專利名稱：新型微機(jī)原理與can總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種《微機(jī)原理接口》和《現(xiàn)場(chǎng)總線CAN》等課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，《微機(jī)原理接口》和《現(xiàn)場(chǎng)總線CAN》的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)裝置是各自獨(dú)立、單獨(dú)存在的，這種教學(xué)裝置給教學(xué)和實(shí)驗(yàn)帶來許多不便，主要表現(xiàn)在1、實(shí)驗(yàn)裝置功能單一，常見的微機(jī)原理接口實(shí)驗(yàn)裝置多是基于8位單片機(jī)8051控制器的，與快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)微處理器技術(shù)相比落后，適應(yīng)不了教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的要求。
2、實(shí)驗(yàn)裝置綜合性低，目前，現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)自動(dòng)化控制聯(lián)系非常緊密，而教學(xué)中缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決上述存在的問題，提供一種既能夠演示微機(jī)工作的原理，又能夠完成微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還能夠演示CAN總線工作原理和聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
本實(shí)用新型提供的新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括主要由微處理器構(gòu)成的微處理器控制模塊，該微處理器控制模塊通過雙向數(shù)據(jù)線分別單獨(dú)并行連接RS232接口模塊、RS485接口模塊、CAN總線控制模塊，以及雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊，其中雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊同時(shí)連接計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊。微處理器控制模塊通過雙向數(shù)據(jù)線同時(shí)連接電源管理模塊。
其中微處理器控制模塊包括一個(gè)微處理器，該微處理器通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線連接地址鎖存器，并通過該地址鎖存器控制程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器同時(shí)通過雙向數(shù)據(jù)總線與微處理器連接，微處理器通過I/O接口和連接總線連接其他外圍接口。
CAN總線控制模塊包括CAN總線控制器，該控制器通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線與微處理器模塊連接，同時(shí)該控制器經(jīng)過發(fā)送信號(hào)隔離器、接受信號(hào)隔離器連接CAN總線驅(qū)動(dòng)器，并通過該CAN總線驅(qū)動(dòng)器連接外部CAN總線。
雙端口RAM模塊包括雙端口RAM器件，該RAM器件通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線與微處理器模塊連接，RAM器件同時(shí)通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊連接，在RAM器件與計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊之間的控制總線上連接有CPLD邏輯控制器件，CPLD邏輯控制器件同時(shí)接入RAM器件與計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊之間的地址總線。
計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊包括計(jì)算機(jī)ISA接口插槽，該ISA接口插槽分別連接數(shù)據(jù)總線雙向驅(qū)動(dòng)器、地址總線單向驅(qū)動(dòng)器、和控制總線單向驅(qū)動(dòng)器，數(shù)據(jù)總線雙向驅(qū)動(dòng)器、地址總線單向驅(qū)動(dòng)器、和控制總線單向驅(qū)動(dòng)器分別同時(shí)連接雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊，雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊通過數(shù)據(jù)線同時(shí)連接ISA接口插槽。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本實(shí)驗(yàn)裝置采用高檔16位嵌入式工業(yè)微處理器80C188，集成度高，運(yùn)算速度快，指令豐富。2、本實(shí)驗(yàn)裝置集成了許多電子技術(shù)發(fā)展的最新成果，如用于海量數(shù)據(jù)交換的雙端口存儲(chǔ)器；大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD；可編程電源監(jiān)控電路等，該教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置包括了微機(jī)原理、數(shù)字電路接口技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容，用戶在使用本實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，可以結(jié)合相關(guān)課程的教學(xué)進(jìn)度選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。3本實(shí)驗(yàn)裝置將微機(jī)原理與現(xiàn)場(chǎng)總線CAN集合在一起，綜合性和實(shí)用性顯著提高，為相關(guān)的教學(xué)與科研活動(dòng)提供了有利條件。

