单片机技术应用实训考核装置综合实验台

JG-238G1 型 单片机技术应用实训考核装置综合实验台

单片机技术应用实训考核装置广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

单片机技术应用实训考核装置、单片机应用技术实验室设备主要承担《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。

一、产品特点

1. 单片机技术应用实训考核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。

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：＜ 1.0kVA

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

本装置主要由实训屏、实训桌、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。

四、本设备各个功能模块功能特点

（一）实训屏：

采用工业型材结构，所有型材表面光滑，无凹槽，采用两层结构，分别放置电源模块、实训模块及实训挂板等。

（二）实训桌：

实验桌一桌两座，实验桌规格为 1600 （长） *700 （宽） *800 （高），实验桌主体结构全部采用高性能表面氧化的铝型材及一次成型铝压铸框架连接构件，连接构件采用压铸成型工艺（非焊接工艺），经机加工、抛丸、喷砂，表面静电喷涂工艺，安装方便、快捷，用户可自行 DIY 组装。桌体立柱采用工业铝型材成型工艺，表面氧化处理，截面尺寸： 70mm×70mm ，四面带槽，槽宽约 8mm ，端部配套塑料堵头。桌面采用 25mmE1 级三聚氰胺饰面板，桌面板下设支撑框架，承受力不少于 200kg 。配备储存柜，存放元件及工具，储存柜底部 4 只高强度万向可制动 PU 脚轮，方便移动。实训装置整体简约不简单，高端大气，符合现代化产品审美和发展趋势。

（三）电脑桌：钢铝结构，装有 4 只万向轮，装有电脑后靠、键盘托、主机支架。

（四）储存柜：配备储存柜，存放实训模块及工具，储存柜底部 4 只高强度万向可制动 PU 脚轮，方便移动。

（五）实训模块：

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。串行扩展模块 :

该模块由 74HC595 、 74HC138 、 74HC165 三种芯片组成。 74HC595 芯片是一种串入并出的芯片，在电子显示屏制作当中有广泛的应用。 74HC595 是 8 位串行输入 / 输出或者并行输出以为寄存器，具有高阻、关、断状态。 74HC138 是一种三通道输入、八通道输出译码器，主要应用于消费类电子产品。 74HC165 是 8 位并行读取或串行输入移位寄存器，是一款高速 CMOS 器件， 74HC165 遵循 JEDEC 标准 no.7A 。 74HC 引脚兼容低功耗肖特基 TTL （ LSTTL ）系列

并行扩展模块 :

该模块由 74HC377 、 74HC245 、两种芯片组成。 74HC377 是八路 D 型触发器数据使触发器，积极边缘触发。 74HC245 是一种三态输出，八路信号收发器，主要用于大屏显示，以及其它的消费类电子产品中增加驱动。

14 、四层电梯实训模型（全室购 20 台共配 1 套）

电梯模型包括升降电机、极限开关、导轨、随行电缆、厅门、召唤按钮、楼层显示装置、轿厢、开关门机构、平层装置、轿厢内指层灯、轿厢照明、控制系统等。智能电梯控制系统由液晶、蓝牙模块、指纹模块、刷卡模块及电梯控制联动模块组成，模拟楼宇自动化，实现智能乘梯方便用户出行。

1 ）液晶采用 12864 液晶，可现实电梯当前运行楼层状态及故障，可实现指纹管理，及指纹录入等功能

2 ）指纹模组可录入上千个指纹，适用于小区及办公楼宇场所的应用

3 ）蓝牙模组可实现手机呼梯、手机查看电梯楼层及状态，适用于当今疫情环境的无接触乘梯

4)  刷卡模组可实现 IC 卡管理，刷卡楼层自动点亮，便于物业的管理，阻止陌生人进去小区。

15 、智慧云教学实验平台（全室 20 台共配 1 套

该开发平台是一款基础教学实验开发平台，由 1 个通用平台，多个系列硬件模块，上位机教学资源软件三部分组成，主要针对物联网、电子信息、计算机等专业的单片机与传感器、嵌入式接口技术、识别技术、无线通信技术、智能产品、人工智能等课程的教学实验。该平台结构符合人体工学设计，由可分离式基座和网板组成。硬件模块采用磁吸固定，探针连接传输信号，使用方便，易于拓展。场景引入式教学模式和丰富的教学资源，既可以针对单个模块学习单个知识点，也可以使用多个模块自由组合进行各知识点的综合场景应用。

