ZN-338DPX单片机技术应用实训装置

一、概述：

1.入门容易，简洁而不简单：为了使入门容易，我们采用简单易懂的版面设计，从*基本的一个跑马灯开始就让您无缝地切入教学。大部分的模块在保证安全的前提下反面是镂空的。这使得您可以让学生一目了然看到，并可以触摸到，这点很重要。因为我们深知，感性认识的重要性。

2、人体工学，美观而舒适：采用模块平放结构，使得视线趋于自然向下，如同平时读书写字。靠近用户侧又略带倾斜，使得操作时更加方便。同时抬头时视线使得毫无遮挡。可以方便地听讲，老师亦可观察实验情况。

3、高度开放，激发创新：采用模块化设计，我们并不简单的，单独设计模块，而是将模块间联系，可能性，功能性做了综合考虑，提供经典实训项目，我们建议用户利用高度开放性的模块，设计出自己的实验项目。

4、贴近实际，易于拓展：深知教学与实际生产结合的重要性。特别设计了多达几十种的实训包

二、技术性能：

1、输入电源：AC220V±10%      50Hz

2、工作环境：温度-10~+40℃      相对湿度＜85%(25℃)

3、装置容量：200VA

4、重量：100kg

5、外形尺寸：1600×750×1100mm

三、本设备各个功能模块功能特点

1、 主机模块

ZN-338DPX单片机技术应用实训装置单片机采用爱特梅尔的AT89S52。该单片机内部设有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三个16位定时器，两个数据指针，片内集成了一个看门狗电路。64KRAM扩展空间、64KROM扩展空间；32个IO口，6个向量中断源；0~33MHz的工作频率，三级程序加密功能；工作电压4.0V~5.5V。使用DIP40封装便于更换芯片及仿真。并设计有在系统 设计接口，通过USB 器可以方便地进行编程，无需把单片机从电路上取下。

该模块上还放有串行通信接口，该接口已经加入升压电路，可以直接与计算机通信，飞利浦单片机和宏晶单片机也可以通过此口进行程序 。复位电路上加有手动复位按扭，可以直接复位操作。模块上还设有有源蜂鸣器驱动电路，直接给固定电平就可以发出声响。

2、 电源模块

ZN-338DPX单片机技术应用实训装置电源模块采用线性电源和开关电源两种电源。单片机等芯片采用线性电源供电，可以有效减少因电源干扰引的程序跑飞。电机等大功率器件采用开关电源供电，确保提供足够的功率。电源采用漏电保护开关作为总控制，安全可靠。用船形开关单独控制低压电，市电与低压电分开控制。该模块共有三组相互独立的低压电源，其中有两组是正负双电源输出。面板上放置了一个AC220输出插板，可以同时挂接三个仪器仪表。其中每组电源都有保险丝作过载保护。

3、 仿真器模块

ZN-338DPX单片机技术应用实训装置配备有高性能单片机仿真器，可以全功能仿真MCS51系列单片机，也可以软件仿真；软件为中国自主研发，可以很好的支持中文，支持关键字提示，自动完成符号配对等功能。支持64K程序地址断点、64K源程序有效行断点和64K临时断点，单片机内部寄存器状态一目了然。主机与计算机采用流行的USB接口。

4、 显示模块

该模块无论从*基本的显示元件LED发光二极管，还是到*高级的LCD显示屏都包含在内。具体配置为8位跑马灯（逻辑电平指示）、8位数码管动态显示、16×32点阵LED屏、1602字符型液晶显示屏、128×64绘图液晶显示屏。单片机常用的显示器件全部包含在内，使学习者可以接触所有的显示方案，设计人机界面时可以得心应手。

5、 继电器模块

继电器是常用的执行元件，也是常用的隔离元件，它能用低压控制高压电路，远程切换强电电路状态优点，同时它的执行元件又是一个线圈，在通电及断电时会产生电磁干扰。为此继电器模块在集成了驱动电路的基础上增加了光电隔离措施。该模块共有6路继电器，每个继电器的开关触点全部引出，并明确标示；每个继电器还设有工作指示灯，那一路继电器在通电工作使人一目了然。六组继电器中有两组为AC220控制的继电器，可 以控制交流电机的正反转及停止，通过转换头可以连接电子连线。另外四组为电子连线座输出。继电器触点容量250V/6A、DC28V/12A

