专利名称:单板微型电子计算机教学模型的制作方法
本实用新型涉及教学用具，进一步指电子计算机教学模型。
随着现代技术的发展，微型电子计算机已愈加广泛地应用于各个领域。它的原理与应用已成为各类学校相关专业的必修课，以及许多专业的重要课程。
由于单板微型电子计算机系统较小，易于掌握和应用，且在工业自动控制中被广泛采用，故而微型电子计算机原理与应用课程都以单板微型机为研究对象，以了解微型机的工作原理，建立起电子计算机工作的完整概念。
在实际教学中，通常是根据课本上的文字描述与图形，以及不包括应用电路且体积很小的单板微型机的演示进行讲授。由于单板机原显示器很小，键盘操作演示不方便，学生看不到应用电路及工作过程，因此难以建立起直观的感性认识。
本实用新型的目的是，根据教学的实际要求，设计一套单板微型电子计算机教学模型，以使教学直观化，有效地帮助学习者建立起微型电子计算机原理与应用的系统概念。
本实用新型的设计思想是，使所述教学模型具有TP801－A型单板机的全部功能，可演示单板微型机的操作及程序的调试过程，并设计出应用电路，在讲授微型机的可编程接口PIO、CTC及D／A、A／D接口原理时，应用电路可通过声、光及显示器进行动态显示。
下面结合附图对本实用新型做出说明。
图1是本实用新型的实物图。由该图可知，本实用新型由六个单元模型组成。
图2至图7指出了由图1所示的模型的各单元体的实际结构。
图2是“CPU及存贮器的连接”单元模型(1)，它包括框架(7)、底板(8)，底板(8)的正面是分别表示TP801－A型机中Z80CPU、存贮器译码电路、4K2114静态读写存贮器、6K2716只读存贮器、复位电路、时钟电路、EPROM写入电路元件的色块(9)及电路连线。该模型可用于讲授CPU、RAM、ROM的原理与连接、存贮空间的地址分配以及地址、控制、数据三总线的概念、时钟电路及主机频率的概念、复位电路以及EPROM写入电路的原理。
图3是“单板机的显示器及键盘”单元模型(2)，它包括框架(10)、底板(11)，底板(11)的正面有TP801－A型机键盘(12)、显示器(13)以及分别表示外设译码电路(14)、监控返回电路(15)、段选、位选(行码)、列码电路之元件的色块(16)并电路连线。底板(11)的反面安装有卸除了键盘、显示器、复位按钮、转贮电平指示二极管的单板机(25)(参见图8)。键盘(12)是将原单板机上的全部键移到板面上，并安装在键盘线路板(17)上，键盘板的行码、列码信号通过电缆(18)与单板机(25)连接，显示器(13)采用专用七段字符LED显示器，每段由三个或更多的发光二极管组成，显示器尺寸可达265×85毫米或更大。显示器采用专用电源，当每段用三个园发光管串联时，电源电压为6.3伏。电压过高时，显示器不工作，各段亦全亮；电压过低时，显示器工作管亮度不够。显示器段选信号用电缆(19)与单板机(25)连接，位选信号与键盘板行码信号电缆连接；发光二极管安装在一块深色有机玻璃板上，管脚焊接在显示器线路板(26)上。显示器(13)表面可安装一块茶色的有机玻璃板，以保护显示器并增加其美观性。底板(11)的正面还安装了单板机(25)与显示器(13)的电源接线柱(20)、复位按钮(21)，以便于课堂演示时接线与操作。底板(11)的正面还安装了录音机接口插口(22)、(23)以及磁带到内存转贮操作的电平指示发光二极管(24)，以进行录音机接口的存贮、转贮操作演示。单板机(25)上安装有与“CTC应用”单元模型(4)连接的电缆插座(56)，与“PIO应用”单元模型(5)连接的电缆插座(55)，与“D／A及A／D接口”单元模型(6)连接的电缆插座(57)。在单板机(25)的PROM2插座上插入了一块固化了本教学模型全部应用程序的2716蕊片。这些程序如下表所述序号 起始地址 应用程序名称1 1000 字符表演程序2 1100 计数器应用程序3 1200 工业顺序控制器应用程序4 1300 D／A转换应用程序5 1400 数据采集系统应用程序6 1700 数据块传送程序利用数据块传送程序可将上述程序转移到2000起始的RAM区，在演示时可方便地改变应用程序中设定的各常量。该单元模型可用于讲授显示器与键盘的工作原理及其与单板机的连接。可结合演示字符表演程序，O－F16个字符的每个字符在显示器上从右到左依次移动，一遍慢速移动，一遍快速移动，反复进行。
图4是“单板机与盒式磁带机接口”单元模型(3)，它包括框架(27)、底板(28)，底板(28)的正面是分别表示TP801－A型机的内存向磁带机存贮信息、磁带机向单板机转贮信息的接口电路各元件和关键点波形的色块(29)及相应的电路连线。可用于讲授存贮和转贮的工作原理，可在键盘上演示存贮和转贮的实际操作。
