本实用新型涉及一种单片机模块化实训装置。
背景技术：
目前，各个高职院校的相关专业都非常重视单片机课程的教学改革，但基本上都是在单片机教学实验箱上实施的，能自行设计发挥和利用的硬件资源非常有限，实验内容偏验证性实验，无法完成设计性课题，难以激发学生的学习兴趣，局限了单片机应用技术的学习和创新。有一部分教学采用仿真软件和开发板联合使用的方式，虽部分弥补现有硬件的不足，但仍不利于学生真正创新意识和实践能力的培养，无法满足将来企业顶岗实战的需要。因此，需要开发设计一种具有更强实践培训功能的实训装置，通过实训装置尽可能地模拟实际的应用场景，提升学生的实践能力和创新意识。
技术实现要素：
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、提升教学质量、增强学生学习兴趣的单片机模块化实训装置。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种单片机模块化实训装置包括单片机模块和多个模拟功能模块，模拟功能模块包括自助售货机模块、邮件分拣机模块和全自动洗衣机模块；
单片机模块包括第一电路板，在第一电路板上设有STC89C52单片机、语音单元和晶振单元；STC89C52单片机的P0.0至P0.7管脚、P1.0至P1.7管脚、P2.0至P2.7管脚、P3.0至P3.7管脚均空置并设有插线接头，GND管脚接地，VCC管脚和EA管脚接电源，ALE管脚和PSEN管脚空置，在RESET管脚与电源之间连接复位开关单元，晶振单元接入XTAL1管脚与XTAL2管脚之间；还包括5V电源和5V地线以及24V电源和24V地线，在第一电路板上设有相应的插线接头；
自助售货机模块包括第二电路板，在第二电路板上设有模拟物品选取单元、模拟价格输入单元和指示单元；模拟物品选取单元包括对应8种不同物品的8个按键开关，在第二电路板上设有对应8个按键开关的插线接头；模拟价格输入单元包括成四行四列设置的16个按键开关，在第二电路板上设有对应行一至行四、列一至列四的8个插线接头；指示单元包括对应8种不同物品以及取物口和退币口的10个指示灯，在第二电路板上设有对应10个指示灯的10个插线接头；还包括显示单元，显示单元包括12864显示屏，其SID端口和SCLK端口引出并在第二电路板上设置对应的2个插线接头；
邮件分拣机模块包括第三电路板，在第三电路板上设有模拟输送单元、模拟推送单元和模拟分拣单元；模拟输送单元包括电机及其驱动电路，还包括代表初始邮件的初始三色二极管以及模拟邮件移动路径的多个路径三色二极管，在第三电路板上还设有控制初始三色二极管的颜色点亮的3个单刀双掷开关以及各路径三色二极管的驱动电路；模拟推送单元包括对应4个城市的4个指示灯；模拟分拣单元包括对应4个城市的4组八位指示器，每组八位指示器均配置驱动计数电路；4个指示灯的端子、3个单刀双掷开关均在第三电路板上设置插线接头，4个路径三色二极管驱动电路的RCK、SCK和SER端子以及4组八位指示器驱动计数电路的RCK、SCK和SER端子均在第三电路板上设置插线接头；
全自动洗衣机模块包括第四电路板，在第四电路板上设有模拟状态单元和模拟清洗单元；模拟状态单元包括设置机盖、高水位、中水位和低水位的4个单刀双掷开关和用于程序设定、水位设定和起停设定的3个按键开关，还包括用于指示洗涤模式、水位位置和工作状态的多个指示灯；模拟清洗单元包括电机及其驱动电路；还包括显示单元，显示单元包括12864显示屏，其SID端口和SCLK端口引出并在第四电路板上设置对应的2个插线接头；在第四电路板上设有4个单刀双掷开关、3个按键开关的插线接头，还设有对应洗涤模式、水位位置和工作状态的多个插线接头。
本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提供了一种结构设计合理的单片机模块化实训装置，在硬件方面设计更多新颖和具有实战意义的实训平台，如单片机模块、自助售货机模块、邮件分拣机模块和全自动洗衣机模块，使单片机课程的开展更具灵活性。其中单片机模块采用STC89C52单片机和USB冷启动下载线，内部资源丰富，使用灵活方便；核心模块内含串口型语音合成模块，通过串口即可实现文本到语音的转换，语音播报更加直观。本实用新型可用于无线电调试工及其它相关工种中级、高级和技师的训练和考核中。形象化的实训平台增加模拟执行机构，会增加学生的学习兴趣；通过视觉简单的观察更容易让学生理解课题的要求，对学生自主学习的积极性有一定的提高。
