电工、电子与单片机实验平台研究与开发

2017-04-04田媛

时代农机 2017年10期

关键词：单片机电流电压

田媛

（西安航空学院，陕西西安 710003）

电工、电子与单片机实验平台研究与开发

田媛

（西安航空学院，陕西西安 710003）

电工、电子与单片机实验平台的构建有助于提升学生知识掌握能力与动手开发能力，笔者对电工、电子与单片机实验平台研究与开发进行探究。文章首先概述了高校电子单片机综合实验平台发展现状及构建平台的必要性；其次分析了实验平台硬件电路设计；再次分析了单片机软件系统的设计；最后是对系统的测试与分析，包括对系统硬件的调试与系统软件的调试。

单片机实验平台；研究开发；硬件系统；软件系统

1 高校电子单片机综合实验平台发展现状及构建平台的必要性

（1）高校电子单片机综合实验平台发展现状。单片微型计算机应用渐广，在各高校电子类专业均有与之相关的课程，然而受限于高校资源，多数高校仍然使用较为落后的教学实验设备，既影响了学生的实训活动，同时也影响了学生的实践能力；另外，部分高校的的单片机实验平台并不完善，所针对的只是单一的某个项目，不利于学生全面掌握单片机相关知识。

（2）构建电工、电子与单片机实验平台的必要性。对于学生来说，可以通过这一平台掌握该方面的专业知识，从而提升动手操作能力，能够为日后走向职场奠定基础；对于教师来说，教师可以通过该平台直观了解学生对知识的掌握情况，从而提升教学效率，减轻教学压力。

2 实验平台硬件电路设计

（1）被测电压电流信号源交流电路的设计。被测电压电流信号源交流电路主要是提供交流电路，但是在电子单片机教学中则主要是依靠该交流电路来进行监测，检测各种参数，故而在该处的设计中需要考虑到其“监测”作用，以发挥其作用，在一般的设计中，通常是将220V的交流电源变为15V或者30V的交流信号源。

（2）测量信号输入与单片机借口硬件的设计。在硬件设计方面，单片机监测电路的依据是监测的参数，结合教材的内容，对于该部分要求并不高，所以并不过分追求高性能，只需要简单的能使学生了解单片机开发的目的即可，所以在该部分的设计必须坚持最优原则。例如在对电压和电流测量的接口电路进行设计时，只需要采用AD转换器电路MCl4433进行设计即可。

（3）电源供电系统设计。单片机所需要的电压一般为+5V的直流电压，所以在设计时候，只需要简单的对原工作台的变压器进行简单调整即可。笔者在设计时采用的主要是集成稳压器产生对称的±5V直流输出，因为LM324和OP07的供电需要±5V直流输出，以此来保证供电的平稳度。

3 单片机软件系统的设计

（1）电压与电流检测的设计。电压与电流检测的设计主要包括两方面，一为电压的测量选择与电流信号测量的选择，二为主程序思路的设计。电压和电流信号的测量时主要通过两条指令决定，以实现电压电流的A/D转换；对于程序思路设计，需要先确定其定时器初值为TH0，运用“MOV TH0，#0FFH；”这一命令来实现，接下来再进行之后的步骤。

（2）频率与相位测量的设计。因为设计相对较为简单，所以频率与相位测量的设计也只需要简单的设计便能够完成。一般情况下，测量频率参数值需要用一个通道的脉冲信号来实现；而相位差测量程序则较为麻烦，其关键点是一个指令，即“SETB EXO”，这一指令表示“允许外部中断0中断”，也可以将“0”改为“1”，表示“允许外部中断1中断”，从而更好的进行相位测量。

（3）按键与显示程序的设计。因为本次实验平台开发设计较为简单，所以在按键与显示程序的设计中主要采用独立式按键接口电路来进行，只需要用到四个按键接口，便能实现最终的应用。显示程序是整个平台中较为重要的一部分，为了保障显示程序的合理运行，则可以在初始化区域定义4～6个显示缓冲单元，将数据存于其中，从而更好地保存与调用数据。

4 系统的测试与分析

（1）系统硬件的调试。在平台构建完成之后，还需要对其硬件进行测试，分析硬件是否能够正常工作。在对硬件进行测试时候主要检查的是电源供给店路、被测电压以及单片机系统硬件电路，只有保证相关元件的接连线正常，才可进行下一步的软件测试。

（2）系统软件的调试。对于系统软件的调试主要通过四个步骤来完成，第一步是对问题进行分析，明确算法；第二步是画出流程框图，尤其是对于较复杂的程序，通过流程框图能够更清晰地检测出其软件是否存在问题；第三步是源程序的编写；最后编写完成之后在伟福_VW环境中调试，分析系统软件是否得以正常运行，如果其软件能够正常运行，则该平台的构建便是合理有效的。