CN106781814A - 一种插装式实训开发装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种插装式实训开发装置，包括单片机最小系统基板、功能基板、设置于所述托板上的单片机最小系统基板插槽、功能基板插槽和设置于所述托板上的下载电路；所述单片机最小系统基板插槽的内侧壁上设置有与所述单片机最小系统基板上引脚焊点相匹配的连接焊点，所述功能基板插槽的内侧壁上设置有与所述功能基板上引脚焊点相匹配的连接焊点；所述下载电路与所述单片机最小系统基板插槽的程序写入端连通，所述单片机最小系统基板插槽和所述功能基板插槽之间电连接；所述单片机最小系统基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述单片机最小系统基板插槽内，所述功能基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述功能基板插槽内。本发明提高了学生的动手参与能力。

Description

一种插装式实训开发装置

技术领域

本发明涉及一种开发装置，尤其是涉及一种能够根据实验要求自行搭建系统的插装式实训开发装置。

背景技术

“MCU实验实训系统”系统是《MCS-51单片机原理与接口》《单片机控制技术》等课程教学的最佳配套实验设备。为各类院校的教学实验、课程设计、毕业设计提供了良好的实验开发环境。也可作为科研、开发工作者的得力助手。

整体设计采用“项目为引领、任务为驱动”授课思想，设计实验内容。提出任务要求，实际解决是最多采用的方式。所对应的单片机实验过程中硬件搭建、软件编程、仿真调试、下载程序、任务完成是最先进的实验方法。

大多数学校的单片机实验室通常采用实验箱或者试验板，采取这种方法进行实验虽然方便，但是也存在不足。首先，高校使用的单片机实验箱属于成品，其电路连接都是已经固定连接好的，内容只能停留在演示性及验证性实验的层次。

学生很难参与到其中的设计，也不能充分了解硬件电路的实际连接情况，动手能力得不到训练与提高。其次，单片机的种类繁多，而实验箱、实验板上的资源有限，在一个实验室里不可能包括所有种类的单片机设备以及各种外围电路，因此对实验内容造成了很大的制约。单片机技术的迅速更新和发展，使许多高校设备落后老化，不断地购买仪器设备又会带来资金耗费严重等问题。第三，实验仪器的损耗与维护，实验过程中需要用到的仪器较多，易造成设备的损坏，维护工作量也很大。因此传统的单片机实验教学存在着很大的不足。由于实验箱系统比较大，维护也很困难。因难以对损坏的设备维修，只能更换设备。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明在此的目的是提供一种插装式实训开发装置，该装置的电路结构并不固定，可以根据实际情况更换相应的单片机最小系统模块和其余的功能模块，使开发装置不限于只能使用一种型号的单片机，同时当单片机最小系统和其余功能模块无法工作时，能够方便更换，从而降低开发装置的维修难度，不需要更换整个开发装置；此外，本申请提供的开发装置还能够提高学生的动手参与的能力以及能够增加学生的动手机会。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种插装式实训开发装置，包括箱体、铰接在所述箱体上的箱盖、铰接在所述箱体上的托板和设置于所述托板下方的电源电路，还包括单片机最小系统基板、功能基板、设置于所述托板上的单片机最小系统基板插槽、功能基板插槽和设置于所述托板上的下载电路；所述单片机最小系统基板插槽的内侧壁上设置有与所述单片机最小系统基板上引脚焊点相匹配的连接焊点，所述功能基板插槽的内侧壁上设置有与所述功能基板上引脚焊点相匹配的连接焊点；所述下载电路与所述单片机最小系统基板插槽的程序写入端连通，所述单片机最小系统基板插槽和所述功能基板插槽之间电连接；所述单片机最小系统基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述单片机最小系统基板插槽内，所述功能基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述功能基板插槽内。

以上技术方案将单片机最小系统和其余功能模块进行模块化，采用单独的基板模式，同时在箱体托板上设置用于插装相关基板的插槽，通过插槽内侧壁上的连接焊点与基板上的引脚焊点实现电连接，使得单片机最小系统基板能够与其它功能基板实现数据传输，从而实现相应的功能。而基板是活动插装于插槽内，需要使用时则将相应的基板印制有引脚焊点的一侧插入基板插槽内，当无需使用或者需要更换时则将基本抽出，插入需要的基板。本技术方案将基本插槽设置于托板上，而不将电子元器件直接安装于托板上，使功能模块不固定于托板上，而是单独制作成印制基板，因此在实际使用过程中可以根据实际情况更换相应的单片机最小系统模块和其余的功能模块，降低了开发装置的维修难度，不需要更换整个开发装置，节约了资金，提高了学生的动手参与的能力以及能够增加学生的动手机会。

