專利名稱：科技普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種電子技術(shù)類科普教學(xué)用具，具體地說是一種科技普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)。
為了滿足科技進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展的需要，從中、小學(xué)開始培養(yǎng)我國的高科技人才和高素質(zhì)勞動者。我們分初、中、高三個階段開展了對現(xiàn)代電子應(yīng)用教育的系統(tǒng)化研究。確定了以初、中、高三個階段分步實施的方案。初、中級教育是在《電子線路實習(xí)機(jī)》(ZL94 2 44179.6)專利技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，已經(jīng)取得了良好的成效，并就改進(jìn)后的電子線路實習(xí)機(jī)重新申請了專利。高級教育涉及到微型計算機(jī)系統(tǒng)。如何使我國的青少年在高中畢業(yè)時，能夠了解微型計算機(jī)系統(tǒng)并且達(dá)到可以應(yīng)用的程度，這不同于目前在大中專學(xué)生中進(jìn)行的計算機(jī)教學(xué)，是中國教育面臨的一個新課題。目前國內(nèi)大中專院校使用的計算機(jī)教學(xué)用具有以下缺陷①布局不合理。操作部分與顯示部分混合在一起，不便于進(jìn)行較復(fù)雜地操作訓(xùn)練，也不能把實驗結(jié)果比較集中地反映出來；②連接方式不靈活，元器件之間的連接方式是固定的，不能夠由學(xué)生自己動手由淺入深地搭建各種規(guī)模不等、用途也各不相同的計算機(jī)電路，不能充分的挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性；③缺少擔(dān)負(fù)執(zhí)行功能的器件。由于受“重理論、輕實踐”教育思想的影響，在現(xiàn)有的計算機(jī)教具中，缺少擔(dān)負(fù)執(zhí)行功能的器件，顯示器件的類別和數(shù)量也不足，無法強(qiáng)化計算機(jī)教學(xué)的實用性，也連接不出高質(zhì)量的計算機(jī)應(yīng)用電路。④缺少模擬類電子器件。計算機(jī)技術(shù)與基礎(chǔ)電子應(yīng)用技術(shù)有不可分割的聯(lián)系，因此，在計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)里，除了數(shù)字電路部分的器件外，還應(yīng)該有一定數(shù)量的能夠用于“搭接模擬電子電路”的器件。由于受“學(xué)科分割式”教育思想的影響，在現(xiàn)有的計算機(jī)教具里，沒有這方面的器件和功能。
本實用新型的目的在于提供一種布局合理、連接方式靈活、實用性強(qiáng)、注重與基礎(chǔ)電子技術(shù)相銜接的科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為該實習(xí)機(jī)主要由機(jī)殼、操作平臺及配套的連接導(dǎo)線組成，其特征在于操作平臺分為顯示板和測試板兩部分，顯示板傾斜放置在測試板前方，測試板的正、反面及下蓋內(nèi)分別安裝著連接微型計算機(jī)系統(tǒng)需要的模塊和元器件以及連接模擬電路需要的部分電子元器件和微電子(集成電路)器件，各元器件的引線端子上設(shè)置有接插孔或插接彈簧，接插孔或插接彈簧暴露在測試板正面，測試板的反面采用印刷電路板固定連接元器件，實習(xí)機(jī)設(shè)置有交直流兩路供電方式。
在上述的顯示板上，設(shè)置有能夠反映計算機(jī)系統(tǒng)運行過程和運行結(jié)果的顯示器件，有六位LED數(shù)碼顯示器、發(fā)光二極管、光電管、指示器件、揚(yáng)聲器、電壓電流表等。在測試板正、反面及下蓋內(nèi)，分別安裝著連接微型計算機(jī)系統(tǒng)需要的模塊和元器件以及連接模擬電路需要的部分電子元器件和微電子(集成電路)器件，有中央處理器、存儲器、觸發(fā)器、邏輯電路、譯碼器、鎖存器、接口芯片、驅(qū)動電路、時鐘電路、接口電路(A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換電路)、穩(wěn)壓電源電路、觸發(fā)器件單元、阻容器件單元、半導(dǎo)體器件單元、繼電器、各類開關(guān)、耳機(jī)、接插糟等，還有一個可用于輸入程序的4×8鍵盤。
