TW-887A變流技術及汽車電子制作演示裝置

一、概 述

“變流技術及汽車電子制作演示裝置”是針對大中專院校開設的《電力電子技術》、《半導體變流技術》等課程實驗實訓大綱的要求，結合上?？茖W技術出版社出版的《職業(yè)技能鑒定培訓教材維修電工（高級）》相關內容，而研制的技能實訓裝置。同時可作為初級、中級維修電工、高級電工、技師及高級技師的技能實訓裝置,具有設故排故的功能，方便對學生進行考核。

二、技術特點

1、安全性可靠：本裝置通過隔離變壓器供電，而且具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準，確保人身安全；根據不同實驗項目的特點，配備了兩種不同的實驗連接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

2、擴展性強：能滿足各類學校相應課程的實驗教學，實驗的深度與廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學的進程作有機地結合。裝置采用掛件式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加部件即可。

3、直觀性強：實驗掛件采用分隔結構形式，正面為實驗原理圖和測試點，增強了學生對實驗內容的感性認識與理性認識；面板布置合理，接插線方便，學生可獨立操作實驗，有利于提高學生實際動手能力。

4、先進性強：實驗涉及了常用的四大類變流技術實驗，且多為廣泛應用的實用電路，但為教學方便，又不失其簡潔性；本裝置又從新器件高度來考慮，加入了新器件的特性實驗、新器件的驅動以及典型的新器件應用的現(xiàn)代電力電子技術實驗，讓學生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時代步伐。

三、技術性能

1.輸入電壓：三相四線～380V±10%  50Hz

2.工作環(huán)境：環(huán)境溫度為-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m

3.裝置容量：＜1.5kVA

4.裝置尺寸：1650mm×700mm×1580mm （5%左右）

四、實訓裝置基本裝備

實訓裝置由控制屏、實訓桌以及各個實訓組件構成

（一）控制屏：采用框架式結構，結構緊湊、牢固、美觀大方，控制屏上層可掛實訓組件。

（二）實訓組件：

1.PE-01交流電源組件

提供三相可調交流電源（范圍單相：0～250V；三相0-450V），自帶有過流保護和漏電保護功能，設有隔離變壓器輸出，實訓安全。

（1）三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網隔離(浮地設計)。

（2）電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

2.PE-02功率二極管組件

提供大功率整流二極管七個（熔絲保護電路），鈕子開關一個，作為整流和續(xù)流使用。

3.PE-03晶閘管組件

提供6只單向晶閘管，用于可控整流實訓，設有RC阻容吸收及熔絲保護電路。

4.PE-04雙向晶閘管組件

提供3只雙向晶閘管,用于交流調壓電路實訓

5.PE-05 GTR、MOSFET、IGBT組件

提供GTR(大功率晶體管)、MOSFET(功率場效應晶體管)、IGBT(絕緣雙極性晶體管)三種功率器件

6.PE-06三相芯式變壓器組件

提供63.5V、0.8A/127V、0.4A芯式變壓器一只

7.PE-07 三同步變壓器組件

設有由三同步變壓器及一只三刀三擲開關組成。

8.PE-07D燈組負載組件

由三只250V/4A燈座組成，實訓時作為電阻性負載使用

9.PE-08電抗器、變壓器組件

提供平波電抗器一組，可供100mH、200mH、700mH選擇，雙路220V變壓器一只

10.PE-9給定及電壓指示組件

提供連續(xù)可調的+15V和-15V給定電壓，帶輸出指示。

11.PE-10交流電參數(shù)表組件

提供真有效值交流數(shù)字電壓表一只（工業(yè)級）：

1）測量范圍：0-500V,設置 2V/20V/200V/1000V四量程，量程自動切換,超量程報警。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程自動提示功能。

3）測量精度：±0.5%+2。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度范圍：-20℃～+50℃。

6）上位機具有實時監(jiān)視及關斷功能。

提供真有效值交流數(shù)字電流表兩只（工業(yè)級）：

1）測量范圍：0-5A, 設置2mA/20mA/200mA/5A四檔量程，具有量程自動切換,超量程自動報警功能。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程提示功能。

3）測量精度：±0.5%+4。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度范圍：-20℃～+50℃。

6）上位機具有實時監(jiān)視及關斷功能。

12.PE-11直流電參表組件

提供直流數(shù)字電壓表一只（工業(yè)級）：

1）測量范圍：0-1000V, 設置2V/20V/200V/1000V四檔量程，具有量程自動切換,超量程自動報警功能。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，具有超量程提示功能。

3）測量精度：±0.5%+2。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度范圍：-20℃～+50℃。

