單片機的原理構造與實訓裝置的運用控制
單片機與通用型中央處理單元芯片不同,是因為前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作計算機。這樣就可以很容易的把單片機系統(tǒng)植入裝置內(nèi)部來控制裝置了。
單片機的工作相對獨立,一個典型的微控制器只需要一個時鐘發(fā)生器和很少的RAM和ROM(或者EPROM,E2PROM)就可以在軟件和晶振下工作了,同時,微控制器具有豐富的輸入輸出設備,這些集成在內(nèi)部的設備可以通過特殊的指令來操作,能夠提供充足的程序存儲器、豐富的片上接口。
根據(jù)總線或資料暫存器的寬度,單片機又分為4位元、8位元、16位元和32位元單片機。4位單片機多用于冰箱、洗衣機、微波爐等家電控制中;8位、16位單片機主要用于一般的控制領域,一般不使用操作系統(tǒng);32位用于網(wǎng)絡操作、多媒體處理等復雜處理的場合,一般要使用嵌入式操作系統(tǒng),下面我們以51單片機為例,做一個介紹。
51單片機是對所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是Intel的8004單片機,后來隨著Flash rom技術的發(fā)展,8004單片機取得了長足的進展,成為應用最廣泛的8位單片機之一,其代表型號是ATMEL公司的AT89系列,它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。
51單片機是基礎入門的一個單片機,還是應用最廣泛的一種。需要注意的是51系列的單片機一般不具備自編程能力。
針對各高等院校須同時開設“單片機”和“CPLD/FPGA”教學的需求,本公司研發(fā)了單片機· CPLD/FPGA開發(fā)綜合實驗裝置”。它集MCS-51單片機、CPLD/FPGA及綜合等技術于一體,提供了優(yōu)化的軟件和硬件集成資源,適合“單片機原理及接口技術”、“CPLD/FPGA原理及其應用技術”教學大綱的要求,實驗系統(tǒng)提供了豐富的硬件接口電路和功能模塊,并提供各種接口電路的應用范例和測試程序以及詳細的應用說明,幫助用戶快速地掌握這些接口的應用方法,是各高等院校開展單片機、CPLD/FPGA教學、課程設計、電子設計競賽及科研開發(fā)的理想設備。
一、系統(tǒng)特點:
1、MCS-51單片機系統(tǒng)
豐富的接口電路,這些單片機接口電路涵蓋了MCU的各個應用領域,并能夠提供用戶。
領先的應用和設計的方法。CPU芯片引腳引出,可以任意的連接自己的實際應用系統(tǒng)。配有專業(yè)的SY-3000型高性能MCS-51硬件仿真器,64K數(shù)據(jù)空間、64K程序空間全部開放,不占用CPU資源,采用雙CPU模式,仿真CPU和用戶CPU獨立運行,具有編輯、編譯、下載、單步、跟蹤、斷點、運行等多種功能。上位仿真軟件支持匯編、C語言?蛇\行于WIN98/2000/NT/XP操作系統(tǒng)平臺。
2、CPLD/FPGA系統(tǒng),包含數(shù)字和模擬EDA系統(tǒng)
數(shù)字EDA系統(tǒng)配有Altera公司的EP1K30器件,具有30000門的FPGA芯片,可兼容多種電壓內(nèi)核芯片。也可配置Lattice公司的ISPLSI1032E器件,具有6000門的CPLD芯片。
模擬EDA系統(tǒng)配有Lattice公司的ispPAC系列器件,配套專用編程下載線和下載軟件。
3、可選配C8051F020單片機模塊,配備EC5仿真器。
4、可選配我公司專利產(chǎn)品DAQ數(shù)控式創(chuàng)新實驗平臺,可完成如四層電梯、交通燈控制、水塔水位自動控制等多達15個創(chuàng)新實驗。
二、技術性能:
1、輸入電源:單相三線220V±10% 50HZ
2、工作環(huán)境:溫度-10℃~+50℃ 相對濕度<85%(25℃) 海拔<4000m
3、絕緣電阻:大于3MΩ
4、裝機容量:小于0.5Kva
5、外形尺寸:135cm×60clm×140cm,以產(chǎn)品實物為準
三、系統(tǒng)配置:
1、控制器單元掛箱:掛箱主要用于插接不同的CPU模塊。掛箱上包含了CPU模塊的接口插座和基本實驗電路及系統(tǒng)擴展電路,可單獨完成大部分的基本實驗,掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱連接。
2、信號轉(zhuǎn)換單元掛箱:掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和控制器單元掛箱信號連接。
3、通信與打印機單元掛箱:掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接,打印機裝在掛箱的底板上。
4、顯示與鍵盤單元掛箱:掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
5、對象掛箱(一) :掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
6、對象掛箱(二) :掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
7、 EDA 掛箱(一)(數(shù)字EDA系統(tǒng)CPLD/FPGA)
8、 EDA 掛箱(二)(模擬EDA系統(tǒng)):LATTICE ispPAC系列器件IspPAC10及相關外圍、下載電路。