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HL-51型单片机应用实训考核装置

一、设备概述

本装置是根据中等职业学校《单片机及其应用》的教学内容和要求，按照职业岗位的工作内容开发的实训考核设备。采用模块化、开放式设计。各个模块即可做基础实验，又可组合起来做实训实验及课程设计。模块之间联接灵活，加深学生对单片机硬件电路设计原理的理解 ,能够完成I/O实训，A/D实训，D/A实训，LED/LCD点阵模块实验，电机控制等。

二、技术指标

1. 输入电源：单相 AC 220V±10%（50Hz）

2. 输出电源：DC ±12V±5％/1A

          DC ±5V±5％/1A

          DC 24V±5％/1.5A

3.环境 温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）

4. 整机功耗：≤0.5 kW

5. 安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。市电采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

三、功能特点

本装置为通用性模块化多功能装置，各功能端口开放，可以通过不同的接线来完成各种不能的功能，为学生的各种创新设计创造了广阔的空间。

1、总体结构

本设备采用实训桌加实训模块的结构设计、模块采用标准结构，互换性强；按输入，输出、数据转换等功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。

本设备的每个模块都具有两种接线方式，一种为电子连线接法， 8位数据总线时还可以用杜邦线排线连接。对于具有干扰性质的元件，全部采用光电隔离装置隔离，确保系统的安全稳定。

2、实训台

实训台造型美观大方，经久耐用。采用铝木结构，采用特制模具制作的优质铝合金实训模块安装架，实训台的抽屉柜用于存放实训模块，配置电脑主机柜及显示器位。

3、各个功能模块功能特点

（ 1）主机模块

单片机采用爱的 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。

该模块上还设有串行通信接口，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。单片机等芯片采用线性电源供电，电机等大功率器件采用开关电源供电。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；软件可很好的支持中文，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USB接口。

（ 4）显示模块

配置 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。

（ 5）继电器模块

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。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。

（ 7）ADC/DAC模块

ADC/DAC模块上设计了两种转换芯片ADC0809和DAC0832。板载三个功能子模块：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。

（ 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。模块设置水平移动装置，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。同时设计一个超程保护电路，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)

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

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。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，各功能端口开放，可以能过不同的接线来完成各种不同的功能。

四、实训项目

单片机部分

1.跑马灯实验

2.独立按键输入实验

3.矩阵键盘接口实训

4.光电耦隔离输入输出实验

5.金属检测实训

6.继电器隔离控制实验

7.静态数码管显示实验

8.动态数码管显示实验

9.蜂鸣器演奏实验

10.8255芯片扩展IO口实验

11.液晶显示模块控制实训

12.点阵LED屏汉字显示实验

13.AD转换实验

14.DA转换实验

15.LM35温度传感器采集实验

16.IIC总线IC卡存储实验

17.EEPROM芯片24系列存储实验

18.外部中断光电计数控制电机实训

19.定时器中断控制电机实训

20.开环步进电机控制实训

21.闭环交直流电机系统实验

22.闭环步进电机系统实验

23.恒温室控制系统实验

24.PS键盘通信实验

25.RS232通信实验

智能物料搬运装置部分

26.气动电磁阀的控制实验

27.气爪动作及物料检测实验

28.电动手臂控制实验

29.单球循环搬运实训

30.双球循环搬运实训

31.智能判断搬运实训