嵌入式系統(tǒng)實訓(xùn)室,智能倉儲裝置,模塊化單片機(jī)實訓(xùn)平臺
2022-08-29 10:32嵌入式系統(tǒng)實訓(xùn)室擁有智能倉儲裝置、模塊化單片機(jī)實訓(xùn)平臺和MagicARM2410教學(xué)實驗開發(fā)平臺三種教學(xué)設(shè)備。
一、智能倉儲裝置是一個模擬工業(yè)生產(chǎn)過程中自動化設(shè)備周邊常見機(jī)械手的微縮模型，它使用了單片機(jī)控制、傳感器、位置控制、電機(jī)驅(qū)動控制、RFID識別及觸摸屏等技術(shù)，具有自動輸送、取拿、移送和進(jìn)出庫等功能。主要實訓(xùn)內(nèi)容有：
1．傳送帶實訓(xùn)項目；
2．步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用實訓(xùn)項目；
3．伺服電機(jī)應(yīng)用實訓(xùn)項目；
4．直線運(yùn)動單元定位控制實訓(xùn)項目；
5．機(jī)械故障與排除實訓(xùn)項目。
嵌入式系統(tǒng)實訓(xùn)室,智能倉儲裝置,模塊化單片機(jī)實訓(xùn)平臺實驗室主要設(shè)備介紹：
MY-19M智能倉庫任務(wù)模型
本模型可供學(xué)生完成伺服電機(jī)控制、步進(jìn)電機(jī)控制、氣動元件控制、稱重模塊控制等PLC指令訓(xùn)練、位控訓(xùn)練、傳感器檢測技術(shù)等方面的實訓(xùn)實習(xí)、課程設(shè)計的使用。
基本功能：
1、自動供料控制
2、機(jī)械手搬運(yùn)控制
3、物體稱重稱重控制
4、物料進(jìn)倉控制
5、氣動控制
6、步進(jìn)電機(jī)控制
7、伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置和控制
二）產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、智能倉庫任務(wù)模型裝置由供料單元、搬運(yùn)單元、稱重單元、啟動單元、立體倉庫單、元步進(jìn)電機(jī)單元、伺服單元、接口電路所組成。立體倉庫主體由底盤、三層九倉位庫體、傳動機(jī)械及電氣控制等四部分組成。
2、模型的傳動機(jī)械部分采用滾珠絲杠、滑軌、普通絲杠等機(jī)械元件組成，采用步進(jìn)電機(jī)作為拖動元件。
3、該模型由供料單元、搬運(yùn)單元、稱重單元、啟動單元、立體倉庫單、元步進(jìn)電機(jī)單元、伺服單元，由PLC編程實現(xiàn)供料、搬運(yùn)、稱重、入庫可完成倉庫智能化的存儲任務(wù)。
1）采用可編程邏輯器件，實現(xiàn)X、Y、Z軸的限位保護(hù)、互鎖保護(hù)，確保了學(xué)生在誤操作時不損壞系統(tǒng)硬件。
2）開放式接口設(shè)計，適宜技能實訓(xùn)使用。
3）通過傳感器信號采集，PLC編程，實現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)及直流電機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的位置控制、時序邏輯控制及上位機(jī)監(jiān)控等功能。
4）采用滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、稱重模塊、普通絲杠作為傳動裝置。
5) 輸入電壓：AC 200V-240V （帶保護(hù)地三芯插座）、耗電量<250W。
4、外形尺寸：720×850×600mm(L×W×H)
三）實驗項目：
1．PLC基本指令訓(xùn)練
2．PLC高級指令訓(xùn)練
3．定位及調(diào)速控制訓(xùn)練
4．倉庫管理訓(xùn)練
5．上位機(jī)管理軟件訓(xùn)練
6. PLC模擬量訓(xùn)練
7. 步進(jìn)電機(jī)控制
8. 伺服電機(jī)控制
9. 氣動元件PLC控制
二、模塊化單片機(jī)實訓(xùn)平臺包含單片機(jī)核心模塊、全自動洗衣機(jī)、自助售貨機(jī)、郵件分揀機(jī)和自助存包柜五種模塊。該平臺模擬日常生活中常見設(shè)備的工作過程，貼近生活應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生理解實訓(xùn)項目設(shè)計原理和編程。主要實訓(xùn)內(nèi)容有：
