專利名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單片機(jī)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，屬于教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，可廣泛應(yīng)用于《單片機(jī)原理及應(yīng)用》及其相關(guān)課程的教學(xué)中。
背景技術(shù)：
目前高?！秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用》課程，一般采用理論課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同步的教學(xué)方式，以課堂教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔，這種教學(xué)方式效果不是很好。隨著高校實(shí)踐教學(xué)改革的發(fā)展，如何利用現(xiàn)代化教育技術(shù)，把課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，最大限度地提高學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，成為高校研究主要內(nèi)容。為此研制開(kāi)發(fā)了一種單片機(jī)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，很好地解決了上述問(wèn)題。該系統(tǒng)既保留了原有教學(xué)思想和理念，又發(fā)揮了同步教學(xué)互動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，把課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正融為一體。借助現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，增加了教師和學(xué)生間的互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同步進(jìn)行，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷、使理論課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠同步、教師與學(xué)生之間可以互動(dòng)的單片機(jī)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。其技術(shù)方案為包括教師端設(shè)備、多套學(xué)生端設(shè)備和交換機(jī)，其中教師端設(shè)備包括教師端主機(jī)以及與教師端主機(jī)連接的投影儀、視頻頭和音頻頭，每套學(xué)生端設(shè)備包括學(xué)生端微機(jī)以及與學(xué)生端微機(jī)連接的視頻頭、音頻頭和示波器，其特征在于在教師端設(shè)備及每套學(xué)生端設(shè)備均增設(shè)一套多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，每套多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置均包括電源系統(tǒng)、MCS-51 主板、MCS-96主板、8086/8088主板、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路、I/O 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路、鍵掃顯示控制電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換器電路、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路、8255并行I/O 口擴(kuò)展電路和CPU選擇開(kāi)關(guān)電路，其中 MCS-51主板、MCS-96主板和8086/8088主板經(jīng)CPU選擇開(kāi)關(guān)電路接外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路、I/O 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路、鍵掃顯示控制電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換器電路、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路和8255并行I/O 口擴(kuò)展電路，電源系統(tǒng)分別提供+5V、-5V、+12V、-12V直流電源。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是1、實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步進(jìn)行，信息可在教師端設(shè)備和學(xué)生端設(shè)備之間傳輸。教師端可看到每個(gè)學(xué)生端的信息，學(xué)生端也能看到教師端的信息。2、上述多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，均為模塊化電路，每個(gè)單元獨(dú)立設(shè)計(jì)、互不干預(yù)，又可靈活組合，自由開(kāi)發(fā)，所有總線接口均使用扁平電纜連接，讓學(xué)生通過(guò)理論學(xué)習(xí)，獨(dú)立設(shè)計(jì)該接口器件的應(yīng)用電路。3、本實(shí)驗(yàn)裝置中的部分模塊，具有智能檢測(cè)與控制狀態(tài)，在此狀態(tài)下無(wú)須連接實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，運(yùn)行自檢程序即可對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各接口項(xiàng)目進(jìn)行全面掃描，為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的管理與維護(hù)提供了方便。4、實(shí)驗(yàn)裝置采用多CPU兼容技術(shù)，把不同類型CPU的三總線濃縮與合成，形成完全混為一體的通用型單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，配備了 CPU選擇開(kāi)關(guān)電路，簡(jiǎn)化了不同類型CPU選擇操作。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的構(gòu)成框圖。圖2是多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路原理圖。圖4是繼電器及驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖5是步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖6是I/O 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路原理圖。圖7是鍵掃顯示控制電路原理圖。圖8是A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖9是D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖10是8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路原理圖。