单片机技术应用综合实训装置,单片机实训台:上海硕博公司 -

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2023年8月28日? 单片机技术应用综合实训装置,单片机技术

SBDPJ-239A单片机技术应用综合实训装置

单片机技术应用综合实训装置、单片机应用技术实验室主要承担《单片机原理与应用》、《数字信号处理》、《信号与系统》等专业课程实验与课程设计,使学生掌握单片机应用技术系统仿真综合实验的实验方法以及设计编程等技能。培养学生在单片机技术方向专业拓展的兴趣和能力。
单片机技术综合应用主要功能与特色：
单片机技术综合应用实训装置承担着《单片机原理及应用》实验及课程设计、《接口技术》实验、毕业实习实训和相关的学生竞赛的初期培训等工作、以及各类竞赛的难度增加,在原有的实验体系培养下,根据需要增加计算机台数、单片机开发板套件（口袋实验室）和单片机集成开发试验箱,从而满足当前学生对于单片机类应用系统开发的需求和创新性要求。在满足教学需要的同时,为今后的各项竞赛的培训工作的顺利开展、为获得更好的竞赛成绩、为提升学生的实践动手能力、为提高教师的科研积极性做出一定的支撑和贡献。

一、产品特点

1.本实训台根据国家职业标准中相关内容,将单片机应用技术、应用电子及无线电技术等课程通过工作任务训练有机结合在一起,实现将典型工作任务量化为多个子任务,提供丰富的实训单元模块,包括单片机（MCS51、STM32）、显示、传感器、执行对象、按键开关、信号采样处理、无线通信等模块,适合各类高等职业院校的《单片机技术》、《电子技术应用》、《数字电子技术》、《模拟电子技术》等课程的实训教学。

（参考图）

2.实训单元模块采用独立的模块化、半开放式设计,各个模块中输入、输出及控制口的大部分管脚均采用防转柱及插座引出。可根据教学内容需要,任意选择实训模块进行组合设计,通过连线及编写控制程序来完成,具有较强的创新性。

3.实训单元模块由透明元件盒及PCB板构成,元件盒体由透明有机工程塑料注塑而成,面板采用PCB板制作而成。导线插孔采用防转座引出,导线装有弹性插头可在模块上面插接,以保证可靠连接进行各种实训,模块间采用排线或连接导线进行连接。

二、技术性能

1.输入电源：单相三线～220V±10% 50Hz

2.装置容量：＜1.5kVA

3.外形尺寸：实训平台1600mm×700mm×1530mm

电脑桌560mm×600mm×1020mm

4.安全保护：具有漏电保护功能,安全性符合相关国家标准

三、基本配置及功能

本装置主要由实训台、电源挂件、直流电源/直流电压表挂件、仿真器挂件、直流调速闭环系统挂件、温度调节闭环系统挂件、步进电机控制系统挂件、数控电源研究系统挂件、实训挂板、实训模块、电脑桌、活动柜及配件等组成。

1、实训台：

（1）桌子台面板：E1级三聚氰胺复面合成板,加防静电胶皮,台面厚度约25mm。

（2）采用四个工业铝型材立柱为支撑,立柱端部可安装调节脚,方便高度调节,主体结构通过左、右各2个C字形铝压成型构件联接,台面高度：约800mm,桌面板下设支撑框架,截面尺寸约为30x30mm,承受力约300Kg。

（3）立柱采用工业铝型材成型工艺,表面氧化处理,截面尺寸：约70x70mm,比重不小于3.0kg/m,四面带槽,槽宽约8.2mm,端部配套塑料堵头,槽内适用工业铝型材通配螺母及配件。

（4）C字形铝压成型构件为左、右对称件,外形不小于160x166x70mm,单件比重不小于0.37kg,采用压铸成型工艺,经机加工、抛丸、喷砂,表面蓝色静电喷涂工艺。

（5）实验台架采用独立框架式结构设计,框架由上中下左右五根工业型材分割为上下两个区域,所有型材表面光滑,无凹槽,用于放置交直流电源、测量仪器仪表和实验模块等。实验台两侧提供单相多功能插座和三相四线交流电源插座,为外配仪器设备提供工作电源。

2、活动储物柜

采用圆弧卷边冷冲压钣金一体成型,封闭式结构,表面静电喷涂,外形尺寸：约宽450x深550x高705（mm）,总重量≥31kg；柜体四边圆弧设计：R=30mm,柜体边框总厚度≤2.5mm；配有承重型卡扣式三节轨,导轨承重量≥30kg,抽屉把手采用卡套式钣金卷边工艺,把手尺寸≥440x45x18mm,抽屉采用联体锁设计,底部配有4个1.5寸万向带刹车脚轮。

