CN205230434U - 单片机与plc综合学习板 - Google Patents

Abstract

一种单片机与PLC综合学习板，包括：芯片底座插接51单片机芯片或PLC芯片或空白的单片机芯片，芯片底座上设置有芯片锁紧机构；数据输入端、PLC下载运行开关、切换开关、仿真/扩展接口和数据输出端，分别与芯片底座连接；电源开关、电源指示灯和电源输入端，电源开关的两端分别与芯片底座和电源指示灯连接，电源指示灯还与电源输入端连接。本实用新型的有益效果为单片机与PLC综合学习板具备三菱PLC功能、51单片机仿真器功能和单片机程序下载功能，实现资源共享降低成本，抗干扰能力非常强，同时还增加了学员单片机仿真和编程的兴趣，增强实际操作的能力。

Description

单片机与PLC综合学习板

技术领域

本实用新型涉及单片机教学工具领域，具体涉及一种单片机与PLC综合学习板。

背景技术

职业教育的教学直接关系到劳动者和专门人才的素质，要培养具备高素质综合应用型人才，必须确立以能力为本的教学指导思想，努力探索技能教学创新，学以致用，达到不断提高实际综合能力的教育宗旨。在电工技能培训中，发现不少高电学员由于工作与学习时间冲突原因缺课，尤其缺勤实操学习课，使得本来有限的学习课时更加满足不了实操学习，等到学员有时间时学校又无法满足他们实操练习要求，由于实操学习缺课多又没办法补救，有些学员会因此放弃技能鉴定考试甚至学习，这个结果无疑使政府、培训机构和学员都蒙受损失。

如专利号为201120141883.X名称为多模块单片机学习系统的专利,提到多模块单片机学习系统包括51单片机及其外围电路，还包括有功能学习模块，所述外围电路包括电源接口、复位电路、晶体振荡电路，I/O端口JP6、I/O端口JP7、I/O端口JP8、I/O端口JP10，程序输入端口JP9，以及EA端口、ALE端口、PSEN端口。可以将多种功能学习模块与51单片机及其外围电路整合在一块学习板上，各种功能学习模块通过与51单片机不同端口连接，便可对各种功能学习模块进行学习。

还提到基于在线可编程逻辑器件的单片机教学实验装置，包括微控制器MCU(1)、键盘显示模块(2)、硬串口(3)、软串口(4)、以太网接口(5)、USB/I2C/SPI接口(6)、数字模拟I/O单元(7)、在系统可编程逻辑器件ispLSI(8)、日历时钟单元(9)、存储器单元(10)和装载运行控制单元(11)；所述键盘显示模块(2)连接微控制器MCU(1)的P1.3和INT0端口，所述硬串口(3)连接微控制器MCU(1)的RXD和TXD端口，所述软串口(4)连接微控制器MCU(1)的P4.0和INT1端口，以太网接口(5)、USB接口(6)、数字模拟I/O单元(7)、日历时钟单元(9)和存储器单元(10)连接微控制器MCU(1)的系统总线，所述可编程逻辑器件ispLSI(8)完成系统中的逻辑控制并简化单片机中的外围电路，所述装载运行控制单元(11)连接微控制器MCU(1)的EA和RST端口，所述微控制器芯片内部设有监控程序，还嵌入了可编程逻辑器件ispLSI(8)的编程软件，实现对可编程逻辑门阵列电路的在线编程与学习。很多学员在市面上买了单片机学习系统进行学习后结束后，单片机学习系统就成了废物一件。

目前,市面上出售的单片机仿真器、编程器、三菱可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)等基本都是单独的功能，没有把上述功能集成一体的学习板。

发明内容

为解决目前市面上出售的单片机仿真器、编程器、三菱PLC等没有把上述功能集成一体的学习板，也不能实现将学习板直接应用于实际的工程控制中的问题。本实用新型提出一种单片机与PLC综合学习板。

