單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開發(fā)實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行單片機(jī)技術(shù)的改革是專門為用戶解決疑難問題的，非常具有代表性，在客戶進(jìn)行產(chǎn)品選型前，我們一般建議用戶先看下單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開發(fā)實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行單片機(jī)技術(shù)的改革。這樣能對(duì)用戶選型有非常大的幫助。
《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》作為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程在電子類專業(yè)中廣泛開設(shè)。這門極其具有實(shí)用性和抽象性的課程若采用傳統(tǒng)的模式開展教學(xué)，多數(shù)學(xué)生聽完該課程后只會(huì)對(duì)單片機(jī)有一個(gè)粗淺的認(rèn)識(shí)，離真正應(yīng)用有很大的差距。如何在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革，讓他們真正掌握單片機(jī)的使用方法，這些問題成為教師們?cè)诮虒W(xué)中關(guān)注的焦點(diǎn)。本文結(jié)合筆者多年的教學(xué)實(shí)踐，探討單片機(jī)的教學(xué)改革。
我們的教學(xué)是基于單片機(jī)產(chǎn)品開發(fā)典型工作過程來實(shí)施的，每個(gè)實(shí)施階段都有不同的教學(xué)方法。
最初在進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)時(shí)，采用實(shí)驗(yàn)箱教學(xué)，學(xué)生只需要連接幾根線，編幾行程序，會(huì)看實(shí)驗(yàn)結(jié)果�，F(xiàn)在我們提供開放的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境，真正讓學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力在實(shí)驗(yàn)室中得到充分的鍛煉和提高。我們成立了單片機(jī)智能開發(fā)部，實(shí)驗(yàn)室配備學(xué)生創(chuàng)新所必需的工具和儀器，比如：單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開發(fā)實(shí)訓(xùn)裝置，制作電路板用的雕刻機(jī)或熱轉(zhuǎn)印機(jī)，打孔用的電鉆，焊接用的烙鐵，還有仿真器、編程器、示波器、萬用表、信號(hào)發(fā)生器等。能夠提供學(xué)生設(shè)計(jì)所需要的常用芯片和元器件。
一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)集實(shí)驗(yàn)桌、綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等于一體，綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用集成一體化設(shè)計(jì)，也可以通過總線插座擴(kuò)展一些新的實(shí)驗(yàn)。
二、系統(tǒng)性能
是國(guó)內(nèi)首款將工業(yè)組態(tài)軟件應(yīng)用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中，直觀形象地展示實(shí)際自動(dòng)控制工業(yè)場(chǎng)景。平臺(tái)主要用于單片機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)和綜合應(yīng)用技術(shù)，包含有單片機(jī)原理、各類控制技術(shù)、各種數(shù)據(jù)通信技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。向用戶提供眾多外圍器件和設(shè)備接口，可使用戶快速掌握單片機(jī)原理及其實(shí)用接口技術(shù)，充分了解和掌握當(dāng)今單片機(jī)領(lǐng)域流行的各種外設(shè)器件應(yīng)用。同時(shí)學(xué)習(xí)工業(yè)組態(tài)軟件的編程和控制技術(shù)（總線控制和位控制），把學(xué)生培養(yǎng)成為優(yōu)秀的應(yīng)用型人才，以適應(yīng)不斷創(chuàng)新的社會(huì)需求。
三、主要技術(shù)指標(biāo)
1、實(shí)驗(yàn)桌：
2、電源
電源輸入：二相三線，交流220V±10%，50HZ
電源輸出：二相三線交流220V±10%/50HZ 輸出，用于電腦和測(cè)量?jī)x器的供電。
3、裝置容量：≦1KVA
4、外型尺寸：參考值1500×700×1300
5、工作環(huán)境：溫度-10°C ～ +40°C,相對(duì)濕度85%（25C）
6、安全保護(hù)：接地保護(hù)，漏電保護(hù)（動(dòng)作電流＜30mA），過載保護(hù)