上位機具有實時監(jiān)視及關斷功能

提供直流數(shù)字電流表兩只（工業(yè)級）：

1）測量范圍：0-5A,設置 2mA/20mA/200mA/5A四檔量程，具有量程自動切換,超量程報警功能。

2）2.7寸TFT液晶屏顯示四位測量值，超量程提示。

3）測量精度：±0.5%+2。

4）抽樣率：5次/秒

5）工作溫度范圍：-20℃～+50℃。

6）上位機具有實時監(jiān)視及關斷功能。

13.PE-12單相晶閘管觸發(fā)電路（BT35單結晶體管）

提供單結晶體管來產生觸發(fā)觸發(fā)信號，用于控制單相晶閘管組成的整流電路；

14.PE-12 B TCA785集成觸發(fā)電路

提供西門子TCA785，與KC04（KC09）等相比它對零點的識別更加可靠，輸出脈沖的齊整度好，移相范圍更寬，同時它輸出的脈沖可以人為自由調節(jié)，可用做單相整流或調壓電路實訓。

15.PE-13 TC787觸發(fā)電路組件

采用TC787芯片構成三相全控觸發(fā)電路、具有輸出穩(wěn)定、可靠、輸入阻抗高、抗干擾性能好等優(yōu)點，而且裝調簡便、使用可靠，只需一只這樣的集成電路，就可完成三相移相功能

16.PE-14可調電阻組件

提供90Ω×2/1.3A可調電阻一只， 900Ω×2/0.41A可調電阻一只，作為純阻性負載使用

17.PE-16 直流斬波電路實訓

提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525。可完成教材中降壓斬波電路（Buck Chopper）、升壓斬波電路（Boost Chopper）、升降壓斬波電路（Boost -Buck Chopper）等典型實驗。

18. PE-15智能故障實訓考核儀器（可以聯(lián)網考核，也可以不用電腦單機考核）

一次故障設置多達16個，并帶有擴展接口，可擴展更多的故障設置。故障設置方便、靈活，可以對的學生的技能進行鑒定考核

18.嵌入式多功能網絡虛擬儀器（要求一體嵌入式，不需電腦配套使用，規(guī)格：28*25*20CM，與開放實驗室信息管理系統(tǒng)配套使用）

A、終端部分采用7寸彩色觸摸屏（裝學生實驗屏上）同時配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數(shù)字量輸入輸出模塊。

B、基于LabVIEW虛擬儀器程序的編程方法，學生可自行設計各種虛擬儀器。

C、儀器包括

1）、雙蹤存貯示波器，多種同步方式，存貯深度可編程；

通道數(shù)：2路

帶寬：20MHZ

分辨率：8位

電壓范圍：-10~+10V

存貯深度：64K

2）、頻譜分折儀；

3）、數(shù)字三用表，可測電阻、電流、電壓等；

數(shù)字IO口

通道數(shù)：8路IO

輸入電平：TTL

輸出電平：TTL

電流驅動：20mA/通道

4）、四路智能遠程電源控制

5）、數(shù)據具有上傳與保存功能并能通過服務器顯示

6)、提供LabVIEW虛擬儀器軟件（拷貝版）

19. 汽車電子制作演示套件及開發(fā)平臺：

汽車電子制作演示套件及開發(fā)平臺就是讓學生根據自己的喜好選擇一個實用課題做為畢業(yè)論文選題，通過自己動手制作、編寫程序、調試組裝，最終完成一項具有實際功能且體現(xiàn)實用價值的產品模型，以此獲得資料，再在此基礎上撰寫論文，這樣學生所寫的就是真實反映學生自身水平的論文了。

此產品的使用分五個部分：

1、硬件電路設計，通過對硬件的抄板掌握下述幾點

制圖軟件 元件手冊使用 元件功能分析 硬件電路的設計等

2、電路邏輯及協(xié)議設計。

3、軟件編程。C語言在工程設計中的應用

4、形成文本。

5、實物答辯

二、硬件配置

汽車電子制作演示套件及開發(fā)平臺有電子模塊、便攜式實驗箱和模塊儲存柜等三部分組成。核心的是由幾十個采用積木式標準接口組成的電子模塊，各電子模塊之間可以像搭積木一樣連接，同時可外接主機模塊和傳感器等外設，使其電路功能不斷擴展，涉及內容可涵蓋自動化、電子信息和通信類等專業(yè)。其次，配套的便攜式實驗箱是方便學生攜帶的，學生可以將自己選做的電子模塊存放在便攜式實驗箱中，在做畢業(yè)設計期間，該實驗箱可以以租借的形式由學生保管。同時，為了方便教學管理還配置了模塊儲存柜，以存放閑置的電子模塊。