3、电源挂件：

提供单相漏电保护器、智能电源管理系统、电源指示、电源保护及AC220V 是一表示2电源输出接口。

4、直流电源、直流电压表挂件：

提供五路固定直流电源输出：±12V、±5V、+24V；提供一路0～5V直流可调电源；提供一只直流电压表,量程0～20V,分为200mV、2V、20V三档、精度0.5级。

5、仿真器挂件：

提供51仿真器一只,USB通讯接口2个,有延长线；串口通讯接口1个,有延长线。

5、直流调速闭环系统挂件：

提供24V直流单机一只,自带霍尔编码器A、B正交相位90度信号输出,转速0～1000rpm/min,0-5V PWM调节模块一块,转速表可显示当前电机的转速。面板印有闭环系统原理图,整个系统为工业闭环系统,集PID运算调节和高速计数器运算调节。

6、温度调节闭环系统挂件：

由温度表、加热卤素灯、0-5V PWM调节模块、DS18B20传感器、PT100传感器、温度变送器和散热风扇组成。温度变送输出有两种方式,一个是DS18B20输出的数字信号可以直接和单片机接口；一个是PT100经变送器输出的电压信号；加热区由透明有机玻璃设计,便于观察实训过程中的变化。面板印有闭环系统原理图,整个系统为工业闭环系统。

7、步进电机控制系统挂件：

提供DC6-40V供电的42步进驱动器1只,采用DSP技术,电流范围0.3A-2.2A,具有半流、过压和过流等短路保护,1600-6400细分可调,可驱动4、6、8线两相步进电机,脉冲响应频率最高可达75KHZ；提供2相步进电机42J06一只,步距精度5±%,耐压500VAC,径轴向跳动0.08以下,步距角1.8°,额定电流1A,8根引线。面板印有步进驱动器详细参数图表。

8、数控电源研究系统挂件：

输入电压+24V,+5V,系统通过STM32主机模块、电压、电流采样模块、PWM驱动电路完成直流稳压电源的控制研究；面板印有控制系统原理图。

9、实训挂板：

挂在实训台上层,用于放置实训模块搭建实训电路,满足实训教学需求。

10、实训模块：

实训模块由透明元件盒及PCB板构成,元件盒体由透明有机工程塑料注塑而成,面板采用PCB板制作。导线插孔采用防转座引出,导线装有弹性插头可在模块上面插接,以保证可靠连接进行各种实训；模块间采用排线或连接导线进行连接,可根据实训教学内容需要,组合成各种实际产品。

