TYX-63單片機技術實驗裝置

一、設備構成及規(guī)格

1、總體結構

    本設備采用實訓桌加實訓模塊的結構設計、模塊采用標準結構，互換性強；按輸入，輸出，數(shù)據(jù)轉換等功能的原則確定模塊內容，使教學或競賽時可方便的選擇需要的模塊。

    本設備的每個模塊都具有兩種接線方式，一種為電子連線接法，8位數(shù)據(jù)總線時還可以用杜邦線排線連接。整個連接過程方便快捷。對于具有干擾性質的元件，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

（1）主機模塊

     單片機采用STC89C52。該單片機內部設有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三個16位定時器，兩個數(shù)據(jù)指針，片內集成了一個看門狗電路。64KRAM擴展空間、64KROM擴展空間；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DIP40封裝便于更換芯片及仿真。并設計有在系統(tǒng)下載設計接口，通過USB下載器可以方便地進行編程，無需把單片機從電路上取下。

    該模塊上還放有串行通信接口，該接口已經加入升壓電路，可以直接與計算機通信，單片機和單片機也可以通過此口進行程序下載。復位電路上加有手動復位按扭，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

電源模塊采用線性電源和開關電源兩種電源。單片機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。電機等大功率器件采用開關電源供電，確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護開關作為總控制，安全可靠。用船形開關單獨控制低壓電，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。

（3）仿真器模塊

配備碩飛ICE52F專業(yè)51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

    該模塊無論從最基本的顯示元件LED發(fā)光二極管，還是到最高級的LCD顯示屏都包含在內。具體配置為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。單片機常用的顯示器件全部包含在內，使學習者可以接觸所有的顯示方案，設計人機界面時可以得心應手。

（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，遠程切換強電電路狀態(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生電磁干擾。為此繼電器模塊在集成了驅動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，每個繼電器的開關觸點全部引出，并明確標示；每個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，通過轉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

（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個獨立鍵盤接口，8路8位開關量輸入，4*4矩形鍵盤接口，可以滿足學生從基礎到高級，從簡單到復雜的實訓要求。如果用戶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鍵盤鼠標接口進行擴展。

（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。每種電機的轉盤下面放有光電開關計數(shù)器，可以用單片機感知其位置和轉動了多少圈。每個電機控制線路中設有超程保護輸入端口，在與水平移動裝置組合實驗時可以有效保護電機和機構的安全。

（9）步進電機控制模塊

    該模塊設有一只24V兩相步進電機和大功率步進電機驅動器。模塊改變了電機的軸轉式運行方式，采用了一個水平移動機構，該機構可以把電機的軸轉改為水平直線運動，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，因為在運動機構上裝有感知距離的閉環(huán)元件。同時設計了一個超程保護電路，當機構走到一個程序不可知狀態(tài)時，可自動關閉電機電源，避免機構超程損壞。直線運動機構上帶了左右限位輸出端子，供單片機查詢狀態(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

    因為82C55的控制方式仍有學習價值，目前在許多教材中仍有它的身影，擴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。

（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(shù)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?？梢杂脕碜龊銣乜刂疲瑴乜仄鞯葘嶒?。

（13）智能測控模塊（整個教室配置1套）

系統(tǒng)采用一體化設計，7寸彩色中文觸控屏系統(tǒng)管理器，中文菜單式觸控操作界面，人機對話友好。該系統(tǒng)集成示波器、任意函數(shù)波形發(fā)生器、PWM脈沖發(fā)生器、模擬數(shù)據(jù)測量、故障模擬發(fā)生器、數(shù)字量輸入監(jiān)測六大功能模塊。

1）集成3通道示波器不低于20K帶寬、X軸時間選擇（25us;50us;100us; 200us; 500us; 1ms; 2ms; 5ms; 10ms; 20ms; 50ms; 100ms;）、Y軸幅度選擇（10mV; 20mV; 50mV; 100mV; 200mV; 500mV; 1V; 2V; 5V; 10V;）衰減選擇（×1; ×10; ×50;），3個通道各自的頻率、有效值、峰峰值顯示，3個通道使能開關以及暫停開關。

2）集成3路任意函數(shù)發(fā)生器，內置正弦波、方波、三角波、鋸齒波、梯形波，最大輸出幅度 10Vpp，輸出阻抗 50Ω±10% ，占空比范圍 1%-99%（方波），最大輸出頻率范圍不低于0. 1Hz-20KHz，輸出幅度可調。

3）集成5路PWM脈沖發(fā)生器，5個通道獨立調節(jié)，頻率范圍不低于0Hz~20KHz，占空比范圍：0-100%，1%步進，輸出幅值：5V/12V切換選擇。

4）集成16路模擬測量，可獨立測量16路0-30V模擬量信號并實時曲線顯示，通道名稱可以自定義。

5）集成故障模擬發(fā)生器，可自由設定電路中16路各種常見故障，線路斷路、偶發(fā)等故障現(xiàn)象，有教師登錄界面和學生排故界面，自動評分功能，通道名稱可以自定義。

6）集成16路數(shù)字量輸入監(jiān)測，最大輸入電壓24V，用于監(jiān)測常用傳感器檢測開關量信號，通道名稱可以自定義。

7）上位機軟件可通過無線網(wǎng)絡控制測控儀的3通道示波器功能、3路函數(shù)發(fā)生器功能、PWM脈沖發(fā)生器功能、16路模擬測量功能、16路故障模擬發(fā)生器功能、16路數(shù)字量輸入監(jiān)測功能

二、設備技術指標

1.輸入電源：單相 AC 220V±10%（50Hz）

2.輸出電源：DC±12V±5％/1A ;DC±5V±5％/1A;DC24V±5％/1.5A

3.溫度：-10～40℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）

4.外形尺寸：約1225mm×690mm×820mm（L×W×H）

5.整機功耗：≤0.5kW

6.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驗導線。

選擇所要做的相應實驗，即進入正常的實驗界面。

三、實訓項目

   單片機控制功能實訓考核裝置用于教學，可按工作過程導向，工學結合的模式規(guī)劃教學活動，完成以下工作任務

單片機部分

1.跑馬燈實驗

2.獨立按鍵輸入實驗

3.矩陣鍵盤接口實訓

4.光電耦隔離輸入輸出實驗

5.金屬檢測實訓

6.繼電器隔離控制實驗

7.靜態(tài)數(shù)碼管顯示實驗

8.動態(tài)數(shù)碼管顯示實驗

9.蜂鳴器演奏實驗

10.8255芯片擴展IO口實驗

11.液晶顯示模塊控制實訓

12.點陣LED屏漢字顯示實驗

13.AD轉換實驗

14.DA轉換實驗

15.LM35溫度傳感器采集實驗

16.IIC總線IC卡存儲實驗

17.EEPROM芯片24系列存儲實驗

18.外部中斷光電計數(shù)控制電機實訓

19.定時器中斷控制電機實訓

20.開環(huán)步進電機控制實訓

21.閉環(huán)交直流電機系統(tǒng)實驗

22.閉環(huán)步進電機系統(tǒng)實驗

23.恒溫室控制系統(tǒng)實驗

24.PS鍵盤通信實驗

25.RS232通信實驗