图5是“Z80－CTC原理及应用”单元模型(4)，它包括框架(30)、底板(31)，底板(31)的正面有分别表示CTC原理框图(32)、CTC通道框图(33)、CTC在计数器中应用之电路之元件的色块(34)以及相应的框图连线与电路连线。底板(31)的正面安装的计数器(54)用有机玻璃板叠合组成，最上面的一块中央小孔内安装有6.3伏0.1安信号灯；做为光源；最后面一块对应位置安装有光敏三极管3DU2，产生计数脉冲。课堂演示时，可在信号灯与光敏管之间的狭缝内放入任意的遮光薄片，以模拟工件通过。底板(31)的反面是相应的实际电路。本单元模型展示了CTC的原理方框图及一个通道的结构框图，可讲解CTC的原理、结构和功能。可演示CTC在监视流水线上工件通过数的计数器的应用实例。利用CTC通道O计数，CLK／TRG0引入计数脉冲；通道1计时，ZC／TO1输出定时的音频脉冲，使讯响器发出计数满报警。
计数器的工作过程如下1、程序运行后，显示器显示OO，以后在光敏管和光源之间每通过一个工件，显示器的显示值就依次加1，工件数达到给定值时，讯响器响3秒报警。报警停止后，显示器上重新置数OO，并可重新开始计数。
2、用监控返回键，可在任意时刻停止计数，用执行键又可在原停止处恢复计数。
图6是“Z80PIO原理及应用”单元模型(5)，它包括框架(84)、底板(35)。底板(35)的正面有分别表示PIO原理框图(40)、PIO端口结构图(41)和PIO在工业顺序控制器中的应用之电路元件的色块(36)及相应的框图连线与电路连线。用三个发光二极管作为一组，共五组，以其亮灭演示五道工序的进行与否，并设置了开、停工信号与故障有无信号的三个开关(37)、(38)、(39)。底板(35)的反面是相应的实际电路。本单元模型可用于讲授PIO原理、结构与功能，并可演示PIO在一个工业顺序控制器中的应用实例。PIO采用位控方式工作，A口的PA0－PA4设为输出位，控制5道工序的工作，PA5－PA7设为输入位，分别用来管理开工和故障处理，B口用于告警，PB0输出告警的音频脉冲。
工业顺序控制器的工作过程如下1、程序启动之后，反复查询开工信号，若开工开关掷于“开工”，则开始生产，否则等待。
2、开工以后，生产工艺严格按照工序1－5顺序反复进行，每一工序用一个发光二极管组的亮灭代表工序的进行与否。
3、用故障信号开关代表在生产过程中，某一工序的故障状态。当故障开关掷于“故障”位置时，警告器告警，并停止生产。直至开关掷于“故障除”位置时，告警器才停止告警，生产从原停止处开始继续进行。模拟生产现场的维修状态。
4、在任一工序位置，将开工信号开关掷于“停工”位置时，可停止生产，再将开关掷于“开工”位置，又从原停工工序恢复生产，模拟生产现场的维护状态。
5、可用监控返回键，在任意工序位置停止正常生产，并用执行键在原停止位置恢复正常生产。
图7是“A／D和D／A转换接口”单元模型(6)，它包括框架(42)、底板(43)。底板(43)的正面有分别表示D／A转换电路(50)、A／D转换电路(51)之元件的色块(44)及四个发光二极管组(45)及相应的电路连线。二极管组(45)的第一组为一个发光二极管，第二组为二个，第三组为三个，第四组为四个发光二极管串连。用各组发光二极管的亮灭定性地反映模拟量的大小，同时并联一个模拟表头(46)以定量地反映模拟量的值。底板(43)的反面是相应的实际电路。本单元模型可用于讲授A／D、D／A转换常用器件的原理、结构与功能，以及单板机的接口电路。A／D转换可演示一个模拟的数据采集系统。可采集8路数据(演示二路)。通道0和通道4分别接两个电位器(47)、(48)，用电位器改变两个通道输入的模拟量，经A／D转换后，数据送入CPU，再送到显示器显示。显示器定时地反复显示通道号和该通道模拟量转换后的数据值。D／A转换，将存贮区的一组数据，定时地依次送入显示器显示数值，并同时将该数据送入D／A转换，转换后的模拟量送到输出端，使不同的发光二极管组亮灭，模拟表头指示，直接演示模拟量随数据的变化。
本实用新型各单元模型可独立使用，单元模型(3)、(4)、(5)还可各自通过专用电缆与单元模型(2)连接使用，以实现键盘操作与显示器显示。
本实用新型所述各单元模型的框架采用铝合金制作，也可用其它材料制作。色块采用有色有机玻璃，做成相应的形状后贴在底板，整个图面也可采用印制的彩色塑膜，也可采用丝网印刷等其他印刷方式。
本实用新型具有TP801－A型机的全部功能，可理想地用于讲授授微型机的CPU、RAM、ROM及其它常用器件的原理，微型机的结构和原理，以及CTC、PIO、A／D、D／A等常用接口器件、接口电路。可有效地提高现场直观教学的效果。模型结构简单合理，制作方便。
图1是本实用新型的实物示意图。