6、 指令模块

指令模块上放置了单片机常用的输入元件，其中有8个独立键盘接口，8路8位开关量输入，4*4矩形键盘接口，可以满足学生从基础到高级，从简单到复杂的实训要求。如果用户需要更多的按键或需要更为复杂的设计，则可以采用该模块的PS2键盘鼠标接口进行扩展。

7、 ADC/DAC模块

ADC/DAC模块上设计了两种转换芯片ADC0809和DAC0832。为了便于调试程序和硬件，板载了三个功能子模块：0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示器和有源时钟发生器。ADC0809实验时可以用有源时钟发生器作为芯片的时钟，可以用0-5V模拟电压输出作为模拟量，用8等级LED电平指示用作模拟量大小的指示；DAC0832实验时，可以将芯片的输出接在8等级LED电平指示器上，转换结果是否正常一目了然。

8、 交直流电机控制模块

该模块可以完成两种电机的控制实验，分别是24V直流减速电机和220V交流减速电机。每种电机的转盘下面放有光电开关计数器，可以用单片机感知其位置和转动了多少圈。每个电机控制线路中设有超程保护输入端口，在与水平移动装置组合实验时可以有效保护电机和机构的安全。

9、 步进电机控制模块

该模块设有一只24V两相步进电机和大功率步进电机驱动器。模块改变了电机的轴转式运行方式，采用了一个水平移动机构，该机构可以把电机的轴转改为水平直线运动，并用铝直尺的刻度指示。该模块还可以做闭环控制的实验项目，因为在运动机构上装有感知距离的闭环元件。同时设计了一个超程保护电路，当机构走到一个程序不可知状态时，可自动关闭电机电源，避免机构超程损坏。直线运动机构上带了左右限位输出端子，供单片机查询状态。

10、 传感器配接模块(4路传感器接口)

传感器配接模块是专为传感器的配接和电气隔离而设计的一块电路单元，该单元共有两组16路光电隔离IO口，每个光电隔离IO口均可仿PLC与24V电源供电的传感器连接。并配有四路传感器转换接口用于工业传感器的连接。

11、 扩展模块

因为82C55的控制方式仍有学习价值，目前在许多教材中仍有它的身影，扩展模块能满足实验的需求；82C55的三个端口全部引出，可以用电子连线连接，也可以用排线连接。控制端与数据通信口安排在一起，整体布局美观大方。另设有一片74LS245芯片，可以用来与82C55组合起来完成不同的实验功能。

12、 温度传感器模块

该模块配备有两种芯片型温度传感器：数字量温度传感器18B20和模拟量温度传感器LM35。LM35器件还加有运算放大器，放大的模拟量可以提高测量精度。每种传感器都有透明外壳加固保护，内有大功率加热电阻，加热指示器等。工作状态一清二楚。可以用来做恒温控制，温控器等实验。

13、 智能物料搬运装置

配置双轴机器人作为装配的执行机构，具有X轴、Y轴两个方向的执行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；配置有行程开关，光电传感器，光纤传感器等，可确保各执行器的准确定位；超出*大行程时，具有硬件自动保护功能，确保系统安全及人身安全；本装置为通用的模块化的多功能装置，各功能端口完全开放，可以能过不同的接线来完成各种不同的功能，为学生的创新设计提供了广阔的发挥空间。

四、老师台另配：

（1）电源无线总控制台

“电源无线总控制台” 针对普通电源控制台诸多缺点而设计。利用单片机进行数字编码、解码，通过无线数字收发模块发送接收控制编码，实现电源的无线控制。控制台具有结构简单、操作方便、可靠性高，易于维护等优点，解决了传统布线式的电源控制台连接导线多、布线麻烦以及布线成本高等致命缺点。总控制台与被控实验设备在电气上相互独立，有利于实验室布局的改变及重组。