优选地：语音单元包括扬声器及其驱动电路，驱动电路的输入端空置并设有插线接头；晶振单元包括频率分别为12MHz和11.0592MHz的两个晶振以及用于调节两者单独接入电路的单刀双掷开关；复位开关单元包括按键开关，触点开关安装在单片机模块的第一电路板上。
优选地：单片机模块还包括蜂鸣器单元，蜂鸣器单元包括蜂鸣器和三极管，三极管的发射极连接至电源、集电极连接至蜂鸣器的A端子、基极通过电阻连接至一个两头排针，蜂鸣器的B端子接地；单片机模块还包括四个指示灯单元，分别与P0.0至P0.7、P1.0至P1.7、P2.0至P2.7、P3.0至P3.7四组管脚连接，每个指示灯单元包括八位指示器，八位指示器的一侧端子顺次连接至各管脚、另一侧端子通过两头排针与电源连接。
优选地：全自动洗衣机模块的多个指示灯包括用于指示标准、经济、单洗、排水4种洗涤模式以及高、中、低3种水位位置以及洗涤、漂洗、脱水、进水、排水5种工作状态的12个指示灯。
优选地：全自动洗衣机模块的模拟清洗单元还包括555脉冲电路，555脉冲电路与电机的驱动电路连接。
优选地：邮件分拣机模块的模拟输送单元其电机的驱动电路包括ULN2003；路径三色二极管的驱动电路以及八位指示器的驱动计数电路均包括74HC595。
优选地：全自动洗衣机模块的模拟清洗单元其电机的驱动电路包括L289N。
优选地：包括由纵梁和横梁搭建的柜体，单片机模块、自助售货机模块、邮件分拣机模块和全自动洗衣机模块安装在柜体上；在柜体的外侧设有电源接口和USB接口，电源接口连接至位于柜体内部的变压器，USB接口和变压器通过导联线连接至单片机模块的STC89C52单片机。
附图说明
图1是本实用新型的主视结构示意图；
图2是图1中单片机模块的单片机部分的电路；
图3是图1中单片机模块的指示灯单元的电路；
图4是图1中单片机模块的语音模块的电路；
图5是图1中单片机模块的蜂鸣器模块的电路；
图6是图1中自助售货机模块的模拟物品选取单元的电路；
图7是图1中自助售货机模块的指示单元的电路；
图8是图1中自助售货机模块的模拟价格输入单元的电路；
图9是图1中自助售货机模块的显示单元的电路；
图10是图1中全自动洗衣机模块的模拟状态单元指示灯部分的电路；
图11是图1中全自动洗衣机模块的显示单元的电路；
图12是图1中全自动洗衣机模块的555脉冲电路；
图13是图1中全自动洗衣机模块的模拟状态单元的单刀双掷开关部分的电路；
图14是图1中全自动洗衣机模块的模拟状态单元的按键开关部分的电路；
图15是图1中全自动洗衣机模块的模拟清洗单元的电路；
图16是图1中邮件分拣机模块的模拟输送单元的电机部分的电路；
图17是图1中邮件分拣机模块的模拟推送单元的电路；
图18是图1中邮件分拣机模块的模拟输送单元的初始三色二极管和路径三色二极管及其驱动的电路；
图19是图1中邮件分拣机模块的模拟分拣单元的电路。
图中：1、自助售货机模块；2、电源接口；3、横梁；4、纵梁；5、USB接口；6、邮件分拣机模块；7、单片机模块；8、全自动洗衣机模块。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的
技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：
请参见图1，本实用新型的单片机模块化实训装置包括由纵梁4和横梁3搭建的柜体，在柜体上装载有单片机模块7、自助售货机模块1、邮件分拣机模块6和全自动洗衣机模块8。在柜体的外侧设有电源接口2和USB接口5，电源接口连接至位于柜体内部的变压器，USB接口5和变压器通过导联线连接至单片机模块7。
本实施例中，各模块在柜体的横梁3上间采用推拉门式安装方式，即在柜体内侧和横梁3的上下侧都设有凹槽滑道，各模块的电路板的上下边缘嵌入凹槽滑道内，这样既能保证模块成竖立状态又可进行必要的移动。
在各模块的面板表面都有与其对应的图片，图片能够更直观的解释面板上的功能；在各模块的面板上设有功能部件，提升趣味性。
各模块可分阶段实训练习、互不影响。通过采用导线将功能模块与单片机模块7进行搭接，实现实训任务书中指定的具体功能，达到训练和考核的目的。工作方式：初始状态下，将单片机模块7的IO口与选定的功能模块进行电连接，然后利用计算机编程，通过USB接口5及其导联线下载到单片机模块7中的单片机芯片中，随后操作使用模块上的功能按键，实现相应的功能，完成学习或者考核。