本实用新型提供的一种单片机与PLC综合学习板，其特征在于，包括：

芯片底座插接51单片机芯片或PLC芯片或空白的单片机芯片，所述芯片底座上设置有芯片锁紧机构；

数据输入端、PLC下载运行开关、切换开关、仿真/扩展接口和数据输出端，分别与所述芯片底座连接；及

电源开关、电源指示灯和电源输入端，所述电源开关的两端分别与所述芯片底座和所述电源指示灯连接，所述电源指示灯还与所述电源输入端连接。

进一步的，所述电源输入端包括二选一切换开关、USB电源输入端和外接电源输入端；所述二选一切换开关的公共端与所述电源指示灯连接，所述二选一切换开关的第一端与所述USB电源输入端连接，所述二选一切换开关的第二端与所述外接电源输入端连接。

进一步的，所述USB电源输入端为USB接口，供电电压为+5V。

进一步的，还包括提高所述数据输入端的信噪比的光电耦合器，连接于所述数据输入端与所述芯片底座之间。

进一步的，还包括绿色发光二极管和红色发光二极管，所述绿色发光二极管连接与所述光电耦合器和所述芯片底座之间，所述红色发光二极管连接于所述芯片底座和所述数据输出端之间。

进一步的，还包括扩展输出端，与所述芯片底座连接。

进一步的，所述光电耦合器为TP521光电耦合器。

进一步的，所述数据输出端包括ULN2003A驱动芯片。

进一步的，所述ULN2003A驱动芯片是由七个硅NPN达林顿管组成的。

进一步的，所述51单片机芯片为SST89C564单片机芯片，所述51单片机芯片作为仿真的芯片，所述PLC芯片为三菱PLC芯片。

本实用新型的有益效果为所述单片机与PLC综合学习板具备三菱PLC功能、51单片机仿真器功能和单片机程序下载功能，实现资源共享降低成本，抗干扰能力非常强。同时还增加了学员单片机仿真和编程的兴趣，增强实际操作的能力。

附图说明

图1为本实用新型单片机与PLC综合学习板一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型单片机与PLC综合学习板1一实施方式的结构示意图。图中，1为单片机与PLC综合学习板，10为数据输入端，12为光电耦合器，14为绿色发光二极管，16为PLC下载运行开关，18为切换开关，20为仿真/扩展接口，22为数据输出端，24为红色发光二极管，26为芯片底座，28为芯片锁紧机构，30为电源开关，32为电源指示灯，33为电源输入端，34为二选一切换开关，36为USB电源输入端，38为外接电源输入端，40为扩展输出端。

请参阅图1，为本实用新型单片机与PLC综合学习板1一实施方式的结构示意图，在本实施方式中，单片机与PLC综合学习板1包括：数据输入端10、光电耦合器12、绿色发光二极管14、PLC下载运行开关16、切换开关18、仿真/扩展接口20、数据输出端22、绿色发光二极管24、芯片底座26、芯片锁紧机构28、电源开关30、电源指示灯32、电源输入端33、二选一切换开关34、USB电源输入端36、外接电源输入端38和扩展输出端40。

芯片底座26插接51单片机芯片或PLC芯片或空白的单片机芯片，用于作为51单片机芯片或PLC芯片或空白的单片机芯片与单片机与PLC综合学习板1进行数据交流的通道。芯片底座26上设置有芯片锁紧机构28，来锁紧插接在芯片底座26上的芯片。在本实施方式中，51单片机芯片为SST89C564单片机芯片，51单片机芯片还可作为仿真的芯片，PLC芯片为三菱PLC芯片。

数据输入端10、PLC下载运行开关16、切换开关18、仿真/扩展接口20和数据输出端22分别与芯片底座26连接。

电源开关30的两端分别与芯片底座26和电源指示灯32连接，电源指示灯32还与电源输入端33连接。电源指示灯32用于直观的显示单片机与PLC综合学习板1是否有通电。

在本实施方式中，电源输入端33包括二选一切换开关34、USB电源输入端36和外接电源输入端38。二选一切换开关34的公共端与电源指示灯32连接，二选一切换开关34的第一端与USB电源输入端36连接，二选一切换开关34的第二端与外接电源输入端38连接。USB电源输入端为USB接口，供电电压为+5V。

