專利名稱：模塊式多功能實驗裝置的制作方法
所屬領域本發(fā)明屬于一種實驗設備，特別涉及一種在教學中使用的模塊式多功能實驗裝置。
背景技術：
當前，無論在市場上還是在大中專院校的實驗室里都可以看到各種類型的單片機實驗箱(或實驗板)。但無論型體尺寸如何，它們的結構形式都屬整體結構。這種結構形式存在很多缺點，如1.一種實驗箱(或實驗板)只能完成一類單片機實驗，功能單一；2.由于是整體結構，不易更新換代，除非將整個實驗箱(或實驗板)報廢；3.學生只有將整體結構搞清楚后才能動手實驗，不利于實現邊教邊實驗的教學規(guī)律；；4.不利于功能的擴展，無法增加新的技術和實現不同專業(yè)開設不同的實驗內容；5.一旦工作，將整體帶電，耗電量大，等等。總之，傳統的實驗裝置集中化、不靈活、太復雜、不易學、擴展性差等缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于克服上述現有技術中存在的不足，而提供一種模塊式多功能實驗裝置，該裝置采用了模塊式系統設計結構，在同類產品中，率先把各類實驗裝置分離化，結構簡單、使用方便。
本發(fā)明的技術方案是一種模塊式多功能實驗裝置，其特征在于由實驗模塊、功能擴展模塊和外圍電路模塊組成；實驗模塊由可相互組合的若干個實驗模塊板組成；每個模塊分別設有獨自的電源開關。
所述實驗模塊含有擴展端口。
所述實驗模塊、功能擴展模塊和外圍電路模塊嵌入實驗箱內。
所述每個功能模塊上設有四個電源插針，即為±12V、5V、0V電源。
所述實驗箱內可嵌入程序存儲器ROM、數據存儲器RAM實驗模塊、A/D轉換電路實驗模塊、D/A轉換電路實驗模塊、I/O口線、鍵盤、LED或LCD顯示電路模塊、8155、8253、8279實驗模塊板。
所述實驗箱內取出CPU，8155/8253，I/O口，鍵盤四塊實驗板進行8155輸入輸出口實驗。
本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明采用模塊化結構，把各個功能電路分離化，具有拼圖一樣的功效，主要優(yōu)點1.可適應不同的CPU。
在同一箱體結構內，只要選擇不同的最小系統模塊，即可適應不同的CPU工作，實現一箱多用。
2.有利于產品的更新換代。
由于科技產品研制的連續(xù)性，最新產品的研制不可能完全脫離原有產品，本系統采用的設計方法，使以前資源可以共享，縮短設備更新周期，降低研發(fā)成本。
3.利于教學、利于學生學習。
由于該實驗裝置采用模塊化，每一模塊都具有獨立的電路結構，成本低，易于攜帶，針對不同的教學環(huán)節(jié)，教師可以將不同的模塊帶到教室，實現實物教學。學生只要掌握單元知識即可選用單元模塊進行實驗，邊學邊做，利于掌握所學內容；同時學生也可以發(fā)揮獨創(chuàng)精神，自行連接，自行設計，實現不同的設計目的。
5.節(jié)省能源由于“模塊式多功能實驗裝置”上，每一單元模塊都具有獨立的電源開關，不同的實驗僅需要幾個不同的模塊，其它模塊即可斷電，節(jié)省了能源。
6.保持了傳統裝置整體結構的形式當將模塊裝滿實驗箱的時候，保持了傳統裝置整體結構的形式。
7.多功能應用該實驗裝置，可以運用于大、中專院校的教學，以及廠礦企業(yè)對學生和員工的培訓，技師培養(yǎng)，只要根據不同的培養(yǎng)目的，選擇不同類型的結構模塊，即可實現多功能應用的目的。
8.優(yōu)化內部設計結構(1)將MCS、AVR、CPLD、DSP等不同的系統有機的結合起來；(2)具有MCS單片機，AVR單片機等下載線功能；
(3)隱秘型電源，即每一個模塊的四個插針即為±12V、5V、0V電源。
(4)一針多用，即插針即用于固定模塊、電源測試、又用于模塊的起拔。


圖1為本發(fā)明的平面設計圖。
圖2為8155輸入輸出口實驗的實驗電路圖。
圖3為8155輸入輸出口實驗的實驗程序框圖。
具體實施例方式如圖1所示模塊式多功能實驗裝置包括箱體1、嵌入箱體內的實驗模塊、功能擴展模塊和外圍電路模塊。
實驗裝置由9塊實驗模塊板組成，每個功能模塊分別設有獨自的電源開關，且每個功能模塊的四頂點上設有四個電源插針2，即為±12V、5V、0V電源。在做不同的實驗時可以選用不同的模塊進行組合，組合形式由實驗內容決定，可以選擇一塊至九塊，甚至可以向箱體外無限擴展。實驗模塊含有擴展端口，實驗人員可以使用本系統提供的單元模塊進行功能擴展，也可以自行擴展，進行新技術開發(fā)。如實驗箱內可嵌入程序存儲器ROM、數據存儲器RAM實驗模塊、A/D轉換電路實驗模塊、D/A轉換電路實驗模塊、I/O口線、鍵盤、LED或LCD顯示電路模塊、8155、8253、8279實驗模塊板。