1、要求

该设备以315MHz无线数字收发模块为无线传输载体，配合单片机编码解码实现多个实验室、多台实验设备电源的无线开关控制。

电源无线总控制台”可对单个实验室的15台实验设备进行单台、多台或全部设备的电源开关无线控制。

每台设备有对应的指示灯指示当前的电源开关状态；对实训室15台实验设备的电源开关无线控制。

配有上位机软件，可通过电脑对实验设备的电源开关进行控制。

2、装置配置

按键模块：按键模块分为电源开关控制键和功能键，其中“1号台”～“15号台”及“全开”和“全关”为电源开关控制键，“确认”和“取消”为功能键。“1号台”～“ 15号台”开关控制键分别对应一个实验室的15台实验设备，实现单台控制操作；“全开”和“全关”对应实验室所有实验设备，可实现所有实验设备的一键开关控制；“确认”和“取消”键对开关控制键的操作进行确认或取消。

状态指示模块：该模块有“1号台”～“ 15号台”共15个指示灯，分别指示该控制台对应实验室的15台实验设备的电源开关状态，灯常亮表示对应实验台电源开，灯常灭表示对应实验台电源关，灯闪烁表示对该实验台正在进行开关控制操作，处于等待确认状态，通过闪烁时间比来区分设备当前开关状态与操作状态。

发射模块：载波频率为315MHz，通过配套天线发射总控台的数字编码。

通信串口：通信串口为总控制台与电脑的通信接口，可使用上位机软件对实验设备进行开关控制，上位机软件界面简洁，操作方便。

3、上位机软件功能

1.串口扫描检测

2.通过串口发送工作台工作命令

3.接收识别主控制台发送工作台开关控制的命令，并刷新工作台状态显示

4.能控制*多32工作台

5.开关工作台操作时间显示

软件界面：

（2）ZN-01电子实训与毕业设计开放式训练系统

4、总体要求

电子实训与毕业设计开放式训练系统，要求由电子模块、便携式实验箱和模块储存柜、开发工具等四部分组成。

*电子积木式拼接方式，可进行软连接和硬连接。

*模块接口统一、协议统一。

*功能电路及器件符合工业标准。

*便携式实验箱要方便学生携带的，学生可以将自己选做的电子模块存放在便携式实验箱中，模块储存柜按需求数量定制，以存放闲置的电子模块。

*招标现场需提供实物样机

5、硬件配置及指标

（一）、基础硬件配置

1.MS51单片机模块

2.STM32单片机模块

3.LCD12864点阵液晶模块

4.LED16X16点阵模块

5.八位数码管模块

6.独立键盘与矩阵键盘模块

7.RS232通信模块

8.USB接口模块

9.火焰传感器模块

10.烟雾传感器模块

11.超声波传感器模块

12.光敏传感器模块

13.人体热红外传感器模块

14.温湿度传感器模块

15.声音传感器模块

16.继电器模块

17.直流电机模块

18.步进电机模块

19.交通灯模块

（二）4G射频收发模块

1.Wifi模块

2.GSM/GPRS模块

3.时钟模块

4.语音播放模块

5.功放模块

6.储存器模块

7.接口引脚转接模块

（三）、综合硬件模块

1.AVR单片机模块

2.EPM240逻辑模块

3.RS485总线通信模块

4.CAN总线通信模块

5.震动传感器模块

6.三轴加速度/角速度传感器模块

7.颜色传感器模块

8.霍尔传感器模块

9.三轴磁场传感器模块

10.空气质量传感器模块

11.电流传感器模块

12.旋转编码器模块

13.RFID模块

14.高速AD模块

15.高速DA模块

（四）、通用工具

*51仿真器

USB接口，DIP40镀金插针。

兼容KEIL C51 UV2/UV3/UV4调试环境，支持单步、断点、随时查看寄存器、变量、内存，支持全速运行时暂停按钮，可仿真各种51指令兼容单片机。内部*大仿真时钟24MHZ，程序存储器64K，仿真的同时已烧好代码，系统可脱机运行。

*51编程器

1.支持AT89S51、AT89S52

2.支持： 

（1）AT90can128 AT90can32等；

（2）Attiny11 Attiny12 Attiny13等

（3）Atmega128 Atmega32 Atmega64 Atmega8等；

（4）USB接口

*AVR仿真器编程器

1.USB接口，带0.5A可恢复保险丝，支持5V/3.3V工作电压；

2.仿真固件可升级，支持AVRstudio软件。

3.支持：

ATmega128,ATmega128L,ATmega16,ATmega162,ATmega162V,ATmega165,ATmega165V, ATmega169,ATmega169V, ATmega16L, ATmega32, ATmega323,ATmega323L, ATmega32L, ATmega64, ATmega64L(支持AVR所有带JTAG口的单片机)。