（一）開發(fā)模塊配置如下：

1、STM32F103單片機核心模塊 ID103

2、CPLD－EPM240可編程邏輯控制模塊  ID104

3、AVR－ATMEGA128單片機核心模塊 ID102

4、51單片機核心模塊 ID101

5、GSM、GPRS通信模塊 ID201

6、RS485模塊 ID202

7、RFID射頻感應模塊 ID203

8、RS232模塊 ID204

9、USB轉串口模塊 ID205

10、LED點陣模塊 ID206

11、NRF 24L01無線模塊  ID207

12、串口WIFI模塊 ID208

13、點陣液晶模塊 ID209

14、鍵盤模塊 ID210

15、超聲波測距模塊 ID212

16、HC－05藍牙模塊  ID213

17、數(shù)碼管模塊 ID214

18、光敏電阻傳感器模塊 ID215

19、流水燈與交通燈模塊 ID216

20、人體紅外傳感器模塊 ID217

21、溫濕度傳感器模塊 ID218

22、火焰煙霧傳感器模塊  ID219

23、振動開關傳感器模塊 ID220

24、CAN總線控制與接口模塊 ID221

25、ZIGBEE模塊 ID222

26、步進電機驅動模塊 ID223

27、直流電機驅動測速模塊 ID224

28、AD采集模塊 ID225

29、DA轉換模塊 ID226

30、三軸加速、三軸角速度、三軸磁場檢測模塊 ID230

31、繼電器控制模塊 ID231

32、旋轉編碼器控制模塊 ID232

33、空氣質量傳感器模塊 ID233

34、聲音傳感器模塊 ID234

35、電流傳感器模塊 ID235

36、霍爾傳感器模塊 ID236

37、時鐘、存儲器模塊 ID237

38、顏色傳感器模塊 ID238

39、接口轉接模塊A

40、接口轉接模塊B

（二）配置開發(fā)工具：

1、51單片機仿真器

2、51單片機編程器模塊（51系列，AVR系列）

3、blaster USB下載線模塊

4、J－Link ARM模塊

（三）個人便攜式工具箱：   集成電源，用于學生便攜，脫離實驗室環(huán)境使用

（四）、平臺的特色創(chuàng)新

汽車電子制作演示套件及開發(fā)平臺立求將理論與實踐緊密結合在一起，以點帶面，多方位的鍛煉學生的動手能力及分析問題與解決問題的能力，所以，該開發(fā)平臺不僅可以用于大學生畢業(yè)設計，同時，還可用于教學實訓項目。

如果將該項目應用于教學實訓中，可以分四個層次引導學生深入學習專業(yè)知識。

１.實訓層次一

用于電子工藝實訓課程。在該平臺提供的孔板上練習焊接，焊接內容可以是由電子模塊組裝的實用電路，如555時基閃爍燈電路、直流穩(wěn)壓電源電路、運算放大器電路等，還可以擴展更復雜的內容，如手機仿真系統(tǒng)。

２.實訓層次二

用于電子制圖實訓課程。根據實用課題內容，找出相應電子模塊，讓學生根據電子模塊的PCB板，運用電子制圖軟件畫出其電路原理圖及PCB圖。如：繪制MS51單片機模塊

３.實訓層次三

用于單片機實訓課程。根據實用課題內容，讓學生自己編寫程序，自己調試，最終完成一個具有實際功能且具有實用價值的產品模型。如：制作數(shù)字溫度的LCD或LED顯示。

4.實訓層次四

用于通信技術實訓課程。根據實用課題內容，讓學生自己了解通信過程，自己調試，最終完成一個具有實際功能且具有實用價值的產品模型。如：搭建基于GSM模塊、鍵盤模塊和LCD模塊實現(xiàn)一個簡單的實用手機系統(tǒng)。

（五）、實訓示例圖片

LCD屏、數(shù)碼管、點陣屏模塊驅動例題展示

STM32F單片機實現(xiàn)的帶藍牙的手機功能例程展示

（三）實訓桌

實訓桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造型美觀大方；設有抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實訓桌底部裝有四個帶剎車的萬向輪，和四個可固定的支撐腳。

（四）實訓連接線

根據不同實訓項目的特點，配備兩種不同的實訓聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線，里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實訓的安全及合理性。

