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单片机技术实训室、提高学生单片机技术的实际应用能力

SBDPX-238B单片机技术应用实训考核装置

单片机技术应用实训考核设备、单片机应用技术实训室设备主要用于《单片机原理及接口技术》、《单片机控制技术》、《嵌入式技术》课程的实验实训教学任务及电气自动化技术专业、应用电子技术专业和机电一体化技术专业学生的模块化教学任务。实训室还对教师及学生开放，用于开展专业实践、研究性学习。

通过训练培养学生的专业综合素质，综合运用所学知识和专业技能进行本专业工程设计的能力，解决本专业实际问题的能力和创新实践能力，同时极大拓宽了学生的知识领域，使学生的知识结构更加合理，以适应社会对高技能人才的需求。

一、产品特点：

1.入门容易，简洁而不简单：为了使入门容易，我们采用简单易懂的版面设计，从最基本的一个跑马灯开始就让您无缝地切入教学。大部分的模块在保证安全的前提下反面是镂空的。这使得您可以让学生一目了然看到，并可以触摸到，这点很重要。因为我们深知，感性认识的重要性。

2、人体工学，美观而舒适：采用模块平放结构，使得视线趋于自然向下，如同平时读书写字。靠近用户侧又略带倾斜，使得操作时更加方便。同时抬头时视线使得毫无遮挡。可以方便地听讲，老师亦可观察实验情况。

3、高度开放，激发创新：采用模块化设计，我们并不简单的，单独设计模块，而是将模块间联系，可能性，功能性做了综合考虑，提供经典实训项目，我们建议用户利用高度开放性的模块，设计出自己的实验项目。

4、贴近实际，易于拓展：深知教学与实际生产结合的重要性。特别设计了多达几十种的实训包。

二、技术性能：

1、输入电源：AC220V±10% 50Hz

2、工作环境：温度-10~+40℃ 相对湿度＜85%(25℃)

3、装置容量：200VA

4、重量：100kg

5、外形尺寸：1600×750×1100mm

三、本设备各个功能模块功能特点

1、主机模块

单片机采用爱特梅尔的AT89S52。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

电源模块采用线性电源和开关电源两种电源。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

该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

该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

该模块设有一只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

因为82C55的控制方式仍有学习价值，目前在许多教材中仍有它的身影，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

该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、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；本装置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，为学生的创新设计提供了广阔的发挥空间。

四、配置清单

序号	名称	数量	型号及规格
1	实训桌	1张	尺寸1160720840采用符合人体工学的平斜面设计，所有模块平斜放于桌面固定槽内，实验视线同读书一样，自然往下，利于思考。同时解决传统立式结构的视线遮挡，无法看见教师教学的问题。工艺上采用优质铝材，16mm以上黑色木板，家具级封边工艺，带3个柜子，优质铰链，铝合金把手，带4个可锁式脚轮便于移动。
2	电脑推车	1套	尺寸6305801140采用铝合金结构，16mm以上黑色木板，家具级封边工艺，带4个脚轮，带电脑位，伸缩键盘托板。
3	51单片机主机模块	1套	AT89S52芯片/在系统下载设计
4	电源模块	1套	DC±5V，±12V，24V
5	仿真器模块	1套	仿真器
6	显示模块(AB共2块)	1套	8位跑马灯
			8位数码管动态显示
			16×32点阵LED屏
			128×64绘图液晶显示屏
			1602字符型液晶显示屏
7	继电器模块	1套	6路继电器（带驱动）
8	指令模块	1套	PS2键盘接口
			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
9	ADC/DAC模块	1套	ADC0809
			DAC0832
			0-5V模拟电压输出
			8等级LED电平指示
			有源时钟发生器
10	交直流电机控制模块	1套	24V直流减速电机
			220V交流减速电机
			光电开关计数输出
11	步进电机控制模块	1套	步进电机
			水平移动装置
			闭环控制装置
12	传感器配接模块	1套	4路传感器接口
12	传感器配接模块	1套	16路光电隔离IO口
13	扩展模块	1套	8255芯片，74LS245芯片
14	温度传感器模块	1套	18B20/LM35
15	串并装换模块	1套	74LS164 串进并出、74LS165 并进串出
16	IIC总线模块	1套	总线 IC 卡/总线实时时钟
17	RS232通讯线	1根	RS232通讯线
18	ISP编程线	1根	ISP编程电缆
19	排线	1根	排线
25	电子连线	1套	实验连线
26	接近开关	1套	接近开关
27	智能物料搬运模块	1套	搬运机构
			传感器检测机构
			限位保护功能
			接供料机构
28	气泵	3台共用1套	FB-45/7静音无油空压机(小型无油空压机,微型无油空压机):排气量：45L/min，压力：0.7MPA,电机功率：0.55kw，尺寸：400400570mm，重量：24kg
29	实验指导	1套	实验指导
30	实验程序与配套软件		配套实验源代码，配套软件与工具
31	配套教学资源	共1套