为了能够使本申请所提供的开发装置的使用范围更广，实用性更强，在此所作的进一步完善是所述功能基板至少为一块，每块功能基板的功能不同；每种功能不同的功能基板块数至少为一块，每种功能不同的功能基板的个数为与之相匹配的功能基板插槽的个数的二分之一，每块功能基板插槽内侧壁上的连接焊点和与之匹配的功能基板上的引脚焊点相匹配。配置功能不同的功能基板，使开发装置能够使用于各种功能的实现，此外，每种功能基板和功能基板插槽设置为不止一块，能够在某一相同功能的功能基板或某一功能基板插槽无法工作时进行替换，留作备用，使整个开发装置的实用性更强。

具体的，所述功能基板有发光二极管基板、按键基板、显示基板、温度感应基板、A/D转换基板、D/A转换基板、电机驱动基板、报警基板、功放基板、外部时钟基板、外部存储器基板、光敏基板、红外感应基板和辅助基板中的一种或任意组合。

进一步的，还包括设置于所述单片机最小系统基板插槽外侧和所述功能基板插槽外侧的插针和带有插头的导线，所述插针与所述插头相匹配；所述插针分别与所述单片机最小系统基板插槽内侧壁上的引脚焊点和所述功能基板插槽内侧壁上的引脚焊点相匹配，且连通。通过插针和带有插头的导线，在使用过程中可以根据实际情况接通或者断开单片机最小系统基板和功能基板的某一引脚，使其实现某种功能，进一步使得学生的动手能力得到提高。

进一步的，还包括热敏开关，所述热敏开关串联于电源电路与单片机最小系统基板插槽之间，或者串联于电源电路与功能基板插槽之间。通过热敏开关感应开发装置的工作温度，当温度过高时，热敏开关关闭，从而延长了开发装置的使用寿命。

进一步的，所述电源电路包括开关电源、可充电电源和电源选择开关，所述开关电源的电压输出端和所述可充电电源的电压输出端分别与所述电源选择开关的一端连接，所述电源选择开关的另一端与所述单片机最小系统基板插槽和所述功能基板插槽连接。采用双电源供电模式，能够有效地避免因某一供电电源无法工作而导致整个开发装置无法工作的情况。

进一步的，所述热敏开关串联于所述电源选择开关与所述单片机最小系统基板插槽之间，或串联于所述电源选择开关与所述功能基板插槽之间，或串联于所述开关电源和所述电源选择开关之间，或串联于所述可充电电源和所述电源选择开关之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：降低了开发装置的维修难度，节约了资金，提高了学生的动手参与的能力以及能够增加学生的动手机会，使用范围更广，实用性更强，开发装置的使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明所记载的开发装置的立体图；

图2为本发明所记载的单片机最小系统基板示意图；

1-箱体，2-箱盖，3-托板，4-单片机最小系统基板，5-功能基板，6-单片机最小系统基板插槽，7-功能基板插槽，8-下载电路，9-插针。

具体实施方式

在此，本申请结合附图对本申请所提供的技术方案作进一步更为详细的介绍。

实施方式一

如图1所示，本实施方式中所提供的一种插装式实训开发装置，包括了箱体1、铰接在所述箱体上的箱盖2、铰接在所述箱体上的托板3和设置于所述托板下方的电源电路，还包括单片机最小系统基板4、功能基板5、设置于所述托板上的单片机最小系统基板插槽6、功能基板插槽7和设置于所述托板上的下载电路8(ISP在线下载电路或USB下载电路)，其中单片机最小系统基板和功能基板上都印制有单片机最小系统电路，使其构成完整的电路结构，而设置于基板上的电路的信号是通过印制于基板边缘侧的引脚焊点进行输入和输出的，如图2所示；而最小单片机系统基板插槽和功能基板插槽之间以及功能基板插槽和功能基板插槽之间则是通过托板上所印制的导电介质实现电连接，从而实现信号的插槽间信号的传递。为了能够实现单片机最小系统基板与单片机最小系统基板插槽之间的信号传递，在此单片机最小系统基板插槽内侧壁上设置有与引脚焊点相匹配的连接焊点，使单片机最小系统基板与单片机最小系统基板插槽之间能够通过印制于单片机最小系统基板上的引脚焊点和设置于单片机最小系统基板插槽内的连接焊点进行连接，从而实现数据的传输，同理，为了能够实现功能基板与功能基板插槽之间的数据传输，在功能基板插装的内侧壁上同样设置有连接焊点；而为了能够使计算机中的所编程好的程序能够顺利地写入到开发装置中，在此将下载电路的信号输出端通过托板上的导电介质连接到单片机最小系统基板插槽的程序写入端连通，便于程序能够正常的写入位于单片机最小系统基板上的单片机中。

