田 媛
(西安航空學(xué)院,陜西 西安 710003)
電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺研究與開發(fā)
田 媛
(西安航空學(xué)院,陜西 西安 710003)
電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建有助于提升學(xué)生知識掌握能力與動手開發(fā)能力,筆者對電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺研究與開發(fā)進(jìn)行探究。文章首先概述了高校電子單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建平臺的必要性;其次分析了實(shí)驗(yàn)平臺硬件電路設(shè)計(jì);再次分析了單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì);最后是對系統(tǒng)的測試與分析,包括對系統(tǒng)硬件的調(diào)試與系統(tǒng)軟件的調(diào)試。
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺;研究開發(fā);硬件系統(tǒng);軟件系統(tǒng)
(1)高校電子單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺發(fā)展現(xiàn)狀。單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用漸廣,在各高校電子類專業(yè)均有與之相關(guān)的課程,然而受限于高校資源,多數(shù)高校仍然使用較為落后的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,既影響了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)活動,同時也影響了學(xué)生的實(shí)踐能力;另外,部分高校的的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺并不完善,所針對的只是單一的某個項(xiàng)目,不利于學(xué)生全面掌握單片機(jī)相關(guān)知識。
(2)構(gòu)建電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺的必要性。對于學(xué)生來說,可以通過這一平臺掌握該方面的專業(yè)知識,從而提升動手操作能力,能夠?yàn)槿蘸笞呦蚵殘龅於ɑA(chǔ);對于教師來說,教師可以通過該平臺直觀了解學(xué)生對知識的掌握情況,從而提升教學(xué)效率,減輕教學(xué)壓力。
(1)被測電壓電流信號源交流電路的設(shè)計(jì)。被測電壓電流信號源交流電路主要是提供交流電路,但是在電子單片機(jī)教學(xué)中則主要是依靠該交流電路來進(jìn)行監(jiān)測,檢測各種參數(shù),故而在該處的設(shè)計(jì)中需要考慮到其“監(jiān)測”作用,以發(fā)揮其作用,在一般的設(shè)計(jì)中,通常是將220V的交流電源變?yōu)?5V或者30V的交流信號源。
(2)測量信號輸入與單片機(jī)借口硬件的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面,單片機(jī)監(jiān)測電路的依據(jù)是監(jiān)測的參數(shù),結(jié)合教材的內(nèi)容,對于該部分要求并不高,所以并不過分追求高性能,只需要簡單的能使學(xué)生了解單片機(jī)開發(fā)的目的即可,所以在該部分的設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持最優(yōu)原則。例如在對電壓和電流測量的接口電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時,只需要采用AD轉(zhuǎn)換器電路MCl4433進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。
(3)電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單片機(jī)所需要的電壓一般為+5V的直流電壓,所以在設(shè)計(jì)時候,只需要簡單的對原工作臺的變壓器進(jìn)行簡單調(diào)整即可。筆者在設(shè)計(jì)時采用的主要是集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生對稱的±5V直流輸出,因?yàn)長M324和OP07的供電需要±5V直流輸出,以此來保證供電的平穩(wěn)度。
(1)電壓與電流檢測的設(shè)計(jì)。電壓與電流檢測的設(shè)計(jì)主要包括兩方面,一為電壓的測量選擇與電流信號測量的選擇,二為主程序思路的設(shè)計(jì)。電壓和電流信號的測量時主要通過兩條指令決定,以實(shí)現(xiàn)電壓電流的A/D轉(zhuǎn)換;對于程序思路設(shè)計(jì),需要先確定其定時器初值為TH0,運(yùn)用“MOV TH0,#0FFH;”這一命令來實(shí)現(xiàn),接下來再進(jìn)行之后的步驟。
(2)頻率與相位測量的設(shè)計(jì)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)相對較為簡單,所以頻率與相位測量的設(shè)計(jì)也只需要簡單的設(shè)計(jì)便能夠完成。一般情況下,測量頻率參數(shù)值需要用一個通道的脈沖信號來實(shí)現(xiàn);而相位差測量程序則較為麻煩,其關(guān)鍵點(diǎn)是一個指令,即“SETB EXO”,這一指令表示“允許外部中斷0中斷”,也可以將“0”改為“1”,表示“允許外部中斷1中斷”,從而更好的進(jìn)行相位測量。
(3)按鍵與顯示程序的設(shè)計(jì)。因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)平臺開發(fā)設(shè)計(jì)較為簡單,所以在按鍵與顯示程序的設(shè)計(jì)中主要采用獨(dú)立式按鍵接口電路來進(jìn)行,只需要用到四個按鍵接口,便能實(shí)現(xiàn)最終的應(yīng)用。顯示程序是整個平臺中較為重要的一部分,為了保障顯示程序的合理運(yùn)行,則可以在初始化區(qū)域定義4~6個顯示緩沖單元,將數(shù)據(jù)存于其中,從而更好地保存與調(diào)用數(shù)據(jù)。
(1)系統(tǒng)硬件的調(diào)試。在平臺構(gòu)建完成之后,還需要對其硬件進(jìn)行測試,分析硬件是否能夠正常工作。在對硬件進(jìn)行測試時候主要檢查的是電源供給店路、被測電壓以及單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路,只有保證相關(guān)元件的接連線正常,才可進(jìn)行下一步的軟件測試。
(2)系統(tǒng)軟件的調(diào)試。對于系統(tǒng)軟件的調(diào)試主要通過四個步驟來完成,第一步是對問題進(jìn)行分析,明確算法;第二步是畫出流程框圖,尤其是對于較復(fù)雜的程序,通過流程框圖能夠更清晰地檢測出其軟件是否存在問題;第三步是源程序的編寫;最后編寫完成之后在偉福_VW環(huán)境中調(diào)試,分析系統(tǒng)軟件是否得以正常運(yùn)行,如果其軟件能夠正常運(yùn)行,則該平臺的構(gòu)建便是合理有效的。
文章對電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺研究與開發(fā)進(jìn)行的探究,通過實(shí)驗(yàn)平臺硬件電路設(shè)計(jì)與單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建了一個平臺,該平臺適合高校學(xué)生進(jìn)行簡單的實(shí)訓(xùn),希望通過此研究,為部分教師提供一定的參考,同時促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升。
田媛(1989-),女,陜西咸陽人,碩士研究生,助教,主要研究方向:片上機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。