圖11是8255并行I/O 口擴(kuò)展電路原理圖。圖12是CPU選擇開(kāi)關(guān)電路圖。圖中1、多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置2、投影儀3、視頻頭4、教師端主機(jī)5、音頻頭 6、交換機(jī)7、學(xué)生端微機(jī)8、音頻頭9、示波器10、視頻頭11、電源系統(tǒng)12、MCS-51主板 13、MCS-96主板14、8086/8088主板15、CPU選擇開(kāi)關(guān)電路16、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 17、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路18、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路19、I/O 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路20、鍵掃顯示控制電路21、A/D轉(zhuǎn)換電路22、D/A轉(zhuǎn)換電路23、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路24、8255 并行I/O 口擴(kuò)展電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1所示為單片機(jī)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成框圖，包括教師端設(shè)備、多套學(xué)生端設(shè)備和交換機(jī)6，其中教師端設(shè)備包括教師端主機(jī)4以及與教師端主機(jī)4連接的投影儀2、視頻頭3 和音頻頭5。每套學(xué)生端設(shè)備包括學(xué)生端微機(jī)7以及與學(xué)生端微機(jī)7連接的視頻頭10、音頻頭8和示波器9，并且在教師端設(shè)備及每套學(xué)生端設(shè)備均增設(shè)一套多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置1。圖2中配備了 CPU選擇開(kāi)關(guān)電路15，采用多CPU技術(shù)，根據(jù)教學(xué)需要分別選擇 MCS-51主板12、MCS-96主板13和8086/8088主板14，其它電路包括外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路16、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路17、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路18、1/0 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路19、 鍵掃顯示控制電路20、A/D轉(zhuǎn)換電路21、D/A轉(zhuǎn)換器電路22、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路23和 8255并行I/O 口擴(kuò)展電路M，經(jīng)CPU選擇開(kāi)關(guān)電路15控制與MCS-51主板12、MCS_96主板 13或8086/8088主板14連接。其工作原理為電源系統(tǒng)11提供+5V、_5V、+12V、_12V直流穩(wěn)壓電源，用連接線和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路16連接，可使用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路16 ；用連接線和繼電器及驅(qū)動(dòng)電路17連接，可使用繼電器及驅(qū)動(dòng)電路17 ；用連接線和步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路18連接，可使用步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路18 ；用連接線和I/O 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路19連接，可使用I/O 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路19 ；用連接線和鍵掃顯示控制電路 20連接，可使用鍵掃顯示控制電路20 ；用連接線和A/D轉(zhuǎn)換電路21連接，可使用A/D轉(zhuǎn)換電路21 ；用連接線和D/A轉(zhuǎn)換器電路22連接，可使用D/A轉(zhuǎn)換器電路22 ；用連接線和8253 定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路23連接，可使用8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路23 ；用連接線和8255并行I/O 口擴(kuò)展電路M連接，可使用8255并行I/O 口擴(kuò)展電路24。圖3中外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展尋址操作，將存儲(chǔ)器RAM的DO D7總線接口，用8 芯扁平線與總線DO D7的任一接口相連；將存儲(chǔ)器RAM的AO A7地址接口，與地址總線單元低八位AO A7的任一接口相連；將存儲(chǔ)器RAM的A8 A15地址接口，與地址總線單元高八位A8 A15的任一接口相連。圖4中開(kāi)關(guān)量輸入端JIN接芯片74LS04的輸入端，芯片74LS04的輸出端經(jīng)電阻 Rl接三極管VT的基極，三極管VT的集電極分別經(jīng)二極管4001、繼電器J接電源Vcc，三極管VT的發(fā)射極接地，并經(jīng)電阻R2接三極管VT的基極。當(dāng)開(kāi)關(guān)量輸入端JIN輸入數(shù)字電平 “0”時(shí)，繼電器J動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)JK閉合、常閉觸點(diǎn)JB斷開(kāi)。圖5中脈沖信號(hào)輸入端BA、BB、BC、BD與芯片74LS04的輸入端連接，芯片74LS04 的輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)器7M52分別接步進(jìn)電機(jī)的A相、B相、C相、D相連接。在電源VCC和地之間連接了 4個(gè)4. 7ΚΩ電阻和4個(gè)二極管。圖6中鎖存器74LS273的輸入端Dl D8，用8芯扁平線與DO D7總線接口連接，鎖存器74LS273的輸出端Ql Q8，用8芯扁平線與POO P07總線接口連接；鎖存器 74LS244的輸入端IAl 2A8，用8芯扁平線與PIO PI7總線接口連接，鎖存器74LSM4 的輸出端IYl 2Y8，用8芯扁平線與DO D7總線接口連接。圖7中芯片IC1、芯片IC2、芯片IC3的輸入端，分別用8芯扁平線與DO D7總線接口連接。芯片ICl的輸出端連接6位LED數(shù)碼管的段碼，芯片IC2的輸出端和驅(qū)動(dòng)器 75452的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器75452的輸出端連接6位LED數(shù)碼管的位碼。字形口與芯片 ICl的11腳連接。字位口 /鍵掃口與芯片IC2的11腳連接，鍵入口與芯片IC3的19腳連接。芯片IC2、芯片IC3的輸出端與矩陣式鍵盤(pán)連接，4個(gè)10ΚΩ電阻和電源連接。