以下以“8155輸入輸出口實驗”為例說明如下。
1、實驗要求利用實驗板上提供的可編程通用并行接口芯片8155，自行連接電路，編寫簡單程序。
2、實驗目的靈活掌握8155并行接口芯片的應用方法。
3、參考圖3說明硬件連接關系。
(1)取出MCU即CPU，8155/8253，I/O口，鍵盤四塊實驗板。連線如下MCU板J4 EA 》》》 J4 VCC用跳線短接；MCU板J3 ALE 》》》 8155實驗板J11 ALE；
MCU板J3 WR 》》》8155實驗板J11 WR；MCU板J3 RD 》》》8155實驗板J11 RD；MCU板J3 P3.0 》》》8155實驗板J12 IO/M；MCU板J0 P0(0-7)》》》8155實驗板J3 AD(0-7)；8155實驗板 PA(0-7)》》》I/O實驗板J1(L16-L9)；8155實驗板 PB0》》》鍵盤實驗板J28針；(2)在這里我們將PA設定為輸出口，PB口設定為輸入口(3)當PB0為高電平時，PA口的發(fā)光二極管做單一移位；當PB0為低電平時，PA口的發(fā)光二極管做閃爍顯示。
4、小結(1)實驗中，PB口設定為輸出口，PA口設定為輸入口；(2)在這里我們使用P3.0和P3.1作為I/O口，當P3.0為高電平時，對I/O口進行讀寫；當P3.0為低電平時，對內部RAM進行讀寫。
(3)按鍵時，往往會有抖動，就需要進行去抖處理。軟件方法進入中斷時，程序中采用延時以躲過抖動(大約20-30ms即可)。硬件方法可以采用去抖動電路消除抖動(如觸發(fā)器等)。
(4)P3.1接RESET復位信號。8155以600ns的正脈沖進行復位。
(5)使用MCU的內部ROM時，不要忘記將MCU的EA接VCC。
(6)需要計算延時的地方，檢查一下你選擇的是6M晶振還是12M晶振，在這里我們使用的時12M晶振。
(7)用戶調試該程序時，可以靈活使用單步、斷點和變量觀察等方法，來觀察程序執(zhí)行的流程和各中間變量的值。
當選用MCS、AVR、CPLD、DSP、ARM等不同的CPU時，只要將不同的模塊進行有機的組合即可形成不同種類的實驗裝置，一箱多用。
權利要求
1.一種模塊式多功能實驗裝置，其特征在于由實驗模塊、功能擴展模塊和外圍電路模塊組成；實驗模塊由可相互組合的若干個實驗模塊板組成；每個模塊分別設有獨自的電源開關。
2.根據權利要求1所述的模塊式多功能實驗裝置，其特征在于所述實驗模塊含有擴展端口。
3.根據權利要求1所述的模塊式多功能實驗裝置，其特征在于所述實驗模塊、功能擴展模塊和外圍電路模塊嵌入實驗箱內。
4.根據權利要求1所述的模塊式多功能實驗裝置，其特征在于所述每個模塊上設有四個電源插針，即為±12V、5V、0V電源。
5.根據權利要求1或3所述的模塊式多功能實驗裝置，其特征在于所述實驗箱內可嵌入程序存儲器ROM、數據存儲器RAM實驗模塊、A/D轉換電路實驗模塊、D/A轉換電路實驗模塊、I/O口線、鍵盤、LED或LCD顯示電路模塊、8155、8253、8279實驗模塊板。
6.根據權利要求1或3所述的模塊式多功能實驗裝置，其特征在于所述實驗箱內取出CPU，8155/8253，I/O口，鍵盤四塊實驗板進行8155輸入輸出口實驗。
全文摘要
一種模塊式多功能實驗裝置，其特征在于由實驗模塊、箱功能擴展模塊和外圍電路模塊組成；實驗模塊由可相互組合的若干個實驗模塊板組成，每個實驗模板塊分別設有獨自的電源開關。本發(fā)明采用模塊化結構，把各個功能電路分離化，具有拼圖一樣的功效。在同一箱體結構內，只要選擇不同的最小系統模塊，即可適應不同的CPU工作，實現一箱多用，內部結構設計合理；利于產品的更新換代利于教學、利于學生學習；本裝置中每一單元模塊都具有獨立的電源開關，不同的實驗僅需要幾個不同的模塊，其它模塊即可斷電，節(jié)省了能源。
文檔編號G09B25/02GK1825389SQ20051001620
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權日2005年2月23日
發(fā)明者張建民, 柏松偉, 王俊文, 秦建川, 許錦萍, 徐海 申請人:天津工程師范學院, 張建民