又是一个线圈，在通电及断电时会产生电磁干扰。为此继电器模块在集成了驱动电路的基础上增加了光电隔离措施。该模块共有6路继电器，每个继电器的开关触点全部引出，并明确标示；每个继电器还设有工作指示灯，那一路继电器在通电工作使人一目了然。六组继电器中有两组为AC220控制的继电器，可以控制交流电机的正反转及停止，通过转换头可以连接电子连线。另外四组为电子连线座输出。继电器触点容量250V/6A、DC28V/12A
6、 指令模块
指令模块上放置了单片机常用的输入元件，其中有8个独立键盘接口，8路8位开关量输入，4*4矩形键盘接口，可以满足学生从基础到高级，从简单到复杂的实训要求。如果用户需要更多的按键或需要更为复杂的设计，则可以采用该模块的PS2键盘鼠标接口进行扩展。
7、 ADC/DAC模块
ADC/DAC模块上设计了两种转换芯片ADC0809和DAC0832。为了便于调试程序和硬件，板载了三个功能子模块：0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示器和有源时钟发生器。ADC0809实训时可以用有源时钟发生器作为芯片的时钟，可以用0-5V模拟电压输出作为模拟量，用8等级LED电平指示用作模拟量大小的指示；DAC0832实训时，可以将芯片的输出接在8等级LED电平指示器上，转换结果是否正常一目了然。
8、 交直流电机控制模块
该模块可以完成两种电机的控制实训，分别是24V直流减速电机和220V交流减速电机。每种电机的转盘下面放有光电开关计数器，可以用单片机感知其位置和转动了多少圈。每个电机控制线路中设有超程保护输入端口，在与水平移动装置组合实训时可以有效保护电机和机构的安全。
9、步进电机控制模块
该模块设有一只24V两相步进电机和大功率步进电机驱动器。模块改变了电机的轴转式运行方式，采用了一个水平移动机构，该机构可以把电机的轴转改为水平直线运动，并用铝直尺的刻度指示。该模块还可以做闭环控制的实训项目，因为在运动机构上装有感知距离的闭环元件。同时设计了一个超程保护电路，当机构走到一个程序不可知状态时，可自动关闭电机电源，避免机构超程损坏。直线运动机构上带了左右限位输出端子，供单片机查询状态。
10、 传感器配接模块(4路传感器接口)
传感器配接模块是专为传感器的配接和电气隔离而设计的一块电路单元，该单元共有两组16路光电隔离IO口，每个光电隔离IO口均可仿PLC与24V电源供电的传感器连接。并配有四路传感器转换接口用于工业传感器的连接。
11、 扩展模块
因为82C55的控制方式仍有学习价值，目前在许多教材中仍有它的身影，扩展模块能满足实训的需求；82C55的三个端口全部引出，可以用电子连线连接，也可以用排线连接。控制端与数据通信口安排在一起，整体布局美观大方。另设有一片74LS245芯片，可以用来与82C55组合起来完成不同的实训功能。
12、 温度传感器模块
该模块配备有两种芯片型温度传感器：数字量温度传感器18B20和模拟量温度传感器LM35。LM35器件还加有运算放大器，放大的模拟量可以提高测量精度。每种传感器都有透明外壳加固保护，内有大功率加热电阻，加热指示器等。工作状态一清二楚。可以用来做恒温控制，温控器等实训。