单片机_微机接口综合实验箱_单片机微机实验平台

SHKC-A865型单片机微机接口综合实验箱

一、综述

本实验平台融合了单片机系统与80386/80486微机原理接口系统，设计思路以一体化为核心，旨在满足单片机和微机接口实验教学的多元化需求。实验平台和常用实验模块一体化设计，同时提供外部扩展的创新实验模块，以适应不同层次的实验教学。作为当前市场上最具实用价值的单片机和微机接口综合实验教学平台，它非常适合各层次学生深入探索单片机原理及应用。

二、详尽硬件技术规格

• 标准配置部分

1、单片机系统

1）将MCGS工业组态软件与单片机控制系统相结合，以直观方式模拟实际自动控制工业环境。

2）单片机所有输入和输出端口均通过排针和自锁紧插孔引出，便于观察时序波形。

3）扩展32K单片机外部RAM，提供8路译码输出，供学生自由设计连接。

4）单片机外部扩展总线，包括8位数据总线、地址总线、读写信号和时钟等控制线，均通过排针和自锁紧插孔引出。

5）具备单片机在线下载功能，能够独立运行，每套实验箱均配备单片机芯片。

6）采用keil C51联机调试软件，支持汇编语言和C语言源程序级调试。

7）根据用户需求，可配置真正的USB通信方式（非串转USB）的单片机仿真器。

2、微机系统

1）CPU基于386EX/486DX设计，性能稳定可靠。

2）系统主控芯片采用先进的CPLD器件EPM7128S，确保系统高效运行。

3）系统监控采用256K Flash Memory W29C020，提供快速的数据存储和读取。

4）用户程序和数据存储器采用128K SRAM UT621024，确保数据的完整性和稳定性。

5）提供两种与PC系统通信方式：通过CH395设计的标准USB通信，以及通过CH395SL设计的以太网通信，满足多样化的通信需求。

6）设计有新型串行通信接口16C2550B和RS232收发器SP232EEN及其DB9接口，支持高速串行数据传输。

7）总线插座提供32位数据总线、20位地址总线（可扩展为32位地址总线），支持8/16/32位存储器与I/O操作，满足复杂的总线需求。

3. 实验电路主板构成详解

3.1 电源系统：提供稳定的±5V和±12V工作电源，每路电源均配备短路保护自恢复功能，确保实验安全。

3.2 信号源模块：

1）配备一组正负单次脉冲输出，满足不同实验需求。

2）设计9路固定脉冲输出，涵盖从10MHZ到1HZ的多种频率，方便用户进行各种脉冲信号实验。

3）提供1路0-5V模拟量输出，满足模拟信号实验的需求。

3.3 人机交互接口：

1）采用4×6键盘矩阵，实现便捷的人机交互。

2）配备8位LED发光管模块，直观显示实验状态。

3）8位带指示逻辑电平开关，方便用户设置实验参数。

4）采用带译码的8只高亮LED七段数码显示器，清晰显示实验数据。

5）设计音频信号输出电路，配备8Ω喇叭和蜂鸣器，提供听觉反馈。

6）继电器接口控制电路，实现电路控制功能。

7）直流电机及控制驱动电路和速度测量电路，采用ST135光电传感器和栅格盘，实现精确的速度测量。

8）配备三相五线步进电机20BY及驱动电路UN2003，满足步进电机控制实验需求。

9）LCD12864中文液晶显示电路，兼容LCD1602字符型显示，提供丰富的显示内容。

10）16×16双色点阵显示及其驱动电路，实现更丰富的视觉效果。

11）提供32位开关量输入和输出电路模块（选配），扩展实验功能。

12）集成PCF8563实时时钟电路，确保实验时间的准确性。

13）MAX708看门狗电路，保障系统稳定运行。

14）设计脉冲调制输出电路，满足调制信号实验需求。

3.4 接口控制电路、存储器和通信实验电路：

1）配备8路8位并行模数转换电路ADC0809，实现模拟信号到数字信号的转换。

2）8位串行模数转换电路TLC549，满足串行转换需求。

3）1路8位数模转换电路DAC0832，实现数字信号到模拟信号的转换。

4）10位串行数模转换电路TLC5615，提供更高精度的数模转换功能。

5）并行键盘显示控制电路8279，简化键盘和显示接口设计。

6）串行键盘显示控制电路ZLG7290，实现串行通信的键盘和显示控制。

7）24位并行I/O接口扩展电路8255，扩展I/O接口数量。

8）8位I/O口输入/输出接口扩展74LS244/74LS273，提供灵活的I/O接口扩展方案。

9）8254/8253定时/计数器接口电路，满足定时和计数实验需求。

