TYX-63單片機技術(shù)實驗裝置

一、設(shè)備構(gòu)成及規(guī)格

1、總體結(jié)構(gòu)

    本設(shè)備采用實訓(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；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。

    本設(shè)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(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

（1）主機模塊

     單片機采用STC89C52。該單片機內(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(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，無需把單片機從電路上取下。

    該模塊上還放有串行通信接口，該接口已經(jīng)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(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）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(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)。

（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(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，單片機內(nèi)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(nèi)。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(nèi)，使學(xué)習(xí)者可以接觸所有的顯示方案，設(shè)計人機界面時可以得心應(yīng)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(yuǎn)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(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

（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(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)行擴展。

（7）ADC/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。

（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(zhuǎn)盤下面放有光電開關(guān)計數(shù)器，可以用單片機感知其位置和轉(zhuǎn)動了多少圈。每個電機控制線路中設(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)電機和機構(gòu)的安全。

（9）步進(jìn)電機控制模塊

    該模塊設(shè)有一只24V兩相步進(jìn)電機和大功率步進(jìn)電機驅(qū)動器。模塊改變了電機的軸轉(zhuǎn)式運行方式，采用了一個水平移動機構(gòu)，該機構(gòu)可以把電機的軸轉(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)機構(gòu)走到一個程序不可知狀態(tài)時，可自動關(guān)閉電機電源，避免機構(gòu)超程損壞。直線運動機構(gòu)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(shè)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(zhuǎn)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(xué)習(xí)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(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。

（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(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。

（13）智能測控模塊（整個教室配置1套）

系統(tǒng)采用一體化設(shè)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(guān)以及暫停開關(guān)。

2）集成3路任意函數(shù)發(fā)生器，內(nèi)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(diào)。

3）集成5路PWM脈沖發(fā)生器，5個通道獨立調(diào)節(jié)，頻率范圍不低于0Hz~20KHz，占空比范圍：0-100%，1%步進(jìn)，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(shè)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(xué)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(guān)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(luò)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(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 ;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(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)套的高強度安全型實驗導(dǎo)線。

選擇所要做的相應(yīng)實驗，即進(jìn)入正常的實驗界面。

三、實訓(xùn)項目

   單片機控制功能實訓(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)

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(xùn)

4.光電耦隔離輸入輸出實驗

5.金屬檢測實訓(xùn)

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(xùn)

12.點陣LED屏漢字顯示實驗

13.AD轉(zhuǎn)換實驗

14.DA轉(zhuǎn)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(xùn)

19.定時器中斷控制電機實訓(xùn)

20.開環(huán)步進(jìn)電機控制實訓(xùn)

21.閉環(huán)交直流電機系統(tǒng)實驗

22.閉環(huán)步進(jìn)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