單片機(jī)_微機(jī)接口綜合實(shí)驗(yàn)箱_單片機(jī)微機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

SHKC-A865型單片機(jī)微機(jī)接口綜合實(shí)驗(yàn)箱

一、綜述

本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)融合了單片機(jī)系統(tǒng)與80386/80486微機(jī)原理接口系統(tǒng)，設(shè)計(jì)思路以一體化為核心，旨在滿足單片機(jī)和微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多元化需求。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和常用實(shí)驗(yàn)?zāi)K一體化設(shè)計(jì)，同時(shí)提供外部擴(kuò)展的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K，以適應(yīng)不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。作為當(dāng)前市場(chǎng)上最具實(shí)用價(jià)值的單片機(jī)和微機(jī)接口綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，它非常適合各層次學(xué)生深入探索單片機(jī)原理及應(yīng)用。

二、詳盡硬件技術(shù)規(guī)格

• 標(biāo)準(zhǔn)配置部分

1、單片機(jī)系統(tǒng)

1）將MCGS工業(yè)組態(tài)軟件與單片機(jī)控制系統(tǒng)相結(jié)合，以直觀方式模擬實(shí)際自動(dòng)控制工業(yè)環(huán)境。

2）單片機(jī)所有輸入和輸出端口均通過排針和自鎖緊插孔引出，便于觀察時(shí)序波形。

3）擴(kuò)展32K單片機(jī)外部RAM，提供8路譯碼輸出，供學(xué)生自由設(shè)計(jì)連接。

4）單片機(jī)外部擴(kuò)展總線，包括8位數(shù)據(jù)總線、地址總線、讀寫信號(hào)和時(shí)鐘等控制線，均通過排針和自鎖緊插孔引出。

5）具備單片機(jī)在線下載功能，能夠獨(dú)立運(yùn)行，每套實(shí)驗(yàn)箱均配備單片機(jī)芯片。

6）采用keil C51聯(lián)機(jī)調(diào)試軟件，支持匯編語言和C語言源程序級(jí)調(diào)試。

7）根據(jù)用戶需求，可配置真正的USB通信方式（非串轉(zhuǎn)USB）的單片機(jī)仿真器。

2、微機(jī)系統(tǒng)

1）CPU基于386EX/486DX設(shè)計(jì)，性能穩(wěn)定可靠。

2）系統(tǒng)主控芯片采用先進(jìn)的CPLD器件EPM7128S，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。

3）系統(tǒng)監(jiān)控采用256K Flash Memory W29C020，提供快速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取。

4）用戶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用128K SRAM UT621024，確保數(shù)據(jù)的完整性和穩(wěn)定性。

5）提供兩種與PC系統(tǒng)通信方式：通過CH395設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)USB通信，以及通過CH395SL設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)通信，滿足多樣化的通信需求。

6）設(shè)計(jì)有新型串行通信接口16C2550B和RS232收發(fā)器SP232EEN及其DB9接口，支持高速串行數(shù)據(jù)傳輸。

7）總線插座提供32位數(shù)據(jù)總線、20位地址總線（可擴(kuò)展為32位地址總線），支持8/16/32位存儲(chǔ)器與I/O操作，滿足復(fù)雜的總線需求。

3. 實(shí)驗(yàn)電路主板構(gòu)成詳解

3.1 電源系統(tǒng)：提供穩(wěn)定的±5V和±12V工作電源，每路電源均配備短路保護(hù)自恢復(fù)功能，確保實(shí)驗(yàn)安全。

3.2 信號(hào)源模塊：

1）配備一組正負(fù)單次脈沖輸出，滿足不同實(shí)驗(yàn)需求。

2）設(shè)計(jì)9路固定脈沖輸出，涵蓋從10MHZ到1HZ的多種頻率，方便用戶進(jìn)行各種脈沖信號(hào)實(shí)驗(yàn)。

3）提供1路0-5V模擬量輸出，滿足模擬信號(hào)實(shí)驗(yàn)的需求。

3.3 人機(jī)交互接口：

1）采用4×6鍵盤矩陣，實(shí)現(xiàn)便捷的人機(jī)交互。

2）配備8位LED發(fā)光管模塊，直觀顯示實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

3）8位帶指示邏輯電平開關(guān)，方便用戶設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

4）采用帶譯碼的8只高亮LED七段數(shù)碼顯示器，清晰顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5）設(shè)計(jì)音頻信號(hào)輸出電路，配備8Ω喇叭和蜂鳴器，提供聽覺反饋。

