京工科业-虚实一体全集成嵌入式单片机综合实训平台箱
虚实一体全集成嵌入式单片机综合实验平台箱
一、概述
虚实一体全集成 51-STM32 单片机综合实验平台，从单片机实验教学的特点出发，基础功能实验电路采用一体化设计方式，创新拓展型实验电路采用独立模块方式，需要时接入主板，既兼顾演示验证性实验、又考虑到综合设计和创新研究性实验的需要。主板上自带 CPU 编程下载接口，是一款灵活性极强的集编程下载调试与一体的新型单片机实验教学平台，适合各层次学生进行单片机原理和应用方面的实验和创新。系统采用模块化、开放性设计，方便进行实验教学、课程设计、毕业设计等，便于维护维修。
二、主要特点
1 、开放接插式扩展设计
实训装置由功能底板加扩展核心板组成，功能底板主要为开发学习板基础资源部分，扩展核心板为 MCU 单片机部分，通过将外部资源与核心电路分开设计、组合使用，可以使 1 套功能资源硬件部分为 N 多个扩展核心板共用，这种功能底板和核心
板既可以分别单独使用、也可以组合一起使用的开放接插模式，可以共享基础资源
功能，实现无穷尽的扩展。
2 、支持多种芯片 MCU
标配 51 和 STM32 单片机核心板，支持扩展 AVR 、 PIC 、 MSP430 、 CPLD 等各种核心板，从而实现对各种芯片的支持扩展，最终实现支持常见主流各种芯片 MCU 达几十种甚至数百种之多，而一般开发学习板仅能支持 1 、 2 种相近类型的芯片。
3 、功能模块独立化设计
根据我们多年来的开发经验以及现有各种开发学习板用户的反馈建议，此款开发板采用新理念 ---- 各功能模块完全独立，互不干扰，减小初学者编程误区。同时可加强
初学者对主板硬件电路的认识，尽快熟悉硬件电路，快速入门。在一般开发学习板中不能同时使用的硬件资源，这里可以合理分配 IO 后共用，增加了模块间组合的灵活
性。
4 、支持多种功能模块的扩展
功能模块扩展接口，可扩展我公司提供的多种创新模块，如倾斜检测传感器模块、凝露检测传感器模块、 . 触摸检测传感器模块 、火焰检测传感器模块、紫外检测传感器模块、气体检测传感器模块、振动检测传感器模块、超声波测距模块、数字光强度测试仪设计、无线数据通讯模块、人体红外感应模块、尘埃灰尘粉尘检测传感器模块、 USB2.0 通讯模块、 TCP/IP 以太网模块、 CAN 总线模块等，通过该扩展接口用户可实现模块无限扩展。
5 、开发软件
完整单片机实验软件调试平台 : 直接使用 KEIL 软件编译调试，软件应用通俗易懂；全新的 WINDOWS 界面版本，支持 XP,WIN7,WIN10 等操作系统； 符合编程语言语法的彩色文本显示，用户可根据个人爱好修改特定和着色功能； 先进的错误定位，可直接进入错误位置，无需查找错误信息； 完美的编辑编译集成环境，可在同一个编辑窗口中编辑编译程序，无需做其它任何设置； 完美的集成调试环境，可在
XP,WIN7,WIN10,WIN11 环境下，在调试窗口中直接运行和源程序调试，无需任何其它烦琐的操作。
三、详细硬件配置
（一）内置一体计算机
(1)CPU 主频为 2.16GHz 。内存 DDR3LSODIMMX14G ，固态硬盘，支持上电自启 动。
(2) 提供 HDMI 接口 14 寸 IPS 屏，画质高达 1920*1080 高分辨率， 60Hz 刷屏无卡 顿。
(3) 提供 1xUSB3.0 ， 3xUSB2.0 ， 1 个耳机接口 & 麦克风 1 个 COM 串口，
1xHDML,1xVGA ， 2 个天线接口， 2x 千兆网口等丰富的接口资源。
(4) 模块安装自恢复还原系统，可有效防止病毒感染，安全稳定。
(5) 平台标配蓝牙无线鼠标和键盘，方便用户操作控制和编程。
(6) 平台无需外配电脑，即可完成实验平台所有实验项目。
（二） 51 单片机核心板组成：
51 单片机扩展核心板 IO 口全部引出，接供“排针”和“ 1mm 锁紧孔”两种方式引出，方便外接其他模块，灵活扩展。配套 STC90C516RD+ 单片机，工作频率范围 0~40MHz,51K 字节 ROM,1280 字节 RAM, 支持在线编程，内置看门狗和集成 MAX810 专用复位电路。
（三）独立外置 Keilc51USB 接口仿真器
标配独立外置式 Keilc51USB 接口仿真器，即插即用，台式电脑、无串口的笔记本均适用。 3CPU 设计，真实仿真 32 条 IO 脚，包括任意使用 P30 和 P31 口。通讯速率达到 115200BPS ，也是 KEIL 支持的最高速度，单步运行如飞，非内置仿真器可比。
（四） STM32 核心板组成：
STM32 在扩展核心板 IO 口全部引出，方便外接其他模块，灵活扩展。配套 STM32
主芯片 STM32F103ZET6,LQFP144 封装， STM32F103ZET6 芯片基于
ARMCortex-M332 位的 RISC 内核，工作频率最高可达 72MHZ, 内置 FLASH ： 512K ， SRAM ： 64K; 外扩 SPIFLASH ： W25Q128 ， 16M 字节 , 丰富的增强 I/O 端口和联接到两条 APB 总线的外设。
