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TW-SRD3B单片机应用实训考核装置

一、产品概述：

    单片机应用实训考核装置是根据中等职业学校《单片机及其应用》的教学内容和要求，按照职业岗位的工作内容研发的实训考核设备。适合中职学校资源与环境、能源、土木工程、交通运输、制造、信息技术类相关专业的单片机课程的教学。

    单片机控制功能实训考核装置采用铝木台式结构。实训台的抽屉柜用于存放实训模块，抽屉柜与台面之间布置实训模块安装支架，最上一层是工作台台面。用于技能竞赛时在台面上放置设备安装底板，在底板上安装试题拟定的单片机控制装置需要的模块，连接控制电路，编写的控制程序输入单片机后，按下运行指令开关，单片机控制装置就按程序运行。放置在单片机实训室中，这就是一张实训台。当讲解理论或实训项目中的相关知识时，可以当做课桌；当需要进行实际操作时，将台面打开，就露出放置在安装支架上的模块，在需要的实训模块间按实训要求连接电路，编写控制程序，就可以按照设计的实训项目进行单片机技术的教学。


    采用模块化，开放式设计。各个模即可做基础实验，又可组合起来做实训实验及课程设计。模块之间联接灵活，加深对单片机硬件电路设计原理的理解,能够完成I/O实训，A/D实训，D/A实训，LED\LCD点阵模块实验，电机控制等。更设有国内单片机教学设备空缺的机电一体化设备：智能物料搬运装置。该设备从气动，电动及单片机控制电气电路、软件设计等多方面着手培养学生动手动脑能力；教学与实践相结合使学生毕业后能很快利用单片机知识设计制造出常用的工控自动化设备，成为企业有用之才。专为高职中职课程设计、毕业设计和单片机竞赛的开发平台，体现了灵活性、开放、创新、综合、跨领域、跨专业的设计理念。能够满足高职中职院校电子工程专业等不同层次的基础实训教学，课程设计，毕业设计，课题设计，符合学生的从基础到高级，从理论到实践的学习认知曲线。

二、技术参数：

1、电源输入：AC220V±10％(漏电保护功能，安全插输出)

2、输出电压：DC ±12V±5％/1ADC±5V±5％/1ADC 24V±5％/1.5A

3、工作环境：温度-10℃～+40℃相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m

4、产品规格：1225mm×690mm×820mm

三、产品模块功能：

1、主机模块：

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：

电源模块采用开关电源。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：

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实验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实验时，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：

模块可以完成两种电机的控制实验，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验时可以有效保护电机和机构的安全。

9、步进电机控制模块：

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验项目，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：

82C55的控制方式，扩展模块能满足实验的需求；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验功能。

12、温度传感器模块：

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，温控器等实验。

13、串并转换模块：

串并转换模块含两种转换芯片：串并转换74HC164和并串转换74HC165。其中串并转换使用了五个芯片，四个芯片连接数码管，可以作为四位静态显示。另外一个芯片数据端全部引出，方便扩展，并且每个IO口都有仿PLC状态指示灯。并串转换芯片使用一片74HC165，同样设计了仿PLC的IO口状态指示灯。

14、智能物料搬运装置：

配置双轴机器人作为装配的执行机构，具有X轴、Y轴两个方向的执行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；配置有行程开关，光电传感器，光纤传感器等，可确保各执行器的准确定位；超出最大行程时，具有硬件自动保护功能，确保系统安全及人身安全；为通用的模块化的多功能装置，各功能端口完全开放，可以能过不同的接线来完成各种不同的功能，为创新设计提供了广阔的发挥空间。

四、产品配置清单：

序号

名称

主要元件及规格

数量

单位

1

实训桌

尺寸：1225mm×690mm×820mm。实训桌采用铁质结构桌。实训桌具有教学用桌和实验用桌的双重功能。当讲解理论或实训项目中的相关知识时，可以作为课桌；当需要进行实际操作时，将台面打开，就露出放置在安装支架上的模块，在需要的实训模块间按实训要求连接电路，编写控制程序，就可以按照设计的实训项目进行单片机技术的教学。实训台的抽屉柜用于存放实训模块，抽屉柜与台面之间布置实训模块安装支架，最上一层是工作台台面。台面下方是设备安装底板，在底板上安装单片机控制装置需要的模块，连接控制电路，编写的控制程序。

1

张

2

电脑推车

600mm×580mm×1050mm电脑推车为铝木结构，结实耐用。显示器，键盘及鼠标分三层设计，不用时键盘托板和鼠标托板可以折叠收回，方便放置。显示器后设计有保护网

