专利名称：新型微机原理与can总线教学实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种《微机原理接口》和《现场总线CAN》等课程的教学与实验装置。
背景技术：
在现有技术中，《微机原理接口》和《现场总线CAN》的教学和实验装置是各自独立、单独存在的，这种教学装置给教学和实验带来许多不便，主要表现在1、实验装置功能单一，常见的微机原理接口实验装置多是基于8位单片机8051控制器的，与快速发展的计算机微处理器技术相比落后，适应不了教学和实验的要求。
2、实验装置综合性低，目前，现场总线与工业自动化控制联系非常紧密，而教学中缺乏相关的实验装置。
发明内容本实用新型的目的是解决上述存在的问题，提供一种既能够演示微机工作的原理，又能够完成微机接口实验，同时还能够演示CAN总线工作原理和联网实验的新型微机原理与CAN总线教学实验装置。
本实用新型提供的新型微机原理与CAN总线教学实验装置，包括主要由微处理器构成的微处理器控制模块，该微处理器控制模块通过双向数据线分别单独并行连接RS232接口模块、RS485接口模块、CAN总线控制模块，以及双端口RAM模块和标准逻辑接口模块，其中双端口RAM模块和标准逻辑接口模块同时连接计算机ISA总线接口模块。微处理器控制模块通过双向数据线同时连接电源管理模块。
其中微处理器控制模块包括一个微处理器，该微处理器通过地址总线、控制总线和双向数据总线连接地址锁存器，并通过该地址锁存器控制程序存储器和数据存储器，程序存储器和数据存储器同时通过双向数据总线与微处理器连接，微处理器通过I/O接口和连接总线连接其他外围接口。
CAN总线控制模块包括CAN总线控制器，该控制器通过地址总线、控制总线和双向数据总线与微处理器模块连接，同时该控制器经过发送信号隔离器、接受信号隔离器连接CAN总线驱动器，并通过该CAN总线驱动器连接外部CAN总线。
双端口RAM模块包括双端口RAM器件，该RAM器件通过地址总线、控制总线和双向数据总线与微处理器模块连接，RAM器件同时通过地址总线、控制总线和双向数据总线与计算机ISA总线接口模块连接，在RAM器件与计算机ISA总线接口模块之间的控制总线上连接有CPLD逻辑控制器件，CPLD逻辑控制器件同时接入RAM器件与计算机ISA总线接口模块之间的地址总线。
计算机ISA总线接口模块包括计算机ISA接口插槽，该ISA接口插槽分别连接数据总线双向驱动器、地址总线单向驱动器、和控制总线单向驱动器，数据总线双向驱动器、地址总线单向驱动器、和控制总线单向驱动器分别同时连接双端口RAM模块和标准逻辑接口模块，双端口RAM模块和标准逻辑接口模块通过数据线同时连接ISA接口插槽。
本实用新型的优点和积极效果1、本实验装置采用高档16位嵌入式工业微处理器80C188，集成度高，运算速度快，指令丰富。2、本实验装置集成了许多电子技术发展的最新成果，如用于海量数据交换的双端口存储器；大规模可编程逻辑器件CPLD；可编程电源监控电路等，该教学实验装置包括了微机原理、数字电路接口技术、数据传输技术和现场总线控制技术等相关内容，用户在使用本实验装置时，可以结合相关课程的教学进度选择相应的实验内容。3本实验装置将微机原理与现场总线CAN集合在一起，综合性和实用性显著提高，为相关的教学与科研活动提供了有利条件。
图1、是新型微机原理与CAN总线教学实验装置原理方框图；图2、是图1中微处理器模块的原理方框图；图3、是图1中CAN总线控制模块原理方框图；图4、是图1中双端口RAM模块原理方框图；图5、是图1中计算机ISA总线接口模块原理方框图；图6、是本装置的形状/对外接口位置/运行指示的示意图；图7、是CAN总线控制模块参考电路原理连接图；图8、是标准逻辑接口模块参考电路原理连接图9、总体电气原理参考示意图，图9a-d为图9中的局部放大图。
具体实施方式实施例1如图1所示，本实验装置，包括主要由微处理器构成的微处理器控制模块，该微处理器控制模块通过双向数据线分别单独并行连接RS232接口模块、RS485接口模块、CAN总线控制模块，以及双端口RAM模块和标准逻辑接口模块，其中双端口RAM模块和标准逻辑接口模块同时连接计算机ISA总线接口模块。微处理器控制模块通过双向数据线同时连接电源管理模块。其中——微处理器控制模块(见图2)的功能控制实验装置的工作方式，执行用户编制的实验程序，保存设置参数和运行数据。其组成包括微控制器16位CPU，型号80C188；地址锁存电路采用74LS器件，型号74LS373；程序存储器采用EPROM器件，型号27C256；数据存储器1采用EEPROM器件，型号28C256；数据存储器2采用SDRAM器件，型号62C256；其具体连接关系如图2所示。
——电源管理模块的功能电源的滤波和稳压，低电压检测，上电自动和手动复位电路，可编程监控定时器，以及后备电池供电管理等。其组成包括集成电源监控电路，型号MAX705/707；后备电池型号3.6V，60mA。