（五） ST-LINK/V2 仿真器
(1) 支持任意电脑系统，包括 XP 、 win7 、 win8 、 win10 、 win11 等 ;
(2) 增强型 , 带保护芯片 , 可选择双供电 ;
(3)ST-LINK/V2 是一款可以在线仿真以及下载 STM8 以及 STM32 的开发工具。
(4)ST-LINK/V2 是 ST 意法半导体为评估、开发 STM8 系列和 STM32 系列 MCU 而
设计的集在线仿真与下载为一体的开发工具。
(5)STM8 系列通过 SWIM 接口与 ST-LINK/V2 连接 ;
(6)STM32 系列通过 JTAG/SWD 接口与 ST-LINK/V2 连接。
(7)ST-LINK/V2 通过高速 USB2.0 与 PC 端连接。
(8) 支持的软件 :ST-LINKUtilityv2.0 （及以上版本） ,STVDVersion4.2.1 （及以上版本） ,STVPVersion3.2.3 （及以上版本） ,IAREWARMRevisionv6.20 （及以上版本） ,IAREWSTM8Revisionv1.30 （及以上版本） ,KEILRVMDKRevisionv4.21 （及以上版本） .
（六）标配 3.5 寸 TFTLCD 模块触摸液晶屏：
(1) 屏幕尺寸： 3.5 寸
(2) 屏幕像素： 480*320
(3) 主控制器： NT35310
(4) 控制接口： 16 位 8080 并口
(5) 触摸方式：电阻式触摸
(6) 工作电流： 130mA(Max)
(7) 工作温度： -10°C 〜 60C
(8) 有效显示区域： 97.4x56.4mm
（七）基板硬件组成
(1)1 个电源指示灯（红色）
(2)8 个彩色流水灯（红 2. 黄 2. 绿 2 ，百 2 ）
(3)1 个双色灯
(4) 无源蜂鸣器
(5)1 组复位按键
(6)1 个感应式触摸模块（板载）
(7)8 个独立按键
(8)4X4 矩阵键盘
(9)5 向摇杆按键
(10)USB 通讯接口（核心板）
(11)USB 转串口模块（核心板）
(12) 标准的 JTAG/SWD 调试下载口（核心板）
(13)MAX485 多机通讯模块
(14)CAN 接口（采用 TJA1050 芯片）
(15)SD 卡模块
(16)2 个 4 位数码管
(17)1 个 1 位数码管
(18)1 个 8X8 红绿双色点阵
(19)LCD1602 液晶接口
(20)3.5 寸 TFTLCD 彩屏接口
(21) 摄像头模块接口 ( 需选配 1 只 OV7670 摄像头模块 )
(22) 两路 DS18B20 数字温度传感器模块接口（含传感器）
(23) 热敏 / 光敏 / 霍尔传感器模块
(24)2 路直流电机接口（配 1 个直流电机）
(25)2 路步进电机接口（配 1 个步进电机）
(26)2 路继电器
(27)DS1302 时钟模块
(28)AT24C02 模块
(29) 模拟量输入
(30)74HC164 串口转并口模块
(31)74HC165 并口转串口模块
(32) 红外发射模块
(33) 红外接收
(34)PCF8591AD/DA 模块
(35)74HC573 锁存芯片
(36)74LS138 三八译码器模块
(37) 湿度传感器模块
(38)3V3 电源电路
(39)1.8V 电源电路
(40)3V3/5V/1V8/GND 电源引出
(41) 自恢复保险丝电源保护
(42)STM32 核心板扩展接口
(43) 功能模块扩展接口
(44) 配置多种规格杜邦线作为实验连接线
五、提供仿真软件（需提供视频演示）
1. 软件非 B/S 或 C/S 构架，支持单机版运行，不受任何网络或服务器的限制，无需浏
览器，用户可以随时随地使用，无需支付任何费用。
2. 跨平台兼容性：可以在各种操作系统上运行，包括 Windows 、 MacOS 和 Linux
等，方便用户在不同平台上进行电路设计和仿真。
3. 仿真软件支持图形化界面，用户可以通过通过鼠标拖拽和滚轮缩放，简单的操作创建和编辑电路，右键菜单提供了更多高级操作，如删除组件、添加新的连线等。软件支持简体中文，用户能够更自然、快速地理解和操作软件，减少语言障碍，改善用户体验，提高工作和学习效率。
4. 提供虚拟仿真电路例程，做到从理论，仿真，实物，实践，全流程的统一，软件支持 模拟电路、数字电路、电路原理、各种 MCU 处理器等多课程的仿真。
5. 微控制器的电路模拟仿真：软件提供了内置的代码编辑器和调试器，支持多种编程语言，如 C/C++ 等。用户可以在软件中直接编写、编译并调试他们的代码，无需额外的编程环境。这对于 Arduino 等微控制器的开发者来说是一个巨大的便利。
6. 模拟仿真：在模拟模式下，所有的逻辑引脚具有可配置的阻抗、输出电压及阈值等 特性。这种模拟精度达到 1ps ，可以非常精确地反映现实世界中的电子电路行为。
7. 数字仿真：在数字模式下，软件能够以颜色编码的形式显示线路的数字状态，其中 红色代表高电平，蓝色代表低电平。这种直观的视觉反馈使得理解和分析数字电路 的行为变得更加容易。
