一种温度计闹铃单片机教学实训系统的制作方法
【专利摘要】一种温度计闹铃单片机教学实训系统，包括单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机，时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、数码显示模块、报警闹钟模块分别连接所述单片机，PC机、串行口电平转换模块、单片机依次连接。本实用新型采用所述单片机，省去了复杂的仿真器和编程器，不仅用于日常生活，也作为单片机实训教学的项目套件。利用本实用新型完成后的产品精度高、定时准，具有实用价值；利用本实用新型教学实训套件，学生根据PCB板上原器件标号和属性值将对应的元器件插接好后用烙铁焊接，提高了学生的动手操作能力，锻炼学生的产品制作和研发能力。
【专利说明】一种温度计闹铃单片机教学实训系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种温度计闹铃单片机教学实训系统，属于微型计算机【技术领域】。
【背景技术】
[0002]单片机即单片微型计算机，应用于航空航天、军事通信、工农业生产到家用电器等社会生活的各个方面。单片机技术是电气、自动化、计算机应用、机电一体化等工科学生必须掌握的一门核心专业课程。但我国单片机教学还不甚理想，大部份学生仅停留在书本上的理论知识，实验课也仅是用实验箱做一些简单的验证性实验，大部份实验内容仅是理论性验证，至于用到什么场合、用到什么项目，学生并不清楚。
[0003]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。
[0004]鉴于供货商技术的保密，目前市场上所销售的单片机实训套件多数仅提供机器代码，很少提供源代码，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。
[0005]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。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种温度计闹铃单片机教学实训系统；
[0007]本实用新型的技术方案为:
[0008]一种温度计闹铃单片机教学实训系统，包括单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机，所述时钟复位模块、所述温度传感器、所述按键输入模块、所述数码显示模块、所述报警闹钟模块分别连接所述单片机，所述PC机、所述串行口电平转换模块、所述单片机依次连接，所述PC机安装现有的Proteus软件。
[0009]此处设计的优势在于，PC机安装现有的Proteus软件可实现制作前仿真，所述单片机制作的温度计闹铃，不仅能够作为单片机实训教学的项目套件，省去复杂的仿真器和编程器，还可用于日常生活，具有较高的性价比。
[0010]根据本实用新型优选的，所述单片机的型号为SST89E516RD或STC89C52 ;所述时钟复位模块包括1uf电解电容、1K欧1/4W金属膜电阻、11.0592MHz石英晶振和30pF瓷片电容；所述温度传感器为dsl8b20 —线可编程数字温度传感器；所述按键输入模块为6x6x5mm微动4脚独立按键；所述PC机为台式电脑或笔记本电脑；所述串行口电平转换模块为MAX232串行通信接口 ；所述数码显示模块包括9015三极管及0.5寸共阳数码管；所述报警闹钟模块为9015三极管及5V无源蜂鸣器。
[0011]教学实训时采用型号为SST89E516RD的单片机，支持在线仿真调试；制作最终产品时采用型号为STC89C52的单片机，所述型号为STC89C52的单片机价格便宜，支持在线程序下载，实训完之后继续学习、修改并完善程序。
[0012]本实用新型实现环境温度显示，精度为0.1度，由于环境温度变化是一个非常慢的渐变过程，所以单片机对温度传感器采集的实时性要求不高，不需要高速的温度数据采集，采用dsl8b20 —线可编程数字温度传感器即可。
[0013]根据本实用新型优选的，所述教学实训系统还包括一个PCB板，所述单片机、所述时钟复位模块、所述温度传感器、所述按键输入模块、所述串行口电平转换模块、所述数码显示模块及所述报警闹钟模块插接在所述PCB板上。
[0014]此处设计的优势在于，教学实训时，学生根据PCB板上原器件标号和属性值将对应的元器件插接好后用烙铁焊接，提高了学生的动手操作能力，锻炼学生的产品制作和研发能力；焊接完成后，通过正确的模块测试程序逐个模块联机调试。
[0015]根据本实用新型优选的，所述型号为SST89E516RD的单片机内置现有的仿真监控程序。
[0016]此处设计的优势在于，所述型号为SST89E516RD的单片机内置现有的仿真监控程序，实现所述PCB板与PC机联机程序调试，学习单步、断点、执行到命令行多种调试方法，动态查看所述PCB板CPU寄存器状态、内存数据变化，并通过观察目标板数码管数据变化分析错误原因，所述PCB板调试通过后，适当增加程序难度或让学生在所述PCB板的基础上扩展软件功能，增强编程和程序调试能力、硬件查错能力。
[0017]根据本实用新型优选的，所述单片机通过一条数据线与所述温度传感器的连接。
[0018]根据本实用新型优选的，所述温度传感器的温度测量范围为_55°C — 125°C。