圖1、是新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置原理方框圖；圖2、是圖1中微處理器模塊的原理方框圖；圖3、是圖1中CAN總線控制模塊原理方框圖；圖4、是圖1中雙端口RAM模塊原理方框圖；圖5、是圖1中計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊原理方框圖；圖6、是本裝置的形狀/對(duì)外接口位置/運(yùn)行指示的示意圖；圖7、是CAN總線控制模塊參考電路原理連接圖；圖8、是標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊參考電路原理連接圖9、總體電氣原理參考示意圖，圖9a-d為圖9中的局部放大圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)驗(yàn)裝置，包括主要由微處理器構(gòu)成的微處理器控制模塊，該微處理器控制模塊通過雙向數(shù)據(jù)線分別單獨(dú)并行連接RS232接口模塊、RS485接口模塊、CAN總線控制模塊，以及雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊，其中雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊同時(shí)連接計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊。微處理器控制模塊通過雙向數(shù)據(jù)線同時(shí)連接電源管理模塊。其中——微處理器控制模塊(見圖2)的功能控制實(shí)驗(yàn)裝置的工作方式，執(zhí)行用戶編制的實(shí)驗(yàn)程序，保存設(shè)置參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。其組成包括微控制器16位CPU，型號(hào)80C188；地址鎖存電路采用74LS器件，型號(hào)74LS373；程序存儲(chǔ)器采用EPROM器件，型號(hào)27C256；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1采用EEPROM器件，型號(hào)28C256；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2采用SDRAM器件，型號(hào)62C256；其具體連接關(guān)系如圖2所示。
——電源管理模塊的功能電源的濾波和穩(wěn)壓，低電壓檢測(cè)，上電自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位電路，可編程監(jiān)控定時(shí)器，以及后備電池供電管理等。其組成包括集成電源監(jiān)控電路，型號(hào)MAX705/707；后備電池型號(hào)3.6V，60mA。
——RS232接口模塊的功能RS232電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換，80C188微處理器串行輸入輸出信號(hào)電平是TTL，外部設(shè)備串行輸入輸出信號(hào)電平是RS232。其組成包括電平信號(hào)轉(zhuǎn)換器件型號(hào)MAX232。
——RS485接口模塊的功能提供本實(shí)驗(yàn)裝置與其它串行設(shè)備組成多機(jī)通信RS485網(wǎng)絡(luò)所需的接口電路，包括接收和發(fā)送使能信號(hào)和RS485驅(qū)動(dòng)電路。
組成RS485電平信號(hào)轉(zhuǎn)換器件型號(hào)MAX485。
——CAN總線控制模塊(見圖3)的功能CAN總線控制器內(nèi)具有可編程的功能寄存器和接收/發(fā)送緩沖區(qū)。微控制器模塊通過訪問CAN控制器內(nèi)的寄存器和緩沖區(qū)可以向CAN總線上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。本模塊采用了快速光電隔離器件作為CAN總線驅(qū)動(dòng)器的接口，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院涂煽啃?。其組成包括可編程CAN總線控制器SJA1000；快速光電隔離器件6N137；CAN總線接口驅(qū)動(dòng)電路82C250；其具體連接關(guān)系如圖3所示，參考電路原理連接圖見圖7。
——雙端口RAM模塊(見圖4)的功能雙端口RAM器件可以提供兩組獨(dú)立的存儲(chǔ)器訪問接口，通常用于存儲(chǔ)器共享和海量數(shù)據(jù)交換。其組成包括雙端口器件IDT7132；可編程邏輯器件MACH211；其具體連接關(guān)系如圖4所示。
——計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊(見圖5)的功能本模塊的主要功能是數(shù)據(jù)、地址和控制總線的驅(qū)動(dòng)，外部中斷信號(hào)的輸入，以及ISA接口地址的設(shè)定。組成并行單向驅(qū)動(dòng)器74LS244；并行雙向驅(qū)動(dòng)器74LS245；地址比較器74LS682；其具體連接關(guān)系如圖5所示。