五、實訓項目

1.功率器件及輔助元件特性實訓

(1)電力二極管特性測試

(2)晶閘管SCR特性特性測試

(3)雙向晶閘管BCR特性測試

(4)IGBT特性測試

(5)MOSFET特性測試

(6)GTR特性測試

(7)脈沖變壓器特性

(8)同步變壓器特性

2.觸發(fā)電路實訓

(1)單結晶體管觸發(fā)電路（BT35/BT33）

(2)西門子TCA785單相集成觸發(fā)電路

(3)西門子TCA787三相集成觸發(fā)電路

3.整流電路實訓

不控整流

(1)單相半波不控整流電路

(2)單相全波橋式不控整流

(3)變壓器中心抽頭雙半波不控整流

(4)三相星形連接不控整流電路

(5)三相橋式全波不控整流

可控整流

(1)單相半波可控整流

(2)單相橋式半控整流

(3)單相橋式全控整流

(4)變壓器中心抽頭雙半波可控整流

(5)三相星形連接半波可控整流

(6)三相橋式半控整流電路

(7)三相橋式全控整流

4.逆變電路實訓

(1)單相橋式整流有源逆變

(2)三相橋式整流有源逆變

5.交流調壓電路實訓

(1)單相晶閘管交流調壓電路

(2)三相晶閘管交流調壓電路

(3)單相雙向晶閘管交流調壓電路

(4)三相雙向晶閘管交流調壓電路

6.IGBT直流斬波電路實訓

（1）降壓型斬波電路（（Buck Chopper）

（2）升壓型斬波電路（Boost Chopper）

（3）生降壓型斬波電路（Boost -Buck Chopper）

六、本裝置可設置的部分故障內容：

1.晶閘管觸發(fā)脈沖的丟失

2.晶閘管陰極開路的故障

3.整流橋熔斷絲熔斷的故障

4.觸發(fā)電路同步信號的丟失

5.觸發(fā)電路中脈沖變壓器的故障

6.觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖調節(jié)失效

……………………………………

本實訓裝置故障設置多達16個，每個實訓通過多種故障組合，可設置更多的故障。

七、汽車電子制作課題（只列出部分，其它可由學生自己發(fā)揮）

1.簡易交通燈控制系統(tǒng)

功能描述：交通燈通常指由紅、黃、綠三種顏色燈組成用來指揮交通的信號燈。綠燈亮時，準許車輛通行，黃燈亮時，已越過停止線的車輛可以繼續(xù)通行；紅燈亮時，禁止車輛通行。 紅黃綠信號燈狀態(tài)轉換一般邏輯如下：

狀態(tài)1：南北方向車道的綠燈亮，車道、人行道通行；東西方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；

狀態(tài)2：南北方向車道的黃燈亮，車道、人行道緩行；東西方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；

狀態(tài)3：南北方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；東西方向車道的綠燈亮，車道、人行道通行；

狀態(tài)3：南北方向車道的紅燈亮，車道、人行道禁止通行；東西方向車道的黃燈亮，車道、人行道緩行；

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

LED燈直接用單片機IO口控制

2.鍵盤撥號顯示器

功能描述：數(shù)字按鍵0、1、2、……、9，按某個鍵，則數(shù)碼管同時顯示出按鍵所對應的數(shù)字，之前按鍵顯示的數(shù)字前移一個數(shù)位。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義

3.秒表計時器

功能描述：按鍵按一次開始計時，再按一次停止計時，數(shù)碼管同步顯示計時數(shù)據。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義，時間精確到0.1S

4.簡易計算器

功能描述：按鍵輸入數(shù)字和運算符號，數(shù)碼管顯示對應數(shù)據，實現(xiàn)加、減、乘、除運算

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義

5.RS232計算機串口通信控制小燈開關系統(tǒng)

功能描述：利用串口調試助手軟件，自定義通信協(xié)議，發(fā)送不同的數(shù)據，控制不同顏色的小燈亮與滅。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID204 RS232接口模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

串口調試助手軟件可以網上下載或者自己編輯；LED燈直接用單片機IO口控制

6.綜合報警系統(tǒng)

功能描述：對人體紅外、火焰、煙霧有毒氣體幾種報警信號進行報警顯示。人體紅外報警信號定義為“1”，有報警時數(shù)碼管顯示“1”；火焰報警信號定義為“2”，有報警時數(shù)碼管顯示“2”；煙霧有毒氣體報警信號定義為“3”，有報警時數(shù)碼管顯示“3”；無報警則顯示為0。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID219煙霧傳感器模塊，ID217人體紅外傳感器模塊

設計說明：

人體紅外傳感器的檢測時間和延時時間均可通過電位器調節(jié)；火焰和煙霧的檢測閾值均可通過電位器調節(jié)

7.基于超聲波的倒車雷達測試顯示系統(tǒng)

功能描述：基于超聲波模塊，進行距離測試顯示功能。當距離障礙物小于1M時通過蜂鳴器報警，距離越近報警聲間隔頻率越高。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID212超聲波傳感器模塊

設計說明：

如果沒有蜂鳴器模塊，則可通過“ID216流水燈與交通燈模塊”中的LED燈代替

8.基于超聲波的水位測試顯示系統(tǒng)

功能描述：基于超聲波模塊，進行距離測試顯示功能。利用超聲波模塊產生超聲波傳輸反射接收與時間的關系，用單片機進行控制與數(shù)據處理，并將結果數(shù)據在數(shù)碼管上顯示處理。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID212超聲波傳感器模塊

