单片机教学实训板

1.本实用新型涉及单片机技术领域，特别涉及一种单片机教学实训板。


背景技术：

2.单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器(cpu)、随机存储器、只读存储器、多种i/o(输入/输出)口和中断系统等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，被广泛运用到生活的各个领域。当前，学校已认识到项目实训的重要性，实训课时比例也大幅增加。目前，市场上针对单片机项目的实训套件还不完善，主要缺点是不能实现真正意义上的产品，学生实训制作完成后的产品多数是半成品，或是精度不高，或是定时不准，没有实用价值；并且，学生的单片机课程实训仅是简单的工艺性焊接，不能深入进行程序学习或调试。与此同时，随着科学技术的飞速发展，蓝牙通信、wifi通信技术和物联网通信技术虽然在生活中得到广泛应用，但是却没有运用于单片机教学中。
3.目前市场上所销售开发的单片机实训套件很少配置仿真器，需要额外配备购买价格不菲的硬件仿真器，对于初学的学生来说上手困难。调试时电脑、仿真器、硬件电路要随时切换，容易造成实验板电源短路或过载损坏，或学生制作焊接的板子本身就有短路，通电后既有可能烧坏电路板或仿真器，给学校造成很大损失。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种单片机教学实训板，有助于解决现有技术中单片机电路短路烧坏时难以及时发现的问题，以减少单片机教学的投入。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种单片机教学实训板，包括主控单元、与主控单元连接的采集单元、防护单元、预警单元、供电单元、通讯单元、扩展单元、显示单元和执行单元；所述主控单元包括最小系统，安全检测模块和实验检测模块；所述采集单元包括固装于所述主控单元上的温度传感器；所述防护单元被配置为与所述安全检测模块电连接的冷却风机，所述冷却风机设置于所述主控单元的一侧，且风口正对所述主控单元；显示单元包括led模块、点阵模块、lcd显示模块、oled 模块、tft触摸屏显示模块、工业组态屏模块、rgb灯模块；供电单元包括隔离稳压电源、数字可调电源模块、多功能信号发生器模块。
7.进一步的，执行单元包括光耦隔离继电器模块、独立按键模块、矩阵键盘模块和拨动开关模块。
8.进一步的，所述光耦隔离继电器模块包括光耦隔离继电器输入模块和光耦隔离继电器输出模块。
9.进一步的，所述预警单元与所述安全检测模块和所述实验检测模块连接。
10.进一步的，所述预警单元包括语音模块和与所述语音模块电连接的扬声器。
11.进一步的，所述通讯单元包括wifi模块、物联网模块和蓝牙模块。
12.进一步的，所述扩展单元包括万用板模块、电压匹配模块、电源扩展模块。
13.进一步的，还包括仪器仪表单元，仪器仪表模块包括嵌入式仪器仪表模块和电源输出端子模块。
14.进一步的，所述最小系统包括单片机、第一晶振电路、复位电路。
15.进一步的，所述单片机被配置为iap15w4k58s4系列的单片机。
16.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
17.本实用新型所述的单片机教学实训板通过连接在主控单元上的防护单元和预警单元配合使用，可以检测并预警实验板电源短路或过载损坏的情况，以减少学校在单片机教学中的损失。采用的冷却风机可以对单片机降温，减少单片机的损坏。
18.主控单元、采集单元、供电单元、通讯单元、扩展单元、显示单元和执行单元的配合上述可以提高单片机教学的丰富度，以满足物联网型综合性人才的培训与教学，实现从入门到进阶、再到高级应用、最后还能够进行系统设计。
19.采用的预警单元与实验检测模块和安全检测模块连接，不仅可以进行对单片机的电源短路或过载损坏进行语音预警，还可以对实验结果进行预警提示。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的附图，是用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明是用于解释本实用新型，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
