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        簡(jiǎn)易型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

        2019-04-29 00:06:32唐小華盧世奎
        廣西教育·C版 2019年1期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)裝置單片機(jī)

        唐小華 盧世奎

        【摘 要】本文提出為解決現(xiàn)有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置存在的不方便攜帶、易損壞且難以修復(fù)、開(kāi)放性不足、難掌握內(nèi)部電路等問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置,該裝置中元件的放置采用夾緊的形式,能完成單片機(jī)技術(shù)方面的課程實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)單片機(jī)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的靈活性、擴(kuò)展性與開(kāi)放性,節(jié)約實(shí)驗(yàn)器材,更好提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐技能。

        【關(guān)鍵詞】簡(jiǎn)易型? 單片機(jī)? 實(shí)驗(yàn)裝置

        【中圖分類(lèi)號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

        【文章編號(hào)】0450-9889(2019)01C-0188-02

        目前,為了提高教學(xué)效果,高職單片機(jī)原理及應(yīng)用課程按工作過(guò)程導(dǎo)向開(kāi)展教學(xué),需要利用一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行教學(xué),這些設(shè)備主要有單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)箱、單片機(jī)開(kāi)發(fā)板、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)等,這些設(shè)備可以較好滿(mǎn)足單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要,但也存在著一些問(wèn)題。具體體現(xiàn)為:實(shí)驗(yàn)箱、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的體積過(guò)大、成本過(guò)高,不方便攜帶,損壞后難以修復(fù);單片機(jī)開(kāi)發(fā)板體積小,難讓學(xué)生看清電路的結(jié)構(gòu),電路易損壞且難修復(fù);這些設(shè)備中一部分電路損壞可能影響別的部分設(shè)備的工作;在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,不用到的別的模塊的電路易被學(xué)生破壞;開(kāi)放性、擴(kuò)展性與靈活性不夠強(qiáng)。為解決上述問(wèn)題,筆者設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置。

        一、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

        該裝置由固定部分和實(shí)驗(yàn)部分組成,固定部分包括DC5V、±12V電壓輸入模塊、7.4V電池輸入模塊、下程序模塊,實(shí)驗(yàn)部分包括元件緊鎖座和元件緊鎖座底座。元件緊鎖座分為A類(lèi)座、B類(lèi)座、C類(lèi)座、D類(lèi)座4種類(lèi)型,用于放置不同類(lèi)型的元件。A類(lèi)座主要用于夾緊小型引腳的元件,一般引腳大小小于0.8mm;B類(lèi)座主要用于夾緊較大引腳的元件,一般引腳大小為0.8-1.5mm;C類(lèi)座主要用于夾緊集成芯片;D類(lèi)座主要用于夾緊單片機(jī)。元件緊鎖座底部有4個(gè)引腳,放置于元件緊鎖座底座之上。元件緊鎖座底座為24*26孔狀絕緣材料,可同時(shí)放置4個(gè)元件緊鎖座。

        圖1為本裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖,從圖中可知,簡(jiǎn)易型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置包括絕緣外殼7、電源模塊1、下程序模塊5和實(shí)驗(yàn)?zāi)K8。其中,電源模塊1、下程序模塊5為固定部分,實(shí)驗(yàn)?zāi)K8為可變部分;絕緣外殼7為長(zhǎng)方體,密封式,有良好的防塵與絕緣作用。在絕緣外殼7上的一側(cè)設(shè)置有電源模塊1,它包括電源輸入、保護(hù)、指示模塊2、DC5V電壓模塊3、DC±12V電壓模塊4。DC5V電壓模塊3還包括5V開(kāi)關(guān)、5V指示燈、DC5V電路、DC5V輸出毛細(xì)孔等,DC5V電壓模塊有兩路輸出,因該電源使用較多。DC±12V電壓模塊4還包括12V開(kāi)關(guān)、12V指示燈、DC±12V電路、DC±12V輸出毛細(xì)孔等。電源模塊1通過(guò)螺釘固定在絕緣外殼7一側(cè)的上面,電源模塊1的內(nèi)側(cè)面為各電源、開(kāi)關(guān)和指示燈等的連線(xiàn)路。電源模塊1和實(shí)驗(yàn)?zāi)K8之間留有3mm空隙,以利于散熱。下程序模塊5包括單片機(jī)自動(dòng)下載模塊、USB接口、下程序輸出毛細(xì)孔,USB接口跟電腦主機(jī)的USB口連接,下程序輸出毛細(xì)孔用于連接到單片機(jī)電路中,單片機(jī)自動(dòng)下載模塊輸出與下程序模塊5中的5V、GND、P3.0、P3.1相接通,但與DC5V電壓模塊3中不接通。7.4V電池輸入模塊6經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓到5V,與DC5V電壓模塊3連接,此時(shí),DC±12V電壓模塊4不可用,只提供5V電壓。7.4V電池輸入與220V輸入只選其中之一電源來(lái)用。實(shí)驗(yàn)?zāi)K8由元件緊鎖座9和元件緊鎖座底座10組成。元件緊鎖座底座10為毛細(xì)孔狀的絕緣材料,固定不變,元件緊鎖座9有4個(gè)引腳,可插在元件緊鎖座底座里。