在本实施方式中，单片机与PLC综合学习板1还包括用于提高数据输入端10的信噪比的光电耦合器12，连接于数据输入端10与芯片底座26之间。为有效地抑制输入信号尖脉冲和各种噪声干扰，使得输入通道信号噪声比提高，保证输入电路各种控制信号传输稳定可靠准确，采用光电耦合器12连接输入信号。光电耦合器12的输入阻抗很少，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗一般较大，通常为1兆以上。根据分压原理可知，即使干扰电压幅度较大，但反馈到光电耦合器输入端的噪声电压会很少，只能形成很微弱的电流而没有足够的能量使得光电耦合器12中的二极管发光，从而干扰被抑制掉了。

光电耦合器12的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地，两者之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种噪声都很难通过光电耦合器12馈送到插接在芯片底座26上的芯片内部，从而避免共阻抗耦合的干扰信号的产生。光电耦合器12可以起到很好的安全保护作用，即使外围设备出现故障，也不至于把插接在芯片底座26上的芯片损坏。采用了TP521光电耦合器，它既可提高单片机与PLC综合学习板1的抗干扰能力，也便于学员直接把单片机与PLC综合学习板1用于实际的设备改造或设计中去。

在本实施方式中，单片机与PLC综合学习板1还包括绿色发光二极管14、红色发光二极管24和扩展输出端40。绿色发光二极管14连接与光电耦合器12和芯片底座26之间，用于指示是否有数据传入。绿色发光二极管14可为多个绿色发光二极管组成的绿色发光二极管组，绿色发光二极管14的个数与数据输入端10的多少路输入口对应设置，本实施例中，数据输入端10为8路输入口的数据输入端10。红色发光二极管24连接于芯片底座24和数据输出端22之间，用于指示是否有数据传出。红色发光二极管24可为多个红色发光二极管组成的红色发光二极管组，红色发光二极管14的个数与数据输出端22的多少路输出口对应设置，本实施例中，数据输出端22为8路输出口的数据输出端22。扩展输出端40与芯片底座26连接，用于增加单片机与PLC综合学习板1支持的输出口的类型。数据输出端22包括ULN2003A驱动芯片，ULN2003A驱动芯片是由七个硅NPN达林顿管组成的。

在第一具体实施例中：

1、单片机与PLC综合学习板1具备三菱FX1NPLC的功能。可以直接通过三菱PLC编程软件进行编程和下载程序，使用方法与原装三菱PLC完成一致。本综合学习板除支持三菱PLC的基本指令外，还支持以下功能指令：LD,LDI,AND,ANI,OR,ORI,INV,OUT(OUT_OUTC),SET,RST,ANB,ORB,LDP,LDF,ANDP,ANDF,ORP,ORF,PLS,PLF,MPS,MRD,MPP,NOP,END,ADD,SUB,MUL,DIV,INC,DEC,WAND,WOR,WXOR,NEG,ALT,MOV,CML,XCH,BCD,BIN,CMP,ZCP,FMOV,ROR,ROL,ZRST,REF,ASCI,_WAP,CJ,CALL,SRET,FEND,LD>＝,LD<＝,LD>,LD<,LD<>,LD＝,AND>＝,AND<＝,AND>,AND<,AND<>,AND＝,OR>＝,OR<＝,OR>,OR<,OR<>,OR＝。为了确保系统程序及用户程序(5000步)下载到单片机存储器到空间容量容量，本单片机与PLC综合学习板1选用容量为64KB的51单片机。采用C语言完成对三菱PLC指令到软解码、IAP、UART、TIME等各功能模块程序，并下载到单片机芯片内，该芯片做为PLC功能芯片。

2、单片机与PLC综合学习板1具备51单片机在线硬件仿真功能，可以直接通过Keil单片机开发编程软件进行硬件的仿真。与市面的多数的51单片机仿真器使用方法基本一致。(单片机功能除了支持51单片机以外，还支持AVR8515等)。51单片机采用SST89C564单片机芯片，将其升到BSL11F后下载SOFTICE后，升级后的芯片就作为51单片机的仿真芯片。在设计的学习板中插入升级后的芯片，联接其串口到电脑的串口(通过电平转换后)与Keil联接就可仿真。本单片机与PLC综合学习板1把串口通过PL2003转换成USB接口，单片机仿真时硬件电路可以直接利用电脑USB提供电源而不需另外外接电源(即直接连接USB电源输入端36即可同时进行数据交换和供电)，非常方便。