五、实训项目

实训一灯光闪烁实训

实训二跑马灯实训

实训三独立按键输入实训

实训四光隔离输入输出实训

实训五金属检测实训

实训六动态数码管显示实训

实训七矩阵键盘接口实训

实训八继电器隔离控制实训

实训九蜂鸣器演奏实训

实训十8255 芯片扩展 IO 实训

实训十一字符型液晶显示模块控制实训

实训十二液晶显示模块控制实训

实训十三点阵 L E D 屏汉字显示实训

实训十四AD 转换实训

实训十五 D A 转换实训

实训十六 LM35 温度传感器采集实验

实训十七单总线温度传感器采集实训

实训十八交直流减速电机控制实训

实训十九步进电机开环控制实训

实训二十RS232 通信实训

实训二十一 PS2 键盘通信实验

实训二十一静态数码管显示实验

实训二十二 74LS164 串进并出实验

实训二十三 74LS165 并进串出实验

实训二十四 IIC 总线 IC 卡存储实验

实训二十五 IIC 总线实时时钟实验

实训二十六 IIC 总线 EEPROM 存储实验

实训二十七外部中断光电计数控制电机实训

实训二十八定时器中断控制电机实训

实训二十九闭环交直流电机系统实验

实训三十闭环步进电机系统实验

实训三十一恒温室控制系统实验

实训三十二小车系统控制实训

实训三十三智能物料搬运装置实训:

1. 传感器技术实训

2. 直流减速电机应用实训

3. 气动回路应用实训

4. 丝杆传动机构应用实训

5. 直线运动单元定位控制实训

6. 机械故障检测与排除实训气动电磁阀的控制实验

单片机仿真教学软件（网络版，配20节点）

1.软件能达到的教学目标

1.1 本产品是参照《职业教育数字校园建设规范》，结合专业培养目标对学生知识、能力和素质的要求，着眼学生能力培养，以模块化教学内容为核心，重新组织教学结构，整体构建课程体系，有针对性地将单片机专业内单一的教学活动，通过虚拟仿真实训和工作过程模拟组合成不同的教学模块。

1.2 所有的实训项目均基于实物三维建模，形成真实感极强的虚拟实训环境，使学习者能在几乎真实的环境下操作练习，增强实际操作感，提高掌握实际技能的能力；所有的技能训练均是通过交互方式，变“让学生观摩教师表演”为“让学生学习中动手、动手中学习”，理论和实际无缝衔接，提高实际操作技能；所有的操作都具有严格的工艺流程和操作步骤，使学习者通过规范的训练，养成正确操作的习惯，培养学习者科学严紧、一丝不苟的职业素养。

2.软件能达到的教学效果

2.1 产品是依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.2－2006）《“维修电工”职业技能实训和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲设计研制，包括可编程控制器和变频器在内的26个项目，每个项目又根据需要设有：实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行等多种模块，涵盖了国家维修电工中级、高级和技师鉴定考核对于可编程控制器和变频器的应知应会全部要求。

2.2 软件以技能为核心，项目为引领，任务为驱动，职场环境为背景，操作步骤为主线，以学生交互训练为主体，具有三维可视化、智能化、全交互的特点，集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身。作为实训教学应用，具有大量的原理动画演示，助教素材应用于课堂教学环节，提供了丰富不可或缺的教学资源。

