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  • 【山东大学】口袋式单片机/物联网教学实验平台

    中国教育装备采购网2014-10-28 23:40围观1786次我要分享我要投稿

    口袋式单片机/物联网教学实验平台

      随着现代科学和计算机技术的迅猛发展,自动控制技术在现代生活中的应用越来越广泛。单片机技术作为一门专业基础课,对于培养适于现代化技术要求的高级工程技术人才发挥了重要作用。近年来,PC机作为通用机型,基于底层机构的控制系统设计、汇编语言的编程等优势逐渐让位于单片机;另一方面,单片机的技术和性能不断提高,其开发手段、控制功能不断完善,单片机更适于面向控制对象的设计和编程,从单片机入手学习微型计算机原理,正在逐步成为学习计算机原理的更好的途径。

      由于单片机相关课程的特殊性,课程的设置需要使学生能够以动态实践的观念而不是单一静态的观点去看待一个自动检测控制系统。该平台由教学一线的教师根据多年的教学经验设计而成,并编写出版了配套教材和相关的实验指导书,贴近教学实际,可广泛应用于课堂演示、实验教学等环节,特别适合于“做中学”的教学模式。口袋式的实验平台便于携带,结合“类图书馆”的借用模式,突破了学生实验的时间和空间限制,大大提高了学生的实验效率和效果,激发了学生的学习兴趣,能够满足认识性、启发性、综合性等实验教学环节及学生动手能力的训练的要求,有利于推进素质教育,培养创新精神和实践能力。

      平台以最新的8051内核单片机STC15F2K60S2为核心,结合16个功能模块进行综合设计。其功能如下:

      1、电源设计

      平台可采用计算机的USB接口供电,若因USB供电能力不足而引起程序下载不够顺畅,可使用外接5V电源。

      2、程序下载和仿真接口

      采用USB转串口通信模块,方便地实现单片机的程序下载;并可用于单片机与计算机的串行通信。该接口也可用于程序的仿真调试接口。

      3、32KB的板上扩展RAM

      设计以太网应用或者在该实验平台上嵌入操作系统时,可以使用这些扩展的32KB外部RAM。

      4、RS485模块

      采用MAX485芯片,实现单片机串口与外界RS485总线的连接。

      5、4x4的矩阵键盘设计

      采用独具特色的ADC检测方式,检测16个按键的状态。这种设计的特点是占用口线少。

      6、带光电隔离的继电器控制模块

      可以进行继电器控制实验。

      7、交通灯模块

      可以用于进行交通灯模拟实验。

      8、流水灯模块

      可以用于跑马灯实验。

      9、加速度传感器模块

      采用飞思卡尔公司的MMA7660三轴数字重力加速度传感器模块进行设计,可以用于加速度、倾角等信息的检测实验。

      10、温度检测模块

      可进行DS18B20温度传感器的应用实验。

      11、ADC模块

      采用热敏电阻采集温度;也可以采集电位器的电压。通过该模块可进行单片机模数转换模块的实验。

      12、液晶显示模块

      采用OCM4X8C型LCD显示模块。采用该液晶显示模块,可以显示图文信息(包括中英文和数字等)

      13、PWM控制

      采用PWM输出信号驱动蜂鸣器发声。

      14、实时时钟模块

      采用DS1302芯片,可设置年、月、日、时、分、秒、星期等。

      15、LED模块

      可现实8位数码LED的数据显示。

      16、网络控制模块(可选配置)

      采用韩国Wiznet公司的W5200网络控制芯片,实现TCP/UDP网络通信。

      学生可以通过Keil C软件平台进行C语言编程,编译后通过ISP平台下载到实验平台中,连接所需的硬件,通过观察现象来直观感受单片机在控制系统中所起的作用。在学生动手实践的过程中,还对其他专业知识进行融会贯通,如《C语言编程》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《网络通信技术》等,在学以致用的过程中加深对计算机原理的理解。该实验平台保留了经典的基本内容体系,密切结合单片机控制技术实际,注重理论与实践相集合,注重单片机技术与其他专业知识的联系,加强单片机技术在控制系统中的应用,为培养专业人才打下基础。

      配套教材《单片微型计算机原理及接口技术》同样以STC15F2K60S2为核心,采用C语言和汇编语言相对应的方式进行介绍,汇编语言可以加深读者对单片机内部结构的理解,而C语言可以提高读者的开发效率。以单片机内的功能模块为线索进行编写,配有相关的源程序代码,便于学生的动手实践操作。全书共有12章,包括微型计算机概述、微型计算机的基础知识、计算机系统的组成与工作原理、指令系统及汇编语言设计、单片机C语言设计及调试仿真、中断、定时计数器与可编程逻辑阵列、数据通信、模数转换器与数模转换器、人机交互接口、复位、时钟和省电控制方式、单片机设计系统举例等。

      配套教材《物联网智能网关设计与应用:STC单片机与网络通信技术》对实验平台中的每个模块进行了详细的介绍,可作为实验指导书使用。

      该平台具有易于操作、性能稳定,通用性好、安全可靠、价格低廉等特点,已成功应用于山东大学、厦门理工学院、山东管理学院等高校,取得了良好的使用效果。

      作品名称:口袋式单片机/物联网教学实验平台

      学校或单位:山东大学

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