口袋式單片機(jī)/物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動控制技術(shù)在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用越來越廣泛。單片機(jī)技術(shù)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對于培養(yǎng)適于現(xiàn)代化技術(shù)要求的高級工程技術(shù)人才發(fā)揮了重要作用。近年來，PC機(jī)作為通用機(jī)型，基于底層機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、匯編語言的編程等優(yōu)勢逐漸讓位于單片機(jī);另一方面，單片機(jī)的技術(shù)和性能不斷提高，其開發(fā)手段、控制功能不斷完善，單片機(jī)更適于面向控制對象的設(shè)計(jì)和編程，從單片機(jī)入手學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)原理，正在逐步成為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理的更好的途徑。

　　由于單片機(jī)相關(guān)課程的特殊性，課程的設(shè)置需要使學(xué)生能夠以動態(tài)實(shí)踐的觀念而不是單一靜態(tài)的觀點(diǎn)去看待一個(gè)自動檢測控制系統(tǒng)。該平臺由教學(xué)一線的教師根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)而成，并編寫出版了配套教材和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，貼近教學(xué)實(shí)際，可廣泛應(yīng)用于課堂演示、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等環(huán)節(jié)，特別適合于“做中學(xué)”的教學(xué)模式?？诖降膶?shí)驗(yàn)平臺便于攜帶，結(jié)合“類圖書館”的借用模式，突破了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和空間限制，大大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率和效果，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠滿足認(rèn)識性、啟發(fā)性、綜合性等實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)及學(xué)生動手能力的訓(xùn)練的要求，有利于推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

　　平臺以最新的8051內(nèi)核單片機(jī)STC15F2K60S2為核心，結(jié)合16個(gè)功能模塊進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。其功能如下：

　　1、電源設(shè)計(jì)

　　平臺可采用計(jì)算機(jī)的USB接口供電，若因USB供電能力不足而引起程序下載不夠順暢，可使用外接5V電源。

　　2、程序下載和仿真接口

　　采用USB轉(zhuǎn)串口通信模塊，方便地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的程序下載;并可用于單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串行通信。該接口也可用于程序的仿真調(diào)試接口。

　　3、32KB的板上擴(kuò)展RAM

　　設(shè)計(jì)以太網(wǎng)應(yīng)用或者在該實(shí)驗(yàn)平臺上嵌入操作系統(tǒng)時(shí)，可以使用這些擴(kuò)展的32KB外部RAM。

　　4、RS485模塊

　　采用MAX485芯片，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)串口與外界RS485總線的連接。

　　5、4x4的矩陣鍵盤設(shè)計(jì)

　　采用獨(dú)具特色的ADC檢測方式，檢測16個(gè)按鍵的狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是占用口線少。

　　6、帶光電隔離的繼電器控制模塊

　　可以進(jìn)行繼電器控制實(shí)驗(yàn)。

　　7、交通燈模塊

　　可以用于進(jìn)行交通燈模擬實(shí)驗(yàn)。

　　8、流水燈模塊

　　可以用于跑馬燈實(shí)驗(yàn)。

　　9、加速度傳感器模塊

　　采用飛思卡爾公司的MMA7660三軸數(shù)字重力加速度傳感器模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用于加速度、傾角等信息的檢測實(shí)驗(yàn)。

　　10、溫度檢測模塊

　　可進(jìn)行DS18B20溫度傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

　　11、ADC模塊

　　采用熱敏電阻采集溫度;也可以采集電位器的電壓。通過該模塊可進(jìn)行單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的實(shí)驗(yàn)。

　　12、液晶顯示模塊

　　采用OCM4X8C型LCD顯示模塊。采用該液晶顯示模塊，可以顯示圖文信息(包括中英文和數(shù)字等)

　　13、PWM控制

　　采用PWM輸出信號驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。

　　14、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊

　　采用DS1302芯片，可設(shè)置年、月、日、時(shí)、分、秒、星期等。

　　15、LED模塊

　　可現(xiàn)實(shí)8位數(shù)碼LED的數(shù)據(jù)顯示。

　　16、網(wǎng)絡(luò)控制模塊(可選配置)

　　采用韓國Wiznet公司的W5200網(wǎng)絡(luò)控制芯片，實(shí)現(xiàn)TCP/UDP網(wǎng)絡(luò)通信。

　　學(xué)生可以通過Keil C軟件平臺進(jìn)行C語言編程，編譯后通過ISP平臺下載到實(shí)驗(yàn)平臺中，連接所需的硬件，通過觀察現(xiàn)象來直觀感受單片機(jī)在控制系統(tǒng)中所起的作用。在學(xué)生動手實(shí)踐的過程中，還對其他專業(yè)知識進(jìn)行融會貫通，如《C語言編程》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)》等，在學(xué)以致用的過程中加深對計(jì)算機(jī)原理的理解。該實(shí)驗(yàn)平臺保留了經(jīng)典的基本內(nèi)容體系，密切結(jié)合單片機(jī)控制技術(shù)實(shí)際，注重理論與實(shí)踐相集合，注重單片機(jī)技術(shù)與其他專業(yè)知識的聯(lián)系，加強(qiáng)單片機(jī)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，為培養(yǎng)專業(yè)人才打下基礎(chǔ)。

　　配套教材《單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)》同樣以STC15F2K60S2為核心，采用C語言和匯編語言相對應(yīng)的方式進(jìn)行介紹，匯編語言可以加深讀者對單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解，而C語言可以提高讀者的開發(fā)效率。以單片機(jī)內(nèi)的功能模塊為線索進(jìn)行編寫，配有相關(guān)的源程序代碼，便于學(xué)生的動手實(shí)踐操作。全書共有12章，包括微型計(jì)算機(jī)概述、微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理、指令系統(tǒng)及匯編語言設(shè)計(jì)、單片機(jī)C語言設(shè)計(jì)及調(diào)試仿真、中斷、定時(shí)計(jì)數(shù)器與可編程邏輯陣列、數(shù)據(jù)通信、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器、人機(jī)交互接口、復(fù)位、時(shí)鐘和省電控制方式、單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)舉例等。

　　配套教材《物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與應(yīng)用:STC單片機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)》對實(shí)驗(yàn)平臺中的每個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，可作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書使用。

　　該平臺具有易于操作、性能穩(wěn)定，通用性好、安全可靠、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于山東大學(xué)、廈門理工學(xué)院、山東管理學(xué)院等高校，取得了良好的使用效果。

　　作品名稱：口袋式單片機(jī)/物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺

　　學(xué)校或單位：山東大學(xué)