設計說明：

因為水面可能會存在波紋起伏，需多次測試才能得到較準確數(shù)據

9.步進電機調速顯示系統(tǒng)設計

功能描述：通過調節(jié)AD采集模塊上的電平調節(jié)電位器，改變AD采集模塊輸入端的電平值，從而控制步進電機的轉速，并在數(shù)碼管上顯示。用三個按鍵定義為：正傳，反轉和停止。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID225 AD采集模塊，ID223步進電機模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義；按鍵與電機轉速對應關系自定義（注意步進電機的最高轉速）

10.直流電機測速顯示系統(tǒng)設計

功能描述：調節(jié)直流電機模塊上的電位器改變電機的轉速，通過光電開關測量電機轉速并在數(shù)碼管上顯示。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID224直流電機模塊

設計說明：

按鍵鍵值自定義；按鍵與電機轉速對應關系自定義（注意步進電機的最高轉速）

11.有人光控智能小燈控制系統(tǒng)

功能描述：利用人體紅外傳感器模與光敏傳感器，實現(xiàn)天黑有人經過時點亮小燈、天亮或者無人時熄滅小燈的智能控制系統(tǒng)；當然也可手動開關燈。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID215光敏傳感器模塊，ID216流水燈與交通燈模塊，ID217人體紅外傳感器模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

LED燈直接用單片機IO口控制；按鍵鍵值自定義

12.基于DS18B20的溫度數(shù)碼管顯示器

功能描述：使用DS18B20溫度傳感器和數(shù)碼管實現(xiàn)溫度測量顯示器。

溫度值段碼管顯示畫面

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID218溫濕度傳感器模塊

設計說明：

溫度值用“t .”符號標記；溫度值精確到0.5攝氏度

13.基于DHT11的溫濕度度數(shù)碼管顯示器

功能描述：使用DS18B20溫度傳感器和數(shù)碼管實現(xiàn)溫濕度度測量顯示器，溫度和濕度切換顯示。

溫度值段碼管顯示畫面

濕度值段碼管顯示畫面

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID218溫濕度傳感器模塊

設計說明：

溫度值用“t .”符號標記；濕度值用“rH.”符號標記；溫濕度值自動切換顯示，每個數(shù)值間隔2S

14.環(huán)境測試儀段碼管顯示

功能描述：實時測試環(huán)境空氣的溫度、濕度、和光線亮度。光線亮度分三個等級：光線低、光線適中、光線高。

測量光線時，把整個光敏電阻暴露于測量環(huán)境下；如果想用手遮住光線測量光敏電阻是否正常工作時，用手掌而不要用手指，因為手指兩測會漏一些光線。

溫度值段碼管顯示畫面

濕度值段碼管顯示畫面

高亮度值段碼管顯示畫面

適中亮度值段碼管顯示畫面

低亮度值段碼管顯示畫面

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID214數(shù)碼管8模塊，ID218溫濕度傳感器模塊，ID215光敏傳感器模塊

設計說明：

溫度值用“t .”符號標記；濕度值用“rH.”符號標記；亮度值用“L .”符號標記；溫濕度、亮度值自動切換顯示，每個數(shù)值間隔2S

15.LED點陣屏字幕顯示設計

功能描述：級聯(lián)8塊16X16點陣屏模塊，顯示出“偉大復興的中國夢”、“中國加油！”等字樣，可切換顯示、左移顯示。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID206 LED點陣8模塊

設計說明：

每一套硬件中只配置了一個”16X16點陣屏模塊”，使用時需要向其他組借用

16.LED點陣屏公交站名顯示設計

功能描述：級聯(lián)8塊16X16點陣屏模塊，模擬公交車站名顯示系統(tǒng)。當按下某個按鍵后，顯示屏顯示出對應的站臺名，連續(xù)顯示三次顯示，字位超過8個時可左移流動顯示。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID206 LED點陣8模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

每一套硬件中只配置了一個”16X16點陣屏模塊”，使用時需要向其他組借用

17.LCD12864液晶顯示器設計

功能描述：使用單片機驅動液晶顯示器工作，顯示出自己的名字、學號、手機號及郵箱等信息，一頁不夠顯示可以切換二頁顯示；也可設計簡易動畫顯示，比如一只奔跑的馬、一只飛翔的鳥等。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，

18.三級菜單鍵盤設計

功能描述：實現(xiàn)一個三級菜單：第一級為主菜單，3個菜單項目；每個主菜單項目進入后有2個二級菜單項目；每個二級菜單項目進入后有一個三級菜單項目。鍵盤定義：左移、右移、加、減、確認、返回鍵，用于菜單項目的上、下選擇，進入和退出。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，

19.環(huán)境測試儀LCD12864液晶顯示

功能描述：實時測試環(huán)境空氣的溫度、濕度、和光線亮度。光線亮度分三個等級：光線低、光線適中、光線高。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，

20.數(shù)字電子日歷系統(tǒng)設計

功能描述：使用單片機計時和驅動液晶顯示器工作，顯示日期、星期、時鐘信息，并可通過鍵盤對年、月、日、時、分、秒等進行設置；注意每年各月天數(shù)的處理和星期的計算。

