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SBMCU-6型單片機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)平臺
一、單片機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)室
單片機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)平臺,單片機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)室是提高辦學(xué)能力水平建設(shè)項目，單片機(jī)控制技術(shù)實訓(xùn)臺主要承擔(dān)《單片機(jī)產(chǎn)品設(shè)計與制作》課程的教學(xué)做一體實施。該實訓(xùn)室主要實訓(xùn)設(shè)備包括上海碩博單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)臺。學(xué)生通過在該實訓(xùn)室訓(xùn)練，了解CPU硬件結(jié)構(gòu)特點，熟練掌握單片機(jī)的編程設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計能力。同時也是教師、學(xué)生技能大賽培訓(xùn)的主要基地。
二、主體設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
1.輸入電源：單相 AC 220V±10%（50Hz）
2.輸出電源：DC ±12V±5％/1A
3.DC ±5V±5％/1A
4.DC 24V±5％/1.5A
5.溫度：-10～40 ℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）
6.外形尺寸：約 1225mm×690mm×820mm（L×W×H）
7.整機(jī)功耗：≤0.5 kW
8.安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。市電采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實驗導(dǎo)線。
三、實訓(xùn)設(shè)備功能：
1.總體結(jié)構(gòu)
采用實訓(xùn)桌加實訓(xùn)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計、模塊采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，互換性強(qiáng)；按輸入，輸出，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能的原則確定模塊內(nèi)容，使教學(xué)或競賽時可方便的選擇需要的模塊。在合理的位置，設(shè)計留有放電腦的位置。
每個模塊都具有兩種接線方式，一種為電子連線接法，另一種 8 位數(shù)據(jù)總線時還可以用杜邦線排線連接。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(tǒng)的安全穩(wěn)定。2.各個功能模塊功能特點
2.1主機(jī)模塊
單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有 256Byte 的 RAM 和 8KByte 的 FLASH、三個 16 位定時器，兩個數(shù)據(jù)指針，片內(nèi)集成了一個看門狗電路。64KRAM 擴(kuò)展空間、64KROM 擴(kuò)展空間；32 個 IO 口，6 個向量中斷源； 0~33MHz 的工作頻率，三級程序加密功能；工作電壓 4.0V~5.5V。使用封裝腳座便于更換芯片及仿真。并設(shè)計有在系統(tǒng)下載設(shè)計接口，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。
模塊上還放有串行通信接口，接口加入升壓電路，可以直接與計算機(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)動電路，直接給固定電平就可以發(fā)出聲響。
2.2電源模塊
電源模塊采用線性電源和開關(guān)電源兩種電源。單片機(jī)等芯片采用線性電源供電，可以有效減少因電源干擾引的程序跑飛。電機(jī)等大功率器件采用開關(guān)電源供電，確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護(hù)開關(guān)作為總控制，安全可靠。用船形開關(guān)單獨控制低壓電，市電與低壓電分開控制。該模塊共有三組相互獨立的低壓電源，其中有兩組是正負(fù)雙電源輸出。面板上放置了一個 AC220 輸出插板，可以同時掛接三個儀器儀表。其中每組電源都有保險絲作過載保護(hù)。
2.3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，自動完成符號配對等功能。支持 64K 程序地址斷點、64K 源程序有效行斷點和 64K 臨時斷點，單片機(jī)內(nèi)部寄存器狀態(tài)一目了然。主機(jī)與計算機(jī)采用流行的 USB 接口。
2.4顯示模塊
模塊包含從最基本的顯示元件 LED 發(fā)光二極管，還是到最高級的 LCD 顯示屏都。具體配置要求為 8 位跑馬燈（邏輯電平指示）、8 位數(shù)碼管動態(tài)顯示、16×32 點陣 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，使學(xué)習(xí)者可以接觸所有的顯示方案，設(shè)計人機(jī)界面時可以得心應(yīng)手。
2.5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，同時它的執(zhí)行元件又是一個線圈，在通電及斷電時會產(chǎn)生電磁干擾。為此繼電器模塊在集成了驅(qū)動電路的基礎(chǔ)上增加了光電隔離措施。該模塊共有 6 路繼電器，每個繼電器的開關(guān)觸點全部引出，并明確標(biāo)示；每個繼電器還設(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。繼電器觸點容量 250V/6A、DC28V/12A