1．自助售貨機(jī)實訓(xùn)項目；
2．全自動洗衣機(jī)實訓(xùn)項目；
3．郵件分揀機(jī)實訓(xùn)項目；
4．自助存包柜實訓(xùn)項目。
嵌入式系統(tǒng)實訓(xùn)室,智能倉儲裝置,模塊化單片機(jī)實訓(xùn)平臺實驗室主要設(shè)備的介紹：
MYDPJ-06單片機(jī)控制功能實訓(xùn)考核裝置
一）應(yīng)具備技術(shù)指標(biāo)：
1、輸入電源：單相 AC 220V±10%（50Hz）
2、輸出電源：DC ±12V±5％/0.5A、DC ±5V±5％/3.5A、DC 24V±5％/6A
3、溫度：-10～40 ℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）
4、外形尺寸1250mm×690mm×820mm（L×W×H）
5、整機(jī)功耗：≤0.5 kW
6、安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。市電采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實驗導(dǎo)線。
二）各個功能模塊功能特點(diǎn)：
1.主機(jī)模塊
單片機(jī)采用愛特梅爾的AT89S52。該單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三個16位定時器，兩個數(shù)據(jù)指針，片內(nèi)集成了一個看門狗電路。64KRAM擴(kuò)展空間、64KROM擴(kuò)展空間；32個IO口，6個向量中斷源；0~33MHz的工作頻率，三級程序加密功能；工作電壓4.0V~5.5V。使用DIP40封裝便于更換芯片及仿真。并設(shè)計有在系統(tǒng)下載設(shè)計接口，通過USB下載器可以方便地進(jìn)行編程，無需把單片機(jī)從電路上取下。
該模塊上還放有串行通信接口，該接口已經(jīng)加入升壓電路，可以直接與計算機(jī)通信，飛利浦單片機(jī)和宏晶單片機(jī)也可以通過此口進(jìn)行程序下載。復(fù)位電路上加有手動復(fù)位按扭，可以直接復(fù)位操作。模塊上還設(shè)有有源蜂鳴器驅(qū)動電路，直接給固定電平就可以發(fā)出聲響。
2.電源模塊
電源模塊采用線性電源和開關(guān)電源兩種電源。單片機(jī)等芯片采用線性電源供電，可以有效減少因電源干擾引的程序跑飛。電機(jī)等大功率器件采用開關(guān)電源供電，確保提供足夠的功率。電源采用漏電保護(hù)開關(guān)作為總控制，安全可靠。用船形開關(guān)單獨(dú)控制低壓電，市電與低壓電分開控制。該模塊共有三組相互獨(dú)立的低壓電源，其中有兩組是正負(fù)雙電源輸出。面板上放置了一個AC220輸出插板，可以同時掛接三個儀器儀表。其中每組電源都有保險絲作過載保護(hù)。
3.仿真器模塊
配備有高性能單片機(jī)仿真器，可以全功能仿真MCS51系列單片機(jī)，也可以軟件仿真；軟件為中國自主研發(fā)，可以很好的支持中文，支持關(guān)鍵字提示，自動完成符號配對等功能。支持64K程序地址斷點(diǎn)、64K源程序有效行斷點(diǎn)和64K臨時斷點(diǎn)，單片機(jī)內(nèi)部寄存器狀態(tài)一目了然。主機(jī)與計算機(jī)采用流行的USB接口。
4.顯示模塊
該模塊無論從最基本的顯示元件LED發(fā)光二極管，還是到最高級的LCD顯示屏都包含在內(nèi)。具體配置為8位跑馬燈（邏輯電平指示）、8位數(shù)碼管動態(tài)顯示、16×32點(diǎn)陣LED屏、1602字符型液晶顯示屏、128×64繪圖液晶顯示屏。單片機(jī)常用的顯示器件全部包含在內(nèi)，使學(xué)習(xí)者可以接觸所有的顯示方案，設(shè)計人機(jī)界面時可以得心應(yīng)手。
5.繼電器模塊