上電初始化顯示畫面

進入設置模式畫面（年份設置）

進入設置模式畫面（月份設置）

進入設置模式畫面（小時設置）

進入設置模式畫面（分鐘設置）

進入設置模式畫面（秒鐘設置）

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，按鍵鍵值自定義

21.帶上下限報警的溫濕度系統(tǒng)設計

功能描述：采集環(huán)境空氣溫度和濕度，并在LCD液晶上顯示出實時數(shù)值；可通過鍵盤按鍵設置溫度的上限值和下限值，當溫度超過上下限值時產生報警，驅動LED燈閃爍。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊，ID218溫濕度傳感器模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，按鍵鍵值自定義

22.出租車計價器

功能描述：利用步進電機、按鍵模擬汽車的起步、加速、迅速行駛、減速、停止等過程，實現(xiàn)出租車計時計程計價的系統(tǒng)。

計價規(guī)則:

1、15 公里以內每公里收費 2 元；

2、15 公里以上每公里收費 3 元；

3、停車等候時，每累計 5 分鐘加 2 元；

5、超過 30 公里后，超出部分加收 50%的空返費；

4、起步價 3 公里 10 元。

出租車計價器顯示畫面

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊， ID223步進電機模塊

設計說明：

液晶對比度需要調至適中，否則沒有字跡顯示出來，按鍵鍵值自定義

23.基于CPLD的矩陣鍵盤掃描程序設計

功能描述：雖說矩陣鍵盤可以降低占用單片機IO口的數(shù)量，但是隨著按鍵個數(shù)的增加，實際所占用單片機IO的數(shù)量也是不可忽略的。如果加上驅動一個12864的點陣液晶所占用的IO口，類似89C51這種單片機所剩IO也不多了。另外，如果直接用單片機CPU直接動態(tài)掃描矩陣鍵盤，則CPU資源被占用較多或限制。而采用CPLD擴展驅動方案，鍵盤的循環(huán)的任務就完全由CPLD完成，單片機只要在收到中斷后讀取下總線數(shù)據就可以了；

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID210獨立鍵盤與矩陣鍵盤模塊

設計說明：

自定義按鍵鍵值，自定義鍵值讀取地址

24.基于CPLD的數(shù)碼管動態(tài)掃描

功能描述：數(shù)碼管動態(tài)掃描接口方式，占用IO口少，電路簡單，但是需要較高頻率的循環(huán)刷新數(shù)據，如果直接用單片機CPU直接驅動，則CPU資源被占用較多或限制。而采用CPLD擴展驅動方案，循環(huán)刷新數(shù)據的任務就完全由CPLD完成，對單片機而言只要在需要是輸送一次顯示數(shù)據就行，這樣對單片機資源占用較少，而且編程也相對簡單。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID214數(shù)碼管8模塊

設計說明：

自定義每位段碼管顯示值寫入地址

25.基于CPLD實現(xiàn)多路模擬串口通信

功能描述：如果一個硬件系統(tǒng)中，以89C51單片機為核心，而卻需要使用三四個UART串口通信，其中一種方案就是使用CPLD進行模擬串口的通信協(xié)議，擴展多個UART串口出來，然后用單片機總線進行各個串口的數(shù)據發(fā)送和讀取。

依次類推，可實現(xiàn)IIC，SPI等多種通信串口的擴展。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID204 RS232接口模塊

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

26.基于CPLD的線路編碼及光通信系統(tǒng)設計

功能描述：自選一個線路編碼，將編碼后數(shù)據通過光發(fā)端機轉換為光信號，經過光纖傳輸后，再通過光收端機還原成電信號，進行時鐘提取、解碼輸出；將解碼輸出信號與原碼進行對比。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID104 CPLD模塊，ID211 光纖收發(fā)模塊

設計說明：

線路編碼電平必須為TTL電平，否則無法直接通過光端機收發(fā)

27.基于RS485總線分布式溫濕度采集系統(tǒng)設計

功能描述：主機模塊通過RS485總線，采用主從問詢方式獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID202 RS485接口模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數(shù)碼管8模塊，ID202 RS485接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數(shù)碼管8模塊，ID202 RS485接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數(shù)碼管8模塊，ID202 RS485接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

28.基于CAN總線分布式溫濕度采集系統(tǒng)設計

功能描述：

主機模塊通過CAN總線，獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID221 CAN接口模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數(shù)碼管8模塊，ID221 CAN接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數(shù)碼管8模塊，ID221 CAN接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數(shù)碼管8模塊，ID221 CAN接口模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

29.基于NRF24L01模塊的無線遙控器設計

功能描述：通過無線模塊，將按鍵鍵值發(fā)射出去；接收端接收后控制對應的LED燈亮滅。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID216流水燈與交通燈模塊