1

台

3

主机模块

主要包含：集成ATMEGA48-10PU 1块，集成AT89S52 1块，排针1×40 1只，USB A母座1只，拨码开关4T兰色或红色 1只，40脚锁紧件绿色 1只，D型接口DB232-9T弯针 1只。

采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。RS232串行通信接口、有源蜂鸣器、在系统下载接口放置在左端，方便右端的电子连线连接。

1

块

4

电源模块

主要包含：单相漏电开关1只，开关电源2只，单片机插孔 8只，安全插孔 10只，船型开关1只，三插1只，指示灯AD16 1只。

采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。电源开关全部放在左边，右边放置电子插座和安全插。每组电源插座上方放置保险丝插座。模块右下方一个三位插排，可以同时挂接三个仪器仪表。

1

块

5

仿真器模块

采用高强度PCB作为载体、上面放置高性能仿真器，电源接口及USB接口朝下，仿真头接口朝上。

1

块

6

显示模块

主要包含：发光二极管DIP/φ5白发红1只，发光二极管DIP/φ5白发蓝 8只，液晶显示屏1块，数码管共阳8只，点阵数码管共阳8只，排针2.54×20 1只

采用高强度PCB作为载体。液晶采用镂空工艺设计，美观大观。模块左边从上往下依次是128×64绘图液晶显示屏、1602字符型液晶显示屏、8位跑马灯。右边从上往下依次为16×32点阵LED屏、8位数码管。

1

块

7

继电器模块

主要包含：HG4231 +12V继电器6只

采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块左上方为六路继电器，右上方为常开常闭触点引出端子，下方是继电器控制端及电源端接线端。

1

块

8

指令模块

主要包含：钮子开关KNX1×2 8只，轻触开关12×12×4.3 24只,键盘接口 1只，发光二极管φ5 10只

采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为8路8位开关量输入、PS2键盘接口、8个独立键盘接口、4*4矩形键盘接口

1

块

9

ADC/DAC模块

采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为DAC0832、ADC0809、0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示、有源时钟发生器

1

块

10

交直流电机控制模块

采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。直流电机与交流电机对应按装，每个电机旁边安装一个保护继电器。每个电机轴上安装指示转盘，转盘上打了8个遮光孔，转盘下方是光电计数器，用来计圈

1

块

11

步进电机控制模块

采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。在模块正上方有一个水平移动装置，可以把电机的轴转转换成水平位移，水平移动装置两端分别是步进电机和闭环元件。在水平移动装置下方还安装有两个左右限位器和左右超限保护元件，这些元件都用输出端子引出。

1

块

12

传感器配接模块

主要包含：光耦DIP4/P521-1 8只，传感器插座  6只

采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块上方有四路传感器接口，下方是两组8位光电隔离器，隔离器可以直接与工控传感器连接。

1

块

13

扩展模块

8255芯片，74LS245芯片。采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块正中间为8255芯片，芯片四周为芯片扩展口引出端子。在模块的下方是一个74LS245芯片，除电源外所示引脚全部引出。

1

块

14

温度传感器模块

18B20/LM35、恒温控制装置、四路两种位置传感器检测、限位保护功能

1

块

15

智能物料搬运装置

该装置主要有一个三自由度机械手和一个接供料机构、气路元件，及骨架和各个传感器组成。机械手的水平移动由一个直流减速电机及丝杆，导轨组成，垂直方向由一个单杆双作用气缸及一个双杆导轨组成，机械手的抓取动作由一个支点型气缸完成，以上每个气缸上面均有磁性传感器检测位置。接供料机构除循环接收物料外还有两个光电传感器，手机手内有一个光纤传感器。

