微機(jī)原理接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱_微機(jī)原理試驗(yàn)箱

SHKC-M5型多種CPU單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱

一、概述

基于Keil C單片機(jī)系列的新型教學(xué)平臺(tái)，專注于單片機(jī)的核心功能應(yīng)用，全面展現(xiàn)單片機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢?；A(chǔ)功能實(shí)驗(yàn)電路采取一體化設(shè)計(jì)，而創(chuàng)新拓展型實(shí)驗(yàn)電路則采用獨(dú)立模塊設(shè)計(jì)，按需接入主板。這樣的設(shè)計(jì)不僅滿足了演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的需求，更考慮到了綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新研究性實(shí)驗(yàn)的要求。主板自帶CPU編程下載接口，集編程、下載、調(diào)試于一體，展現(xiàn)出了極高的靈活性。這款教學(xué)平臺(tái)適合各層次學(xué)生深入探索單片機(jī)的原理與應(yīng)用，開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

二、主要技術(shù)亮點(diǎn)

1、國內(nèi)首款將MCGS工業(yè)組態(tài)軟件應(yīng)用于單片機(jī)控制領(lǐng)域的平臺(tái)，能夠直觀、生動(dòng)地展現(xiàn)實(shí)際的自動(dòng)控制工業(yè)場景，使學(xué)習(xí)更具實(shí)踐性和直觀性。

2、實(shí)驗(yàn)主機(jī)底板兼容性強(qiáng)，可支持51、AVR、PIC、MSP430、ARM、STM32等多種CPU核心板，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種CPU芯片的廣泛支持，滿足了不同用戶的需求。出廠時(shí)標(biāo)配STC89C52核心板，方便用戶快速上手。

3、功能模塊設(shè)計(jì)獨(dú)特，各模塊之間完全獨(dú)立，互不干擾。這大大降低了初學(xué)者在編程過程中的誤區(qū)，提高了學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，板載的實(shí)驗(yàn)硬件資源和接口豐富多樣，I/O口全部對(duì)外開放，用戶既可以使用短路帽進(jìn)行默認(rèn)的資源連接，也可以使用杜邦線連接單片機(jī)的任意I/O口線，實(shí)現(xiàn)電路的靈活搭建。

4、結(jié)合本公司精心編寫的C語言實(shí)驗(yàn)例程，用戶能夠迅速掌握單片機(jī)的原理及其接口技術(shù)。同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)例程也有助于初學(xué)者加深對(duì)主板硬件電路的理解，提升對(duì)硬件電路的熟悉程度。由于各功能模塊均為獨(dú)立設(shè)計(jì)，因此可以直接使用各種單片機(jī)，無需額外投資。

5、在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中，有些實(shí)驗(yàn)需要觀察輸出信號(hào)的波形。為此，本實(shí)驗(yàn)箱特別配備了雙通道虛擬示波器（實(shí)驗(yàn)室如有獨(dú)立示波器可不用），能夠測量各種模擬信號(hào)，并保存波形文件和圖片文件，方便用戶將其插入教學(xué)課件中，提升教學(xué)效果。

6、硬件配置全面而集成，所有硬件均集成在一個(gè)主板上，穩(wěn)定可靠，操作便捷。這樣的設(shè)計(jì)不僅方便了用戶的使用，也方便了實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)。

三、詳盡硬件配置解析

1. 實(shí)驗(yàn)箱底板配置

（1）單色流水燈組件：配置有8顆高亮綠色LED燈，專為流水燈實(shí)驗(yàn)而設(shè)，以展現(xiàn)視覺效果的流暢變換。

（2）雙色流水燈組合：包含6顆高亮直插LED燈，紅黃綠三色可選，適用于模擬交通燈變化情況的實(shí)驗(yàn)。

（3）雙色LED燈單元：采用紅綠雙色直插LED燈，適用于簡易邏輯筆設(shè)計(jì)，便于觀察邏輯狀態(tài)變化。

（4）8位數(shù)碼管模塊：配備2個(gè)四位一體共陽極數(shù)碼管及2個(gè)74HC595驅(qū)動(dòng)芯片，用于時(shí)鐘顯示實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的精確顯示。