上述實習(xí)機(jī)殼體上、下蓋的連接采取了“包軸”的形式，整體呈流線型，下蓋底部設(shè)計成臺階式形狀，使結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出超薄和超輕的美感。
本實用新型提供的科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)具有以下顯著特點①解決教學(xué)中學(xué)習(xí)與應(yīng)用密切結(jié)合的問題。該《科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》設(shè)置的原器件以數(shù)字電路的器件為主，增加了模擬電子電路方面的器件，使學(xué)生“利用這些器件搭接”出來的電路具有“完整性、典型性、實用性、綜合性”。
②解決教學(xué)中“手腦并用”的問題。在《科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》里，原器件的布局是從“能夠連接出盡可能多的計算機(jī)電路”這一目的出發(fā)的。因而，原器件之間的聯(lián)接是不固定的。學(xué)生可根據(jù)應(yīng)用電路，用導(dǎo)線通過預(yù)留的彈簧或接插孔親自連接，并對完成后的電路進(jìn)行操作。
③解決計算機(jī)理論教學(xué)中的形象化問題。為了降低科技教育的難度，沖淡計算機(jī)教育的抽象性，引發(fā)青少年的學(xué)習(xí)興趣，在《科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》里，選用許多執(zhí)行器件和顯示器件，為了便于學(xué)生進(jìn)行實際操作和能夠直接觀察到實習(xí)結(jié)果，操作平臺分為“測試板”和“顯示板”兩部分，使學(xué)生能夠直接觀察、分析、測試計算機(jī)系統(tǒng)的運行結(jié)果。
值得重點說明的是我們把已經(jīng)開展的“以基礎(chǔ)電子應(yīng)用技術(shù)為重點”的初、中級教育同“以微型計算機(jī)技術(shù)為重點”的高級教育有機(jī)的結(jié)合起來，既相互銜接又互為補(bǔ)充，形成一個完整的教育體系。按照這個教育體系的要求，我們研制出了《科學(xué)普及型電子線路實習(xí)機(jī)》和《科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》(已同時申請專利)，編寫了配套教材—《走進(jìn)計算機(jī)時代》(初、中、高級版)。初步形成了我國第一個面對青少年的完整的普及型現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用教育體系，這是我國科學(xué)技術(shù)教育改革的一項重要成果。


圖1為科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為科學(xué)普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)操作平臺元器件布置圖；圖3為以“用8031單片微型計算機(jī)控制繼電器的工作電路”為例的實習(xí)電路原理圖；圖4為以“航標(biāo)燈控制器”為例的實習(xí)電路原理圖；圖5為以“LED鍵盤顯示器接口電路”為例的實習(xí)電路原理圖。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明
圖1中，1-機(jī)殼上蓋；2-機(jī)殼下蓋；3-上下蓋連接軸；4-顯示板，5-測試板；6-接插孔；7-帶有接插頭的連接導(dǎo)線。該實習(xí)機(jī)主要由機(jī)殼上下蓋1、2、操作平臺及配套的連接導(dǎo)線7組成，操作平臺分為顯示板4和測試板5兩部分，顯示板4傾斜放置在測試板5前方，測試板5的正、反面及下蓋2內(nèi)分別安裝著連接微型計算機(jī)系統(tǒng)需要的模塊和電子元器件，以及連接模擬電路需要的電子元器件和微電子(集成電路)器件，各元器件的引線端子上設(shè)置有接插孔6，接插孔6暴露在測試板5的正面，其配套導(dǎo)線7的兩端設(shè)有接插頭，接插頭之間可疊插。測試板5的反面采用印刷電路板固定連接電子元器件，實習(xí)機(jī)設(shè)置有交直流兩路供電方式。上述實習(xí)機(jī)殼體的上、下蓋1、2的連接軸3采取“包軸”形式，整體呈流線型，下蓋2的底部設(shè)計成“臺階式”形狀，使結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出超薄、超輕的美感。需要說明的是各元器件的引線端子處除通過接插孔6連接導(dǎo)線7外，還可以設(shè)置成插接彈簧夾接其配套導(dǎo)線的連接方式。