繼電器是常用的執(zhí)行元件，也是常用的隔離元件，它能用低壓控制高壓電路，遠(yuǎn)程切換強(qiáng)電電路狀態(tài)優(yōu)點(diǎn)，同時它的執(zhí)行元件又是一個線圈，在通電及斷電時會產(chǎn)生電磁干擾。為此繼電器模塊在集成了驅(qū)動電路的基礎(chǔ)上增加了光電隔離措施。該模塊共有8路繼電器，每個繼電器的開關(guān)觸點(diǎn)全部引出，并明確標(biāo)示；每個繼電器還設(shè)有工作指示燈，那一路繼電器在通電工作使人一目了然。八組繼電器中六組為電磁繼電器，兩組為固態(tài)繼電器。電磁繼電器有兩組為AC220控制的繼電器，可以控制交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及停止，通過轉(zhuǎn)換頭可以連接電子連線。另外六組為電子連線座輸出。繼電器觸點(diǎn)容量250V/6A、DC28V/12A。
6.指令模塊
指令模塊上放置了單片機(jī)常用的輸入元件，其中有8個獨(dú)立鍵盤接口，8路8位開關(guān)量輸入，4*4矩形鍵盤接口，可以滿足學(xué)生從基礎(chǔ)到高級，從簡單到復(fù)雜的實訓(xùn)要求。如果用戶需要更多的按鍵或需要更為復(fù)雜的設(shè)計，則可以采用該模塊的PS2鍵盤鼠標(biāo)接口進(jìn)行擴(kuò)展。
7.ADC/DAC模塊
ADC/DAC模塊上設(shè)計了兩種轉(zhuǎn)換芯片ADC0809和DAC0832。為了便于調(diào)試程序和硬件，板載了三個功能子模塊：0-5V模擬電壓輸出、8等級LED電平指示器和有源時鐘發(fā)生器。ADC0809實驗時可以用有源時鐘發(fā)生器作為芯片的時鐘，可以用0-5V模擬電壓輸出作為模擬量，用8等級LED電平指示用作模擬量大小的指示；DAC0832實驗時，可以將芯片的輸出接在8等級LED電平指示器上，轉(zhuǎn)換結(jié)果是否正常一目了然。
8.交直流電機(jī)控制模塊
該模塊可以完成兩種電機(jī)的控制實驗，分別是24V直流減速電機(jī)和220V交流減速電機(jī)。每種電機(jī)的轉(zhuǎn)盤下面放有光電開關(guān)計數(shù)器，可以用單片機(jī)感知其位置和轉(zhuǎn)動了多少圈。每個電機(jī)控制線路中設(shè)有超程保護(hù)輸入端口，在與水平移動裝置組合實驗時可以有效保護(hù)電機(jī)和機(jī)構(gòu)的安全。
9.步進(jìn)電機(jī)控制模塊
該模塊設(shè)有一只24V兩相步進(jìn)電機(jī)和大功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。模塊改變了電機(jī)的軸轉(zhuǎn)式運(yùn)行方式，采用了一個水平移動機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以把電機(jī)的軸轉(zhuǎn)改為水平直線運(yùn)動，并用鋁直尺的刻度指示。該模塊還可以做閉環(huán)控制的實驗項目，因為在運(yùn)動機(jī)構(gòu)上裝有感知距離的閉環(huán)元件。同時設(shè)計了一個超程保護(hù)電路，當(dāng)機(jī)構(gòu)走到一個程序不可知狀態(tài)時，可自動關(guān)閉電機(jī)電源，避免機(jī)構(gòu)超程損壞。直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上帶了左右限位輸出端子，供單片機(jī)查詢狀態(tài)。
10.傳感器配接模塊(4路傳感器接口)
傳感器配接模塊是專為傳感器的配接和電氣隔離而設(shè)計的一塊電路單元，該單元共有兩組16路光電隔離IO口，每個光電隔離IO口均可仿PLC與24V電源供電的傳感器連接。并配有四路傳感器轉(zhuǎn)換接口用于工業(yè)傳感器的連接。
11.擴(kuò)展模塊
因為82C55的控制方式仍有學(xué)習(xí)價值，目前在許多教材中仍有它的身影，擴(kuò)展模塊能滿足實驗的需求；82C55的三個端口全部引出，可以用電子連線連接，也可以用排線連接�？刂贫伺c數(shù)據(jù)通信口安排在一起，整體布局美觀大方。另設(shè)有一片74LS245芯片，可以用來與82C55組合起來完成不同的實驗功能。
12.溫度傳感器模塊