（5）單位數(shù)碼管模塊：包含1個(gè)8段共陽極數(shù)碼管，尺寸為0.56英寸，用于初步認(rèn)識(shí)數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與工作原理。

（6）紅綠雙色點(diǎn)陣顯示模塊：集成3個(gè)74HC595驅(qū)動(dòng)芯片和紅綠雙色點(diǎn)陣顯示屏，用于展示字符和中文的LED顯示效果。

（7）LCD1602液晶顯示模塊：采用標(biāo)準(zhǔn)LCD1602液晶屏接口，配備帶背光的LCD1602液晶屏，適用于字符液晶顯示實(shí)驗(yàn)。

（8）LCD12864液晶顯示模塊：擁有標(biāo)準(zhǔn)LCD12864液晶屏接口，支持串行和并行液晶屏，用于圖像和中文的清晰顯示。

（9）OLED顯示模塊：采用0.96寸OLED液晶屏，分辨率為128*64，適用于學(xué)習(xí)新型顯示器OLED液晶屏的應(yīng)用。

（10）TFT彩屏模塊：支持8位和16位TFT接口，配備觸摸屏控制功能，附帶背光開關(guān)。搭載2.8寸彩屏，具備觸屏功能，色彩豐富，適用于多媒體應(yīng)用。

（11）獨(dú)立按鍵組件：配置8個(gè)獨(dú)立按鍵，帶有上拉電阻，便于進(jìn)行輸入控制實(shí)驗(yàn)。

（12）4X4矩陣鍵盤模塊：由4行4列組成的矩陣鍵盤，共16個(gè)按鍵，帶有上拉電阻，適用于復(fù)雜輸入控制場景。

（13）五向搖桿模塊：配有一個(gè)五向搖桿，支持上、下、左、右、中五個(gè)方向的操控，適用于游戲或?qū)Ш筋悓?shí)驗(yàn)。

（14）蜂鳴器模塊：配置無源蜂鳴器，用于發(fā)出聲音提示或音頻實(shí)驗(yàn)。

（15）DS1302時(shí)鐘模塊：搭載DS1302芯片，配備后背電池座，實(shí)現(xiàn)精確的實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。

2. 傳感器模塊概覽

（1）雙路DS18B20溫度傳感模塊：配置兩路DS18B20溫度傳感器接口，用于精確測量環(huán)境溫度。

（2）光敏傳感模塊：集成LM393比較器，配備可調(diào)基準(zhǔn)電壓、模擬與數(shù)字量輸出接口，以及LED指示，適用于光敏器件的測試與實(shí)驗(yàn)。

（3）火焰?zhèn)鞲心K：同樣集成LM393比較器，支持火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測，適用于火焰識(shí)別與報(bào)警等應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

（4）霍爾傳感模塊：集成LM393比較器，適用于霍爾傳感器的檢測實(shí)驗(yàn)，常用于磁場感應(yīng)或電機(jī)轉(zhuǎn)速測量等場景。

3. 電器控制模塊概述

（1）直流電機(jī)接口：配備ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片，支持一路可調(diào)速、可調(diào)向的直流電機(jī)控制，滿足不同動(dòng)力需求。

（2）步進(jìn)電機(jī)接口：同樣采用ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片，支持標(biāo)準(zhǔn)5線4相步進(jìn)電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)精確的位置與速度控制。

（3）繼電器模塊：配置兩個(gè)5V繼電器及接線端子，通過ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片控制，適用于電路開關(guān)或負(fù)載控制實(shí)驗(yàn)。

4. 數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)模塊介紹

（1）串口通信模塊：采用SP3232芯片，支持2路串口通信，具備公母頭串口座及狀態(tài)指示燈，便于與外部設(shè)備連接與數(shù)據(jù)傳輸。

（2）AT24C02存儲(chǔ)模塊：搭載AT24C02芯片，實(shí)現(xiàn)非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，適用于數(shù)據(jù)保存與讀取實(shí)驗(yàn)。

