CN203134225U - 单片机分解教学实验演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单片机分解教学实验演示仪，它主要由箱体、配装于箱体内的直流电源装置、教学演示面板、最小系统模块和一组资源模块构成，它是将单片机系统外部资源电路分割并按标准尺寸制成一组能独立进行实验教学的资源模块，可将单个资源模块插装于教学演示面板上进行分解式实验教学，也可将多个资源模块在教学演示面板上级联搭建系统进行分解式实验教学。能培养初学者对计算机的学习兴趣和主动性，快速掌握计算机的应用技术和运行规律，本实用新型具有设计新颖结构简捷、生产容易制造成本低、教学实验操作方便、演示直观和教学启迪性强的突出优点，在计算机教学科研中有很好的运用前景。

Description

单片机分解教学实验演示仪

技术领域

 本实用新型涉及教学实验装置，属于计算机实验平台的技术领域，具体地说是一种单片机分解教学实验演示仪，它特别适合在计算机初级课程教学中作实验演示用，对提高计算机的教学质量水平有明显效果。

背景技术

 在计算机课程设计中实验操作是一个非常重要的教学环节，学生可以通过实验平台的操作来提升对计算机的学习兴趣并逐渐掌握计算机的应用技术和运行规律。现行用于教学的计算机实验平台一般是采用资源集中制作的实验模式，即是说，它是将单片机系统和所有的外部资源电路全部集中设置于一块PCB板上，这种实验平台对于计算机教学有一定帮助作用，但是客观地说，这种采用外部资源集中方式制作的计算机教学实验平台在电路结构设计上显得十分繁杂，在教学实践中常常陷入“老师难以讲解、学生难以理解”的尴尬局面。特别是对于初学者，刚一接触到计算机就直接面对非常复杂的电路板块而无从下手，容易滋生“计算机深奥难学”的厌学情绪，致使初学者在学习过程中难以集中精力、甚至会产生对计算机恐惧抵触的心理暗示作用，这对培养学生对计算机的学习兴趣是极为不利的。并且，这种采用资源集中方式制作的教学实验平台在后期的维护管理上也存在较大的技术维修问题。例如，某一个局部零件在实验操作中发生损坏出现故障时都将导致整个实验平台瘫痪不能工作，这不仅降低了实验平台的有效使用率，还会极大地增加设备维修费用。这是现行资源集中式计算机教学实验平台还需要进一步改进的地方，本实用新型正是想要解决这个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是在现有技术基础上提出一种单片机分解教学实验演示仪。它是将单片机的外部资源电路进行分割并按标准尺寸制成一组具有独立功能的资源模块，既可进行分解式实验教学，也可任意级联搭建系统进行组合式实验教学，它对培养提升初学者对计算机的学习兴趣进而提高教学质量水平有明显效果。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种单片机分解教学实验演示仪，它包括箱体、配装于箱体内的直流电源装置、教学演示面板、最小系统模块和一组资源模块，所述的直流电源装置由市电输入插座、按钮开关和设置有开关电源电路的PCB电路板组成，其特征在于：直流电源装置顶端面设置有针式正极输出端和针式负极输出端，在教学演示面板上设置有分别插装最小系统模块和一组资源模块的实验固定孔，最小系统模块和一组资源模块设置有与实验固定孔相适配的支撑柱，所述的教学演示面板分隔箱体的下部为储存仓格。本实用新型的显著结构特点是：将单片机系统的多种外部资源电路分割为一组具有独立功能的单个资源模块，并将每个资源模块按互换性原则设计制成具有标准外形尺寸的功能子板，在教学演示面板上按互换性原则设置一组实验固定孔，使每个资源模块的支撑柱都能插装于教学演示面板上任意位置的实验固定孔内进行演示实验。根据教学实验计划书的操作规范，可逐个地将单个资源模块插装于教学演示面板的一组实验固定孔内进行分解式实验教学，也可任意选取多个资源模块级联搭建系统进行组合式实验教学。本实用新型经过近期教学试用实践表明：这种“循序渐进、由简入难”的分解式教学实验演示仪确实具有极强的实验趣味性、演示直观性和教学启迪性，它能培养初学者对计算机的浓厚兴趣并能有效提升学习主动性，使学员能快速掌握计算机的应用技术和运行规律，对提高计算机整体教学水平有很好的效果。

更进一步地说，本实用新型还具有如下的技术特征：

所述的教学演示面板采用铰链结构配装于分隔箱体内侧壁上端位置构成翻启式储存仓格，在储存仓格内设置有一组分格存放资源模块的固定卡装分隔板。这种结构设计特别方便于将一组资源模块分格固定存放于储存仓格内，能有效避免在移动过程中发生碰撞损坏；同时也方便于在进行教学实验时选择资源模块的取用操作。

