单片机控制实训箱的开发与实现.pdf

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1、科技论坛·133·单片机控制实训箱的开发与实现张自忠(深圳市高训中心，广东深圳518000)摘要：文章通过对当前职业技能的单片机实训教学设备的应用现状进行了分析，提出了与工业自动化设备连接一体化的单片机实训设备的构想，并提出了设计方案。通过介绍实训设备的组成、主要功能特点、关键技术，展示了该单片机设备的优势，为工业自动化职业技能设备制作提供了一种新思路。关键词：单片机；自动控制；技能培训由于单片机在自动化设备控制系统方面的应用非常广泛，因此在职业技能培训机构对单片机控制的训练课程也越来越多，一般培训机构使用的单片机实训设备是利用单片机仿真器进行编程和模拟显示

2、运行，受到单片机抗干扰性能方面的限制，其实训项目的控制对象仍停留在以LED状态显示或微型设备模拟控制的方式进行演示运行，这种实训模式难以体现出单片机在工业自动化控制方面的优点，缺乏单片机对生产实际应用的技能训练环境，严重限制了培训机构在单片机实训形式和训练项目开发方面的发展。针对以上问题，笔者设计了一种单片机控制系统实训箱，要解决的技术问题是用单片机对各种自动化生产线设备进行控制实训，经过实践，取得较好的培训效果。1设备组成该单片机控制系统实训箱，设有箱体，箱体内设置有电源、程序下载器和控制系统组合电路主板，程序下载器连接控制系统组合电路主板，电源为程序下载

3、器和控制系统组合电路主板供电。控制系统组合电路主板由单片机微处理器、实训箱内部跳线插针以及实训箱对外接线端子、16路继电器隔离输出电路、8路三极管高速输出电路、1路8位D／A输出电路、20路光电耦合隔离输入电路、8路8位A／D输入电路、R485全双工通信接口、键盘、LED显示器、LCD显示组成。所述微处理器连接A／D输入电路、D／A输出电路、继电器隔离输出电路、三极管高速输出电路、[{485全双工通信接口、键盘、LED显示器。微处理器与各电路之间通过跳线插针及接线端子连接，对生产线实训设备进行模拟控制。继电器隔离输出电路的继电器(DCl2V控制电压、单常开输

4、出)经外部接线端子(均为5．08*8对外接线可拆卸带螺钉端子)连接实训设备的控制对象，继电器由电源供电，微处理器的输出信号端经跳线接口可与外部接口连接实现传输通信信号，控制继电器线圈。光电耦合隔离输入电路的光电耦合隔器，由电源供电，经外部可拆卸带螺钉端子连接被控对象的传感器或无源开关量的信号输入端，可承受0～24V传感器的输出电压，为单片机微处理器提供标准的高低电平信号。对输入可能引起的干扰，采用的是光电耦合隔离输入进行抗干扰设计；对输出可能引起的干扰，采用的是继电器隔离输出进行抗干扰设计；对高速数据传输过程中跳线可能引起的干扰，总线采用走板设计，无需跳线。

5、2主要功能特点2．1主要功能可直接控制各类电气设备，或可作为一种主控制器将生产线上的各类电气设备集成一个控制系统。可应用于工业自动化专业、电工专业等多种不同专业(职业)的不同技术等级的实训、考核、竞赛和教研。2．2主要特点先进性。是集控制系统组合电路主板、程序下载器和电源于一体的先进技术实训设备。内置A／D输入电路、D／A输出电路、光电耦合输入电路、继电器隔离输出电路、高速脉冲输出电路、RS485全双工通信接口和液晶显示器。开放性。是一个开放性平台，根据工程实际应用进行模块化组合设计，通过模块选择和编程完成不同生产目标(或实训项目)的控制要求，也可以进行技术

6、改造、技术革新、实训项目开发等活动。灵活性。各模块相互独立、功能互补，具有灵活的接线端口；结合实训项目要求，通过跳线连接可实现任意组合电路对电气设备或生产线进行自动化控制。3设备关键技术3．1所有设备组合有序实训箱箱体内设置有电源、程序下载器和控制系统组合电路主板，程序下载器连接控制系统组合电路主板，电源为程序下载器和控制系统组合电路主板供电；控制系统组合电路主板设有微处理器，微处理器连接A／D输入电路、D／A输出电路、继电器隔离输出电路、三极管高速输出电路、RS485全双工通信接口、键盘、LED显示器。以上设备均在实训箱内布置。3．2输入输出全部引出接线端

7、子实训箱内微处理器的管脚外围设有四组跳线接口，构成32位的跳线接121，继电器隔离输出电路为16路，三极管高速输出电路为8路并联，D／A输出电路为I路8位，光电耦合隔离输入电路为20路，A／D输入电路为8路8位。所有微处理器与各电路之间通过跳线插针及接线端子连接。微处理器的控制总线连接输入，输出扩展芯片。继电器隔离输出电路的继电器经接线端子连接实训设备的控制对象，微处理器的输出信号端经跳线与继电器输人控制端连接实现传输通信信号，控制继电器线圈。3．3可控制步进电机三极管高速输出电路有8路并接的三极管，接收微处理器的TTL电平信号，经基极，从发射极输出功率放大

8、后信号，控制步进电极等高速脉冲驱动的电气设备。3．4