（3）模擬量輸入模塊：提供0V-5V可調(diào)輸入范圍及0R-10K可調(diào)電阻值，適用于模擬信號(hào)采集與處理實(shí)驗(yàn)。

（4）串轉(zhuǎn)并/并轉(zhuǎn)串模塊：分別采用74HC164和74HC165芯片，實(shí)現(xiàn)串行與并行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，適用于不同數(shù)據(jù)接口之間的連接與通信。

（5）SD卡模塊：配備標(biāo)準(zhǔn)SD卡卡槽，支持SPI控制及4-bit傳輸模式，便于大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與

5. 電源模塊部分：

（1）3V3電源電路的核心組件是LM1117-3V3穩(wěn)壓芯片，它確保了電源的穩(wěn)定輸出。

（2）LM1117-1V8穩(wěn)壓芯片則負(fù)責(zé)1V8電源模塊的穩(wěn)定工作，為設(shè)備提供所需的電壓。

（3）電源引出部分，我們提供了GND/5V/3V3/1V8四組電源，每組均有6路引出，以滿足不同設(shè)備的電源需求。

（4）安全保護(hù)方面，我們配置了自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，當(dāng)電流超過300ma時(shí)，保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)斷開，保護(hù)電路安全。

（5）模塊接口方面，我們選用了USB接口，具體為mini USB,A型母頭，包含D+和D-兩個(gè)接口，方便與外部設(shè)備連接。

6. 標(biāo)配的51CPU模塊：

（1）我們配置了在線下載的CPU芯片STC89系列，只需1片，即可滿足基本的運(yùn)算需求。

（2）此外，該模塊還自帶在線下載電路，方便用戶進(jìn)行程序的下載和更新。

7. 虛擬示波器（可選配件）：

（1）該虛擬示波器支持雙通道存儲(chǔ)，并可切換為單通道以提高采樣率，實(shí)現(xiàn)真正的高速測量。

（2）它還具備實(shí)時(shí)X-Y示波器功能，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)同步顯示。

（3）存儲(chǔ)功能也十分強(qiáng)大，可以存儲(chǔ)、載入和分析歷史波形。

（4）輸入模擬電壓信號(hào)幅值可通過軟件進(jìn)行調(diào)整，無需進(jìn)行硬件開關(guān)切換，操作便捷。

（5）該示波器還帶有幅頻/相頻特性專用虛擬示波器功能，并且可以保存波形文件和圖片文件，方便用戶在教學(xué)課件中使用。

8. 機(jī)箱部分：

（1）我們采用堅(jiān)固的鋁合金框架和厚實(shí)的ABS塑料包角，確保機(jī)箱的穩(wěn)固性和耐用性。參考外形尺寸為460×380×120mm，適合各種場合使用。

（2）機(jī)箱內(nèi)部還設(shè)有70mm×350mm的零配件存放區(qū)，方便用戶存放和管理各種零配件。

9. 軟件部分：

（1）我們集成了多種單片機(jī)兼容的通用KEIL軟件環(huán)境，支持匯編和C語言的編程、編譯、鏈接以及源程序級(jí)調(diào)試和在線下載，滿足用戶多樣化的編程需求。

（2）在線下載軟件方面，我們提供了STC_ISP_V479軟件，方便用戶進(jìn)行程序的在線下載和更新。

（3）此外，我們還配備了MGCS工業(yè)組態(tài)軟件，為用戶提供強(qiáng)大的工業(yè)組態(tài)功能。

（4）為了滿足用戶的學(xué)習(xí)和應(yīng)用需求，我們還提供了C語言編程單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)例程和MGCS工業(yè)組態(tài)軟件與單片機(jī)接口例程，幫助用戶更好地掌握相關(guān)知識(shí)和技能。

四、豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1. 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）探索跑馬燈與流水燈實(shí)驗(yàn)，領(lǐng)略燈光控制的魅力。

2）設(shè)計(jì)彩色流水燈與交通燈實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)色彩與節(jié)奏的融合。

3）展示紅、綠兩種顏色的顯示效果，感受色彩的變幻。

4）實(shí)施電子鐘顯示、數(shù)碼管多位顯示以及74HC595驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，探索數(shù)字顯示的奧秘。