所述直流电源装置的针式正极输出端排列布置成“+”字形正极图案，针式负极输出端排列布置成“-”字形负极图案。这种结构设计能直观醒目地警示表明直流电源装置的正极、负极输出端，对初学者在连接电源时具有明显的指示作用，能有效防止因接错电源正、负极导致烧毁器件的设备事故。

在最小系统模块的PCB板上集成有与USB电源接口并用的USB下载器。在实际使用中无需再另外配置专门的下载器，只采用一根USB线即可同时实现单片机最小系统的供电和下载功能，能最大程度地满足教学实验的需要。

所述的一组资源模块包括键盘输入模块、LED/LCD显示模块、LED点阵模块、继电器控制模块、时间/存储控制模块、直流电机控制模块、AD/DA模块、光热红外传感器模块。显然，还可以根据教学分解实验演示计划书对资源模块进行选择调整，也可针对特定的教学对象再增加新的资源模块来满足实验演示的教学需要。

每个资源模块的PCB板设置针式电源接口或USB电源接口，资源模块的功能元件全部采用开放式功能接口。这种结构设计特别方便于任意选取多个资源模块级联搭建系统进行组合式实验教学。

本实用新型同现有技术相比较具有如下优点：

本实用新型首创了将单片机系统外部资源电路分割制成一组能独立实验进行单元式分解教学的资源模块单一结构，在每个资源模块的PCB板上设置电源接口和开放式功能接口使其能任意级联搭建系统进行组合式教学实验。每个资源模块都按标准尺寸制作使其能插装于教学演示面板上任意位置的实验固定孔内进行演示实验。本实用新型具有设计新颖结构简捷、生产容易制造成本低、教学实验操作方便、演示直观和教学启迪性强的突出优点，特别适合对计算机初学者进行实验演示教学，在计算机培训教学中有极佳的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A—A视图，展示在箱体内配装直流电源装置和由教学演示面板分隔箱体下部为储存仓格的结构示意图。

图3是图2的B—B视图（放大），展示一组资源模块的支撑柱配装于教学演示面板的实验固定孔内的插装结构示意图。

图4是在教学演示面板上设置一组实验固定孔的结构示意图。

附图中的标记说明：

1为电源信号指示灯，2为直流电源装置，3为针式正极输出端，4为一组资源模块，5为实验固定孔，6为箱盖，7为最小系统模块，8为箱扣，9为箱体，10为教学演示面板，11为提手，12为针式负极输出端，13为按钮开关，14为市电输入插座，15为开关电源电路，16为PCB电路板，17为固定卡装分隔板，18为储存仓格，19为铰链结构，20为功能元件，21为支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例：

本实用新型提出的一种单片机分解教学实验演示仪，它主要由箱体9、安装于箱体9外壁的市电输入插座14、按钮开关13、配装于箱体9内的直流电源装置2、教学演示面板10、最小系统模块7和一组资源模块4构成，所述的直流电源装置2是设置于PCB电路板16上的开关电源电路15，在直流电源装置2顶端面设置有电源信号指示灯1、排列布置成“+”字形正极图案的针式正极输出端3和“-”字形负极图案的针式负极输出端12，教学演示面板10是采用铰链结构19配装于箱体9内侧壁上端位置并分隔箱体9底部构成翻启式储存仓格18，在储存仓格18内设置有一组能分格存放资源模块4的固定卡装分隔板17，在教学演示面板10上设置一组实验固定孔5，最小系统模块7和一组资源模块4按互换性原则设计制成统一标准的外形尺寸，最小系统模块7和一组资源模块4分别设置有与实验固定孔5相适配的支撑柱21，要求能使最小系统模块7和每个资源模块4的支撑柱21可以插装于教学演示面板10上任意位置的实验固定孔5内进行演示实验，在最小系统模块7的PCB板上集成有与USB电源接口并用的USB下载器，只用一根USB线即可同时实现单片机最小系统模块7的供电和下载功能，能最大程度地满足教学实验的需要，所述的一组资源模块4包括键盘输入模块、LED/LCD显示模块、LED点阵模块、继电器控制模块、时间/存储控制模块、直流电机控制模块、AD/DA模块、光热红外传感器模块，也可针对特定的教学对象再增加新的资源模块来满足实验演示的教学需要。每个资源模块4的PCB板设置针式电源接口或USB电源接口独立供电进行分解式实验教学，也可在每个资源模块4的PCB板设置一个模块电源开关，资源模块4的功能元件20全部采用开放式功能接口，特别方便于选取多个资源模块4任意级联搭建系统进行组合式实验教学。它是按照如下方式进行实验教学的：首先打开箱盖6、翻转教学演示面板10，从储存仓格18内取出教学实验演示所需要的一组资源模块4后，放平教学演示面板10，将资源模块4的支撑柱21插装于教学演示面板10的实验固定孔5内使其支撑固定，再用UBS线连接电脑和人机界面设备（例如：键盘、鼠标以及显示器等），下载实验教学所需程序，然后将标准杜邦线电源插头插入市电输入插座14内输入220V交流电，经检查无误后即可开启按钮开关13，这时电源信号指示灯1发光表示直流电源装置2处于向外输出5V直流电的正常供电状态。至此，即可根据教学实验计划书的操作规范进行教学演示实验：  