[0019]所述温度传感器的温度采集原理为:所述温度传感器为dsl8b20 —线可编程数字温度传感器，所述温度传感器的通信的通过所述单片机发复位脉冲后等待所述温度传感器发回存在脉冲，若所述单片机在限定的时间内没收到所述温度传感器发回的存在脉冲，则继续发复位脉冲联络，直到收到所述温度传感器发回的存在脉冲后建立连接；然后，所述单片机发送读取当前温度命令，再发启动温度转换命令，由于温度转换需要一定的时间，所述单片机没必要一直保持与所述温度传感器的通信连接，根据具体转换精度的要求，返回主程序执行或延时一段时间后再与所述温度传感器建立通信，读取温度，启动下次温度转换。
[0020]所述数码显示模块的工作原理为:采用0.5寸共阳数码管动态扫描，利用9015三极管开关电路实现4位0.5寸共阳数码管动态切换显示，便于学生理解掌握所述单片机的基本扫描原理，理解掌握微型计算机速度快、存储容量大的优点。
[0021]所述报警闹钟模块的工作原理为:利用所述单片机内部的定时器实现定时，倒计数到O开始闹铃，通过所述按键输入模块设定闹铃，按SET键0.5寸共阳数码管从低位到高位逐个闪烁，若连续按5次SET键则返回温度显示；0.5寸共阳数码管闪烁时根据定时要求设定每位0.5寸共阳数码管的值，再按SET键进入下一位数值设置，设定倒计时范围从00:01到24:00，左边两位显示小时，右边两位显示分钟；按SAVE键保存倒计时值并启动倒计时，倒计时到O开始闹铃，响铃一段时间后自动返回到温度显示或按EXIT键退出报警闹钟模块返回到温度显示，由于所述单片机时钟频率较高，存在温差偏移，所述实训套件不适合高精度时钟。
[0022]本实用新型仅保护所述单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机之间的连接关系，所述的所述单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机内嵌的程序均为出厂设置，本领域的技术人员都可购买到，所述各单元结合所产生的综合作用是没有的，本实用新型中涉及软件或方法都是可变的，根据不同的目的，可以改变相应的软件和方法。
[0023]本实用新型的有益效果为:
[0024]1、本实用新型采用所述单片机，省去了复杂的仿真器和编程器，不仅用于日常生活，也作为单片机实训教学的项目套件；利用本实用新型完成后的产品精度高、定时准，具有实用价值；
[0025]2、利用本实用新型教学实训系统，学生根据PCB板上原器件标号和属性值将对应的元器件插接好后用烙铁焊接，提高了学生的动手操作能力，锻炼学生的产品制作和研发能力；焊接完成后，硬件电路可能存在焊接错误、虚焊、短路、原器件插反、原器件损坏等硬件错误，单纯通过仪器仪表很难查到错误出处，通过正确的模块测试程序逐个模块联机调试；
[0026]3、本实用新型所述型号为SST89E516RD的单片机内置现有的仿真监控程序，实现所述PCB板与PC机联机程序调试，学习单步、断点、执行到命令行多种调试方法，动态查看所述PCB板CPU寄存器状态、内存数据变化，并通过观察目标板数码管数据变化分析错误原因，所述PCB板调试通过后，适当增加程序难度或让学生在所述PCB板的基础上扩展软件功能，增强编程和程序调试能力、硬件查错能力；
[0027]4、本实用新型所述环境温度显示采用单片机控制，精度高，可靠性好，实用性好，成本低，智能化数码显示；
[0028]5、本实用新型扩展闹铃功能，实用经济，并利用倒计时实现闹铃，减小单片机由于时钟漂移产生的积累时钟误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型的示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步限定，但不限于此。
[0031]实施例1
[0032]一种温度计闹铃单片机教学实训系统，包括单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机，所述时钟复位模块、所述温度传感器、所述按键输入模块、所述数码显示模块、所述报警闹钟模块分别连接所述单片机，所述PC机、所述串行口电平转换模块、所述单片机依次连接，所述PC机安装现有的Proteus软件。
[0033]此处设计的优势在于，PC机安装现有的Proteus软件可实现制作前仿真，所述单片机制作的温度计闹铃，不仅能够作为单片机实训教学的项目套件，省去复杂的仿真器和编程器，还可用于日常生活，也具有较高的性价比。
[0034]所述单片机的型号为SST89E516RD或STC89C52 ;所述时钟复位模块包括1uf电解电容、1K欧1/4W金属膜电阻、11.0592MHz石英晶振和30pF瓷片电容；所述温度传感器为dsl8b20—线可编程数字温度传感器；所述按键输入模块为6x6x5mm微动4脚独立按键；所述PC机为台式电脑或笔记本电脑；所述串行口电平转换模块为MAX232串行通信接口 ；所述数码显示模块包括9015三极管及0.5寸共阳数码管；所述报警闹钟模块为9015三极管及5V无源蜂鸣器。
[0035]教学实训时采用型号为SST89E516RD的单片机，支持在线仿真调试；制作最终产品时采用型号为STC89C52的单片机，所述型号为STC89C52的单片机价格便宜，支持在线程序下载，实训完之后继续学习、修改并完善程序。