圖8中A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸入端INO IN7與外電路的輸入模擬量連接， A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸出端用8芯扁平線與DO D7總線接口連接。圖9中D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的輸入端DIO DI7，用8芯扁平線與數(shù)據(jù)總線接口連接。D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的輸出端11腳、輸出端12腳與集成運(yùn)放IC4的輸入端連接，完成電流/電壓的變換，集成運(yùn)放IC4的輸出端經(jīng)電阻R7接集成運(yùn)放IC5的輸入端，電阻R4接在集成運(yùn)放IC5的7腳和6腳之間，電阻R5接在集成運(yùn)放IC5的7腳和5腳之間， 電阻R6接在集成運(yùn)放IC5的6腳和電源VCC之間。圖10中芯片8253的輸入端DO D7用8芯扁平線與總線接口連接，芯片8253 的11腳接+5V電源，芯片8253的15腳與串行口連接。圖11中1/0 口擴(kuò)展芯片8255的PA 口與芯片27128的數(shù)據(jù)線DO D7連接，芯片8255的PB 口與芯片27128的AO A7連接，芯片8255的PCO PC5對(duì)應(yīng)與芯片271 的A8 A13連接。三極管9013的基極分別經(jīng)電阻R7接芯片27128的22腳、經(jīng)電阻R8接地；三極管9013的射極與地連接；三極管9013的集電極經(jīng)電阻R9分別接三極管9015的基極、電阻RlO的一端和電阻Rll的一端，三極管9015的射極分別接電容Cl 2的一端和電阻RlO的另一端，電容Cl 2的另一端和電阻Rll的另一端接地；三極管9015的集電極經(jīng)二極管VD2分別接二極管VDl和芯片271 的1腳，二極管VDl的另一端接電源VCC。 圖 12 中“96” 表示 MCS-196KB/KC、“88” 表示 8088/8086、“51” 表示 AT89C52/ STC89C58。通常情況下，在開(kāi)機(jī)前正確選擇當(dāng)前CPU類型。在通電狀態(tài)下，亦可撥動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)Sl或選擇開(kāi)關(guān)S2改變當(dāng)前CPU類型，但是在改變當(dāng)前CPU類型后要用RESET系統(tǒng)復(fù)位命令加以確認(rèn)，若不按復(fù)位命令按鈕會(huì)引發(fā)“死機(jī)”。
權(quán)利要求1. 一種單片機(jī)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，包括教師端設(shè)備、多套學(xué)生端設(shè)備和交換機(jī)(6)，其中教師端設(shè)備包括教師端主機(jī)以及與教師端主機(jī)(4)連接的投影儀O)、視頻頭C3)和音頻頭(5)，每套學(xué)生端設(shè)備包括學(xué)生端微機(jī)(7)以及與學(xué)生端微機(jī)(7)連接的視頻頭(10)、 音頻頭(8)和示波器(9)，其特征在于在教師端設(shè)備及每套學(xué)生端設(shè)備均增設(shè)一套多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，每套多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置均包括電源系統(tǒng)(11)、MCS-51主板(12)、 MCS-96主板(1；3)、8086/8088主板(14)、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路(16)、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路(17)、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路(18)、1/0 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路(19)、鍵掃顯示控制電路 O0)、A/D轉(zhuǎn)換電路Ol)、D/A轉(zhuǎn)換器電路(22)、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路(23)、8255并行I/ 0 口擴(kuò)展電路(24)和CPU選擇開(kāi)關(guān)電路(15)，其中MCS-51主板(12)、MCS_96主板(13)和 8086/8088主板(14)經(jīng)CPU選擇開(kāi)關(guān)電路(1 接外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路(16)、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路(17)、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路(18)、1/0 口擴(kuò)展并行輸入輸出電路(19)、鍵掃顯示控制電路(20)、A/D轉(zhuǎn)換電路(21)、D/A轉(zhuǎn)換器電路(22)、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路(23)和 8255并行I/O 口擴(kuò)展電路(24)，電源系統(tǒng)(11)分別提供+5V、-5V、+12V、-12V直流電源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單片機(jī)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，包括教師端設(shè)備、多套學(xué)生端設(shè)備和交換機(jī)，其中教師端設(shè)備包括教師端主機(jī)以及與教師端主機(jī)連接的投影儀、視頻頭和音頻頭，每套學(xué)生端設(shè)備包括學(xué)生端微機(jī)以及與學(xué)生端微機(jī)連接的視頻頭、音頻頭和示波器，其特征在于在教師端設(shè)備及每套學(xué)生端設(shè)備均增設(shè)一套多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，每套多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置均包括電源系統(tǒng)、MCS-51主板、MCS-96主板、8086/8088主板、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、繼電器及驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路、I/O口擴(kuò)展并行輸入輸出電路、鍵掃顯示控制電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換器電路、8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路、8255并行I/O口擴(kuò)展電路和CPU選擇開(kāi)關(guān)電路。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步進(jìn)行。
文檔編號(hào)G09B5/08GK202033911SQ201120054580
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉建飛, 劉連鑫, 宋吉江, 苗匯靜 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)