具体配置及功能如下：

序号	实训模块名称	主要配置	数量
1	MCS51主机	可进行仿真51系列单片机及烧录,并引出所有I/O口,并对I/O口工作情况进行灯光指示,且配有指示灯与晶振切换开关。	1块
2	STM32主机	可进行STM32系列单片机烧录、仿真,并引出所有I/O口,还提供STM32启动方式的选择开关及外部Flash存触器	1块
3	称重传感器	提供称重传感器及其放大电路,实现压力测量	1块
4	空气质量传感器	提供一种二氧化锡半导体传感器,对各种空气污染源都有很高的灵敏度,可对空气质量进行检测	1块
5	超声波发射接收	由超声波发送、接收头及解码芯片等组成,实现超声波收发功能	1块
6	LM35温度传感器	提供LM35温度传感器,可用于温度测量	1块
7	18B20温度传感器	提供18B20数字温度传感器,可以直接得到数字温度信号	1块
8	光照传感器	由1750FVI数字照度传感器与PO188模拟照度传感器组成,实现光照度测量	1块
9	气压传感器	由MS5611-01BA01气压传感器及外围电路组成,可测量大气压强	1块
10	心率传感器	采用专用心率传感器模块,光电式,用于检测人体心率	1块
11	数字温湿度传感器	采用DHT11数字式温湿度传感器	1块
12	ICL7135模数转换	由A/D转换与译码/驱动电路等组成,实现模数转换功能	1块
13	并行A/D转换	由ADC0809芯片组成,实现将模拟信号转换为八位数字信号	1块
14	并行D/A转换	由DAC0832芯片组成,实现将八位数字信号转换为0～5V的模拟信号	1块
15	串行A/D转换	由TLC2543芯片组成,实现将模拟信号转换为数字信号	1块
16	串行D/A转换	由12位D/A转换芯片TLC5618组成,实现将数字信号转换为模拟信号	1块
17	并串转换模块	由74LS164、74LS165芯片组成,分别实现将串行输入信号转换为并行输出信号和将并行输入信号转换为串行输出信号	1块
18	运放模块	提供典型运放芯片LM324及独立器件,用于电路扩展	1块
19	音频解码	由VS1053芯片组成,实现音频解码与录制功能	1块
20	音频功放	由功放电路、音量调节电路组成,具有转换速率高、失真小、输出功率大,外围电路简单等特点	1块
21	十进制计数器	提供4017十进制计数/分频器,可以对输入的脉冲个数进行计数	1块
22	单次脉冲与时钟	包括由74LS393组成的分频电路和单次脉冲,可为其它实训模块提供单次脉冲及时钟信号	1块
23	8位动态数码管显示	由数码管和驱动芯片组成,实现数字显示功能。	1块
24	8位静态数码管显示	由数码管和驱动芯片组成,实现数字显示功能。	1块
25	128×64液晶显示	由128×64液晶屏组成,实现显示图形、汉字等功能	1块
26	TFT触摸屏	提供3.2寸电阻式触摸彩屏,可实现彩色图形、汉字显示,检测触摸	1块
27	八位独立按键	提供8个独立键盘,以点动方式输出高低电平	1块
28	矩阵键盘模块	由16个按键与电阻组成,实现信号的输入及扩展键盘功能	1块
29	PNP三极管驱动	由9012与TIP42C组成PNP复合管	1块
30	直流电机驱动	由4个功率三极管组成"H桥式驱动电路",这是一个典型的直流电机控制电路	1块
31	蜂鸣器	包含1个有源蜂鸣器与1个无源蜂鸣器,可以作提示音控制使用,低电平有效	1块
32	扬声器	提供一个8Ω/5W的扬声器	1块
33	直流电机	由直流电机、槽型光耦、三极管组成,实现直流电机的转速控制及测量功能	1块
34	交通灯	用双色LED模拟交通灯,数码管显示倒计时秒数等功能	1块
35	U盘、SD卡	由文件控制管理芯片CH376、SD卡（座）及USB座组成,可以实现数据存储与读取功能	1块
36	AK040语音	由反相器芯片74HC04与语音芯片AK040组成,芯片中录制有63种常用的语音,MCU可通过时序播放其中任意一段语音	1块
37	RS485	由MAX485等组成,实现485方式与单片机进行通信	2块

11、电脑桌：

采用铝型材和钣金结构,台面为防火、防水、耐磨高密度板；立柱及横梁为30×30工业铝合金型材,键盘位为抽屉式结构并用300mm导轨固定；底部装有带刹车万向轮。尺寸约为560mm×600mm×1020mm。

12、活动柜：

采用铁质双层亚光密纹喷塑结构,优质钢材做骨架,经过机械加工成型,外表面喷涂彩色环氧聚塑,材料厚度不小于1.2mm。

13、配件：

提供与配套的实训指导书和实训导线。

14、创新实训教学资源包

（1）智能调节系统：采用控制系统、脉宽调制技术及微处理器实现智能控制。提供配套电子版图（原理图、PCB图）、源程序、仿真文件、制作介绍、器件介绍、操作说明、开发资料及配置清单等,提供套件焊接与调试微课程,包括系统原理图讲解视频、系统调试视频、最小系统讲解视频、最小系统仿真视频等。投标时提供技术手册,包含系统创新方向、课题内容、主要功能及操作说明、元件清单、原理图、PCB版图、单片机最小系统的相关知识、原理等内容。

（2）智能防碰撞系统：利用超声波模块测量,数码管显示实现防碰撞系统。提供配套电子版图（原理图、PCB图）、源程序、仿真文件、制作介绍、操作说明、开发资料及配置清单等,提供套件焊接与调试微课程,包括系统原理图讲解视频、系统调试视频、最小系统讲解视频、系统仿真视频等。投标时提供技术手册,包含系统创新方向、课题内容、主要功能及操作说明、元件清单、原理图、PCB版图、单片机最小系统的相关知识、原理。

（3）里程表的设计：设计内容包含单片机最小系统,模拟电机,LCD1602显示电路,转速测量电路,速度调节电路,提供配套电子版图（原理图、PCB图）、源程序、仿真文件、制作介绍、操作说明、开发资料及配置清单等,功能参数：按键"S2、S5"功能键,"S2"设置时间功能键,"S5"设置轮子半径和安全时速功能键,"S3"是加一键,"S4"是减一键。"S3、S4"同时按下清总里程。按下"Sd"自锁按钮,打开电机电源,调节"R12"电位器可以调电机转速,顺时针电机转速减小,逆时针电机转速变大,时速超过安全速度,蜂鸣器报警。投标时提供原理图,设计代码。