21.图1为本实用新型实施例所述的单片机教学实训板的结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例所述的供电单元的结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例所述的执行单元的结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例所述的光耦隔离继电器模块的结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例所述的显示单元的结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例所述的扩展单元的结构示意图；
27.图7为本实用新型实施例所述的仪器仪表单元的结构示意图；
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
31.本实施例涉及一种单片机教学实训板，有助于解决现有技术中单片机电路短路烧坏时难以及时发现的问题，以减少单片机教学的投入。该单片机教学实训板包括主控单元、与主控单元连接的采集单元、防护单元、预警单元、供电单元、通讯单元、扩展单元、显示单
元和执行单元；主控单元包括最小系统，安全检测模块和实验检测模块；采集单元包括固装于主控单元上的温度传感器；防护单元被配置为与安全检测模块电连接的冷却风机，冷却风机设置于主控单元的一侧，且风口正对主控单元；显示单元包括led模块、点阵模块、lcd 显示模块、oled模块、tft触摸屏显示模块、工业组态屏模块、rgb灯模块；供电单元包括隔离稳压电源、数字可调电源模块、多功能信号发生器模块。
32.基于上述的设计思想，本实施例的单片机教学实训板的一种示例性结构如图1
‑
3中所示，其主要包括主控单元、与主控单元连接的采集单元、防护单元、预警单元、供电单元、通讯单元、扩展单元、显示单元和执行单元。其中，主控单元包括最小系统，安全检测模块和实验检测模块。在本实施例中，最小系统包括单片机、第一晶振电路、复位电路。单片机被配置为iap15w4k58s4系列的单片机。安全检测模块可以将最小系统的工作温度信息与真实温度信息进行对比，在最小系统的工作温度信息与真实温度信息之间的温度差大于或等于预设温度差时，向上述单片机发送告警信息，并向上述的防护单元发送保护信息，以及向预警单元发送警报信息。
33.在本实施例中，上述的防护单元被配置为与安全检测模块电连接的冷却风机，冷却风机设置于主控单元的一侧，且风口正对单片机。冷却风机接收到保护信息会启动，以对单片机进行物理降温。
34.而上述的真实温度信息通过采集单元中的温度传感器提供，该温度传感器固装在主控单元上。而上述的最小系统的工作温度信息则通过通讯单元进行采集。通讯单元包括wifi模块、物联网模块和蓝牙模块。通讯单元在进行正常的单片机实训时，也会与外界网络通信连接，接收外界网络所发送的真实温度信息。
35.另外，上述的预警单元语音模块和与语音模块电连接的扬声器。预警单元的警报信息会通过语音模块控制，并经扬声器播报“警报”。而在实验检测模块检测到实验结果正确时，实验检测模块会输出信号，语音模块控制扬声器发出“实验成功”的语音。当实验结果错误时，实验检测模块输出信号，语音模块控制扬声器发出“实验失败”的语音。采用的预警单元与实验检测模块和安全检测模块连接，不仅可以进行对单片机的电源短路或过载损坏进行语音预警，还可以对实验结果进行预警提示。
36.上述显示单元包括led模块、点阵模块、lcd显示模块、oled模块、 tft触摸屏显示模块、工业组态屏模块、rgb灯模块；供电单元包括隔离稳压电源、数字可调电源模块、多功能信号发生器模块。执行单元包括光耦隔离继电器模块、独立按键模块、矩阵键盘模块和拨动开关模块。光耦隔离继电器模块包括光耦隔离继电器输入模块和光耦隔离继电器输出模块。扩展单元包括万用板模块、电压匹配模块、电源扩展模块。另外，单片机教学实训板还包括仪器仪表单元，仪器仪表模块包括嵌入式仪器仪表模块和电源输出端子模块。主控单元、采集单元、供电单元、通讯单元、扩展单元、显示单元、执行单元和仪器仪表单元的配合上述可以提高单片机教学的丰富度，以满足物联网型综合性人才的培训与教学，实现从入门到进阶、再到高级应用、最后还能够进行系统设计。
37.本实用新型所述的单片机教学实训板通过连接在主控单元上的防护单元和预警单元配合使用，可以检测并预警实验板电源短路或过载损坏的情况，以减少学校在单片机教学中的损失。采用的冷却风机可以对单片机降温，减少单片机的损坏。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本
实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。