当需要实训操作时，将单片机最小系统基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述单片机最小系统基板插槽内，使其两者之间连通，能够实现数据传递；同时将相应的功能基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述功能基板插槽内，使其两者之间连通，能够实现数据传递；而插槽与插槽之间又通过托板上的导电介质连通，因此，单片机最小系统基板能够与功能基板以及功能基板之间能够互相传递数据，实现预先制定的功能。

实施方式二

本实施方式所提供的一种插装式实训开发装置，除包括了实施方式一中所有的技术方案外，还包括了设置于单片机最小系统基板插槽外侧和功能基板插槽外侧的插针9和带有插头的导线，其中导线是两头都带有插头，插装和插头的数量和型号相匹配，插头可以活动的插装于插针上，通过与插头连通的导线实现位于两个插装外侧的插针的连接；另外，插针分别与单片机最小系统基板插槽内侧壁上的引脚焊点和功能基板插槽内侧壁上的引脚焊点的数量相匹配，且两者之间连通，这样一来，基板上的数据就能够通过插槽内的连接焊点输送至插针，如果需要导线连通的功能基板或需要导线连通的单片机最小基板和功能基板，则可以通过插针和导线实现，同学在实际操作中可以根据实际使用情况和电路要求改变电路连接关系，大大地提高了开发装置的使用灵活性和实用性。

实施方式三

在实施方式一和/或实施方式二的基础上，本实施方式增设一热敏开关，该热敏开关串联于电源电路与单片机最小系统基板插槽之间，或者串联与电源电路与功能基板插槽之间。当温度达到一定时，热敏开关断开，使开发装置不工作，从而避免了开发装置在高温下工作，缩短了开发装置的使用寿命。

在实施方式一、实施方式二和/或实施方式三中所记载的电源电路可以采用任何一种电源电路，如采用开关电源，其输入端为插头式，将插头插入插座中则交流电输入开关电源电路中，经开关电源后输入单片机最小系统基板、功能基板以及下载电路，为其提供工作电压；但是最好是采用双电源模式，如开关电源电路加可充电电源电路，此时，为了能够选择其中一种电源电路进行供电，在开关电源的电压输出端和可充电电源的电压输出端分别连接一电源选择开关，而电源选择开关的另一端与单片机最小系统基板插槽和功能基板插槽连接，为其提供工作电压。此处的电源选择开关可以是自动切换电路，也可以是手动式单刀双掷开关。此时实施方式三中所记载的热敏开关可以串联于所述电源选择开关与所述单片机最小系统基板插槽之间，也可以串联于所述电源选择开关与所述功能基板插槽之间，还可以串联于所述开关电源和所述电源选择开关之间，还可以是串联于所述可充电电源和所述电源选择开关之间，在开发装置工作温度过高时，及时切断电源电路，停止供电。

本申请实施方式一、实施方式二和/或实施方式三中所记载的功能基板至少为一块，如1块、2块、4块、5块、6块、8块、9块或者更多，而每块功能基板的功能不同；但为了能够确保在某一种功能基板无法工作时而开发装置能够正常工作，在此本申请所提供的每种功能不同的功能基板块数至少为一块，可以为2块、4块或者其它；与之对应的，每种功能的功能基板插槽的数量也与对应的功能基板相同，如开发装置配备有3块显示基板，则相应的显示基板插槽数也为3个，但是，最好的是功能基板的数量为每种功能不同的功能基板的个数的2倍，如开发装置配备有2块显示基板，则相应的显示基板插槽数则为4；而每块功能基板插槽内侧壁上的连接焊点和与之匹配的功能基板上的引脚焊点相匹配。