——標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊的功能本模塊的功能是提供微處理器模塊與計(jì)算機(jī)ISA接口模塊之間數(shù)據(jù)交換的通道，同時(shí)，外部數(shù)字量信號(hào)可以通過本模塊輸入計(jì)算機(jī)ISA接口模塊中。組成數(shù)據(jù)發(fā)送器74LS244；數(shù)據(jù)鎖存器74LS273；地址譯碼器74LS138，74LS27；地址比較器74LS682；參考電路原理連接圖見圖8。
總體電氣原理參考連接圖見圖9。本裝置的形狀/對(duì)外接口位置/運(yùn)行指示的參考示意圖見圖6。
權(quán)利要求1.一種新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括主要由微處理器構(gòu)成的微處理器控制模塊、CAN總線控制模塊，其特征是微處理器控制模塊通過雙向數(shù)據(jù)線分別單獨(dú)并行連接RS232接口模塊、RS485接口模塊、CAN總線控制模塊，以及雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊，其中雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊同時(shí)連接計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是微處理器控制模塊通過雙向數(shù)據(jù)線同時(shí)連接有電源管理模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是微處理器控制模塊包括一個(gè)微處理器，該微處理器通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線連接地址鎖存器，并通過該地址鎖存器控制程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器同時(shí)通過雙向數(shù)據(jù)總線與微處理器連接，微處理器通過I/O接口和連接總線連接其他外圍接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是CAN總線控制模塊包括CAN總線控制器，該控制器通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線與微處理器模塊連接，同時(shí)該控制器經(jīng)過發(fā)送信號(hào)隔離器、接受信號(hào)隔離器連接CAN總線驅(qū)動(dòng)器，并通過該CAN總線驅(qū)動(dòng)器連接外部CAN總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是雙端口RAM模塊包括雙端口RAM器件，該RAM器件通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線與微處理器模塊連接，RAM器件同時(shí)通過地址總線、控制總線和雙向數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊連接，在RAM器件與計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊之間的控制總線上連接有CPLD邏輯控制器件，CPLD邏輯控制器件同時(shí)接入RAM器件與計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊之間的地址總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊包括計(jì)算機(jī)ISA接口插槽，該ISA接口插槽分別連接數(shù)據(jù)總線雙向驅(qū)動(dòng)器、地址總線單向驅(qū)動(dòng)器、和控制總線單向驅(qū)動(dòng)器，數(shù)據(jù)總線雙向驅(qū)動(dòng)器、地址總線單向驅(qū)動(dòng)器、和控制總線單向驅(qū)動(dòng)器分別同時(shí)連接雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊，雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊通過數(shù)據(jù)線同時(shí)連接ISA接口插槽。
專利摘要一種新型微機(jī)原理與CAN總線教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。包括微處理器控制模塊，該微處理器控制模塊分別單獨(dú)并行連接RS232接口模塊、RS485接口模塊、CAN總線控制模塊，以及雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊，其中雙端口RAM模塊和標(biāo)準(zhǔn)邏輯接口模塊同時(shí)連接計(jì)算機(jī)ISA總線接口模塊。本實(shí)驗(yàn)裝置采用高檔16位嵌入式工業(yè)微處理器80C188，集成度高，運(yùn)算速度快，指令豐富。集成了許多電子技術(shù)發(fā)展的最新成果，如用于海量數(shù)據(jù)交換的雙端口存儲(chǔ)器；大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD；可編程電源監(jiān)控電路等。本實(shí)驗(yàn)裝置將微機(jī)原理與現(xiàn)場(chǎng)總線CAN集合在一起，綜合性和實(shí)用性顯著提高，為相關(guān)的教學(xué)與科研活動(dòng)提供了有利條件。
文檔編號(hào)G09B25/02GK2758901SQ20042002885
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者張德民 申請(qǐng)人:天津理工學(xué)院