電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究與開發(fā)

田 媛

（西安航空學(xué)院，陜西 西安 710003）

電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究與開發(fā)

田 媛

（西安航空學(xué)院，陜西 西安 710003）

電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建有助于提升學(xué)生知識(shí)掌握能力與動(dòng)手開發(fā)能力，筆者對(duì)電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究與開發(fā)進(jìn)行探究。文章首先概述了高校電子單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建平臺(tái)的必要性；其次分析了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件電路設(shè)計(jì)；再次分析了單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；最后是對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試與分析，包括對(duì)系統(tǒng)硬件的調(diào)試與系統(tǒng)軟件的調(diào)試。

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；研究開發(fā)；硬件系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)

1 高校電子單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建平臺(tái)的必要性

（1）高校電子單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀。單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用漸廣，在各高校電子類專業(yè)均有與之相關(guān)的課程，然而受限于高校資源，多數(shù)高校仍然使用較為落后的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，既影響了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，同時(shí)也影響了學(xué)生的實(shí)踐能力；另外，部分高校的的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并不完善，所針對(duì)的只是單一的某個(gè)項(xiàng)目，不利于學(xué)生全面掌握單片機(jī)相關(guān)知識(shí)。

（2）構(gòu)建電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性。對(duì)于學(xué)生來說，可以通過這一平臺(tái)掌握該方面的專業(yè)知識(shí)，從而提升動(dòng)手操作能力，能夠?yàn)槿蘸笞呦蚵殘龅於ɑA(chǔ)；對(duì)于教師來說，教師可以通過該平臺(tái)直觀了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，從而提升教學(xué)效率，減輕教學(xué)壓力。

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件電路設(shè)計(jì)

（1）被測(cè)電壓電流信號(hào)源交流電路的設(shè)計(jì)。被測(cè)電壓電流信號(hào)源交流電路主要是提供交流電路，但是在電子單片機(jī)教學(xué)中則主要是依靠該交流電路來進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢測(cè)各種參數(shù)，故而在該處的設(shè)計(jì)中需要考慮到其“監(jiān)測(cè)”作用，以發(fā)揮其作用，在一般的設(shè)計(jì)中，通常是將220V的交流電源變?yōu)?5V或者30V的交流信號(hào)源。

（2）測(cè)量信號(hào)輸入與單片機(jī)借口硬件的設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，單片機(jī)監(jiān)測(cè)電路的依據(jù)是監(jiān)測(cè)的參數(shù)，結(jié)合教材的內(nèi)容，對(duì)于該部分要求并不高，所以并不過分追求高性能，只需要簡單的能使學(xué)生了解單片機(jī)開發(fā)的目的即可，所以在該部分的設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持最優(yōu)原則。例如在對(duì)電壓和電流測(cè)量的接口電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只需要采用AD轉(zhuǎn)換器電路MCl4433進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。

（3）電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單片機(jī)所需要的電壓一般為+5V的直流電壓，所以在設(shè)計(jì)時(shí)候，只需要簡單的對(duì)原工作臺(tái)的變壓器進(jìn)行簡單調(diào)整即可。筆者在設(shè)計(jì)時(shí)采用的主要是集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生對(duì)稱的±5V直流輸出，因?yàn)長M324和OP07的供電需要±5V直流輸出，以此來保證供電的平穩(wěn)度。

3 單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）電壓與電流檢測(cè)的設(shè)計(jì)。電壓與電流檢測(cè)的設(shè)計(jì)主要包括兩方面，一為電壓的測(cè)量選擇與電流信號(hào)測(cè)量的選擇，二為主程序思路的設(shè)計(jì)。電壓和電流信號(hào)的測(cè)量時(shí)主要通過兩條指令決定，以實(shí)現(xiàn)電壓電流的A/D轉(zhuǎn)換；對(duì)于程序思路設(shè)計(jì)，需要先確定其定時(shí)器初值為TH0，運(yùn)用“MOV TH0，#0FFH；”這一命令來實(shí)現(xiàn)，接下來再進(jìn)行之后的步驟。

（2）頻率與相位測(cè)量的設(shè)計(jì)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)相對(duì)較為簡單，所以頻率與相位測(cè)量的設(shè)計(jì)也只需要簡單的設(shè)計(jì)便能夠完成。一般情況下，測(cè)量頻率參數(shù)值需要用一個(gè)通道的脈沖信號(hào)來實(shí)現(xiàn)；而相位差測(cè)量程序則較為麻煩，其關(guān)鍵點(diǎn)是一個(gè)指令，即“SETB EXO”，這一指令表示“允許外部中斷0中斷”，也可以將“0”改為“1”，表示“允許外部中斷1中斷”，從而更好的進(jìn)行相位測(cè)量。

（3）按鍵與顯示程序的設(shè)計(jì)。因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)較為簡單，所以在按鍵與顯示程序的設(shè)計(jì)中主要采用獨(dú)立式按鍵接口電路來進(jìn)行，只需要用到四個(gè)按鍵接口，便能實(shí)現(xiàn)最終的應(yīng)用。顯示程序是整個(gè)平臺(tái)中較為重要的一部分，為了保障顯示程序的合理運(yùn)行，則可以在初始化區(qū)域定義4～6個(gè)顯示緩沖單元，將數(shù)據(jù)存于其中，從而更好地保存與調(diào)用數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)的測(cè)試與分析

（1）系統(tǒng)硬件的調(diào)試。在平臺(tái)構(gòu)建完成之后，還需要對(duì)其硬件進(jìn)行測(cè)試，分析硬件是否能夠正常工作。在對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試時(shí)候主要檢查的是電源供給店路、被測(cè)電壓以及單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路，只有保證相關(guān)元件的接連線正常，才可進(jìn)行下一步的軟件測(cè)試。

（2）系統(tǒng)軟件的調(diào)試。對(duì)于系統(tǒng)軟件的調(diào)試主要通過四個(gè)步驟來完成，第一步是對(duì)問題進(jìn)行分析，明確算法；第二步是畫出流程框圖，尤其是對(duì)于較復(fù)雜的程序，通過流程框圖能夠更清晰地檢測(cè)出其軟件是否存在問題；第三步是源程序的編寫；最后編寫完成之后在偉福_VW環(huán)境中調(diào)試，分析系統(tǒng)軟件是否得以正常運(yùn)行，如果其軟件能夠正常運(yùn)行，則該平臺(tái)的構(gòu)建便是合理有效的。

5 結(jié)語

文章對(duì)電工、電子與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究與開發(fā)進(jìn)行的探究，通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件電路設(shè)計(jì)與單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建了一個(gè)平臺(tái)，該平臺(tái)適合高校學(xué)生進(jìn)行簡單的實(shí)訓(xùn)，希望通過此研究，為部分教師提供一定的參考，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升。

田媛（1989-），女，陜西咸陽人，碩士研究生，助教，主要研究方向：片上機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。