5）進(jìn)行1位數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)，熟悉數(shù)字顯示的基礎(chǔ)。

6）雙色點(diǎn)陣屏顯示實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)、靜態(tài)顯示字符與漢字符號(hào)的功能。

7）LCD1602液晶屏顯示實(shí)驗(yàn)，展示字符與數(shù)字的顯示能力。

8）LCD12864液晶屏顯示實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)漢字、字符與數(shù)字的豐富內(nèi)容。

9）OLED顯示實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)4行漢字顯示與圖片展示的功能。

10）TFT彩屏圖像與文字顯示實(shí)驗(yàn)，打造人機(jī)交互界面的新體驗(yàn)。

11）按鍵控制與外部中斷實(shí)驗(yàn)，探究按鍵操作的響應(yīng)機(jī)制。

12）矩陣鍵盤實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用于控制與教學(xué)實(shí)驗(yàn)的多樣化需求。

13）游戲控制桿實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立按鍵等功能的操作體驗(yàn)。

14）音樂播放與報(bào)警提示實(shí)驗(yàn)，打造聲音控制的趣味應(yīng)用。

15）電子表與萬年歷實(shí)驗(yàn)，探索時(shí)間管理與顯示的技巧。

2. 傳感器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）溫度測量實(shí)驗(yàn)，感知環(huán)境溫度的變化。

2）光電開關(guān)實(shí)驗(yàn)，探索光線感應(yīng)與控制的應(yīng)用。

3）火災(zāi)報(bào)警與火焰檢測實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)安全監(jiān)控能力。

4）測速與電磁檢測實(shí)驗(yàn)，研究速度與電磁感應(yīng)的原理。

3. 電器控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1）直流電機(jī)調(diào)速與調(diào)向驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，掌握電機(jī)控制的基本方法。

2）步進(jìn)電機(jī)調(diào)速、調(diào)向與調(diào)角度驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，探索步進(jìn)電機(jī)的精準(zhǔn)控制。

3）繼電器控制實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)繼電器在電路控制中的應(yīng)用。

4. 數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)模塊功能實(shí)驗(yàn)

1）串口通信與TTL轉(zhuǎn)RS-232實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳輸。

2）外部存儲(chǔ)與IIC總線學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與訪問能力。

3）串行轉(zhuǎn)并行與并行轉(zhuǎn)串行實(shí)驗(yàn)，探索數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的靈活應(yīng)用。

4）SD卡讀寫與文件系統(tǒng)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，掌握存儲(chǔ)介質(zhì)的操作技巧。

5）配合多組485模塊進(jìn)行485通訊實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的通信協(xié)作。

6）發(fā)射不同載波頻率的紅外信號(hào)實(shí)驗(yàn)，探索紅外通信的原理與應(yīng)用。

7）紅外接收解碼實(shí)驗(yàn)，解析紅外信號(hào)的控制指令。

8）AD/DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。

9）8位數(shù)據(jù)鎖存實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)CPU與外圍模塊的驅(qū)動(dòng)與緩沖能力。

10）IO擴(kuò)展與譯碼實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)IO資源的擴(kuò)展與譯碼技術(shù)。

5. 工業(yè)組態(tài)軟件MCGS編程實(shí)驗(yàn)

6. 工業(yè)組態(tài)軟件MCGS在單片機(jī)控制中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

1）步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)_總線控制，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的精確控制。

2）直流電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)_總線控制，掌握直流電機(jī)的遠(yuǎn)程操控。

3）工業(yè)順序控制實(shí)驗(yàn)_位控制，模擬工業(yè)現(xiàn)場的順序控制邏輯。

4）數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)_總線控制，通過總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸。

5）數(shù)字電壓表實(shí)驗(yàn)，利用單片機(jī)制作簡易的數(shù)字電壓表。

6）液體混合控制實(shí)驗(yàn)，模擬液體混合過程的自動(dòng)化控制。

7）交通燈控制實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)智能交通燈控制系統(tǒng)。

7. 工業(yè)組態(tài)軟件和微控制器的接口編程實(shí)驗(yàn)

五、實(shí)驗(yàn)箱配置表