新型ＭＣＳ５１實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研究與探索

1、新型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的研究與探究【摘要】單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中以s-51為核心的產(chǎn)品最多,本文討論了國(guó)內(nèi)幾款s-51系列單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在的缺陷,同時(shí)也提出了自己的設(shè)計(jì)方案,為新一代設(shè)備的問世提供參考?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備目前,雖然單片機(jī)家族的成員種類繁多,但s-51系列單片機(jī)照舊占領(lǐng)著工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng),是國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流,這一客觀事實(shí)決定了全國(guó)各大高校的單片機(jī)類教材仍以s51系列單片機(jī)為主,同時(shí)s51單片機(jī)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備也得到了相當(dāng)迅速的開展。一、現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備狀況和特點(diǎn)1.上海杭虹公司消費(fèi)的adek單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)價(jià)格非常昂貴,約為五千元左右,且需外接一個(gè)穩(wěn)壓電源,體積也相當(dāng)

2、龐大。開發(fā)環(huán)境僅支持匯編語(yǔ)言編程,不支持語(yǔ)言。2.浙江啟東計(jì)算機(jī)消費(fèi)的dais80958b+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),技術(shù)相比照擬成熟,功能也較多,但價(jià)格仍要在三千元以上,體積也比較龐大。開發(fā)環(huán)境也存在局限性。使用時(shí)靈敏性差。3.國(guó)內(nèi)還用很多單片機(jī)仿真機(jī)產(chǎn)品(例如:偉福等),但它們只有仿真功能,是真正意義上的仿真設(shè)備,沒有任何外圍電路,而且每臺(tái)價(jià)格在一千八百元左右,相比照擬昂貴。二、各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備的共同問題1.功能接口陳舊且價(jià)格昂貴實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上只是由一些傳統(tǒng)的與教材同步的實(shí)驗(yàn)工程,一些綜合性的、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)工程過于古老而失去的實(shí)際價(jià)值。在功能接口的數(shù)量上也相對(duì)較少,不利于系統(tǒng)構(gòu)造的簡(jiǎn)化和擴(kuò)展。在此種情況下,系統(tǒng)設(shè)

3、備的整體價(jià)格仍舊保持在幾千元以上,可以說其性價(jià)比很差。對(duì)于高校一般設(shè)備單位價(jià)值在500元以上,專用設(shè)備單位價(jià)值在800元以上,使用期限在一年以上,并在使用過程中根本保持原有物質(zhì)形態(tài)的資產(chǎn)被稱為固定資產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),多數(shù)高校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備作為固定資產(chǎn),使用期限一般為5-10年之間,其中期限為8年的占50%以上。對(duì)于當(dāng)今電子行業(yè)的飛速開展可想而知,實(shí)驗(yàn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與實(shí)用價(jià)值已經(jīng)產(chǎn)生了矛盾,而且隨著時(shí)間的推移正在逐步加深。2.體積龐大設(shè)備體積龐大意味著實(shí)驗(yàn)臺(tái)面積要跟著增加,保存和管理均需占用很大空間,且在外觀上也會(huì)失去美觀。幾大廠商的產(chǎn)品占用實(shí)驗(yàn)臺(tái)面積根本上遠(yuǎn)超過一張a3紙,每臺(tái)設(shè)備的保存空間大約也

4、要在0.05立方米左右(按長(zhǎng)*寬*高=0.6米*0.4米*0.2米=0.048立方米計(jì)算),假設(shè)一間實(shí)驗(yàn)室按配置40套實(shí)驗(yàn)設(shè)備計(jì)算,保存空間約占2立方米,數(shù)字雖小,但單位很大。在設(shè)備檢修與維護(hù)方面,由于消費(fèi)廠家有一些技術(shù)不公開,所以造成多數(shù)故障實(shí)驗(yàn)室管理人員無法檢測(cè),需返廠維修,極大地加大了后期維護(hù)的本錢,同時(shí)也會(huì)極大地影響實(shí)驗(yàn)的開出率。3.存在編程環(huán)境的限制編程語(yǔ)言的限制卻是一個(gè)致命的問題。匯編語(yǔ)言程序以執(zhí)行速度快著稱,因?yàn)閰R編語(yǔ)言編出來的程序是最優(yōu)化的程序。匯編語(yǔ)言要詳細(xì)考慮每個(gè)存放器和存儲(chǔ)器的位數(shù),較適宜單片機(jī)初學(xué)者。但不同型號(hào)的單片機(jī)都有屬于自己的一套匯編語(yǔ)言,因此程序根本不存在可移植

5、性。所以不便于學(xué)生向其它型號(hào)單片機(jī)轉(zhuǎn)向。語(yǔ)言是全世界工程技術(shù)人員中最為流行、和最通用的編程和調(diào)試語(yǔ)言。程序生成機(jī)器代碼的過程略微復(fù)雜些,而且代碼數(shù)要比直接用匯編語(yǔ)言編寫的程序代碼數(shù)多得多。但程序具有很好的可移植性,而且算法實(shí)現(xiàn)容易,不用考慮存放器位數(shù)限制,程序通俗易懂等特點(diǎn)。正因?yàn)閰R編語(yǔ)言和語(yǔ)言各有各的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),所以不應(yīng)對(duì)編程環(huán)境加以限制。更應(yīng)該使二者結(jié)合起來給使用者提供更加便利的實(shí)驗(yàn)條件。4.系統(tǒng)電源平安性差系統(tǒng)電源假設(shè)采用變壓器降壓加整流加穩(wěn)壓的方法,雖說可以得到各種不同的電壓源,但勢(shì)必要將交流220v直接引入實(shí)驗(yàn)設(shè)備上,在一定程度上存在平安隱患。三、新型s51教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)探究1.