在上述顯示板4上，安裝著能夠反映計算機(jī)系統(tǒng)運行過程和運行結(jié)果的顯示器件。如六位LED數(shù)碼顯示器、發(fā)光二極管、光電管、指示器件、揚(yáng)聲器、電壓電流表等。
在測試板5的正、反面及下蓋2內(nèi)，分別安裝著連接微型計算機(jī)系統(tǒng)必需的模塊、各種電子元器件及微電子元器件。如中央處理器(CPU8031)、存儲器(27512、2764、6264)、觸發(fā)器(JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器)、邏輯電路(與門、TTL與非門)、譯碼器(74LS138、74LS244)、鎖存器(74LS373)、接口芯片(8155、8255)、驅(qū)動電路(7406)、時鐘電路、接口電路(A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換電路)、穩(wěn)壓電源電路、觸發(fā)器件、阻容器件、半導(dǎo)體器件、繼電器、各類開關(guān)、耳機(jī)接插糟等，還有一個可輸入程序的4×8鍵盤。為了便于安裝原器件和提高生產(chǎn)效率，測試板5背面采用了“印刷電路板”的形式固定連接元器件?？紤]到學(xué)生的特點和安全性，易損的元器件，如變壓器、電容器、音樂片等以及穩(wěn)壓電源都安裝在測試板5的下面，置于機(jī)殼下蓋2內(nèi)。為了便于學(xué)生學(xué)習(xí)和識別，測試板5的正面印有各種計算機(jī)模塊、集成電路及元器件的名稱和符號；在上蓋1的內(nèi)表面貼有說明計算機(jī)模塊、集成電路及元器件功能的文字。
圖3所示，在《計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》上連接“用8031單片微型計算機(jī)控制繼電器的工作電路”把導(dǎo)線7的接插頭插入開關(guān)S、CPU8031的P1.0端子、與非門G、晶體管放大電路和繼電器KA的接插孔或插接彈簧6中，將其連接起來，構(gòu)成一個閉合回路；再把繼電器KA的“常開接點”和“常閉接點”按圖示要求，用導(dǎo)線7接入由電源Vcc和指示燈L1、L2構(gòu)成的回路中。
當(dāng)CPU8031的P1.0端輸出低電平時，指示燈L1亮、L2滅；輸出高電平時，指示燈L2亮、L1滅。CPU8031的工作情況由輸入EPROM的程序決定，在程序中可以設(shè)定指示燈L轉(zhuǎn)換的時間，通過軟硬件延時的方法實現(xiàn)。
圖4所示，用《計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》上的器件，可設(shè)計出一個航標(biāo)燈控制器。用導(dǎo)線7通過各器件引線上的接插孔或插接彈簧6先將(8031)單片機(jī)P1口的P1.7端子同晶體管T放大電路的基極連接在一起；再用導(dǎo)線7將“阻容器件”中的30KΩ電阻和“顯示器件”中的光電管TL連接起來組成偏置電路，放大電路中的三極管T選用NPN型三極管。用導(dǎo)線把繼電器KA接到晶體三極管T的集電極上作為放大電路的負(fù)載，再從“半導(dǎo)體器件”中選一只硅二極管B按圖示的方向并聯(lián)在繼電器KA的兩端。然后，把繼電器KA常開接點與“航標(biāo)燈”HL相串連后接入電源Ec，就組成了一個完整的航標(biāo)燈控制器硬件系統(tǒng)。
當(dāng)白天來臨時，光電管TL的電阻減少，晶體管T截止，繼電器KA不工作，航標(biāo)燈HL自動熄滅。當(dāng)夜幕降臨時，光電阻TL的電阻增大，晶體管T的狀態(tài)隨基極電位的變化而變化。當(dāng)P1.7輸出高電平時，晶體管T處于放大狀態(tài)，測試板上的繼電器KA動作，航標(biāo)燈HL“亮”；當(dāng)P17輸出低電平時，晶體管T處于截止?fàn)顟B(tài)，測試板上的繼電器KA不動作，航標(biāo)燈HL“滅”。P1.7端子輸出高電平，還是輸出低電平則由“裝入”單片機(jī)的“程序”軟件決定。只要程序設(shè)置合理，學(xué)生通過《計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》的顯示板就能夠觀察到用指示燈模擬的“航標(biāo)燈”閃爍發(fā)光的情況。
