電工、電子與單片機實驗平臺研究與開發(fā)

田 媛

（西安航空學(xué)院，陜西 西安 710003）

電工、電子與單片機實驗平臺研究與開發(fā)

田 媛

（西安航空學(xué)院，陜西 西安 710003）

電工、電子與單片機實驗平臺的構(gòu)建有助于提升學(xué)生知識掌握能力與動手開發(fā)能力，筆者對電工、電子與單片機實驗平臺研究與開發(fā)進(jìn)行探究。文章首先概述了高校電子單片機綜合實驗平臺發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建平臺的必要性；其次分析了實驗平臺硬件電路設(shè)計；再次分析了單片機軟件系統(tǒng)的設(shè)計；最后是對系統(tǒng)的測試與分析，包括對系統(tǒng)硬件的調(diào)試與系統(tǒng)軟件的調(diào)試。

單片機實驗平臺；研究開發(fā)；硬件系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)

1 高校電子單片機綜合實驗平臺發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建平臺的必要性

（1）高校電子單片機綜合實驗平臺發(fā)展現(xiàn)狀。單片微型計算機應(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)實驗設(shè)備，既影響了學(xué)生的實訓(xùn)活動，同時也影響了學(xué)生的實踐能力；另外，部分高校的的單片機實驗平臺并不完善，所針對的只是單一的某個項目，不利于學(xué)生全面掌握單片機相關(guān)知識。

（2）構(gòu)建電工、電子與單片機實驗平臺的必要性。對于學(xué)生來說，可以通過這一平臺掌握該方面的專業(yè)知識，從而提升動手操作能力，能夠為日后走向職場奠定基礎(chǔ)；對于教師來說，教師可以通過該平臺直觀了解學(xué)生對知識的掌握情況，從而提升教學(xué)效率，減輕教學(xué)壓力。

2 實驗平臺硬件電路設(shè)計

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

（2）測量信號輸入與單片機借口硬件的設(shè)計。在硬件設(shè)計方面，單片機監(jiān)測電路的依據(jù)是監(jiān)測的參數(shù)，結(jié)合教材的內(nèi)容，對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)生了解單片機開發(fā)的目的即可，所以在該部分的設(shè)計必須堅持最優(yōu)原則。例如在對電壓和電流測量的接口電路進(jìn)行設(shè)計時，只需要采用AD轉(zhuǎn)換器電路MCl4433進(jìn)行設(shè)計即可。

（3）電源供電系統(tǒng)設(shè)計。單片機所需要的電壓一般為+5V的直流電壓，所以在設(shè)計時候，只需要簡單的對原工作臺的變壓器進(jìn)行簡單調(diào)整即可。筆者在設(shè)計時采用的主要是集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生對稱的±5V直流輸出，因為LM324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 單片機軟件系統(tǒng)的設(shè)計

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

（2）頻率與相位測量的設(shè)計。因為設(shè)計相對較為簡單，所以頻率與相位測量的設(shè)計也只需要簡單的設(shè)計便能夠完成。一般情況下，測量頻率參數(shù)值需要用一個通道的脈沖信號來實現(xiàn)；而相位差測量程序則較為麻煩，其關(guān)鍵點是一個指令，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)行相位測量。

（3）按鍵與顯示程序的設(shè)計。因為本次實驗平臺開發(fā)設(shè)計較為簡單，所以在按鍵與顯示程序的設(shè)計中主要采用獨立式按鍵接口電路來進(jìn)行，只需要用到四個按鍵接口，便能實現(xiàn)最終的應(yīng)用。顯示程序是整個平臺中較為重要的一部分，為了保障顯示程序的合理運行，則可以在初始化區(qū)域定義4～6個顯示緩沖單元，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)的測試與分析

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

（2）系統(tǒng)軟件的調(diào)試。對于系統(tǒng)軟件的調(diào)試主要通過四個步驟來完成，第一步是對問題進(jìn)行分析，明確算法；第二步是畫出流程框圖，尤其是對于較復(fù)雜的程序，通過流程框圖能夠更清晰地檢測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行，如果其軟件能夠正常運行，則該平臺的構(gòu)建便是合理有效的。

5 結(jié)語

文章對電工、電子與單片機實驗平臺研究與開發(fā)進(jìn)行的探究，通過實驗平臺硬件電路設(shè)計與單片機軟件系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)建了一個平臺，該平臺適合高校學(xué)生進(jìn)行簡單的實訓(xùn)，希望通過此研究，為部分教師提供一定的參考，同時促進(jìn)學(xué)生實踐能力的提升。

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