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

30.基于NRF24L01模塊的無線手持信號采集筆設計

功能描述：將待測試信號通過AD采樣離散量化為數(shù)字化數(shù)值，再通過無線模塊將測得數(shù)據發(fā)射出去；接收端收到波形數(shù)據后在LCD液晶上還原顯示出來

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID225 AD采樣模塊

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件；待測信號頻率不能太高，幅度值0～5V

31.基于NRF24L01無線傳輸分布式溫濕度采集系統(tǒng)設計

功能描述：主機模塊通過NRF24L01無線傳輸，采用主從問詢方式獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID207 2.4G無線通信模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數(shù)碼管8模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數(shù)碼管8模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數(shù)碼管8模塊，ID207 2.4G無線通信模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

32.基于ZIGBEE傳輸分布式溫濕度采集系統(tǒng)設計

功能描述：主機模塊通過ZIGBEE無線傳輸，獲得各個從機采集的溫濕度值，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID207 2.4G無線通信模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數(shù)碼管8模塊，ID222 ZIGBEE模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數(shù)碼管8模塊，ID207 ZIGBEE模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數(shù)碼管8模塊，ID207 ZIGBEE模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

33.基于GSM模塊的基站定位技術研究

功能描述：通過GSM模塊登記的多個基站信號強度的比較，可獲得GSM模塊相對于基站的位置，根據查詢基站的坐標從而得到GSM模塊較為準確的位置，將獲得的定位位置坐標通過LCD液晶顯示出來

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID201 GSM/GPRS模塊；

設計說明：

一些基站位置數(shù)據可通過互聯(lián)網獲得。

34.基于GSM的遠程家電遙控設計

功能描述：通過短信方式，自定義短信關鍵字符與電器的對應關系，動作狀態(tài)的對應關系，控制指定電器的開關。、

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID216流水燈與交通燈模塊，ID201 GSM/GPRS模塊；

設計說明：

自定義短信協(xié)議；電器用“ID216流水燈與交通燈模塊”中的LED燈代替

35.基于GSM的遠程分布式溫濕度采集系統(tǒng)設計

功能描述：通過短信方式，各個從機將采集的溫濕度值間隔一定時間向主機提交一次，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID201 GSM/GPRS模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數(shù)碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數(shù)碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數(shù)碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

36.基于GPRS的遠程分布式溫濕度采集系統(tǒng)設計

功能描述：各個從機監(jiān)測各地溫濕度，間隔1小時提交一次。所有監(jiān)控狀態(tài)顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

有外網固定IP的計算機一臺（SocketTool調試工具/自己編寫軟件）

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數(shù)碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數(shù)碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數(shù)碼管8模塊，ID201 GSM/GPRS模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

37.基于RC522的實現(xiàn)IC卡的權限驗證、扣費、卡內信息顯示等

功能描述：模擬一個實際中使用的環(huán)境（如公交IC卡，浴室控水器，自行車租賃等），當用戶IC卡刷卡時，扣除一定的費用，并將卡內必要信息在讀卡器顯示屏上顯示出來。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（從機1），D209點陣液晶12864模塊，ID203 RFID模塊

設計說明：

為降低難度，讀卡器內的用戶信息為本地已存信息。

38.基于WIFI無線傳輸分布式溫濕度采集系統(tǒng)設計

功能描述：通過WIFI局域網，各個從機將采集的溫濕度值間隔一定時間向主機提交一次，顯示在主機驅動的液晶顯示屏上。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊（主機），ID209點陣液晶12864模塊，ID208 WIFI模塊，無線路由器；

ID101 89C51單片機模塊（從機1），ID214數(shù)碼管8模塊，ID208 WIFI模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機2），ID214數(shù)碼管8模塊，ID208 WIFI模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

ID101 89C51單片機模塊（從機3），ID214數(shù)碼管8模塊，ID208 WIFI模塊，ID218溫濕度傳感器模塊；

……

設計說明：

此系統(tǒng)需要多組硬件

39.手機接打電話系統(tǒng)設計

功能描述：設計并完成手機接打電話功能，完能和真正手機的通話功能

使用模塊：

單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，鍵盤模塊，手機模塊

設計說明：

此系統(tǒng)涉及內容較多，系統(tǒng)性強，有一定開發(fā)難度

40.兩路用戶的電話時分交換機系統(tǒng)設計（選配）

功能描述：

實現(xiàn)話機的摘掛機檢測，撥號檢測，號碼識別，撥號音、忙音、回鈴音、振鈴的產生與控制，PCM編譯碼芯片的驅動，時分交換控制，電話呼叫流程邏輯，以及電話通信狀態(tài)的液晶同步顯示等。