图2至图8是单元模型图，其中1、2、3、4、5、6——单元模型7、10、27、30、42、84——框架8、11、28、35、43、31——底板9、16、29、34、36、44——色块12——键盘13——显示器14——外设译码电路15——监控返回电路17——键盘线路板19、18——电缆20——电源接线柱21——复位按钮23、22——插口24——发光二极管25——单板机26——显示器线路板32——CTC原理框图33——CTC通道框图37、38、39——开关40——PIO原理框图
41——PIO端口结构框图47、48——电位器50——D／A转换接口51——A／D转换接口54——计数器55、56、57——电缆插座
权利要求
1.一种单板微型电子计算机教学模型，由单元模型组成，每个单元模型包括框架和底板，底板的正面有分别表示电路原理框图与电路元件的色块及相应的连线，底板的反面有相应的实际电路，本实用新型的特征是，所述模型由六个单元模型(1)(2)(3)(4)(5)(6)组成a、单元模型(1)包括框架(7)、底板(8)，底板(8)的正面是分别表示TP801-A型机中Z80CPU、存贮器译码电路、4K2114静态读写存贮器、6K2716只读存贮器、复位电路、时钟电路、EPROM写入电路之元件的色块(9)及电路连线，b、单元模型(2)包括框架(10)、底板(11)，底板(11)的正面有TP801-A型机的键盘(12)、显示器(13)以及分别表示外设译码电路(14)、监控返回电路(15)、段选位选列码电路之元件的色块(16)并电路连接，板(11)的反面有卸除了键盘、显示器、复位按钮、转贮电平指示二极管的单板机(25)，c、单元模型(3)包括框架(27)、底板(28)，(28)的正面是分别表示TP801-A型机的内存向磁带机存贮信息、磁带机向单板机转贮信息的接口电路元件与关键点波形的色块(29)及相应的电路连线，d、单元模型(4)包括框架(30)、底板(31)，底板(31)的正面有分别表示CTC原理框图(32)、CTC通道框图(33)、CTC在计数器中的应用电路之元件的色块(34)和相应的框图与电路连线及计数器(54)，e、单元模型(5)包括框架(84)、底板(35)，底板(35)的正面有分别表示PIO原理框图(40)、PIO端口结构图(41)和PIO在工业顺序控制器中的应用之电路元件的色块(36)及相应的框图与电路连线、开工与停工信号和故障有无信号开关(37)(38)(39)，底板(35)的反面是相应的实际电路，f、单元模型(6)包括框架(42)、底板(43)，底板(43)的正面有分别表示D/A转换电路(50)、A/D转换电路(51)之元件的色块(44)、四个发光二极管组(45)和与二极管(45)并联的模拟表头(46)、电位器(47)(48)以及相应的电路连线。
2.根据权利要求
1所述的单板微型电子计算机教学模型，其特征还在于，所述键盘(12)安装在键盘线路板(17)上，键盘(17)的行码、列码信号通过电缆(18)与单板机(25)连接。
3.根据权利要求
1所述的单板微型电子计算机教学模型，其特征还在于，所述显示器(13)采用专用七段字符LED显示器，每段由三个或更多的发光二极管组成，显示器板(26)的段选信号通过电缆(19)与单板机(25)连接，位选信号用电缆与键盘板(17)连接。
4.根据权利要求
1所述的单板微型电子计算机教学模型，其特征还在于，单元模型(2)的底板(11)的正面还安装了单板机(25)与显示器(13)的电源接线柱(20)、复位按钮(21)以及录音机接口插口(22)(23)和指示发光二极管(24)。
5.根据权利要求
1所述的单板微型电子计算机教学模型，其特征还在于，所述单板机(25)上装有与单元模型(4)连接的电缆插座(56)、与单元模型(5)连接的电缆插座(55)及与单元模型(6)连接的电缆插座(57)。
6.根据权利要求
1所述的单板微型电子计算机教学模型，其特征还在于，所述单元模型(4)的底板(13)上安装的计数器(54)是用有机玻璃板叠合而成的，最上一块的中央小孔内有6.3伏0.1安信号灯，最下一块对应位置有光敏二极管3DU2。
7.根据权利要求
1所述的单板微型电子计算机教学模型，其特征还在于，所述名单元模型的色块为有色的有机玻璃，整个图面也可采用印制的彩色塑膜或用丝网印刷的方式制成。
专利摘要
一种单板微型电子计算机教学模型，由六个单元模型组成，各单元模型可单独使用，也可用专用电缆与显示器、键盘板连接使用。采用了能显示清晰而专门设计的显示器，键盘操作方便，具有TP801-A型机的全部功能。可用于讲授微型机的CPU、RAM、ROM及其它常用器件的原理、微型机的结构与原理，以及CTC、PIO、A/D、D/A等常用接口器件与电路。本模型设计合理，结构简单，是理想的微型电子计算机的直观教学用具。
文档编号G06F15/00GK87200994SQ87200994
公开日1988年2月3日 申请日期1987年1月27日
发明者谢宪继 申请人:长沙市一轻工业研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan