单片机、微机接口综合实验箱

单片机、微机接口综合实验箱

一、产品概述

单片机、微机接口综合实验箱是一种集成了80386/80486微机原理接口系统与单片机系统的一体化实验教学平台。该平台采用基础模块一体化与创新模块外部扩展的设计理念，既满足了基础教学需求，又为高阶创新实验提供了灵活空间。

实验箱支持从软件编程基础到硬件系统设计的全方位实验内容，适合各层次学生进行单片机原理、微机接口技术及相关应用技术的实验教学，广泛应用于高等院校、职业院校的计算机、自动化、通信工程等相关专业。

二、核心硬件配置详解

1. 单片机系统

• 核心架构：全部I/O端口通过排针和自锁紧插孔引出，便于观察时序波形。

• 扩展能力：提供32K外部扩展RAM，8路译码输出，8位数据总线、地址总线、读写信号和时钟等控制线均开放给用户。

• 编程调试：支持Keil C51集成开发环境，可用汇编语言或C语言进行源程序级调试和在线下载。

• 通信方式：可配置真正的USB通信仿真器（非串口转USB），提高通信效率。

2. 微机系统

• 处理器：基于Intel 386EX/486DX处理器设计。

• 主控芯片：采用CPLD器件EPM7128S作为系统主控芯片。

• 存储系统：系统监控采用256K Flash Memory，用户程序和数据存储器采用128K SRAM。

• 通信接口：提供标准USB通信（基于CH395芯片）和以太网通信（CH395SL）两种方式与PC机连接。

3. 实验电路主板功能模块

电源与信号源

• 电源部分：提供±5V、±12V工作电源，每路均具有短路保护自恢复功能。

• 信号发生器：提供1组正负单次脉冲和9路固定频率脉冲（1Hz-10MHz），以及0-5V模拟量输出。

人机交互接口

• 输入设备：4×6键盘矩阵、8位带指示逻辑电平开关。

• 显示设备：8位LED、高亮七段数码管、LCD12864中文液晶屏、16×16双色点阵等。

• 输出设备：音频输出电路、继电器控制电路。

控制与执行机构

• 电机控制：直流电机及驱动电路、三相五线步进电机及驱动电路UN2003。

• 特殊功能：PCF8563实时时钟、MAX708看门狗电路、脉冲调制输出。

接口与通信芯片

• 转换芯片：ADC0809（8位并行A/D）、TLC549（8位串行A/D）、DAC0832（8位D/A）、TLC5615（10位串行D/A）。

• 接口芯片：8255并行接口、8254/8253定时计数器、8259中断控制器、8237A DMA控制器等。

• 通信方式：RS232、RS485通信模块。

4. 扩展接口

• 总线扩展：提供全部系统总线和20线L_DV总线插座，支持外扩创新模块。

• 连接方式：采用自锁紧式镀金插孔，保证连接可靠性与耐用性。

三、软件技术指标

1. 开发环境

• 跨平台支持：基于.NET框架开发，支持Windows XP/7/10的32位和64位系统。

• 调试功能：支持汇编语言和C语言的符号化远程调试及本机调试。

• 项目管理：采用工程文件方式组织管理程序代码。

2. 高级功能

• 微机系统调试：支持INT21H功能调用，保护模式编程实验（描述符、特权级变换、任务切换等）。

• 工业组态软件：集成MCGS工业组态软件，可将组态软件应用于单片机控制系统中。

四、实验项目体系

本实验箱提供六大类实验项目，覆盖从基础到高级的全方位学习需求：

1. 单片机软件实验

• 基础编程：清零、拆字、拼字、数据传送、排序等实验。

• 算法设计：无符号双字节快速乘法编程。

2. 单片机硬件应用实验

• 接口控制：I/O口应用、并行接口8255、简单I/O扩展。

• 转换实验：A/D、D/A转换。

• 外围设备控制：步进电机、直流电机、继电器、LED点阵显示。

• 通信实验：双机通信、与PC机通信、RS485总线通信。

3. 微机系统实验

• 接口实验：ADC0809A/D转换、DAC0832D/A转换。

• 控制实验：8255A并行口、8253A/8254A定时计数器、8259A中断控制。

• 高级应用：存储器扩展、LCD液晶显示、矩阵键盘控制。

4. 创新扩展实验（选配）

• 现代技术应用：RFID射频卡读写、TFT液晶显示、传感器应用。

• 综合设计：语音录放、音频电平显示、数字标尺显示。

五、产品特点与教学优势

1. 一体化设计

单片机、微机接口综合实验箱采用一体化设计理念，将单片机系统与微机接口系统整合在同一平台，避免了传统教学中需要多套设备的麻烦。基础实验模块集成度高，创新实验模块外部扩展，既保证了基础教学的系统性，又为创新实验提供了灵活性。

2. 全面性与先进性

实验箱涵盖了从8位单片机到32位微机系统的完整技术体系，支持实模式和保护模式编程，体现了计算机技术发展的历史脉络和技术前沿。引入MCGS工业组态软件，将工业自动化领域的先进技术融入教学，增强了实验的实用性和前瞻性。

3. 开放性与可扩展性

系统采用开放式结构，所有总线信号对用户开放，支持用户自行设计扩展模块。这种设计培养了学生的系统设计和创新能力，符合工程教育认证的要求。

六、典型应用场景

1. 课程实验教学

适用于《单片机原理与应用》、《微机原理与接口技术》、《嵌入式系统设计》等课程的实验教学，提供了从验证性到综合设计性的多层次实验内容。

2. 课程设计与毕业设计

丰富的硬件资源和开放式的系统结构为学生进行课程设计和毕业设计提供了良好平台，支持各类创新应用项目的开发。

3. 学科竞赛训练

实验箱的综合性能使其非常适合用于大学生电子设计竞赛、智能车竞赛等学科竞赛的训练平台，帮助学生提高实践能力和创新能力。