6、確定設(shè)計(jì)方案要保存典型的功能接口作為對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)工程的兼容,去除功能陳舊而失去了實(shí)際意義和使用價(jià)值的功能接口,減少空間的浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備上多設(shè)計(jì)一些數(shù)字化傳感器功能接口,順應(yīng)數(shù)字化的開展趨勢(shì),而且實(shí)用價(jià)值高,性價(jià)比高。采用的單片機(jī)作為系統(tǒng)處理器的核心,需要它可以通過串行口或isp等方式從計(jì)算機(jī)上進(jìn)展程序下載,簡(jiǎn)化開發(fā)過程。這樣的單片機(jī)已經(jīng)問世許多年,如st89系列單片機(jī)采用串行口下載程序,at89s系列單片機(jī)采用isp方式下載程序,它們都是51系列的兼容單片機(jī)。采用keil編程調(diào)試環(huán)境,打破編程語(yǔ)言的局限。sst89e564rd等sst系列的幾款單片機(jī)不僅可以兼容51系列單片機(jī),而且可以通過串行口

7、與p機(jī)相連,使用keil編程調(diào)試環(huán)境進(jìn)展單步運(yùn)行、跟蹤等仿真調(diào)試,非常方便。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)在完成一樣功能的前提下,采用性價(jià)比高的元器件交換或改變?cè)O(shè)計(jì)方法,以降低消費(fèi)本錢。雖說減小體積與增加功能接口是矛盾的,但功能接口盡量采用串行的,數(shù)字的接口,再加上使用貼片技術(shù),可以使得在有效的空間內(nèi)增加功能接口的數(shù)量。采用體積小的有絕緣外殼的開關(guān)穩(wěn)壓電源為設(shè)備供電,更便于管理,而且平安性高,價(jià)格廉價(jià),便于更換,這種電源在損壞的過程中不會(huì)打火,直接內(nèi)部擊穿燒成斷路,無電壓輸出。3.編寫使用說明書,實(shí)驗(yàn)參考程序,和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)除了編寫文本說明書、手冊(cè)外,還應(yīng)該裝備視頻手冊(cè)(即視頻光盤),包括使用方法、本卷須知、實(shí)

8、驗(yàn)操作過程、實(shí)驗(yàn)成果演示等。歸根結(jié)底,本人呼吁,各高校應(yīng)大力鼓勵(lì)自研設(shè)備,即加強(qiáng)了教師隊(duì)伍的科研才能,又能節(jié)省一批相當(dāng)可觀的開支。在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備上,我建議用自研的開發(fā)板代替實(shí)驗(yàn)箱。我們的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)用自研的設(shè)備“武裝了兩年多,從實(shí)際使用效果上看它主要有以下好處:(1)占用空間極校40套自研的實(shí)驗(yàn)設(shè)備羅列在一起仍不及過去一臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱的使用面積和占地空間。所以更便于保存。再加上設(shè)備是自研的,維修起來更加容易,大幅度降低投入本錢,大大減少后期維護(hù)本錢。(2)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更好。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)箱上做實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,效果不直觀,還總會(huì)出現(xiàn)學(xué)生做完了實(shí)驗(yàn)還不知道自己在干什么,做了有什么用。而在開發(fā)板上做實(shí)驗(yàn)就向自己在搞研發(fā)一樣,極大地進(jìn)步了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_,實(shí)驗(yàn)效果好。(3)性價(jià)比高。每套設(shè)備的投入本錢不及購(gòu)置實(shí)驗(yàn)箱投入本錢的非常之一,就是因?yàn)橥度氡惧X小,所以隨著電子器件的層出不窮而可以不斷的更新。甚至我們的學(xué)生在做過實(shí)驗(yàn)以后,都要自己購(gòu)置,更多的是自己diy一套與實(shí)驗(yàn)一樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,這遠(yuǎn)比課堂上的教學(xué)效果好上許多。四、結(jié)語(yǔ)總之,設(shè)計(jì)一款性價(jià)比高,且系統(tǒng)上各個(gè)功能模塊既表達(dá)出了現(xiàn)代特色又與教材嚴(yán)密相結(jié)合,可以做到對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)工程的兼容,又有其現(xiàn)代的實(shí)際應(yīng)用特性,既平安又操作比較靈敏,且可以一機(jī)多用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備,是完全有必要的,它存在非常廣闊的開