[0036]本实用新型实现环境温度显示，精度为0.1度，由于环境温度变化是一个非常慢的渐变过程，所以单片机对温度传感器采集的实时性要求不高，不需要高速的温度数据采集，采用dsl8b20 —线可编程数字温度传感器即可。
[0037]所述温度传感器的温度采集原理为:所述温度传感器为dsl8b20 —线可编程数字温度传感器，所述温度传感器的通信的通过所述单片机发复位脉冲后等待所述温度传感器发回存在脉冲，若所述单片机在限定的时间内没收到所述温度传感器发回的存在脉冲，则继续发复位脉冲联络，直到收到所述温度传感器发回的存在脉冲后建立连接；然后，所述单片机发送读取当前温度命令，再发启动温度转换命令，由于温度转换需要一定的时间，所述单片机没必要一直保持与所述温度传感器的通信连接，根据具体转换精度的要求，返回主程序执行或延时一段时间后再与所述温度传感器建立通信，读取温度，启动下次温度转换。
[0038]所述数码显示模块的工作原理为:采用0.5寸共阳数码管动态扫描，利用9015三极管开关电路实现4位0.5寸共阳数码管动态切换显示，便于学生理解掌握所述单片机的基本扫描原理，理解掌握微型计算机速度快、存储容量大的优点。
[0039]所述报警闹钟模块的工作原理为:利用所述单片机内部的定时器实现定时，倒计数到O开始闹铃，通过所述按键输入模块设定闹铃，按SET键0.5寸共阳数码管从低位到高位逐个闪烁，若连续按5次SET键则返回温度显示；0.5寸共阳数码管闪烁时根据定时要求设定每位0.5寸共阳数码管的值，再按SET键进入下一位数值设置，设定倒计时范围从00:01到24:00，左边两位显示小时，右边两位显示分钟；按SAVE键保存倒计时值并启动倒计时，倒计时到O开始闹铃，响铃一段时间后自动返回到温度显示或按EXIT键退出报警闹钟模块返回到温度显示，由于所述单片机时钟频率较高，存在温差偏移，所述实训套件不适合高精度时钟。
[0040]本实用新型仅保护所述单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机之间的连接关系，所述的所述单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机内嵌的程序均为出厂设置，本领域的技术人员都可购买到，所述各单元结合所产生的综合作用是没有的，本实用新型中涉及软件或方法都是可变的，根据不同的目的，可以改变相应的软件和方法。
[0041]实施例2
[0042]根据实施例1所述实训系统，其区别在于，所述教学实训系统还包括一个PCB板，所述单片机、所述时钟复位模块、所述温度传感器、所述按键输入模块、所述串行口电平转换模块、所述数码显示模块及所述报警闹钟模块插接在所述PCB板上。
[0043]此处设计的优势在于，教学实训时，学生根据PCB板上原器件标号和属性值将对应的元器件插接好后用烙铁焊接，提高了学生的动手操作能力，锻炼学生的产品制作和研发能力；焊接完成后，硬件电路可能存在焊接错误、虚焊、短路、原器件插反、原器件损坏等硬件错误，单纯通过仪器仪表很难查到错误出处，通过正确的模块测试程序逐个模块联机调试。
[0044]实施例3
[0045]根据实施例2所述实训系统，其区别在于，单片机通过一条数据线与所述温度传感器的连接。
[0046]实施例4
[0047]根据实施例3所述实训系统，其区别在于，所述温度传感器的温度测量范围为-55。。一 125。。。
【权利要求】
1.一种温度计闹铃单片机教学实训系统，其特征在于，包括单片机、时钟复位模块、温度传感器、按键输入模块、串行口电平转换模块、数码显示模块、报警闹钟模块及PC机，所述时钟复位模块、所述温度传感器、所述按键输入模块、所述数码显示模块、所述报警闹钟模块分别连接所述单片机，所述PC机、所述串行口电平转换模块、所述单片机依次连接，所述PC机安装现有的Proteus软件。
2.根据权利要求1所述教学实训系统，其特征在于，所述单片机的型号为SST89E516RD或STC89C52 ;所述时钟复位模块包括1uf电解电容、1K欧1/4W金属膜电阻、11.0592MHz石英晶振和30pF瓷片电容；所述温度传感器为dsl8b20 —线可编程数字温度传感器；所述按键输入模块为6x6x5mm微动4脚独立按键；所述PC机为台式电脑或笔记本电脑；所述串行口电平转换模块为MAX232串行通信接口 ；所述数码显示模块包括9015三极管及0.5寸共阳数码管；所述报警闹钟模块为9015三极管及5V无源蜂鸣器。
3.根据权利要求1所述教学实训系统，其特征在于，所述教学实训系统还包括一个PCB板，所述单片机、所述时钟复位模块、所述温度传感器、所述按键输入模块、所述串行口电平转换模块、所述数码显示模块及所述报警闹钟模块插接在所述PCB板上。
4.根据权利要求2所述教学实训系统，其特征在于，所述型号为SST89E516RD的单片机内置现有的仿真监控程序。
5.根据权利要求1所述教学实训系统，其特征在于，所述单片机通过一条数据线与所述温度传感器的连接。
6.根据权利要求1-5任一所述教学实训系统，其特征在于，所述温度传感器的温度测量范围为_55°C — 125°C。
【文档编号】G09B9/00GK204242443SQ201420769445
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】胡建波 申请人:济宁职业技术学院