8. 电路设计与模拟：用户可以在软件界面中，从左侧的工具栏中选择需要的元器件，并将它们拖拽到右侧的“电路板”中。可以通过鼠标拖拽元器件的引脚，将它们连接在一起，组成一个电路。完成电路设计后，可以点击“运行”按钮，开始对该电路进行模拟。软件提供了多种模拟参数，如模拟时间和步长，用户可以根据需要进行调整。
9. 强大的分析能力，实时模拟：提供电压表、电流表、频率计、示波器、逻辑分析仪等工具，在模拟运行结束后会提供电路的性能分析数据，如电压、电流等，帮助用户评估电路性能并进行优化。
10.▲ 提供多种功能模块和元器件库：
(1) 仪器仪表：电压表、电流表、频率表、示波器、逻辑分析仪；
(2) 电源：电压源、电流源、受控源、时钟、波形发生器、稳压电源、电池等；
(3) 开关：按钮开关、拨码开关、 8 路开关组、继电器（常开、常闭、双掷型）、矩阵键盘
（可自定义行、列数）；
(4) 无源器件：电阻、排阻、电位器、可变电阻器、光敏电阻、热敏电阻、电阻温度计、力
应变片、电容器、电解电容器、电感器、变压器；
(5) 有源器件：二极管、稳压二极管、可控硅整流器、双向触发二极管、双向可控硅、场
效应管、三极管、运算放大器、电压调节器、模拟利用器；
(6) 输出器件： LED 发光二极管、三色 LED 发光二极管、 8 路 LED 灯组、 7 段 LED 数码管、 LED 点阵块（可自定义行、列数）、 LCD1602 字符液晶显示屏、 LCD12864 字
符液晶显示屏、触摸液晶屏等；
(7) 电机：直流电机、步进电机、伺服电机；
(8) 微处理器： MCS51 单片机、 MCS65 单片机、 Z80 微处理器 ;Arduino( 包含 Uno 、 Mega 、 Nano 、 Duemilanove);AVR 单片机（ tiny13 、 tiny24 、 tiny25 、 tiny44 、 tiny45 、 tiny84tiny85 、 tiny2313 、 tiny4313 、 mega8 、 mega16 、 mega32 、 mega48 、 m48TQFP 、 mega64 、 mega88 、 m88TQFP 、 mega128 、 mega164 、 mega168 、 m168TQFP 、 mega324 、 mega328 、 m328TQFP 、 mega328PB 、 mega640 、 mega644 、 mega1280 、 mega1281 、 mega1284 、 mega2560 、 mega2561 ）、 PIC 单片机 (p10F200 、 p10F202 、 p10F204 、 p10F206 、 p12F629 、 p12F675 、 p12F683 、 p16F83 、 p16F84 、 p16F627 、 p16F628 、 p16F630 、 p16F648 、 p16F676 、 p16F684 、 p16F685 、 p16F687 、 p16F689 、 p16F690 、 p16F873 、 p16F874 、 p16F876 、 p16F877 、 p16F882 、 p16F883 、 p16F884 、 p16F886 、 p16F887 、 p16F1826) ；
(9) 传感器： HC-SR04 、 DHT22/11 、 DS1621 、 DS18B20;
(10) 外设：串行端口、串口终端、电阻式触控板、 KY-023 、旋转编码器、 DS1307 、
ESP01(TCP);
(11) 门电路：缓冲器、与门、或门、非门、异或门；
(12) 运算器：二进制计数器、全加器、移位寄存器、逻辑函数；
(13) 存储器： D 触发器、 T 触发器、 RS 触发器、 JK 触发器、锁存器、 RAM/ROM, 动态
随机存储器、 I2C 内存；
(14) 转换器：多路复用器、译码器、编码器、 7 段显示译码器、 I2C 转并口；
(15) 其它逻辑电路：模 / 数转换器、数 / 模转换器、 7 段 BCD 数码管、 LM555 、数字电
位器；
(16) 常用集成芯片：
74HC0074XX0174HC0274HC0474HC0874XX1174HC3274HC4274XX45
74XX4674XX4874XX4974HC5174XX5474L55474XX5574XX5674XX577 4XX6474XX6574XX6874XX6974XX7074XX7174XX7274HC7374HC7474 HC7574HC7674HC7774HC7874XX8274XX8374HC8574HC8674XX8774 XX8974XX9074XX9174XX9274XX9374XX9474XX9574XX9674XX9774X X9874XX9974XX10074XX10174XX10274XX10374XX10474XX10574HC 10774HC10974XX11074XX11174HC11274HC11374XX11474XX11574X