6）繼電器接口控制電路，實(shí)現(xiàn)電路控制功能。

7）直流電機(jī)及控制驅(qū)動(dòng)電路和速度測(cè)量電路，采用ST135光電傳感器和柵格盤，實(shí)現(xiàn)精確的速度測(cè)量。

8）配備三相五線步進(jìn)電機(jī)20BY及驅(qū)動(dòng)電路UN2003，滿足步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)需求。

9）LCD12864中文液晶顯示電路，兼容LCD1602字符型顯示，提供豐富的顯示內(nèi)容。

10）16×16雙色點(diǎn)陣顯示及其驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)更豐富的視覺效果。

11）提供32位開關(guān)量輸入和輸出電路模塊（選配），擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)功能。

12）集成PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，確保實(shí)驗(yàn)時(shí)間的準(zhǔn)確性。

13）MAX708看門狗電路，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

14）設(shè)計(jì)脈沖調(diào)制輸出電路，滿足調(diào)制信號(hào)實(shí)驗(yàn)需求。

3.4 接口控制電路、存儲(chǔ)器和通信實(shí)驗(yàn)電路：

1）配備8路8位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC0809，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

2）8位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換電路TLC549，滿足串行轉(zhuǎn)換需求。

3）1路8位數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC0832，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

4）10位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換電路TLC5615，提供更高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。

5）并行鍵盤顯示控制電路8279，簡(jiǎn)化鍵盤和顯示接口設(shè)計(jì)。

6）串行鍵盤顯示控制電路ZLG7290，實(shí)現(xiàn)串行通信的鍵盤和顯示控制。

7）24位并行I/O接口擴(kuò)展電路8255，擴(kuò)展I/O接口數(shù)量。

8）8位I/O口輸入/輸出接口擴(kuò)展74LS244/74LS273，提供靈活的I/O接口擴(kuò)展方案。

9）8254/8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口電路，滿足定時(shí)和計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)需求。

10）設(shè)計(jì)三種串行口接口電路16C2550、16C550和8251，支持多種串行通信協(xié)議。

11）8259中斷控制接口電路，實(shí)現(xiàn)中斷處理功能。

12）8237ADMA數(shù)據(jù)傳送接口電路，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

13）配備RS232和RS485通信模塊，支持不同通信協(xié)議。

14）數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量電路模塊，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量功能。

15）EEPROM 16位1K存儲(chǔ)器電路93C46模塊，提供非易失性存儲(chǔ)解決方案。

16）I2C存儲(chǔ)器電路，簡(jiǎn)化存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)。

17）32位SRAM，由4片8位存儲(chǔ)器6116組成（選配），滿足大容量存儲(chǔ)需求。

3.5 配置雙通道虛擬示波器：

1）采用真正的高速雙通道存儲(chǔ)虛擬示波器，可切換為單通道提高采樣率，滿足精確測(cè)量需求。

2）帶有實(shí)時(shí)X-Y示波器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)同步顯示功能。

3）具備存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)、載入和分析歷史波形，方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

4）輸入模擬電壓信號(hào)幅值由軟件調(diào)整，無需硬件開關(guān)切換，操作便捷。

5）帶有幅頻/相頻特性專用虛擬示波器，可保存波形文件、圖片文件，方便插入教學(xué)課件中。

三、軟件技術(shù)規(guī)格及特點(diǎn)

1. 微機(jī)系統(tǒng)與PC的通信方式靈活多樣，支持USB和以太網(wǎng)絡(luò)兩種通信方式，滿足不同的實(shí)驗(yàn)需求。

2. PC端的集成開發(fā)環(huán)境軟件基于.NET框架開發(fā)，兼容Windows XP/7/10的32位和64位系統(tǒng)，確保廣泛的系統(tǒng)兼容性。

3. 提供匯編語言和C語言的符號(hào)化遠(yuǎn)程調(diào)試功能，同時(shí)支持本機(jī)調(diào)試模式，為用戶提供多種調(diào)試選擇，便于進(jìn)行程序開發(fā)和調(diào)試。