2.3 软件支持实习实训的导训过程，达到预习、强化、模拟考核、反复试错、探索创新的目的。

2.4 软件具有先进性、实用性，可二次修改；软件支持校园网内不限制（指定）终端、不少于100人同时在线实训。

3.软件能达到的专业性能

3.1遵循国家职业标准目录，体现不同特色；

3.2突出新技术、新工艺、新生产流程的体验；

3.3设计体验过程必须符合职业过程的真实性，学生通过体验可习得规范的操作规程，熟悉真实的安装工艺，养成良好的职业操守；

3.4体验过程必须完整，允许学生按照生产者实际从事生产活动的流程推进该过程，得到确定的体验结果。

4.软件的功能特点

1. 情景性：全部训练在三维场景下进行，学生犹如进入真实的施工现场，真实感极强，弥补了下现场难的困难。

2. 过程性：软件以技能为核心，以施工工艺为主线，以技术规范为指导，以设备与工具的使用为基础，重视养成性训练，具有很强的实用性。

3．交互性：软件贯彻以学生为主体的思想，设有实训目的、实训器件、实训电路、器件布局、仿真运行、电路接线等，不仅可以供教师采用场景环境演示教学，更可以在网络环境下由学生自主地按照进程与提示操作，突出了技能训练。

4. 完备性：软件重视教学设计，不同的知识单元含有诸如教学资源、故障检测、操作提示、技术分析等多种情境和技能训练教学模块。

5. 软件具有职业性、情境性、交互性、工艺性和智能性。

6. 在设计上，采用分级模块化设计，结构清晰、便于重组。

7. 在媒体表现上，采用二维、三维动画，具有强烈的情景带入感。

8. 在内容设计上，力争实现专业与企业生产岗位的对接、实训内容与职业标准的对接、实训过程与生产过程的对接、专业教学与职业资格证书的对接。

9.本软件不仅可以作为实训教学应用，其大量的原理动画演示也可以作为助教型软件素材应用于课堂教学环节。

10. 以项目为引领、以任务为驱动、以工艺步骤为主线的设计理念。

11. 资源丰富，可服务于多种教学模式。

12. 资源碎片化，每个模块可独立，实现资源的有效利用。

13. 各个模块的内容详尽、系统，掌握维修电工核心技能的目的。

14. 注重教学设计，把抽象的概念具体化、把虚拟的概念实际化。

技术要求具有：重要知识点以技术要求的形式展示，强化学生掌握该技能。

15 特写镜头：注重教学设计，把抽象的概念具体化、把虚拟的概念实际化，细节部分软件设有特写镜头。

16 视觉展示具有：软件提供最佳视角，节省无效漫游时间，提高教学效率。

17 技术路线：软件采用全三维编程技术、固定场景下的三维动画与二维编程技术相结合，使数据有效压缩，占用数据空间小。经测试，软件的响应时间最多不超过1秒，运行速度达标。操作过程中支持连播功能，可连续播放交互式施工步骤，软件即点即用，响应速度小于等于1秒，方便老师教学时同步讲解知识内容并使学生加深记忆，巩固学习。系统交互性强，操作简单方便，使用灵活可靠。软件媒体手段丰富，运用合理。

5.模块内容响应

5.1 查找大小数

根据相应的教学大纲，按照步骤进行操作演示，双击启动运行桌面上的KEILuVISION3软件，单击菜单栏Project→New Project新建项目,在弹出窗口右上角点击新建文件夹图标，并将新建的文件夹重命名为‘查找大小数’，依次进行仿真实训操作。

5.2 航标灯控制

航标灯控制包括实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、线路检查、通电测试、故障排除等至少8个实训项目；根据相应的教学大纲，掌握定时器初始化编程的方法及预置值(初始值)的计算与设置方法、用定时器T0加软件计数的方法，实现较长时间(2S)的定时和定时器中断方式的编程方法、外部中断及带有中断服务程序的设置与编程方法，掌握绘制程序流程图的方法。

电气电路与电路实物相互对比，当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；以动画形式展示系统功能实现、定时和计数器、程序说明的电路原理，部分以高亮显示。仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布局到仿真电路上，并注意元器件的正负极不要接反。在仿真实物电路中，设置原理图，协助操作者了解相应原理，万用表调制相应档位，分别测量是否短路现象等。参考操作提示和原理图，按照步骤进行操作打开手电筒，照射光敏电阻，调节滑动变阻器，观察LED变化，关闭手电筒，观察LED变化，按下KEY按钮，观察LED变化。参考原理图，分别进行故障现象、分析故障、查找方法并排除故障。

5.3 计数报警器

计数报警器包括实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、通电测试；根据相应的教学大纲，掌握计数输入电路消除抖动干扰的方法等，实训电路当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；以动画形式对计数报警器电路原理准确、生动展示，仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布局到仿真电路上，注意元器件的正负极、三极管的管型等。通电测试，在仿真实物电路中，设置原理图，协助操作者了解相应原理，分别按动JA+十次，KEY键并观察现象。