7、實(shí)驗(yàn)桌體：實(shí)驗(yàn)桌為鐵和鋁合金臺(tái)架結(jié)構(gòu)，絕緣面板，桌面為防火、防水、耐 磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，造型美觀大方。臺(tái)體下部設(shè)有電腦主機(jī)柜、鍵盤架，另設(shè)有一個(gè)儲(chǔ)物柜，用于放置配件、工具及資料等。
四、詳細(xì)硬件技術(shù)參數(shù)
1、 實(shí)驗(yàn)屏
1）單色流水燈模塊：8 個(gè)高亮綠色貼片 0805封裝 LED 燈
2） 雙色流水燈模塊：6 個(gè)高亮直插 LED燈，紅黃綠三種顏色
3） 雙色LED燈模塊：紅綠雙色直插LED 燈
4） 8 位數(shù)碼管模塊：2 個(gè)四位一體共陽極數(shù)碼管，2個(gè)74HC595 驅(qū)動(dòng)芯片。
5） 1 位數(shù)碼管模塊：1 個(gè) 8 段數(shù)碼管，共陽極，0.56 英寸
6） 紅綠雙色點(diǎn)陣模塊：3 個(gè)74HC595 驅(qū)動(dòng)芯片，一個(gè)紅綠雙色點(diǎn)陣顯示屏。
7） LCD1602 液晶屏模塊：標(biāo)準(zhǔn) LCD1602 液晶屏接口，1 個(gè)帶背光的 LCD1602 液晶屏。
8） LCD12864 液晶屏模塊：標(biāo)準(zhǔn)LCD12864 液晶屏接口，支持串行、并行液晶屏(選配）。
9） OLED 顯示模塊：0.96 寸 OLED 液晶屏，128*64 顯示(選配）。
10）TFT 彩屏模塊：彩屏接口支持8 位、16 位TFT ，支持觸摸屏控制，帶背光開關(guān)。配套 2.8 寸彩屏，帶觸屏功能，262K 色，8 位數(shù)據(jù)端(選配）。
11）8 個(gè)獨(dú)立按鍵：8 個(gè)貼片獨(dú)立按鍵，帶上拉電阻
12）4X4 矩陣鍵盤：4 行 4 列矩陣鍵盤，共 16 個(gè)貼片按鍵，帶上拉電阻。
13）五向搖桿：一個(gè)五向搖桿，具有上、下、左、右、中五個(gè)方向。
14）蜂鳴器模塊：無源蜂鳴器
15）DS1302 時(shí)鐘模塊：DS1302 芯片，SOP8 封裝，模塊帶后背電池座。
2、 傳感器模塊
1）兩路DS18B20 模塊：兩路 DS18B20 溫度傳感器接口
2） 光敏傳感器模塊：集成 LM393 比較器，基準(zhǔn)電壓可調(diào)電阻、模擬量輸出接口、數(shù)字量輸出接口、模擬量指示LED燈，支持光敏二極管、光敏電阻等光電開關(guān)器件。
3）火焰?zhèn)鞲衅髂K：集成 LM393 比較器，基準(zhǔn)電壓可調(diào)電阻、模擬量輸出接口、數(shù)字量輸出接口、模擬量指示LED 燈，支持火焰?zhèn)鞲衅鳌?span>
4）霍爾傳感器模塊：集成 LM393 比較器，基準(zhǔn)電壓可調(diào)電阻、模擬量輸出接口、數(shù)字量輸出接口、模擬量指示LED 燈，支持霍爾傳感器。
3、電器控制模塊
1）路直流電機(jī)接口：ULN2003 驅(qū)動(dòng)芯片，貼片SOP16 封裝。一路可調(diào)速直流電機(jī)接口； 一路可調(diào)速、可調(diào)向雙功能電機(jī)接口
2）2路步進(jìn)電機(jī)接口：2 個(gè)ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片，貼片SOP16 封裝。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)5線4相步進(jìn)電機(jī)接口
3）2路繼電器：ULN2003 驅(qū)動(dòng)芯片，SOP16 封裝。兩個(gè)5V 繼電器，兩個(gè)3P 接線端子。
4、 數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)模塊
1）2路串口：SP3232 芯片，SOP16 封裝，+3.0v-+5V 工作電壓，公頭串口座一個(gè)，母頭串口座一個(gè)，狀態(tài)指示燈4 個(gè)。
2）AT24C02 存儲(chǔ)模塊：AT24C02 芯片，SOP8 封裝
3）模擬量輸入模塊：0V-5V 輸入可調(diào)，0R-10K 電阻值可調(diào)。
4）串轉(zhuǎn)并模塊：74HC164 芯片，SOP14 封裝
5）并轉(zhuǎn)串模塊：74HC165 芯片,SOP16 封裝
6）SD 卡模塊：標(biāo)準(zhǔn)SD卡卡槽，SPI 控制，4-bit 傳輸模式
7）MAX485 模塊：MAX485 芯片，1 組 2P 接線端子輸出，1 組插針輸出。
8）紅外發(fā)射模塊：紅外發(fā)射二極管
9）紅外接收模塊：HX838 紅外一體化接收頭
10）PCF8591 AD/DA 模塊：PCF8591 芯片，SOP16W封裝，4路模擬量輸入，1 路模擬量輸出，IIC通信。
11）鎖存器模塊：74HC573 鎖存芯片，兼容標(biāo)準(zhǔn)CMOS
12）三八譯碼器：74LS138 芯片，TTL 電平
13）核心板擴(kuò)展接口：接口插座29P 兩排，IO 擴(kuò)展插針 28P 兩排
5、電源模塊
1）3V3 電源電路：LM1117-3V3 穩(wěn)壓芯片
2）1V8 電源模塊：LM1117-1V8 穩(wěn)壓芯片
3） 電源引出：GND/5V/3V3/1V8 電源各一組，每組 6 路引出
4）模塊名稱：USB 接口，mini USB,A 型母頭，D+ ，D-