*JLINK仿真器编程器（用于STM32）

1.USB2.0接口

2.支持 ARM7/9/11 (including thumb mode),Cortex-M0/M1/M3/M4内核；

3.支持Serial Wire Debug (SWD）；

4.支持Serial Wire Viewer (SWV)；

5.可与 IAR Workbench、Keill，ADS，RVDS无缝集成；

6.支持1.2V-5V目标板电压；20pin与SWD接口转接板

7.支持WIN2000/XP/VISTA/7等

*FPGA/CPLD编程器USB-Blaster

1.USB接口

2.稳定支持SignalTap II 嵌入式逻辑分析仪功能；

3.支持ALTERA 公司全系列器件；

4.支持三种 模式：AS、PS和JTAG；

（五）、便携式实验箱

1.尺寸：60*45*30mm

2.电源：三路电源12V、-12V、5V

5V不低于3A

12V不低于2A

（六）、存储柜

尺寸：按学校订购数量定制

（七）嵌入式多功能网络虚拟仪器（与开放实验室信息管理系统配套使用）

A、终端部分采用7寸彩色触摸屏（装学生实验屏上）同时配有虚拟示波器、虚拟逻辑分折仪、虚拟频谱仪、虚拟三用表、虚拟数字量输入输出模块。

B、基于LabVIEW虚拟仪器程序的编程方法，学生可自行设计各种虚拟仪器。

C、仪器包括

1）、双踪存贮示波器，多种同步方式，存贮深度可编程；

通道数：2路

带宽：20MHZ

分辨率：8位

电压范围：-10~+10V

存贮深度：64K

2）、频谱分折仪；

3）、数字三用表，可测电阻、电流、电压等；

数字IO口

通道数：8路IO

输入电平：TTL

输出电平：TTL

电流驱动：20mA/通道

4）、四路智能远程电源控制

5）、数据具有上传与保存功能并能通过服务器显示

6)、提供LabVIEW虚拟仪器软件（拷贝版）

6、训练内容

简易交通灯控制系统

键盘拨号显示器

秒表计时器

简易计算器

RS232计算机串口通信控制小灯开关系统

综合报警系统

基于超声波的倒车雷达测试显示系统

基于超声波的水位测试显示系统

步进电机调速显示系统设计

直流电机测速显示系统设计

有人光控智能小灯控制系统

基于DS18B20的温度数码管显示器

基于DHT11的温湿度度数码管显示器

*14.环境测试仪段码管显示

15.LED点阵屏字幕显示设计

16.LED点阵屏公交站名显示设计

17.LCD12864液晶显示器设计

18.三级菜单键盘设计

19.环境测试仪LCD12864液晶显示

20.数字电子日历系统设计

*21.带上下限报警的温湿度系统设计

22.出租车计价器

23.基于CPLD的矩阵键盘扫描程序设计

24.基于CPLD的数码管动态扫描

25.基于CPLD实现多路模拟串口通信

*26.基于CPLD的线路编码及通信系统设计

27.基于RS485总线分布式温湿度采集系统设计

*28.基于CAN总线分布式温湿度采集系统设计

29.基于NRF24L01模块的无线遥控器设计

*30.基于NRF24L01模块的无线手持信号采集笔设计

31.基于NRF24L01无线传输分布式温湿度采集系统设计

*32.基于传输分布式温湿度采集系统设计

33.基于GPRS的远程分布式温湿度采集系统设计

34.基于WIFI无线传输分布式温湿度采集系统设计

*35.手机接打电话系统设计

（4）电子电拖及自动控制技能鉴定仿真软件（每台配备一套）

7、软件特点

1．在指导方针上，不以某专业或课程的教学大纲为依据，而是以国家维修电工职业标准为指导。

2．在系统定位上，不以理论性系统性为主线，而是以职业技能的训练养成为主要任务。

3．在内容选择上，不以验证性的实验为主要目的，而是以职业标准规定的技能点的仿真实训为主线。