5.4 数码管显示

数码管显示包括实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、通电测试；根据相应的教学大纲，掌握串行口通信的编程方法、8位移位寄存器74LS164及共阳极数码管的使用方法、查表法显示数据的方法及绘制程序流程图。实训电路当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；以动画形式对数码管显示电路原理准确、生动展示，仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布

局到仿真电路上，注意元器件的正负极、三极管的管型等。通电测试，在KELL软件中，点击RUN图标，观察硬件电路中LED灯的变化，Halt按钮可以停止仿真运行，兵修改程序和显示缓冲区数据，使数码管循环显示字符2,0,0,6,5,1等操作。

5.5 循环灯点亮

循环灯点亮包括实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、通电测试；根据相应的教学大纲，通过循环灯点亮实验,要求学生加深理解位移指令的结构特点,掌握编程

方法，掌握用8031的IO口经反向器驱动LED发光二极管的方法,以及循环程序控制循环次数的编程方法，按规定顺序依次从8031的P1口输出数据的编程方法。掌握绘制程序流程图及编写程序的步骤。实训电路当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；

以动画形式对循环灯电路左移循环、左移后再右移循环原理准确、生动展示，仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布局到仿真电路上，注意元器件的正负极、三极管的管型等。通电测试，在KELL软件中，点击相应图标，开始调试程序。

5.6 霓虹灯控制

霓虹灯控制包括实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、线路检查、通电测试、故障排除；根据相应的教学大纲，掌握查表取数的方法及绘制程序流程图。实训电路当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；以动画形式对霓虹灯控制电路原理准确、生动展示，仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布局到仿真电路上，注意元器件的正负极、三极管的管型等。

通电测试，在KELL软件中，点击相应图标，开始调试程序。在仿真实物电路中，设置原理图，协助操作者了解相应原理，万用表调制相应档位，分别测量电源是否短路现象等。参考操作提示和原理图、源程序，单击源程序和原理图按钮时，操作界面弹出对应窗口，再次点击窗口消失，便于操作应用，按照步骤进行操作接通电源观察现象，以选择题形式回答问题，回答正确界面提示：恭喜你回答正确字样，如果回答错误，界面显示回答错误字样。参考原理图，进行故障现象分析，并以选择题形式排除故障原因。

5.7 算数运算器

算数运算器包括实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、通电测试；根据相应的教学大纲，掌握串行口通信的编程方法、算法的编程方法，掌握绘制程序流程图。实训电路当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；以动画形式对算数运算器电路原理准确、生动展示，仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布局到仿真电路上，注意元器件的正负极、三极管的管型等。通电测试，在KELL软件中，点击相应图标，开始仿真实物调试程序。

5.8 继电器控制

继电器控制包括实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、线路检查、通电测试；根据相应的教学大纲，掌握数字控制继电器的工作方法及用软件延时的编程方法，掌握画程序流程图的方法。实训电路当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；以动画形式对继电器控制电路原理准确、生动展示，仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布局到仿真电路上，注意元器件的正负极、三极管的管型等。线路检查，参考操作提示，按照步骤进行操作接通电源观察现象，以选择题形式回答问题。

5.9 倒计时音乐报警器

倒计时音乐报警器包括：实训目的、实训电路、电路原理、实训器件、元件布局、线路检查、通电测试、故障排除；根据相应的教学大纲，掌握计数输入电路消除抖动干扰的方法，掌握画程序流程图的方法等。实训电路当鼠标指向电气图某个器件时，相对应的实物也会放大显现；以动画形式对倒计时音乐报警器电路原理准确、生动展示，仿真实物的形式介绍实训元器件，布局要求参考原理图，从元器件库中取出正确的器件合理布局到仿真电路上，注意元器件的正负极、三极管的管型等。线路检查，参考操作提示，按照步骤万用表跳着测短路档位，两表笔分别接GND和+5V接线柱，测量有误短路现象，步骤二万用表调至DC20V档位，测稳压电源输出是否为5V。通电测试，参考操作提示和原理图，接通电源，按动Q键和T键观察现象，按动KEY键，观察现象。故障排除，在仿真实物中观察现象，以选择题形式回答故障发生的可能原因。

5.10 数据传送

数据传送包括实训目的、实训电路、电路原理；根据相应的教学大纲，掌握源数据存储地址及目的地数据存储使用堆栈方法，掌握设计程序流程图方法等。以动画形式对数据传送电路原理准确、生动展示。电路原理，在KELL软件中，点击相应图标，开始仿真实物调试程序。