該模塊配備有兩種芯片型溫度傳感器：數(shù)字量溫度傳感器18B20和模擬量溫度傳感器LM35。LM35器件還加有運(yùn)算放大器，放大的模擬量可以提高測量精度。每種傳感器都有透明外殼加固保護(hù)，內(nèi)有大功率加熱電阻，加熱指示器等。工作狀態(tài)一清二楚�？梢杂脕碜龊銣乜刂疲瑴乜仄鞯葘嶒�。
13.智能物料搬運(yùn)系統(tǒng)
配置雙軸機(jī)器人作為裝配的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有X軸、Y軸兩個方向的執(zhí)行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；
配置有行程開關(guān)，光電傳感器，光纖傳感器等，可確保各執(zhí)行器的準(zhǔn)確定位；
超出最大行程時，具有硬件自動保護(hù)功能，確保系統(tǒng)安全及人身安全；實現(xiàn)對單片機(jī)的硬件模擬、指令模擬、運(yùn)行狀態(tài)模擬,從而完成應(yīng)用軟件開發(fā)軟件仿真器可充分利用計算機(jī)的軟硬件資源,降低軟件開發(fā)難度,提高開發(fā)效率。
三）實訓(xùn)項目：
（一）單片機(jī)部分：
1.跑馬燈實驗
2.獨(dú)立按鍵輸入實驗
3.矩陣鍵盤接口實訓(xùn)
4.光電耦隔離輸入輸出實驗
5.金屬檢測實訓(xùn)
6.繼電器隔離控制實驗
7.靜態(tài)數(shù)碼管顯示實驗
8.動態(tài)數(shù)碼管顯示實驗
9.蜂鳴器演奏實驗
10.8255芯片擴(kuò)展IO口實驗
11.液晶顯示模塊控制實訓(xùn)
12.點(diǎn)陣LED屏漢字顯示實驗
13.AD轉(zhuǎn)換實驗
14.DA轉(zhuǎn)換實驗
15.LM35溫度傳感器采集實驗
16.外部中斷光電計數(shù)控制電機(jī)實訓(xùn)
17.定時器中斷控制電機(jī)實訓(xùn)
18.開環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制實訓(xùn)
19.交直流電機(jī)系統(tǒng)實驗
20.恒溫室控制系統(tǒng)實驗
21.PS鍵盤通信實驗
22.RS232通信實驗
（二）智能物料搬運(yùn)裝置部分：
23.傳感器技術(shù)實訓(xùn)
24.直流減速電機(jī)應(yīng)用實訓(xùn)
25.氣動回路應(yīng)用實訓(xùn)
26.絲桿傳動機(jī)構(gòu)應(yīng)用實訓(xùn)
27.直線運(yùn)動單元定位控制實訓(xùn)
28.單片機(jī)編程實訓(xùn)
（三）機(jī)械故障檢測與排除實訓(xùn)
三、MagicARM2410教學(xué)實驗開發(fā)平臺是基于ARM9內(nèi)核，集教學(xué)、實驗、本科課程設(shè)計、本科畢業(yè)設(shè)計、研究生課題研究于一體的“六合一”教學(xué)實驗開發(fā)綜合性平臺，全面深入徹底地支持μC/OS-II、Linux和WinCE操作系統(tǒng)以及QT、MiniGUI圖形用戶界面軟件。
嵌入式系統(tǒng)實訓(xùn)室,智能倉儲裝置,模塊化單片機(jī)實訓(xùn)平臺實驗室主要實訓(xùn)內(nèi)容有：
1．Windows CE 5.0應(yīng)用程序開發(fā)實訓(xùn)；
2．Windows CE 5.0驅(qū)動程序開發(fā)實訓(xùn)。
四、嵌入式系統(tǒng)實訓(xùn)室,智能倉儲裝置,模塊化單片機(jī)實訓(xùn)平臺實驗室建設(shè)的總結(jié)：
通過訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)，綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能進(jìn)行本專業(yè)工程設(shè)計的能力，解決本專業(yè)實際問題的能力和創(chuàng)新實踐能力，同時極大拓寬學(xué)生的知識領(lǐng)域，使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)更加合理，以適應(yīng)社會對高技能人才的需求。
