ARM嵌入式技术实验箱
一、概述
在嵌入式实验教学领域，一款优质的 ARM 嵌入式技术实验箱至关重要。本实验箱基于 STM32 系列嵌入式芯片精心打造，充分考虑嵌入式实验教学特点，其基础功能实验电路采用一体化设计，而创新拓展型实验电路则以独立模块形式呈现，需使用时接入主板即可。如此设计，既能满足演示验证性实验需求，又为综合设计和创新研究性实验提供广阔空间。值得一提的是，主板自带 CPU 编程下载接口，完美融合编程、下载、调试功能于一体，是一款新型嵌入式实验教学平台，能够满足不同层次学生在嵌入式原理和应用方面的实验及创新需求，为 ARM 嵌入式技术实验箱的教学与实践提供有力支持。
二、特点
完整的实验指导 ：为助力使用者更好地掌握 ARM 嵌入式技术实验箱，我们专门编制了详细的实验指导书。相信在专业实验箱与详尽指导书的双重辅助下，学习者能够迅速掌握 ARM 嵌入式技术要点，轻松入门，实现高效学习，为 ARM 嵌入式技术实验箱的高效使用奠定基础。
功能模块完全独立 ：基于多年开发经验以及广泛听取用户建议，此款 ARM 嵌入式技术实验箱采用先进设计理念，各功能模块相互独立，互不干扰，有效减少初学者在编程过程中出现的误区。实验箱板载丰富实验硬件资源和接口，且全部对外开放 I/O 口。初学者既可通过短路帽实现默认资源连接，快速上手；也可取下短路帽，借助杜邦线连接单片机任意 I/O 口线，自由搭建专属电路。搭配公司精心编写的大量 C 语言实验例程，使用者能够快速理解单片机原理及其接口实用技术，加深对实验箱主板硬件电路的认知，加速熟悉硬件电路进程，更好地发挥 ARM 嵌入式技术实验箱的教学价值。
三、支持多种 CPU 开发实验
ARM 嵌入式技术实验箱标配 STM32F103C8T6 核心板，同时，为满足不同客户的多样化需求，还提供其他单片机核心板选配服务，实现对多种 CPU 芯片的广泛支持，进一步拓展实验箱的应用范围，使其在 ARM 嵌入式技术实验教学中更具灵活性和适应性。
四、详细硬件配置
实验箱底板
单色流水灯模块 ：配备 8 个高亮绿色 LED 灯，可用于基础流水灯实验教学，在 ARM 嵌入式技术实验箱中发挥重要作用。
双色流水灯模块 ：包含 6 个高亮 LED 灯，涵盖红黄绿三种颜色，丰富实验显示效果，为 ARM 嵌入式技术实验箱增添实验趣味性。
双色 LED 灯模块 ：采用红绿双色 LED 灯，满足不同实验场景下的指示需求，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱的实验功能。
8 位数码管模块 ：由 2 个四位一体共阳极数码管以及 2 个 74HC595 驱动芯片组成，可用于数字显示实验，是 ARM 嵌入式技术实验箱实现数字信息呈现的关键模块。
1 位数码管模块 ：配置 1 个 8 段数码管，共阳极，尺寸为 0.56 英寸，适用于简单的数字显示实验教学，完善 ARM 嵌入式技术实验箱的数码显示功能。
红绿双色点阵模块 ：包含 3 个 74HC595 驱动芯片以及一个红绿双色点阵显示屏，能够实现字符、符号的显示与滚动效果，为 ARM 嵌入式技术实验箱的显示实验提供多样化选择。
LCD1602 液晶屏模块 ：具备标准 LCD1602 液晶屏接口，配备 1 个带背光的 LCD1602 液晶屏，在 ARM 嵌入式技术实验箱的字符、数字显示实验中表现出色。
LCD12864 液晶屏模块 ：拥有标准 LCD12864 液晶屏接口，支持串行、并行液晶屏，为 ARM 嵌入式技术实验箱的汉字、字符、数字综合显示提供有力支持。
OLED 显示模块 ：选配的 0.96 寸 OLED 液晶屏，分辨率为 128*64，以其高对比度和自发光特性，为 ARM 嵌入式技术实验箱的显示实验带来更优质的视觉效果。