1) 平台能够不同安全电压等级的独立电源输出接口；

2) 平台支持 " 通讯 " 与 " 自动 " 两种通信模式，并支持面板一键切换；

3) 平台具备实验模块在线监测功能；

4) 平台支持多种课程实训；无线传感网实训室传感网应用开发实训套件物联网云平台。

1 ）可在广域网中通过 PC 、移动智能终端、智能网关等设备登录此云平台。

2 ）具备项目管理功能，定制化的项目中心集中管理。

3 ）支持物联网项目的新建，

4 ）支持物联网云网关的配置，支持云网关的设备管理、编辑等功能。

5 ）提供多种的项目案例配置默认地址，智能家居安居。

6 ）支持多种以上常用传感器节点，支持温度、湿度、水温、二氧化碳、光照、风速、大气压力、空气质量、可燃气体、火焰、红外对射传感器、红外对射传感器、声音感知传感器、霍尔传感器、称重传感器、压电传感器、 DIY 测试子系统、位移传感器、热电偶传感器、超声波传感器；

五、配置清单

序号	名  称	数量	型号及规格
1	实训屏	1 套	采用工业型材结构，所有型材表面光滑，无凹槽，采用两层结构，分别放置电源模块、实训模块及实训挂板等。
2	实训桌	1 张	实验桌主体结构全部采用高性能表面氧化的铝型材及一次成型铝压铸框架连接构件
3	学生凳	2 张	钢木方凳
4	电脑推车	1	尺寸 630*580*1140 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。
5	51 单片机主机模块	1	AT89S52 芯片 / 在系统下载设计
6	电源模块	1	DC ± 5V ， ± 12V ， 24V
	仿真器模块	1	仿真器
7	显示模块 (AB 共 2 块 )	1	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
8	继电器模块	1	6 路继电器（带驱动）
9	指令模块	1	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
10	ADC/DAC 模块	1	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
11	交直流电机控制模块	1	24V 直流减速电机
			220V 交流减速电机
			光电开关计数输出
12	步进电机控制模块	1	步进电机
			水平移动装置
			闭环控制装置
13	传感器配接模块	1	4 路传感器接口
			16 路光电隔离 IO 口
14	扩展模块	1	8255 芯片， 74LS245 芯片
15	温度传感器模块	1	18B20/LM35
16	串并装换模块	1	74LS164  串进并出、 74LS165  并进串出
17	IIC 总线模块	1	总线  IC  卡 / 总线实时时钟
18	RS232 通讯线	1	RS232 通讯线
19	ISP 编程线	1	ISP 编程电缆
20	排线	1	排线
21	电子连线	1	实验连线
22	接近开关	1	接近开关
23	智能物料搬运模块	1	搬运机构
			传感器检测机构
			限位保护功能
			接供料机构
24	四层电梯实训模型	共 1	全室购 20 台共配 1 套
25	智慧云教学实验平台	共 1	全室购 20 台共配 1 套
26	气泵： 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： 400*400*570mm ，重量： 24kg	共用	实验室共用气泵
27	配套教学资源	共 1	购 10 套以下无此项配置
28	实验指导	1	实验指导 1 套
29	实验程序与配套软件	1	配套实验源代码，配套软件与工具

六、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

实训三十四 四层电梯控制实训（老师演示）

实训三十五 传感网应用开发实训（老师演示）

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

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