        圖2為簡(jiǎn)易型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置元件緊鎖座結(jié)構(gòu)示意圖。元件緊鎖座分為A類(lèi)座、B類(lèi)座、C類(lèi)座、D類(lèi)座4種類(lèi)型,用于放置不同類(lèi)型的元件。A類(lèi)座主要用于夾緊小型引腳的元件,一般引腳大小小于0.8mm,元件主要包括:電阻、排阻、電容、按鍵、排針、晶振、二極管、三極管、液晶顯示器、傳感器等;B類(lèi)座主要用于夾緊較大引腳的元件,一般引腳大小為0.8-1.5mm,元件主要包括:鈕子開(kāi)關(guān)、大型電位器、接線(xiàn)排等;C類(lèi)座主要用于夾緊集成芯片,元件主要包括:DAC0832、ADC0809、ADC0832、LM324、DS1302、存儲(chǔ)芯片等;D類(lèi)座主要用于夾緊單片機(jī),本實(shí)驗(yàn)裝置主要用于STC系列的40腳單片機(jī),所以D類(lèi)座的引腳與STC系列的40腳單片機(jī)的引腳排列是一致的。元件緊鎖座底部有4個(gè)引腳,放置于元件緊鎖座底座之上。扳下元件緊鎖座右上方的手柄,將元件夾緊,扳回手柄,將元件松開(kāi)。

        圖4為本裝置毛細(xì)孔連接線(xiàn)圖。連接線(xiàn)用于將元件連接起來(lái),組成完整電路。連接線(xiàn)有20cm、15cm、10cm三種規(guī)格,根據(jù)元件間距離的大小選用合適長(zhǎng)度的連接線(xiàn)。分紅、藍(lán)、綠、黑四種顏色,用于區(qū)分不同的信號(hào),一般紅色線(xiàn)接電源正極、藍(lán)色和綠色線(xiàn)接信號(hào)、黑色線(xiàn)接電源負(fù)極。

        二、實(shí)驗(yàn)裝置的使用說(shuō)明

        先設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)原理圖,根據(jù)原理圖用到的元件引腳大小,選用合適的緊鎖座,將用到的緊鎖座固定到緊鎖座底座,再把原理圖中用到的元件在緊鎖座上按功能模塊布局好,扳下元件緊鎖座右上方的手柄,布局好的元件將被夾緊,根據(jù)原理圖、元件間距離用不同規(guī)格和顏色的毛細(xì)孔連接線(xiàn)將電路連接起來(lái),組成一個(gè)完整的電路。

        電路連接完后,便可下載程序到單片機(jī)。根據(jù)電路功能觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

        如在教室進(jìn)行演示教學(xué),可用USB供電提供單片機(jī)工作電源,也可采用7.4V電池輸入模塊6供電,這樣教師就可以走動(dòng)到教室的其他位置給學(xué)生看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        實(shí)驗(yàn)完畢,斷開(kāi)電源,將毛細(xì)孔連接線(xiàn)、元件、緊鎖座拆下歸類(lèi)放好。

        三、實(shí)驗(yàn)裝置的積極效果

        通過(guò)本實(shí)驗(yàn)裝置,可以在課程上進(jìn)行很好的現(xiàn)場(chǎng)演示,教學(xué)的直觀性和操作性更強(qiáng)。

        便于攜帶、成本低、體積小、質(zhì)量輕、使用方便,更容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,可更好提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

        本裝置實(shí)驗(yàn)部分是開(kāi)放的,有利于學(xué)生了解內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力,提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

        本裝置元件及元件緊鎖座可長(zhǎng)期重復(fù)使用,不容易被破壞或損壞,可大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本。

        本裝置設(shè)計(jì)成體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、價(jià)格低廉、可拆卸可連接的實(shí)驗(yàn)裝置,可以帶到教室上課進(jìn)行演示,也可用在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用本實(shí)驗(yàn)裝置可進(jìn)行基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性等類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)。具有靈活性、擴(kuò)展性與開(kāi)放性的特點(diǎn),可重復(fù)使用,節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。通過(guò)該裝置,能更好提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力及實(shí)踐技能。

        (責(zé)編 丁 夢(mèng))

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