TFT 彩屏模块 ：采用串行通信方式的彩屏，支持触摸屏控制，配备带背光开关的 2.8 寸彩屏及触屏功能，拥有 262K 色彩显示效果，可进行人机交互界面实验，是 ARM 嵌入式技术实验箱实现丰富图形显示和交互功能的核心模块。
8 个独立按键 ：设置 8 个独立按键，均带有上拉电阻，可用于按键控制实验，便捷操作 ARM 嵌入式技术实验箱的各类功能。
4X4 矩阵键盘 ：采用 4 行 4 列矩阵键盘设计，配备上拉电阻，为 ARM 嵌入式技术实验箱提供矩阵键盘实验教学支持，可实现复杂按键控制功能。
五向摇杆 ：配置一个五向摇杆，具备上、下、左、右、中五个方向控制能力，可用于游戏控制等实验，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱的实验应用场景。
蜂鸣器模块 ：采用无源蜂鸣器，可用于音乐播放、报警提示等实验，完善 ARM 嵌入式技术实验箱的声音输出功能。
DS1302 时钟模块 ：搭载 DS1302 芯片，模块配备后背电池座，保障 ARM 嵌入式技术实验箱在时钟相关实验中的稳定运行，实现准确的时间记录与显示。
传感器模块
两路 DS18B20 模块 ：提供两路 DS18B20 温度传感器接口，满足 ARM 嵌入式技术实验箱在温度测量实验中的多样化需求。
光敏传感器模块 ：集成 LM393 比较器，配备基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口以及模拟量指示 LED 灯，支持光敏二极管、光敏电阻等光电开关器件，可用于光电开关实验，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱的传感器实验类型。
火焰传感器模块 ：集成 LM393 比较器，具备基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示 LED 灯，支持火焰传感器，为 ARM 嵌入式技术实验箱实现火灾报警、火焰检测等实验提供硬件基础。
霍尔传感器模块 ：集成 LM393 比较器，配备基准电压可调电阻、模拟量输出接口、数字量输出接口、模拟量指示 LED 灯，支持霍尔传感器，可用于测速、电磁检测等实验，丰富 ARM 嵌入式技术实验箱的传感器实验内容。
电器控制模块
1 路直流电机接口 ：采用 ULN2003 驱动芯片，包含一路可调速直流电机接口以及一路可调速、可调向双功能电机接口，助力 ARM 嵌入式技术实验箱完成直流电机调速、调向的驱动实验。
2 路步进电机接口 ：配备 2 个 ULN2003 驱动芯片，提供两个标准 5 线 4 相步进电机接口，实现步进电机调速、调向、调角度的驱动实验功能，满足 ARM 嵌入式技术实验箱在步进电机控制实验中的教学需求。
2 路继电器 ：采用 ULN2003 驱动芯片，配备两个 5V 继电器以及两个 3P 接线端子，可用于继电器控制实验，完善 ARM 嵌入式技术实验箱的电器控制实验项目。
数据传输、存储模块
2 路串口 ：采用 SP3232 芯片，SOP16 封装，工作电压范围在 + 3.0v - + 5V 之间，配备公头串口座、母头串口座以及 4 个状态指示灯，可用于串口通信、TTL 转 RS - 232 实验，提升 ARM 嵌入式技术实验箱的数据传输实验能力。
AT24C02 存储模块 ：搭载 AT24C02 芯片，SOP8 封装，满足 ARM 嵌入式技术实验箱外部存储实验需求，便于开展 IIC 总线学习。
模拟量输入模块 ：支持 0V - 5V 输入可调以及 0R - 10K 电阻值可调，为 ARM 嵌入式技术实验箱的模拟量采集实验提供硬件支持。