1

台

16

串并转换模块

74LS164/165芯片、四位数码管静态显示、仿PLC的IO口状态指示

1

块

17

IIC总线模块

IIC总线IC卡、IIC总线时钟芯片、IIC总线EEPROM

1

块

18

气泵

WY5.2-GI

1

台

19

接近开关

LJ12A3-4-Z/BX

4

支

20

数字万用表

MY-60

1

块

21

RS232通讯线

9m/F－1.5m

1

条

22

ISP编程器

SL-USBISP-A

1

个

23

排线

30cm 

2

条

24

排线

40cm 

2

条

25

排线

50cm 

2

条

26

电子连线

200mm/400mm/600mm

1

包

27

安全连线

1000mm/红色

4

条

28

安全连线

1000mm/蓝色

4

条

29

光盘

例程/编程软件/仿真软件

1

张

30

实验指导书

――

1

本

附件：

1、编程软件： keil7.06，万利V3，可用C语言编程；

2、连接单片机控制装置电气线路必须的导线

五、实训内容：

（一）单片机部分：

1、跑马灯实验

2、独立按键输入实验

3、矩阵键盘接口实训

4、光电耦隔离输入输出实验

5、金属检测实训

6、继电器隔离控制实验

7、静态数码管显示实验

8、动态数码管显示实验

9、蜂鸣器演奏实验

10、8255芯片扩展IO口实验

11、液晶显示模块控制实训

12、点阵LED屏汉字显示实验

13、AD转换实验

14、DA转换实验

15、LM35温度传感器采集实验

16、IIC总线IC卡存储实验

17、EEPROM芯片24系列存储实验

18、IIC总线实时时钟实验

19、串并总线互转扩展实验

20、单总线温度传感器采集实验

21、交直流减速电机控制实验

22、外部中断光电计数控制电机实训

23、定时器中断控制电机实训

24、开环步进电机控制实训

25、小车系统控制实训

26、闭环交直流电机系统实验

27、闭环步进电机系统实验

28、恒温室控制系统实验

29、PS键盘通信实验

30、RS232通信实验

（二）智能物料搬运装置部分：

31、气动电磁阀的控制实验

32、气爪动作及物料检测实验

33、电动手臂控制实验

34、单球循环搬运实训

35、双球循环搬运实训

36、智能判断搬运实训

37、数码管显示计数的综合应用实训

38、液晶显示计数及动作状态的综合应用实训

39、与上机通信的搬动控制实训



计算机组成原理与系统结构教学实验平台

一、组成要求

实验主板资源至少需有：累加器A，暂存器W，运算器ALU，直通D/左移L/右移R单元，寄存器组R0—R3，中断向量IA，堆栈ST，程序计数器PC，地址寄存器MAR，输入IN，输出OUT，存贮器EM，微地址UPC，指令寄存器IR，微程序控制器uEM，组合逻辑控制单元，三总线接口，40芯锁紧扩展座、二进制开关电平输出/显示，逻辑笔、管理单片机89S52、4×6键盘，字符式LCD，RS232/USB通讯接口，CPT16十六位机扩展板，通信选择开关。

 

二、结构要求

（1）为充分展示计算机结构模型，每个模块需有数码管实时监视，模块间线条明快，数据/指令流向一目了然。

（2）实验电路需以分立器件为主，同时配备CPLD支持部分模块的重构。

（3）支持用户新建指令/微指令的系统设计。

（4）实验方便，只需拨动选择开关，就可实现微程序或组合逻辑控制的切换。

（5）需提供多种工作方式，支持手动、脱机、联机。

（6）需提供三总线接口和锁紧插座，支持I/O扩展。

（7）需提供多种指令系统，支持基本模型机、指令流水线、RISC模型机实验。

（8）支持多种寻址方式和中断、子程序调用等。

（9）调试方式需支持具有单步、微单步、运行、暂停等功能。

（10）提供联机调试软件，自带编译器、支持汇编语言源程序调试，图形化动态显示计算机结构模型的数据/指令流向,操作历史记录状态显示，方便查找历史记录。

（11）至少提供30路逻辑分析波形图,可让学生在实验时实时地观测到指令与时序的关系。

（12）实验箱需提供LCD液晶显示，通过实验箱或PC机键盘,在线动态修改寄存器、程序/微程序计数器、程序/微程序存贮器的内容。

（13）实验箱提供串口或USB接口,联接PC机仿真调试。

（14）有8位机与16位机切换功能。

四、实验内容要求（至少需包括以下实验内容）：

实验箱有配套的实验环境及详细使用说明书，每个实验有详细的实验指导书。

组成原理类实验：寄存器读写实验、运算器运算实验、总线实验、PC实验、存贮器读写实验、微程序读写实验、μPC实验、中断实验、模型机综合实验（微程控制器）、数据传送/输入/输出实验、数据运算实验（加/减法/或）及移位/取反实验、转移实验、调用实验、中断实验；

体系结构类实验：指令流水实验、RISC模型机、组合逻辑控制器实验、设计指令/微指令系统；

扩展实验：8255扩展I/O口实验、8253扩展定时器实验；

十六位机实验：十六位ALU实验、十六位寄存器实验、十六位寄存器组实验、十六位指令计数器PC实验、中断控制实验、十六位体系结构模型实验。