使用模塊：

ID101 89C51單片機模塊，ID209點陣液晶12864模塊，ID104 CPLD模塊，ID227電話接口模塊，ID229時分交換模塊，兩部電話單機

設計說明：

此系統(tǒng)涉及內容較多，系統(tǒng)性強，有一定開發(fā)難度

七、設備配置清單

附一：電工技能鑒定仿真軟件（具有軟件著作權）

一、軟件特點

1．在指導方針上，不以某專業(yè)或課程的教學大綱為依據，而是以國家維修電工職業(yè)標準為指導。

2．在系統(tǒng)定位上，不以理論性系統(tǒng)性為主線，而是以職業(yè)技能的訓練養(yǎng)成為主要任務。

3．在內容選擇上，不以驗證性的實驗為主要目的，而是以職業(yè)標準規(guī)定的技能點的仿真實訓為主線。

4．在媒體使用上，不以簡單的播放式動畫為主，而是側重于動畫編程、受訓者的參與交互性訓練上。

5．在表現(xiàn)形式上，不以實物照片而滿足，而是為追求情景性效果采用三維建模技術。

6．在教學設計上，不以簡單完成某個技能為滿足而是圍繞該技能設置了諸如目的、原理、認識、結構、拆裝、布局、連線、操作、排故、考評等盡可能完備的模塊。

7．該軟件包含初級工與中級工、高級工全部12個實訓單元的研制工作，總共包含了近100多個實訓項目，基本覆蓋了電工、電子、電拖、維修電工、PLC等職業(yè)技能實訓和鑒定設備技術規(guī)范中所列出的主要技能項目。網絡版用于學生獨自仿真模擬練習，單機版用于老師教學實訓。

二、軟件仿真實訓內容：

附二：開放實驗室信息管理系統(tǒng)：（全室配一套,與虛擬儀器配套使用）

A、．開放實驗室信息管理系統(tǒng)的必要性

學生動手能力的培養(yǎng)、分折問題解決問題能力的培養(yǎng)、自主實驗和創(chuàng)新實驗能力的培養(yǎng)均需要一個寬松的、開放的、設備齊全的實驗環(huán)境。但是目前很多學校因師資力量有限無法將實驗室開放，這一方面造成資源浪費另一方面學生又得不到煅煉。針對這一問題，配備本實驗室信息化管理系統(tǒng)，它可有效解決上述矛盾。具備這樣條件的實驗室可以不必配備固定的老師管理和輔導，學生可以自主按排實驗時間并通過刷卡確定機位，并通過學生終端計算機中的實驗課件、儀器儀表介紹課件、自主實驗題庫、在線幫助等資源完成各類實驗。

B、智能開放實驗室管理系統(tǒng)簡介

智能實驗室管理系統(tǒng)（以下稱：本系統(tǒng)）是以標準化實驗室管理思想為基礎、網絡技術為驅動新開發(fā)的管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)能對實驗室設備及學生實驗過程進行智能化管理，以實時了解實驗室設備狀態(tài)及學生實驗完成狀況，跟蹤記錄實驗痕跡，確保老師能了解學生做實驗的流程。

實驗室管理手段包括：短信，郵件，web頁面。

C．開放實驗室資源配置

建設開放實驗室應具備必要的硬件和軟件資源：

（一）硬件資源：

1、手機（可選）：發(fā)送和接收實驗室設備管理及狀態(tài)信息。

2、管理員PC：用于發(fā)送和接收實驗室管理及狀態(tài)信息，接收學生的實驗數(shù)據（波形，數(shù)據包等實驗數(shù)據），發(fā)送提示信息及試題到學生實驗設備上。

3、服務器：服務器為本系統(tǒng)的核心部分，完成接收管理員控制信息，發(fā)送采集到的終端實驗數(shù)據到web頁面，對終端設備的控制，終端實驗數(shù)據的采集。

4、網絡設備：路由器等，傳輸各種數(shù)據。

5、終端：虛擬示波器，發(fā)送及接收數(shù)據，直接控制設備

（二）軟件資源：

1.web頁面系統(tǒng)，通過web頁面設置本系統(tǒng)的各項參數(shù)，個性化定制，實時接收并顯示學生實驗數(shù)據，發(fā)送控制命令到服務器，并由服務器發(fā)送控制命令到終端，達到控制實驗室設備的目的。

2.短信控制系統(tǒng)，向特定的手機發(fā)送實驗室設備狀態(tài)，接收特定手機的控制命令，并由服務器發(fā)送控制命令到終端，達到控制實驗室設備的目的。

3.郵件控制系統(tǒng)，向特定的郵箱發(fā)送實驗室設備狀態(tài)，接收特定郵箱的控制命令，并由服務器發(fā)送控制命令到終端，達到控制實驗室設備的目的。

4.數(shù)據庫存儲系統(tǒng)，存儲學生實驗過程數(shù)據，以便老師后續(xù)查看學生的實驗過程。