3、单片机与PLC综合学习板1具备单片机程序下载功能，可以直接通过单片机与PLC综合学习板1把电脑编制调试成功的程序烧写到空白的单片机芯片中去。空白的单片机芯片插接与芯片底座26上采用USB口和电脑进行串口通信，采用PL-2303hx的USB转TTL电平串口的电路，而因为空白的单片机芯片都是TTL电平，电平电压只有0V或是5V两种。用电脑做出来的就是单片机上用的TTL电平，不需要再接MAX232芯片了。同时，电路可以提取出USB接口的+5V电压，正好用于空白的单片机芯片的使用，非常方便。另外PL-2303hx还能对外提供一个+3.3V的电压，这个电压，对于兼容的AVR单片机，非常合适。

上述单片机与PLC综合学习板1的三大功能的实现是通过更换不同功能的芯片来实现。同时具备三菱PLC功能、51单片机仿真器功能和单片机程序下载功能，实现资源共享降低成本，抗干扰能力非常强，同时还增加了学员单片机仿真和编程的兴趣，增强实际操作的能力。同时还在单片机与PLC综合学习板1实现在线硬件仿真功能或单片机程序下载功能时，采用USB接口的+5V电压，正好用于51单片机或空白的单片机芯片的使用，不需要再外接电源。

本实用新型单片机与PLC综合学习板1的具体实施，可能涉及到使用软件，但所使用的软件均是本领域技术人员最常用的软件，并且，并非本专利申请权利要求所要保护的范围。

显然，正是由于本实用新型实施方式中的各硬件构成的单片机与PLC综合学习板1，本实用新型的有益效果为单片机与PLC综合学习板1具备三菱PLC功能、51单片机仿真器功能和单片机程序下载功能，实现资源共享降低成本，抗干扰能力非常强，同时还增加了学员单片机仿真和编程的兴趣，增强实际操作的能力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单片机与PLC综合学习板，其特征在于，包括：

芯片底座插接51单片机芯片或PLC芯片或空白的单片机芯片，所述芯片底座上设置有芯片锁紧机构；

数据输入端、PLC下载运行开关、切换开关、仿真/扩展接口和数据输出端，分别与所述芯片底座连接；及

电源开关、电源指示灯和电源输入端，所述电源开关的两端分别与所述芯片底座和所述电源指示灯连接，所述电源指示灯还与所述电源输入端连接。

2.根据权利要求1所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，所述电源输入端包括二选一切换开关、USB电源输入端和外接电源输入端；所述二选一切换开关的公共端与所述电源指示灯连接，所述二选一切换开关的第一端与所述USB电源输入端连接，所述二选一切换开关的第二端与所述外接电源输入端连接。

3.根据权利要求2所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，所述USB电源输入端为USB接口，供电电压为+5V。

4.根据权利要求1所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，还包括提高所述数据输入端的信噪比的光电耦合器，连接于所述数据输入端与所述芯片底座之间。

5.根据权利要求4所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，还包括绿色发光二极管和红色发光二极管，所述绿色发光二极管连接与所述光电耦合器和所述芯片底座之间，所述红色发光二极管连接于所述芯片底座和所述数据输出端之间。

6.根据权利要求1所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，还包括扩展输出端，与所述芯片底座连接。

7.根据权利要求4所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，所述光电耦合器为TP521光电耦合器。

8.根据权利要求1所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，所述数据输出端包括ULN2003A驱动芯片。

9.根据权利要求8所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，所述ULN2003A驱动芯片是由七个硅NPN达林顿管组成的。

10.根据权利要求1所述的单片机与PLC综合学习板，其特征在于，所述51单片机芯片为SST89C564单片机芯片，所述51单片机芯片作为仿真的芯片，所述PLC芯片为三菱PLC芯片。