一.对单个资源模块进行分解式实验教学：将选定的单个资源模块4的支撑柱21插装于教学演示面板10上实验固定孔5内使其支撑固定，从直流电源装置2的针式正极输出端3、针式负极输出端12连接导线将5V直流电输入单个资源模块4，经检查无误后开启该资源模块4的模块电源开关即可对该资源模块4进行实验演示操作，然后依次替换资源模块4并按上述操作，即可实现对外部资源系统进行分解式实验教学的目的。

二.多个资源模块搭建系统进行组合式实验教学：将选定的多个资源模块4并排插装于教学演示面板10上的一组实验固定孔5内使其支撑固定，再用连线级联各个资源模块4的功能元件20开放式功能接口搭建系统，经检查无误后分别开启各个资源模块4的模块电源开关，即可实现对一组资源模块4搭建系统进行组合式实验教学的目的。

待教学实验完毕，关闭按钮开关13、拆卸电源连线后，即可从教学演示面板10上取下一组资源模块4，再将取下的一组资源模块4分格卡装固定存放于储存仓格18内，然后关闭箱盖6、扣上箱扣8，握住提手11即可随身携带，特别方便于外出实验教学使用。

本实用新型经过近期教学试用实践表明：采用将单片机系统外部资源电路分割制成一组资源模块进行分解实验教学和搭建系统组合式实验教学，是一个遵循“由简入难”教学规律的好方法，它能培养初学者对计算机的浓厚兴趣和学习主动性，使学员能快速掌握计算机的应用技术和运行规律。

Claims (6)

1.一种单片机分解教学实验演示仪，它包括箱体（9）、配装于箱体（9）内的直流电源装置（2）、教学演示面板（10）、最小系统模块（7）和一组资源模块（4），所述的直流电源装置（2）由市电输入插座（14）、按钮开关（13）和设置有开关电源电路（15）的PCB电路板（16）组成，其特征在于：直流电源装置（2）顶端面设置有针式正极输出端（3）和针式负极输出端（12），在教学演示面板（10）上设置有分别插装最小系统模块（7）和一组资源模块（4）的实验固定孔（5），最小系统模块（7）和一组资源模块（4）设置有与实验固定孔（5）相适配的支撑柱（21），所述的教学演示面板（10）分隔箱体（9）的下部为储存仓格（18）。

2.根据权利要求1所述的单片机分解教学实验演示仪，其特征在于：所述的教学演示面板（10）采用铰链结构（19）配装于分隔箱体（9）内侧壁上端位置构成翻启式储存仓格（18），在储存仓格（18）内设置有一组分格存放资源模块（4）的固定卡装分隔板（17）。

3.根据权利要求1或2所述的单片机分解教学实验演示仪，其特征在于：所述直流电源装置（2）的针式正极输出端（3）排列布置成“+”字形正极图案，针式负极输出端（12）排列布置成“-”字形负极图案。

4.根据权利要求1或2所述的单片机分解教学实验演示仪，其特征在于：在最小系统模块（7）的PCB板上集成有与USB电源接口并用的USB下载器。

5.根据权利要求1或2所述的单片机分解教学实验演示仪，其特征在于：所述的一组资源模块（4）包括键盘输入模块、LED/LCD显示模块、LED点阵模块、继电器控制模块、时间/存储控制模块、直流电机控制模块、AD/DA模块、光热红外传感器模块。

6.根据权利要求5所述的单片机分解教学实验演示仪，其特征在于：每个资源模块（4）的PCB板设置针式电源接口或USB电源接口，资源模块（4）的功能元件（20）全部采用开放式功能接口。

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