请参见图2至图5，可以看出：
单片机模块7包括第一电路板，在第一电路板上设有STC89C52单片机、语音单元和晶振单元。
STC89C52单片机的P0.0至P0.7管脚、P1.0至P1.7管脚、P2.0至P2.7管脚、P3.0至P3.7管脚均空置并设有插线接头，GND管脚接地，VCC管脚和EA管脚接电源，ALE管脚和PSEN管脚空置，在RESET管脚与电源之间连接复位开关单元，晶振单元接入XTAL1管脚与XTAL2管脚之间；还包括5V电源和5V地线以及24V电源和24V地线，在第一电路板上设有相应的插线接头。
语音单元包括扬声器及其驱动电路，请参见图4：驱动电路的输入端空置并设有插线接头。
晶振单元包括频率分别为12MHz和11.0592MHz的两个晶振以及用于调节两者单独接入电路的单刀双掷开关；复位开关单元包括按键开关，触点开关安装在单片机模块的第一电路板上。正常情况下，在接入语音单元时，需要令整个单片机模块7工作在11.0592MHz的频率下，这样语音模块才能够发声，通过单刀双掷开关进行上述两个频率的接入。
单片机模块7还包括蜂鸣器单元，请参见图5：蜂鸣器单元包括蜂鸣器和三极管，三极管的发射极连接至电源、集电极连接至蜂鸣器的A端子、基极通过电阻连接至一个两头排针，蜂鸣器的B端子接地。
单片机模块7还包括四个指示灯单元，请参见图3：四个指示灯单元分别与P0.0至P0.7、P1.0至P1.7、P2.0至P2.7、P3.0至P3.7四组管脚连接，每个指示灯单元包括八位指示器，八位指示器的一侧端子顺次连接至各管脚、另一侧端子通过两头排针与电源连接。
请参见图6至图9，可以看出：
自助售货机模块包括第二电路板，在第二电路板上设有模拟物品选取单元、模拟价格输入单元和指示单元。
模拟物品选取单元请参见图6和图7：包括对应8种不同物品的8个按键开关，在第二电路板上设有对应8个按键开关的插线接头。
模拟价格输入单元请参见图8：包括成四行四列设置的16个按键开关，在第二电路板上设有对应行一至行四、列一至列四的8个插线接头；指示单元包括对应8种不同物品以及取物口和退币口的10个指示灯，在第二电路板上设有对应10个指示灯的10个插线接头。
还包括显示单元，请参见图9：显示单元包括12864显示屏，其SID端口和SCLK端口引出并在第二电路板上设置对应的2个插线接头。
请参见图10至图15，可以看出：
全自动洗衣机模块8包括第四电路板，在第四电路板上设有模拟状态单元和模拟清洗单元。
模拟状态单元参见图13：包括设置机盖、高水位、中水位和低水位的4个单刀双掷开关和用于程序设定、水位设定和起停设定的3个按键开关，还包括用于指示洗涤模式、水位位置和工作状态的多个指示灯。
模拟清洗单元包括电机及其驱动电路；还包括显示单元，显示单元包括12864显示屏，其SID端口和SCLK端口引出并在第四电路板上设置对应的2个插线接头；在第四电路板上设有4个单刀双掷开关、3个按键开关的插线接头，还设有对应洗涤模式、水位位置和工作状态的多个插线接头。本实施例中，全自动洗衣机模块8的模拟清洗单元其电机的驱动电路包括L289N，基于L289N搭建。
本实施例中，全自动洗衣机模块8的多个指示灯包括用于指示标准、经济、单洗、排水4种洗涤模式以及高、中、低3种水位位置以及洗涤、漂洗、脱水、进水、排水5种工作状态的12个指示灯。
本实施例中，全自动洗衣机模块8的模拟清洗单元还包括555脉冲电路，555脉冲电路与电机的驱动电路连接。
请参见图16至图19，可以看出：
邮件分拣机模块6包括第三电路板，在第三电路板上设有模拟输送单元、模拟推送单元和模拟分拣单元。
模拟输送单元参见图16和图18：包括电机及其驱动电路，还包括代表初始邮件的初始三色二极管以及模拟邮件移动路径的多个路径三色二极管，在第三电路板上还设有控制初始三色二极管的颜色点亮的3个单刀双掷开关以及各路径三色二极管的驱动电路。
模拟推送单元参见图17：包括对应4个城市的4个指示灯。
模拟分拣单元参见图19：包括对应4个城市的4组八位指示器，每组八位指示器均配置驱动计数电路；4个指示灯的端子、3个单刀双掷开关均在第三电路板上设置插线接头，4个路径三色二极管驱动电路的RCK、SCK和SER端子以及4组八位指示器驱动计数电路的RCK、SCK和SER端子均在第三电路板上设置插线接头。
邮件分拣机模块6的模拟输送单元其电机的驱动电路包括ULN2003；路径三色二极管的驱动电路以及八位指示器的驱动计数电路均包括74HC595，基于74HC595搭建。