4. 工程文件組織管理，使得匯編語言和C語言的代碼管理更加規(guī)范，易于維護(hù)。

5. 匯編語言支持多段調(diào)試，提供寄存器、變量顯示及修改功能，方便用戶進(jìn)行深入的調(diào)試工作。

6. 匯編語言調(diào)試功能豐富，包括INT21H字符和字符串重定向顯示功能、遠(yuǎn)程鍵盤輸入功能以及D/A虛擬儀器顯示功能，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)用性。

7. 支持保護(hù)模式編程實(shí)驗(yàn)，涵蓋描述符、特權(quán)級(jí)變換、任務(wù)切換、硬件中斷、異常處理以及無分頁/分頁存儲(chǔ)管理等內(nèi)容，幫助學(xué)生深入理解計(jì)算機(jī)底層原理。

8. 單片機(jī)系統(tǒng)采用KEIL C51軟件環(huán)境，支持匯編和C語言的編程、編譯、鏈接和源程序級(jí)調(diào)試，以及在線下載功能，方便學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)程序開發(fā)。

9. 配備STC系列單片機(jī)在線下載軟件STC_ISP_V479，簡(jiǎn)化單片機(jī)的程序下載過程。

10. 提供MGCS工業(yè)組態(tài)軟件及其與單片機(jī)接口的例程，幫助學(xué)生了解工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

第一部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)軟件編程基礎(chǔ)

1. 清零實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)如何對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化操作。

2. 拆字與拼字實(shí)驗(yàn)，理解數(shù)據(jù)在單片機(jī)中的拆分與組合。

3. 數(shù)據(jù)傳送實(shí)驗(yàn)，掌握單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送的原理。

4. 數(shù)據(jù)排序?qū)嶒?yàn)，學(xué)習(xí)排序算法在單片機(jī)中的實(shí)現(xiàn)。

5. 無符號(hào)雙字節(jié)快速乘法編程實(shí)驗(yàn)，探索乘法運(yùn)算在單片機(jī)中的優(yōu)化方法。

第二部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)硬件應(yīng)用

1. 單片機(jī)I/O口應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)踐掌握I/O口的基本使用方法。

2. 并行I/O接口8255應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)8255接口芯片的使用。

3. A/D和D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，了解模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換的原理及應(yīng)用。

4. 鍵盤顯示控制器實(shí)驗(yàn)，探索鍵盤和顯示設(shè)備的控制方法。

5. 步進(jìn)電機(jī)與小直流電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)電機(jī)控制的基本原理。

6. 數(shù)據(jù)存貯器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，了解存貯器擴(kuò)展的方法和技巧。

7. 串行通信實(shí)驗(yàn)，掌握單片機(jī)與PC機(jī)或其他設(shè)備之間的通信方式。

第三部分：微機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1. ADC與DAC轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，了解模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2. 并行I/O口與定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)并行接口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用方法。

3. 中斷與DMA控制實(shí)驗(yàn)，掌握中斷和DMA傳輸?shù)幕驹怼?/p>

4. 顯示與鍵盤控制實(shí)驗(yàn)，了解顯示設(shè)備和鍵盤的控制原理。

第四部分：軟件編程實(shí)驗(yàn)

1. 顯示程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)顯示程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2. 數(shù)據(jù)傳送與轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，掌握數(shù)據(jù)在不同格式之間的轉(zhuǎn)換方法。

3. 運(yùn)算與分支程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)運(yùn)算和分支程序的設(shè)計(jì)技巧。

4. 循環(huán)與子程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探索循環(huán)和子程序在編程中的應(yīng)用。

第五部分：微機(jī)保護(hù)模式實(shí)驗(yàn)

1. 分頁存儲(chǔ)管理與全局描述符表實(shí)驗(yàn)，深入理解保護(hù)模式下的內(nèi)存管理。

2. 任務(wù)切換與實(shí)模式保護(hù)模式轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，探索任務(wù)管理和模式切換的實(shí)現(xiàn)方法。

3. 8259中斷實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)中斷控制器的工作原理及在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

五、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配置表

附：使用本實(shí)驗(yàn)箱需配套儀器儀表：電腦、萬用表和示波器（可以選配，實(shí)驗(yàn)箱上自帶建議示波器）。