10）设计三种串行口接口电路16C2550、16C550和8251，支持多种串行通信协议。

11）8259中断控制接口电路，实现中断处理功能。

12）8237ADMA数据传送接口电路，提高数据传输效率。

13）配备RS232和RS485通信模块，支持不同通信协议。

14）数字温度传感器DS18B20测量电路模块，实现温度测量功能。

15）EEPROM 16位1K存储器电路93C46模块，提供非易失性存储解决方案。

16）I2C存储器电路，简化存储器接口设计。

17）32位SRAM，由4片8位存储器6116组成（选配），满足大容量存储需求。

3.5 配置双通道虚拟示波器：

1）采用真正的高速双通道存储虚拟示波器，可切换为单通道提高采样率，满足精确测量需求。

2）带有实时X-Y示波器，实现自动同步显示功能。

3）具备存储功能，可存储、载入和分析历史波形，方便实验数据处理。

4）输入模拟电压信号幅值由软件调整，无需硬件开关切换，操作便捷。

5）带有幅频/相频特性专用虚拟示波器，可保存波形文件、图片文件，方便插入教学课件中。

三、软件技术规格及特点

1. 微机系统与PC的通信方式灵活多样，支持USB和以太网络两种通信方式，满足不同的实验需求。

2. PC端的集成开发环境软件基于.NET框架开发，兼容Windows XP/7/10的32位和64位系统，确保广泛的系统兼容性。

3. 提供汇编语言和C语言的符号化远程调试功能，同时支持本机调试模式，为用户提供多种调试选择，便于进行程序开发和调试。

4. 工程文件组织管理，使得汇编语言和C语言的代码管理更加规范，易于维护。

5. 汇编语言支持多段调试，提供寄存器、变量显示及修改功能，方便用户进行深入的调试工作。

6. 汇编语言调试功能丰富，包括INT21H字符和字符串重定向显示功能、远程键盘输入功能以及D/A虚拟仪器显示功能，增强实验教学的实用性。

7. 支持保护模式编程实验，涵盖描述符、特权级变换、任务切换、硬件中断、异常处理以及无分页/分页存储管理等内容，帮助学生深入理解计算机底层原理。

8. 单片机系统采用KEIL C51软件环境，支持汇编和C语言的编程、编译、链接和源程序级调试，以及在线下载功能，方便学生进行单片机程序开发。

9. 配备STC系列单片机在线下载软件STC_ISP_V479，简化单片机的程序下载过程。

10. 提供MGCS工业组态软件及其与单片机接口的例程，帮助学生了解工业控制领域的应用。

四、实验内容

第一部分：单片机软件编程基础

1. 清零实验，学习如何对单片机进行初始化操作。

2. 拆字与拼字实验，理解数据在单片机中的拆分与组合。

3. 数据传送实验，掌握单片机内部数据传送的原理。

4. 数据排序实验，学习排序算法在单片机中的实现。

5. 无符号双字节快速乘法编程实验，探索乘法运算在单片机中的优化方法。

第二部分：单片机硬件应用

1. 单片机I/O口应用实验，通过实践掌握I/O口的基本使用方法。

2. 并行I/O接口8255应用实验，学习8255接口芯片的使用。

3. A/D和D/A转换实验，了解模数转换和数模转换的原理及应用。

4. 键盘显示控制器实验，探索键盘和显示设备的控制方法。

5. 步进电机与小直流电机控制实验，学习电机控制的基本原理。

6. 数据存贮器扩展实验，了解存贮器扩展的方法和技巧。

7. 串行通信实验，掌握单片机与PC机或其他设备之间的通信方式。

第三部分：微机系统实验

1. ADC与DAC转换实验，了解模数转换和数模转换在微机系统中的应用。

2. 并行I/O口与定时/计数器实验，学习并行接口和定时/计数器的使用方法。

3. 中断与DMA控制实验，掌握中断和DMA传输的基本原理。

4. 显示与键盘控制实验，了解显示设备和键盘的控制原理。

第四部分：软件编程实验

1. 显示程序设计实验，学习显示程序的设计与实现。

2. 数据传送与转换实验，掌握数据在不同格式之间的转换方法。

3. 运算与分支程序设计实验，学习运算和分支程序的设计技巧。

4. 循环与子程序设计实验，探索循环和子程序在编程中的应用。

第五部分：微机保护模式实验

1. 分页存储管理与全局描述符表实验，深入理解保护模式下的内存管理。

2. 任务切换与实模式保护模式转换实验，探索任务管理和模式切换的实现方法。

3. 8259中断实验，学习中断控制器的工作原理及在微机系统中的应用。

五、实验系统配置表

附：使用本实验箱需配套仪器仪表：电脑、万用表和示波器（可以选配，实验箱上自带建议示波器）。