（4）电子密码锁设计：设计内容包含单片机最小系统,字符型LCD显示屏,矩阵键盘,蜂鸣器,存储器,电子锁驱动单元。提供配套电子版图（原理图、PCB图）、源程序、仿真文件、制作介绍、操作说明、开发资料及配置清单等,功能要求：首次使用时输入：131420,对密码进行初始化,当显示："initpassword",证明密码初始化完成,此时的密码为：000000。按键输入6位密码,输入密码若密码正确,则锁打开,显示"open","电子锁模拟"的指示灯点亮表示电子锁打开状态,按下*键或复位键,可以关锁并退出。若密码输入错误次数超过3次,蜂鸣器报警并且锁定键盘。修改密码：在开锁状态下,再次输入正确的密码并按下#键,此时听到两声提示,输入新的六位密码并按D键,再重复输入一次新密码并按D,会听到两声提示音,表示重设密码成功,内部保存新密码并存储。如两次输入的新密码不一样,则重设密码失败。投标时提供原理图,设计代码。

（5）蓝牙心率、计步（手环）设计：设计内容包含STM32单片机最小系统,蓝牙模块,心率传感器,数字温度传感器,加速度/角度传感器,OLED显示屏,手机测试APP软件,提供配套电子版图（原理图、PCB图）、源程序、仿真文件、制作介绍、操作说明、开发资料及配置清单等,功能要求：心率测量：把手指放在心型的测试口上,等待一段时间OLED显示屏上显示"心率：xxxr/min",如果超出上限或手指没有放在测试口上方显示"心率：- - -r/min"；体温测量：用手指握住"P7"温度传感器,OLED显示"体温：xx.x"单位℃；计步测量：轻轻移动板子,屏幕上会显示"步数：xxx"步；通过手机蓝牙绑定板子上的蓝牙模块,可以通过蓝牙模块上传测量的数据到手机显示。投标时提供原理图,设计代码。

（6）交流充电桩系统由单片机控制、IC卡读写、人机交互、电能检测和功率输出几部分组成。可以对IC进行读取和写入操作,具有串行通信方式；人机交互有LED液晶显示、键盘输入以及蜂鸣器响应,功率输出要求采用继电器控制,各电路板方便拆卸,要求必须单独提供对应的控制程序,投标时提供配套电子版图（原理图、PCB图）、源程序、制作介绍、器件介绍、操作说明、开发资料及配置清单等。

（7）发电跟踪器系统由光敏检测电路、串口A/D转换电路、主机电路、液晶显示与键盘电路、全桥PWM驱动电路以及模拟太阳能板等几部分组成,通过光敏检测电路的感应可实现对光源的自动跟踪。串口A/D转换电路：此模块主要由模拟信号输入电路、外围电路、数字信号输出电路组成。通过按键切换模拟东南西方位光源,实现太阳能板自动跟踪。投标时提供配套电子版图（原理图、PCB图）、源程序、制作介绍、操作说明、开发资料及配置清单等。

四、服务与支持要求

为更好服务教学,保障实验室教学工作顺利进行,要求提供全流程客户服务管理平台"互联网+设备运维系统"。

智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能,处理故障时,防止漏电保护器合闸,造成触电危险；电源具有故障锁定功能,发生故障导致跳闸时,不能人为上电,只能通过远程清除故障后,才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯,没有网络的情况下,教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。

1、智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心,采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面,实时监控设备运行情况,提供Zigbee、CAN等多种通信模式,具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率,功率因数、频率、电能等参数,液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备,PC端进行授权之后,设备可启动使用,PC端可分时预约设备的启动和停止。

2、手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据,设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。

3、PC端软件：每个设备状态信息显示,具有多个子界面,具有故障分析,用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备,可单独控制每台设备的开关。

4、后台系统：包含账号管理、设备管理、报修管理、用户管理,设备管理：

①、包含监控管理：实时视频监控每个教室,可一键预览所有设备的在线和运行情况,分析设备使用率及运行时间。

②、包含设备节点：可显示设备所在位置、编码名称、挂载情况、用户编辑、用户查询等。报修管理：用户可进行远程报修,反应设备故障信息,编辑报修情况,后台可进行远程维护,及时跟进,以有效解决用户设备维护。用户管理：可连通手机号,对账户进行一对一的安全加密,实名认证,防止账户泄密、防盗,现场数据连接云平台后台数据库管理。