X12174HC13774HC13874HC13974XX14174XX14574HC14774HC14874 XX15074HC15174HC15374HC15474HC15574XX15674HC15774HC158 74XX15974HC16074HC16174HC16274HC16374HC16474HC16574XX1 6674XX16874XX16974XX17074XX17174HC17374HC17474HC17574XX 17674XX17774XX17874XX17974XX18074HC18174HC18274XX18474X X18574XX18974HC19074HC19174HC19274HC19374HC19474XX19574 XX19674XX19774XX19874XX19974XX20074XX21974HC23874XX2407 4XX24274XX24374XX24474HC24574XX24674XX24874XX24974HC251 74HC25774HC25874HC25974HC27374XX27674HC27974XX28074HC2 8374XX29574HC29874XX29974XX30174XX32374HC35274HC35374HC 35474HC35674XX36574XX36674XX36774XX36874HC37374HC37474H C37574XX37674HC37774XX37874XX37974XX38174XX38274HC39074 HC39374XX39574XX49074XX50274XX50374XX50474XX54074XX5417 4HC57374HC57474XX58274XX58374HC59074XX59174HC59274HC59 474HC59574HC59774HC64074HC64374HC64574HC67074XX68274XX 68474HC68874C92574C92674C92774HC401674HC401774HC402074H C402274HC402474HC402874HC404074HC405174HC405274HC405374 HC406074HC406774HC409474HC451174HC451474HC451574HC4518 74HC452074HC454374HC4010274HC40103
CD4006CD4009CD4010CD4013CD4014CD4015CD4018CD4019CD4021 CD4026CD4027CD4029CD4033CD4035CD4042CD4043CD4044CD4054 CD4055CD4056CD4066CD4076CD4085CD4094CD4095CD4096CD4098 CD4099CD4502CD4503CD4508CD4510CD4511CD4512CD4516CD4521 CD4522CD4526CD4532CD4539CD4553CD4555CD4556CD40110CD401 60CD40161CD40162CD40163CD40174CD40175CD40192CD40193MC1 4495MM74C922MM74C923TC4560TC4561TC4467TC4468TC4469tpic6a 595564IK2K155ID11K155ID13K1761E3K1761E4K176IE5K1761E13K176 IE12K176ID2K176ID3K490IP1K490IP2AD7224AD7520AD7521AD7524A D7845AM1404AM1403AM1402chip222DAC8562DAC7621LM555LM391 4LM3915LM3916TL494IR2153D
六、可完成实验项目
(1) 单色流水灯测试
(2) 彩色流水灯测试
(3) 双色灯测试
(4)8 位数码管测试
(5)1 位数码管测试
(6)8X8 红绿双色点阵测试
(7)LCD1602 液晶测试
(8)TFT 彩屏显示测试
(9)TFT 彩屏触摸测试
(10)8 位独立按键测试
(11)4X4 矩阵键盘测试
(12)5 向摇杆按键测试
(13) 两路 DS18B20 测试
(14)2 路直流电机接口测试
(15) 步进电机接口测试
(16)2 路继电器测试
(17) 串口通讯测试
(18)DS1302 时钟模块测试
(19) 无源蜂鸣器测试
(20)AT24C02 模块测试
(21)74HC164 串转并测试
(22)74HC165 并转串测试
(23)74HC138 三八译码器测试
(24)75HC573 锁存器测试
(25) 红外发射接收测试
(26) 红外解码测试
(27)SD 卡模块测试
(28)PCF8591AD/DA 模块测试
(29)ADC 实验测试
(30) 火焰传感器模块测试
(31) 光敏（光照度）传感器模块测试
(32) 霍尔传感器模块测试
(33)CAN 通讯模块测试
(34)MAX485 通讯测试
(35) 看门狗实训
(36) 湿度传感器实训
。