本申请所记载的功能基板有发光二极管基板、按键基板、显示基板、温度感应基板、A/D转换基板、D/A转换基板、电机驱动基板、报警基板、功放基板、外部时钟基板、外部存储器基板、光敏基板、红外感应基板和辅助基板中的一种或任意组合。其中发光二极管基板上所印制的发光二极管电路可以是单颗LED灯，也可以是两颗，还可以是多颗，当然也可以是共阴的LED灯串或者共阳的LED灯串；而按键基板可以是4*4矩阵键盘，也可以是16*16点阵；显示基板上则可以是1602液晶显示或者7段数码管显示；温度感应基板则是主要由DS18B20芯片构成的温度传感电路。

以上所记载的辅助基板上可以是端口扩展电路，也可以是独立的电容、电阻、二极管、三极管或可控硅等独立元器件电路。

本申请所记载的单片机最小系统可以是51系列单片机最小系统，也可是AVR系列最小系统，还可以STM系列最小系统，还可以是ATMEGA8最小系统。

在此以流水灯实验为例对本开发装置的使用新型说明，首先根据实验要求编程程序，待程序编程完成调试成功后，按照硬件要求将单片机最小系统基板(89S52单片机最小系统)、发光二极管基板(共阳LED灯灯串)和辅助基板(电阻电路)分别插入对应的单片机最小系统基板插槽、发光二极管基板插槽和辅助基板插槽，使的发光二极管基板的阳极通过辅助基板(电阻电路)连接至电源电路输出端的正极，而发光二极管基板的阴极连接至单片机最小系统基板(89S52单片机最小系统)中单片机的P3.0-P3.7端口，连接开发装置与电脑，通过烧写软件和下载电路将调试成功的程序写入单片机中，即可对编写的程序实现实物调试。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种插装式实训开发装置，包括箱体、铰接在所述箱体上的箱盖、铰接在所述箱体上的托板和设置于所述托板下方的电源电路，其特征在于：还包括单片机最小系统基板、功能基板、设置于所述托板上的单片机最小系统基板插槽、功能基板插槽和设置于所述托板上的下载电路；所述单片机最小系统基板插槽的内侧壁上设置有与所述单片机最小系统基板上引脚焊点相匹配的连接焊点，所述功能基板插槽的内侧壁上设置有与所述功能基板上引脚焊点相匹配的连接焊点；所述下载电路与所述单片机最小系统基板插槽的程序写入端连通，所述单片机最小系统基板插槽和所述功能基板插槽之间电连接；所述单片机最小系统基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述单片机最小系统基板插槽内，所述功能基板的引脚焊点侧抽插的活动插装于所述功能基板插槽内。

2.根据权利要求1所述的一种插装式实训开发装置，其特征在于：所述功能基板至少为一块，每块功能基板的功能不同；每种功能不同的功能基板块数至少为一块，每种功能不同的功能基板的个数为与之相匹配的功能基板插槽的个数的二分之一，每块功能基板插槽内侧壁上的连接焊点和与之匹配的功能基板上的引脚焊点相匹配。

3.根据权利要求2所述的一种插装式实训开发装置，其特征在于：所述功能基板有发光二极管基板、按键基板、显示基板、温度感应基板、A/D转换基板、D/A转换基板、电机驱动基板、报警基板、功放基板、外部时钟基板、外部存储器基板、光敏基板、红外感应基板和辅助基板中的一种或任意组合。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种插装式实训开发装置，其特征在于：还包括设置于所述单片机最小系统基板插槽外侧和所述功能基板插槽外侧的插针和带有插头的导线，所述插针与所述插头相匹配；所述插针分别与所述单片机最小系统基板插槽内侧壁上的引脚焊点和所述功能基板插槽内侧壁上的引脚焊点相匹配，且连通。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种插装式实训开发装置，其特征在于：还包括热敏开关，所述热敏开关串联于电源电路与单片机最小系统基板插槽之间，或者串联于电源电路与功能基板插槽之间。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种插装式实训开发装置，其特征在于：所述电源电路包括开关电源、可充电电源和电源选择开关，所述开关电源的电压输出端和所述可充电电源的电压输出端分别与所述电源选择开关的一端连接，所述电源选择开关的另一端与所述单片机最小系统基板插槽和所述功能基板插槽连接。

7.根据权利要求6所述的一种插装式实训开发装置，其特征在于：所述热敏开关串联于所述电源选择开关与所述单片机最小系统基板插槽之间，或串联于所述电源选择开关与所述功能基板插槽之间，或串联于所述开关电源和所述电源选择开关之间，或串联于所述可充电电源和所述电源选择开关之间。