串转并模块 ：采用 74HC164 芯片，SOP14 封装，可用于串行转并行实验，助力 ARM 嵌入式技术实验箱实现 IO 扩展功能。
并转串模块 ：配备 74HC165 芯片，SOP16 封装，支持并行数据转串行实验，完善 ARM 嵌入式技术实验箱的数据转换实验项目。
SD 卡模块 ：采用标准 SD 卡卡槽，支持 SPI 控制以及 4 - bit 传输模式，可用于 SD 卡读写、文件系统学习实验，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱的数据存储实验应用场景。
MAX485 模块 ：搭载 MAX485 芯片，配备 1 组 2P 接线端子输出以及 1 组插针输出，配合多组 485 模块可进行 485 通讯实验，增强 ARM 嵌入式技术实验箱的通信实验能力。
红外发射模块 ：配备红外发射二极管，可发射不同载波频率的红外信号，满足 ARM 嵌入式技术实验箱在红外通信实验中的发射需求。
红外接收模块 ：采用 HX838 红外一体化接收头，实现红外接收解码实验功能，完善 ARM 嵌入式技术实验箱的红外通信实验链路。
PCF8591 AD/DA 模块 ：搭载 PCF8591 芯片，支持 4 路模拟量输入以及 1 路模拟量输出，采用 IIC 通信方式，用于 AD/DA 转换实验，为 ARM 嵌入式技术实验箱的模拟信号处理提供支持。
锁存器模块 ：配备 74HC573 锁存芯片，兼容标准 CMOS，可用于 8 位数据锁存实验，实现 CPU 与外围模块的驱动、缓冲功能，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱的数据处理实验内容。
三八译码器 ：采用 74LS138 芯片，TTL 电平，支持 IO 扩展以及译码实验学习，丰富 ARM 嵌入式技术实验箱的逻辑实验项目。
核心板扩展接口 ：配备接口插座 29P 两排以及 IO 扩展插针 28P 两排，为 ARM 嵌入式技术实验箱的后续功能拓展提供便捷接口。
电源模块
3V3 电源电路 ：采用 LM1117 - 3V3 稳压芯片，为实验箱部分电路提供稳定的 3.3V 电源。
1V8 电源模块 ：配备 LM1117 - 1V8 稳压芯片，满足核心芯片对 1.8V 电源的需求。
电源引出 ：提供 GND/5V/3V3/1V8 电源各一组，每组 6 路引出，方便实验中不同模块的电源接入。
模块名称 ：采用 USB 接口，mini USB，A 型母头，支持 D + ，D - 数据传输，为 ARM 嵌入式技术实验箱的供电和数据交换提供保障。
自恢复保险丝 ：设置断开电流为 300ma，有效保护实验箱电路免受过流损害，确保 ARM 嵌入式技术实验箱的安全运行。
标配 ARM(STM32)核心模块
配在线下载 CPU 芯片 STM32F103C8T6 ：配备 1 片 STM32F103C8T6 芯片，并自带在线下载电路，实现程序的便捷下载与更新，是 ARM 嵌入式技术实验箱的核心控制单元，驱动各项实验功能的实现。
虚拟示波器
真正的高速双通道存储虚拟示波器 ：可切换为单通道以提高采样率，实现对信号的精准采集与显示，为 ARM 嵌入式技术实验箱的信号测量提供可视化工具。
带有实时 X - Y 示波器 ：具备自动同步显示功能，可用于观察信号的相位关系和幅频特性，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱的信号分析实验内容。
存储功能 ：支持存储、栽入、分析历史波型，便于实验数据的记录与回顾，提升 ARM 嵌入式技术实验箱的教学效果。
输入模拟电压信号幅值软件调整 ：无需硬件开关切换，简化实验操作流程，提高 ARM 嵌入式技术实验箱的实验效率。
幅频 / 相频特性专用虚拟示波器 ：可保存波型文件和图片文件，方便将实验结果插入教学课件，促进 ARM 嵌入式技术实验箱在教学资源分享与传播中的应用。
机箱
坚固型铝合金框架 ：搭配厚实的 ABS 塑料包角，参考外形尺寸为 480×360×120mm，确保 ARM 嵌入式技术实验箱的结构稳固，便于携带与存放。
零配件存放区 ：设置 70mm×350mm 的零配件存放区，方便实验过程中小部件的存放与取用，保持 ARM 嵌入式技术实验箱的整洁与有序。
五、可以实现的实验项目
基础实验
跑马灯、流水灯实验 ：利用 ARM 嵌入式技术实验箱的 LED 灯模块，实现跑马灯、流水灯效果，学习基础的 IO 控制。
彩色流水灯、交通灯实验 ：通过控制不同颜色的 LED 灯，模拟交通灯等场景，掌握彩色灯光控制技术，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱的应用范围。
红、绿两种颜色显示 ：学习简单的颜色显示控制，为后续复杂显示实验奠定基础。
电子钟显示、数码管多位显示、74HC595 驱动等实验 ：借助数码管模块和驱动芯片，实现时间显示等功能，深入理解数码管显示原理和驱动方式。
1 位数码管显示实验 ：开展基础的数码管显示实验，熟悉数码管的引脚控制和字符显示方法。
双色点阵屏显示实验 ：实现字符、汉字符号的滚动、静态显示，提升 ARM 嵌入式技术实验箱在点阵显示方面的实验教学效果。
LCD1602 液晶屏显示实验 ：在 LCD1602 液晶屏上显示字符、数字等信息，掌握液晶屏的基本操作和显示技术。
LCD12864 液晶屏显示实验 ：利用 LCD12864 液晶屏显示汉字、字符、数字，拓展实验箱的液晶显示功能，满足更多显示实验需求。
OLED 显示实验 ：在 OLED 屏上显示 4 行汉字和图片，发挥其高对比度、自发光优势，为 ARM 嵌入式技术实验箱的显示实验提供新选择。
TFT 彩屏图像、文字显示实验 ：通过 TFT 彩屏实现图像、文字的显示，并开展人机交互界面实验，提升实验箱在图形显示和交互设计方面的教学水平。
按键控制、外部中断等实验 ：学习按键控制原理和外部中断的应用，实现对实验箱功能的手动控制和事件响应。
矩阵键盘实验 ：将矩阵键盘应用于控制、教学实验等场景，提高实验箱的输入操作便捷性和灵活性。
游戏控制杆实验 ：利用五向摇杆实现游戏控制功能，增加实验箱的趣味性和娱乐性，激发学习 ARM 嵌入式技术实验箱的热情。
音乐播放、报警提示等实验 ：通过蜂鸣器实现音乐播放和报警提示，完善实验箱的声音输出功能，拓展其在声音相关实验中的应用。
电子表、万年历实验 ：综合运用时钟模块和显示模块，制作电子表、万年历等实用项目，提升 ARM 嵌入式技术实验箱的综合应用能力。
传感器实验
温度测量 ：借助 DS18B20 温度传感器，实现温度数据的采集与显示，学习温度传感器的应用方法，丰富 ARM 嵌入式技术实验箱的传感器实验项目。
光电开关实验 ：利用光敏传感器模块，开展光电开关实验，掌握光电传感器的工作原理和应用技巧。
火灾报警、火焰检测等实验 ：结合火焰传感器模块，实现火灾报警和火焰检测功能，提高实验箱在安全监测方面的实验教学价值。
测速、电磁检测等实验 ：运用霍尔传感器模块，进行测速和电磁检测实验，拓展实验箱在物理量测量和工业检测方面的应用范围。
电器控制实验
直流电机调速、调向的驱动实验 ：利用直流电机接口，完成直流电机的调速、调向控制，深入理解直流电机驱动原理。
步进电机调速、调向、调角度的驱动实验 ：通过步进电机接口，实现步进电机的各项控制功能，提升实验箱在电机控制实验中的教学效果。
继电器控制实验 ：学习继电器的控制方法，实现对电器设备的开关控制，拓展 ARM 嵌入式技术实验箱在电器自动化控制方面的实验内容。
数据传输、存储模块功能
串口通信，TTL 转 RS - 232 实验 ：利用串口模块，开展串口通信实验，掌握不同电平标准之间的转换技术。
外部存储、IIC 总线学习 ：通过 AT24C02 存储模块，学习外部存储操作和 IIC 总线通信协议，提升实验箱在数据存储和总线通信方面的实验教学水平。
串行转并行实验 ：运用串转并模块，实现数据的串行转并行操作，拓展实验箱的数据处理实验项目，满足更多数据转换实验需求。
并行数据转串行的实验 ：借助并转串模块，完成并行数据转串行的功能，进一步完善实验箱的数据转换实验教学体系。
SD 卡的读写、文件系统的学习实验 ：利用 SD 卡模块，实现对 SD 卡的读写操作，学习文件系统管理知识，为 ARM 嵌入式技术实验箱在大数据存储和管理方面的应用提供支持。
485 通讯实验 ：配合多组 MAX485 模块，开展 485 通讯实验，掌握长距离、高可靠性数据传输技术，拓展实验箱的通信实验应用场景。
红外信号发射与接收实验 ：通过红外发射和接收模块，实现红外信号的发送与接收解码，为实验箱在无线通信和遥控技术方面的教学提供实践平台。
AD/DA 转换实验 ：利用 PCF8591 AD/DA 模块，开展模拟量与数字量之间的转换实验，提升实验箱在信号处理和数据采集方面的实验教学能力。
8 位数据锁存实验 ：基于锁存器模块，实现 8 位数据的锁存功能，学习数据锁存器在数字电路中的应用，拓展实验箱的数字电路实验内容。
IO 扩展与译码实验 ：使用三八译码器模块，进行 IO 扩展和译码实验，深入理解译码器的工作原理和逻辑功能，完善实验箱的逻辑电路实验项目。
工业组态软件 MCGS 编程实验 ：结合工业组态软件 MCGS，在 ARM 嵌入式技术实验箱上开展编程实验，实现对实验箱各种功能的可视化监控和操作，提升实验箱在工业自动化控制方面的教学与应用水平。
工业组态软件 MCGS 在单片机控制中的应用实验
步进电机控制实验 _总线控制 ：运用 MCGS 软件，以总线控制方式实现步进电机的精确控制，模拟工业生产中的电机运动控制场景，拓展实验箱在工业自动化控制领域的应用范围。
直流电机控制实验 _总线控制 ：通过总线控制直流电机的运行，学习工业级电机控制技术，提升实验箱在电机驱动与控制方面的教学效果。
工业顺序控制实验 _位控制 ：借助 MCGS 软件的位控制功能，实现工业顺序控制实验，模拟工业生产中的自动化流程，为实验箱在工业控制逻辑教学方面提供实践支持。
数据采集实验 _总线控制 ：利用总线控制技术进行数据采集实验，学习工业数据采集与监控系统的基本原理和实现方法，增强实验箱在工业数据处理方面的实验教学能力。
数字电压表实验 ：基于 MCGS 软件开发数字电压表，实现电压信号的采集与显示，提升实验箱在电测仪表方面的教学应用价值。
液体混合控制实验 ：模拟工业生产中的液体混合过程，通过 MCGS 软件进行控制实验，拓展实验箱在化工自动化控制领域的应用。
交通灯控制实验 ：运用 MCGS 软件设计交通灯控制系统，实现交通灯的自动控制与管理，为实验箱在智能交通控制教学方面提供实践案例。
工业组态软件和微控制器的接口编程实验 ：深入探索工业组态软件与 ARM 嵌入式技术实验箱中微控制器的接口编程技术，实现软件与硬件的无缝对接，提升实验箱在工业自动化控制系统开发方面的教学与应用水平，培养学员在工业自动化领域的综合实践能力。
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