2.6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 個獨立鍵盤接口，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，從簡單到復(fù)雜的實訓(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，則可以采用該模塊的 PS2 鍵盤鼠標(biāo)接口進(jìn)行擴(kuò)展。
2.7ADC/DAC 模塊
ADC/DAC 模塊上設(shè)計了兩種轉(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鐘發(fā)生器。ADC0809 實驗時可以用有源時鐘發(fā)生器作為芯片的時鐘，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 實驗時，可以將芯片的輸出接在 8 等級 LED 電平指示器上，轉(zhuǎn)換結(jié)果是否正常一目了然。
2.8交直流電機(jī)控制模塊
模塊可以完成兩種電機(jī)的控制實驗，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)計數(shù)器，可以用單片機(jī)感知其位置和轉(zhuǎn)動了多少圈。每個電機(jī)控制線路中設(shè)有超程保護(hù)輸入端口，在與水平移動裝置組合實驗時可以有效保護(hù)電機(jī)和機(jī)構(gòu)的安全。
2.9步進(jìn)電機(jī)控制模塊
模塊要求有一只 24V 兩相步進(jìn)電機(jī)和大功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。模塊采用水平移動機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以把電機(jī)的軸轉(zhuǎn)改為水平直線運動，并用鋁直尺的刻度指示。該模塊還可以做閉環(huán)控制的實驗項目，因為在運動機(jī)構(gòu)上裝有感知距離的閉環(huán)元件。同時設(shè)計了一個超程保護(hù)電路，當(dāng)機(jī)構(gòu)走到一個程序不可知狀態(tài)時，可自動關(guān)閉電機(jī)電源，避免機(jī)構(gòu)超程損壞。直線運動機(jī)構(gòu)上帶了左右限位輸出端子，供單片機(jī)查詢狀態(tài)。
2.10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)計的一塊電路單元，單元共有兩組 16 路光電隔離 IO 口，每個光電隔離 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。
2.11擴(kuò)展模塊
因為 82C55 的控制方式仍有學(xué)習(xí)價值，目前在許多教材中仍有它的身影，擴(kuò)展模塊能滿足實驗的需求；82C55 的三個端口全部引出，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驗功能。
2.12溫度傳感器模塊
模塊配備有兩種芯片型溫度傳感器：數(shù)字量溫度傳感器和模擬量溫度傳感器。溫度傳感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(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�？梢杂脕碜龊銣乜刂�，溫控器等實驗。
2.13智能物料搬運裝置
配置雙軸機(jī)器人作為裝配的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有 X 軸、Y 軸兩個方向的執(zhí)行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；配置有行程開關(guān)，光電傳感器，光纖傳感器等，可確保各執(zhí)行器的準(zhǔn)確定位；超出最大行程時，具有硬件自動保護(hù)功能，確保系統(tǒng)安全及人身安全；裝置為通用的模塊化的多功能裝置，各功能端口完全開放，可以能過不同的接線來完成各種不同的功能，為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計提供了廣闊的發(fā)揮空間。
四、實訓(xùn)項目
單片機(jī)控制功能實訓(xùn)考核裝置用于教學(xué)，可按工作過程導(dǎo)向，工學(xué)結(jié)合的模式規(guī)劃教學(xué)活動， 完成以下工作任務(wù)
1.單片機(jī)實訓(xùn)部分
1)跑馬燈實驗；獨立按鍵輸入實驗；
2)矩陣鍵盤接口實訓(xùn)；光電耦隔離輸入輸出實驗；
3)繼電器隔離控制實驗；靜態(tài)數(shù)碼管顯示實驗；
4)動態(tài)數(shù)碼管顯示實驗；蜂鳴器演奏實驗；
5)8255 芯片擴(kuò)展 IO 口實驗；液晶顯示模塊控制實訓(xùn)
6)點陣LED 屏漢字顯示實驗；AD 轉(zhuǎn)換實驗；
7)DA 轉(zhuǎn)換實驗；溫度傳感器采集實驗；
8)外部中斷光電計數(shù)控制電機(jī)實訓(xùn)；定時器中斷控制電機(jī)實訓(xùn)；
9)開環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制實訓(xùn)；閉環(huán)交直流電機(jī)系統(tǒng)實驗；
10)閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)實驗；恒溫控制系統(tǒng)實驗；
11)PS 鍵盤通信實驗；RS232 通信實驗；
2.智能物料搬運裝置實訓(xùn)部分
1)傳感器技術(shù)實訓(xùn)；直流減速電機(jī)應(yīng)用實訓(xùn)；
2)氣動回路應(yīng)用實訓(xùn)；絲桿傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)用實訓(xùn)；
3)直線運動單元定位控制實訓(xùn) PLC 編程軟件（光盤）
4)機(jī)械故障檢測與排除實訓(xùn)氣動電磁閥的控制實驗；