圖5所示，用《計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)》上的器件，可設(shè)計出一個“LED鍵盤顯示器接口電路”。在實習(xí)機(jī)的測試板上有一個可輸入程序的4×8鍵盤；在實習(xí)機(jī)顯示板4上有一個六位顯示器；集成塊8155是一個接口芯片，PA0-PA7為鍵輸出口，控制鍵盤的列線Y0-Y7，對六位顯示器進(jìn)行“字形掃描”。8155的C口作為輸入口，PC0-PC3接鍵盤的行線X0-X3，稱為鍵輸入口。按照圖示要求用導(dǎo)線通過接插孔或插接彈簧6將各器件接入接口電路，并將這個接口電路接入由單片機(jī)8031組成的最小系統(tǒng)。閉合電源開關(guān)，用鍵盤輸入指令，學(xué)生可通過顯示板上的“6位LED顯示器”看到輸入信息在系統(tǒng)中傳送的情況。
權(quán)利要求1.一種科技普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)，主要由機(jī)殼上蓋、下蓋(1)(2)、操作平臺及配套的連接導(dǎo)線(7)組成，其特征在于操作平臺分為顯示板(4)和測試板(5)兩部分，顯示板(4)傾斜放置在測試板(5)前方，測試板(5)的正、反面及下蓋(2)內(nèi)分別安裝著連接微型計算機(jī)系統(tǒng)需要的模塊和元器件，以及連接模擬電路需要的電子元器件和微電子器件，各元器件的引線端子上設(shè)置有接插孔或插接彈簧(6)，接插孔或插接彈簧(6)暴露在測試板(5)正面，測試板(5)的反面采用印刷電路板方式固定連接元器件，實習(xí)機(jī)設(shè)置有交直流兩路供電方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科技普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)，其特征在于上述顯示板(4)上，設(shè)置有能夠反映計算機(jī)系統(tǒng)運行過程和運行結(jié)果的顯示器件，有六位LED數(shù)碼顯示器、發(fā)光二極管、光電管、指示器件、揚(yáng)聲器、電壓電流表等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科技普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)，其特征在于上述測試板(5)的正、反面及下蓋(2)內(nèi)，分別安裝著連接微型計算機(jī)系統(tǒng)必需的模塊和電子元器件，以及連接模擬電路需要的電子元器件和微電子器件，有中央處理器、存儲器、觸發(fā)器、邏輯電路、譯碼器、鎖存器、接口芯片、驅(qū)動電路、時鐘電路、接口電路(A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換電路)、穩(wěn)壓電源電路、觸發(fā)器件單元、阻容器件單元、半導(dǎo)體器件單元、繼電器、各類開關(guān)、耳機(jī)、接插糟等，還有一個可用于輸入程序的4×8鍵盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的科技普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī)，其特征在于上述實習(xí)機(jī)殼體上、下蓋(1)(2)的連接軸(3)處采取了“包軸”的形式，整體呈流線型，下蓋底部設(shè)計成臺階式形狀。
專利摘要一種科技普及型計算機(jī)電路實習(xí)機(jī),由機(jī)殼、操作平臺及導(dǎo)線組成,顯示板傾斜放置在測試板前方,測試板的正、反面及下蓋內(nèi)分別安裝著微型計算機(jī)系統(tǒng)所需的模塊、電子元器件和微電子器件;各元器件的端子設(shè)有插接彈簧或接插孔,它們暴露在測試板正面;測試板反面采用印刷電路板固定連接元器件。該實習(xí)機(jī)布局合理、連接方式靈活、實用性強(qiáng)、注重與基礎(chǔ)電子技術(shù)相銜接,與其配套教材《走進(jìn)電子時代》(高級版)配合用于計算機(jī)技術(shù)的普及教育。
文檔編號G09B23/18GK2422682SQ9925468
公開日2001年3月7日 申請日期1999年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月2日
發(fā)明者張寧春 申請人:甘肅匯凱電子有限公司