5）自恢復(fù)保險(xiǎn)絲：斷開電流300ma
五、可以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、實(shí)驗(yàn)箱底板功能
1) 可以實(shí)現(xiàn)跑馬燈、流水燈實(shí)驗(yàn)
2) 可以實(shí)現(xiàn)彩色流水燈、交通燈實(shí)驗(yàn)
3) 可以實(shí)現(xiàn)紅、綠兩種顏色顯示。
4) 可以實(shí)現(xiàn)電子鐘顯示、數(shù)碼管多位顯示、74HC595 驅(qū)動(dòng)等實(shí)驗(yàn)。
5) 可以實(shí)現(xiàn)1 位數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)
6) 可以做雙色點(diǎn)陣屏顯示實(shí)驗(yàn)，滾動(dòng)、靜態(tài)顯示字符、漢字符號(hào)等。
7) 可以實(shí)現(xiàn)LCD1602 液晶屏顯示實(shí)驗(yàn)，可以顯示字符、數(shù)字等。
8) 可以實(shí)現(xiàn) LCD12864 液晶屏顯示實(shí)驗(yàn)，可以顯示漢字、字符、數(shù)字
9) 可以實(shí)現(xiàn)OLED 顯示實(shí)驗(yàn)，可以顯示 4 行漢字，可以顯示圖片。
10) 可以實(shí)現(xiàn)TFT 彩屏圖像、文字顯示�？梢宰鋈藱C(jī)交互界面。
11) 可以實(shí)現(xiàn)按鍵控制、外部中斷等實(shí)驗(yàn)。
12) 可以實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤實(shí)驗(yàn)，可用作控制、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等
13) 可以用作游戲控制桿、實(shí)現(xiàn)獨(dú)立按鍵等功能。
14) 可以實(shí)現(xiàn)音樂播放、報(bào)警提示等
15) 可以實(shí)現(xiàn)電子表、萬年歷實(shí)驗(yàn)。
2、傳感器模塊功能
1) 可以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。
2) 可以實(shí)現(xiàn)光電開關(guān)實(shí)驗(yàn)。
3) 可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警、火焰檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)。
4) 可以實(shí)現(xiàn)測(cè)速、電磁檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)。
3、電器控制模塊功能
1) 可以實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速、調(diào)向的驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
2) 可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)調(diào)速、調(diào)向、調(diào)角度的驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
3) 可以實(shí)現(xiàn)繼電器控制實(shí)驗(yàn)。
4、數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)模塊功能
1) 可以實(shí)現(xiàn)串口通信，TTL 轉(zhuǎn) RS-232 實(shí)驗(yàn)。
2) 可以實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)、IIC 總線學(xué)習(xí)
3) 可以作為AD 轉(zhuǎn)換等實(shí)驗(yàn)的模擬量輸入。
4) 可以實(shí)現(xiàn)串行轉(zhuǎn)并行實(shí)驗(yàn)，可以擴(kuò)展IO。
5) 可以實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)串行的實(shí)驗(yàn)
6) 可以實(shí)現(xiàn) SD 卡的讀寫、文件系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)。
7) 配合多組 485 模塊，可以進(jìn)行 485 通訊實(shí)驗(yàn)
8) 可以發(fā)射不同載波頻率的紅外信號(hào)。
9) 可以實(shí)現(xiàn)紅外接收解碼實(shí)驗(yàn)。
10) 可以實(shí)現(xiàn)AD/DA 兩種轉(zhuǎn)換。
11) 可以實(shí)現(xiàn)8 位數(shù)據(jù)鎖存實(shí)驗(yàn)，可以做 CPU 與外圍模塊的驅(qū)動(dòng)、緩沖模塊
12) 可以 IO 擴(kuò)展，學(xué)習(xí)譯碼實(shí)驗(yàn)。
13) 擴(kuò)展多種配套核心板、DIY 核心板
5、電源模塊功能
1) 可以輸出+3.3V 電壓
2) 可以輸出+1.8V 電壓
3) 可以作為外接模塊的電源引出腳
4) 底板供電電源、USB 通信接口。
5) 可以實(shí)現(xiàn)紅外接收解碼實(shí)驗(yàn)。