4．在媒体使用上，不以简单的播放式动画为主，而是侧重于动画编程、受训者的参与交互性训练上。

5．在表现形式上，不以实物照片而满足，而是为追求*佳情景性效果采用三维建模技术。

6．在教学设计上，不以简单完成某个技能为满足而是围绕该技能设置了诸如目的、原理、认识、结构、拆装、布局、连线、操作、排故、考评等尽可能完备的模块。

7．该软件包含初级工与中级工、高级工全部12个实训单元的研制工作，总共包含了近100多个实训项目，基本覆盖了电工、电子、电拖、维修电工、PLC等职业技能实训和鉴定设备技术规范中所列出的主要技能项目。网络版用于学生独自仿真模拟练习，单机版用于老师教学实训。

8、软件仿真实训内容：

（5）开放实验室信息管理系统：（全室配一套,与虚拟仪器配套使用）
本系统分为终端和服务器两部分，
终端cpu采用s3c2440 arm9处理器，采用嵌入式linux操作系统，
工作原理
Cpld控制AD采集信号，并将数字信号放入ram中，arm9读取ram数据后处理送液晶屏显示，ARM也可以将波形图片发送到服务器，供老师批阅；
ARM可以通过网络接收服务器命令，控制电源的关闭和打开。
（一）硬件资源：
采用7吋彩色触摸屏作为学生终端
（二）虚拟仪器部分：
1、终端部分（装学生实验台上）同时配有虚拟示波器、虚拟频谱仪、虚拟三用表、电源管理。
2、参数：
1）、启动界面

2）、启动后界面。

万用表功能图标， 网络设置图标， 示波器功能图标， 频谱分析仪图标， 升级功能图标（以后升级直接通过U盘插入USB口，双击此功能即可）
3）、网络设置

通过设置IP地址设置机器号，还可以设置密码电源模块号（用于远程控制实训台的通断电功能）
4）、双踪存贮示波器，多种同步方式，存贮深度可编程；
通道数：2路
带宽：20MHZ
分辨率：8位
电压范围：-10~+10V
存贮深度：64K

Channel switch  通道开关，通过 内勾选要显示的通道，
Setting select 设置选择，通过 单选框，选择要设置的通道的参数，主要是time(时间)  ，voltage(电压量程)  ，screen(抓屏)为上传波形实时画面，screen后可以commit提交到服务器，setting是设置示波器参数 如触发源 触发条件，stop是暂停功能。同时显示暂停状态时的波形。
Exit是退出示波器界面功能。

是显示所设参数的显示。
5）、频谱分折仪；

Stop是暂停，便于分析频谱。commit提交到服务器功能，Exit是退出界面功能。
6）、数字三用表

Module selection 功能选择，通过单选框，选择电压(voltmeter)、电流(ammeter)，电阻(ohmmeter)、通断（on-off）,四种功能，电压又分为AC/DC测量以及量程选择，电流又分为AC/DC测量以及量程选择，电阻可以设置量程。commit提交到服务器功能，Exit是退出界面功能。
系统框架图
主服务器说明
主服务器材料用linux操作系统，并用php+mysql实现web操作。在任何可接入网络的pc机上都可以连入服务器，可以实现远程控制
完成以下功能：
管理学生账号，管理实验，接收学生作业，批改学生作业，远程开关终端设备。
密码设置界面，用于修改web界面的登入密码。

网络设置界面，用于设置服务器的ip地址。

设备管理界面，用于添加，删除，开关终端设备。

院系设置界面，用于添加，删除，修改院系信息。

班级设置界面，用于添加，删除，修改班级信息。

学生设置界面，用于添加，删除，修改学生信息。

实验项目界面，用于添加，删除，修改，统计实验信息。

实验管理界面，用于查询，批改学生实验情况

学生终端部分说明
终端部分包括实验仪器，远程控制两部分。
实验仪器部分包括示波器，三用表，频谱仪，学生可以将实验结果发送到服务器端，老师在服务器端批改作业。
远程控制，可以接收服务器端的命令，将设备关闭或打开。
4、设备配置清单（以20+1台为例）