——RS232接口模块的功能RS232电平信号的转换，80C188微处理器串行输入输出信号电平是TTL，外部设备串行输入输出信号电平是RS232。其组成包括电平信号转换器件型号MAX232。
——RS485接口模块的功能提供本实验装置与其它串行设备组成多机通信RS485网络所需的接口电路，包括接收和发送使能信号和RS485驱动电路。
组成RS485电平信号转换器件型号MAX485。
——CAN总线控制模块(见图3)的功能CAN总线控制器内具有可编程的功能寄存器和接收/发送缓冲区。微控制器模块通过访问CAN控制器内的寄存器和缓冲区可以向CAN总线上接收和发送数据。本模块采用了快速光电隔离器件作为CAN总线驱动器的接口，提高了数据传输的快速性和可靠性。其组成包括可编程CAN总线控制器SJA1000；快速光电隔离器件6N137；CAN总线接口驱动电路82C250；其具体连接关系如图3所示，参考电路原理连接图见图7。
——双端口RAM模块(见图4)的功能双端口RAM器件可以提供两组独立的存储器访问接口，通常用于存储器共享和海量数据交换。其组成包括双端口器件IDT7132；可编程逻辑器件MACH211；其具体连接关系如图4所示。
——计算机ISA总线接口模块(见图5)的功能本模块的主要功能是数据、地址和控制总线的驱动，外部中断信号的输入，以及ISA接口地址的设定。组成并行单向驱动器74LS244；并行双向驱动器74LS245；地址比较器74LS682；其具体连接关系如图5所示。
——标准逻辑接口模块的功能本模块的功能是提供微处理器模块与计算机ISA接口模块之间数据交换的通道，同时，外部数字量信号可以通过本模块输入计算机ISA接口模块中。组成数据发送器74LS244；数据锁存器74LS273；地址译码器74LS138，74LS27；地址比较器74LS682；参考电路原理连接图见图8。
总体电气原理参考连接图见图9。本装置的形状/对外接口位置/运行指示的参考示意图见图6。
权利要求1.一种新型微机原理与CAN总线教学实验装置，包括主要由微处理器构成的微处理器控制模块、CAN总线控制模块，其特征是微处理器控制模块通过双向数据线分别单独并行连接RS232接口模块、RS485接口模块、CAN总线控制模块，以及双端口RAM模块和标准逻辑接口模块，其中双端口RAM模块和标准逻辑接口模块同时连接计算机ISA总线接口模块。
2.根据权利要求1所述的新型微机原理与CAN总线教学实验装置，其特征是微处理器控制模块通过双向数据线同时连接有电源管理模块。
3.根据权利要求1或2所述的新型微机原理与CAN总线教学实验装置，其特征是微处理器控制模块包括一个微处理器，该微处理器通过地址总线、控制总线和双向数据总线连接地址锁存器，并通过该地址锁存器控制程序存储器和数据存储器，程序存储器和数据存储器同时通过双向数据总线与微处理器连接，微处理器通过I/O接口和连接总线连接其他外围接口。
4.根据权利要求1或2所述的新型微机原理与CAN总线教学实验装置，其特征是CAN总线控制模块包括CAN总线控制器，该控制器通过地址总线、控制总线和双向数据总线与微处理器模块连接，同时该控制器经过发送信号隔离器、接受信号隔离器连接CAN总线驱动器，并通过该CAN总线驱动器连接外部CAN总线。
5.根据权利要求1或2所述的新型微机原理与CAN总线教学实验装置，其特征是双端口RAM模块包括双端口RAM器件，该RAM器件通过地址总线、控制总线和双向数据总线与微处理器模块连接，RAM器件同时通过地址总线、控制总线和双向数据总线与计算机ISA总线接口模块连接，在RAM器件与计算机ISA总线接口模块之间的控制总线上连接有CPLD逻辑控制器件，CPLD逻辑控制器件同时接入RAM器件与计算机ISA总线接口模块之间的地址总线。
6.根据权利要求1或2所述的新型微机原理与CAN总线教学实验装置，其特征是计算机ISA总线接口模块包括计算机ISA接口插槽，该ISA接口插槽分别连接数据总线双向驱动器、地址总线单向驱动器、和控制总线单向驱动器，数据总线双向驱动器、地址总线单向驱动器、和控制总线单向驱动器分别同时连接双端口RAM模块和标准逻辑接口模块，双端口RAM模块和标准逻辑接口模块通过数据线同时连接ISA接口插槽。
专利摘要一种新型微机原理与CAN总线教学实验装置。包括微处理器控制模块，该微处理器控制模块分别单独并行连接RS232接口模块、RS485接口模块、CAN总线控制模块，以及双端口RAM模块和标准逻辑接口模块，其中双端口RAM模块和标准逻辑接口模块同时连接计算机ISA总线接口模块。本实验装置采用高档16位嵌入式工业微处理器80C188，集成度高，运算速度快，指令丰富。集成了许多电子技术发展的最新成果，如用于海量数据交换的双端口存储器；大规模可编程逻辑器件CPLD；可编程电源监控电路等。本实验装置将微机原理与现场总线CAN集合在一起，综合性和实用性显著提高，为相关的教学与科研活动提供了有利条件。
文档编号G09B25/02GK2758901SQ20042002885
公开日2006年2月15日 申请日期2004年4月27日 优先权日2004年4月27日
发明者张德民 申请人:天津理工学院