一种模块化单片机设施农业监测实验设备的制作方法

1.本实用新型涉及单片机设备技术领域，更具体的说是涉及一种模块化单片机设施农业监测实验设备。


背景技术：

2.单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型的计算机，具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，在高校中，单片机课程是自动化、通信工程、电子信息工程等专业的必修课程。
3.单片机知识的学习离不开模拟电路、数字电路和c语言，扎实的电子技术基础是学好单片机的关键，除了要进行理论技术的学习之外，实验操作也是一个非常重要的教学环节，实验教学主要包括软件仿真与实物操作两种方式，如今用于教学的单片机实验设备一般是将单片机系统和所有的外部资源电路全部集中设置在一块pcb板上，以实现不同的实验教学功能，但在教学中实验箱的集成度高，学生不易了解内部硬件结构连接，对培养学生学习单片机的兴趣是极为不利的，而且在后期的维护管理上也存在着很大的技术难题；另一方面，传统的实验设备体积重量普遍比较大，浪费了较多的空间资源、具有不方便携带的问题。
4.因此，如何提供一种携带方便、能够帮助学生充分了解内部各结构之间的连接关系、减少故障检查时间的同时针对设施农业的单片机实验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种模块化单片机设施农业监测实验设备，携带方便，可以有针对性的学习设施农业的开发方法，减少了检查故障的时间，使用起来更加方便。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种模块化单片机设施农业监测实验设备，其特征在于，包括：单片机核心板、lcd显示模块、ds18b20模块、串口模块；
8.所述单片机核心板搭载stc89c52rc芯片，包括32个扩展芯片引脚，与其他各模块之间通过杜邦线连接；
9.所述ds18b20模块用于采集空气中的温度；
10.所述lcd显示模块包括lcd1602芯片，用于包括温度信息、报警信息在内的信息显示；
11.所述串口模块用于单片机与计算机之间互传信息及实现计算机对单片机的控制。
12.上述的技术方案中公开了一种模块化单片机设施农业监测实验设备的具体结构，
通过ds18b20模块、串口模块和lcd显示模块相连完成设施农业的温度显示实验。
13.优选的，还包括独立式键盘模块，所述独立式键盘模块包括：按键k1、按键k2、按键k3、按键k4，按键kk1、按键kk2、按键kk3、按键kk4；所述按键k1、按键k2、按键k3、按键k4无上拉电阻，用于连接中断；所述按键kk1、按键kk2、按键kk3、按键kk4连接10k上拉电阻，用于键盘控制。
14.优选的，所述单片机核心板具有外扩的电源和地的接口，用于对与所述单片机核心板连接的其他模块进行供电。
15.上述的技术方案中表明了单片机核心板除了与其他模块之间的连接关系，与现有技术相比，还扩展了vcc与gnd用于给其他模块供电，不用所有模块都去连接电源，使用更加方便。
16.优选的，还包括led灯模块，所述led灯模块的信号引脚由一个八针插座引出，用于基础训练流水灯程序的测试及设施农业信号灯程序的训练。
17.优选的，还包括矩阵键盘模块，所述矩阵键盘模块的信号引脚由一个八针插座引出，用于输入数字和/或字母。
18.优选的，还包括数码管模块，所述数码管模块用于数字的显示。
19.优选的，还包括a/d转换模块和d/a转换模块，所述a/d转换模块包括adc0804芯片，用于将模拟信息采集量转换为数字量，实现模拟量传感器的信号采集实验；所述d/a转换模块包括dac0832芯片，用于将数字信号量转换为模拟信号量，实现向模拟量传感器发送控制信号的实验。
20.优选的，还包括蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块用于基础实验中的音乐的程序的实验和设施农业监测实验中的发送报警信号实验。
21.优选的，还包括继电器模块，所述继电器模块用于水泵和电机的控制实验。
22.优选的，还包括下载器模块，所述下载器模块用于将计算机中的程序下载到单片机中。
23.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种模块化单片机设施农业监测实验设备，具有以下有益技术效果：
24.(1)本实用新型的一种模块化单片机设施农业监测实验设备是针对设施农业的单片机实验装置，更具有针对性，除了学习单片机基础实验之外，还可以让学生更有针对性的学习设施农业的开发方法，为设施农业自动化控制提供人才储备；
25.(2)本实用新型的一种模块化单片机设施农业监测实验设备是模块化的装置，能使学生除了了解各模式之间的连接方式之外，还可以进行自由组合，增加创新力，实现规定实验外的多种设备的开发和了解各模块之间的底层工作方式；
26.(3)本实用新型的一种模块化单片机设施农业监测实验设备的大部分模块上都有工作指示灯，连接后可以自动检测该装置是否工作，从而减少学生检查故障的时间；
27.(4)本实用新型的一种模块化单片机设施农业监测实验设备中单片机核心板，具有外扩的电源和地的接口，其它模块可以直接连到单片机核心板上取电，使用起来更加方便；
28.(5)本实用新型的一种模块化单片机设施农业监测实验设备与市场上现有的整体开发板对比，具有携带方便的优点。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
30.图1是本实用新型中单片机核心板的电路图；
31.图2是本实用新型中led灯模块的电路图；
32.图3是本实用新型中独立式键盘模块的电路图；
33.图4是本实用新型中矩阵键盘模块的电路图；
34.图5是本实用新型中lcd显示模块的电路图；
35.图6是本实用新型中数码管模块的电路图；
36.图7是本实用新型中a/d转换模块的电路图；
37.图8是本实用新型中d/a转换模块的电路图；
38.图9是本实用新型中ds18b20模块的电路图；
39.图10是本实用新型中串口模块的电路图；
40.图11是本实用新型中蜂鸣器模块的电路图；
41.图12是本实用新型中继电器模块的电路图；
42.图13是本实用新型中下载器模块的电路图。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.本实用新型一实施例中公开了一种模块化单片机设施农业监测实验设备，包括：单片机核心板、led灯模块、独立式键盘模块、矩阵键盘模块、lcd显示模块、数码管模块、a/d转换模块、d/a转换模块、ds18b20模块、串口模块、蜂鸣器模块、继电器模块和下载器模块；单片机核心板搭载stc89c52rc芯片，包括32个扩展芯片引脚，与其他各模块之间通过杜邦线连接。
45.如图1所示是单片机核心板的电路图，搭载stc89c52rc芯片，是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k字节系统可编程flash存储器，使用经典的mcs51内核，做了很多的改进使得芯片具有传统的51单片机不具备的功能。该芯片有32个扩展芯片引脚，内置4kbeeprom，3个16位定时器/计数器，4个外部中断等。进一步的，相比于现有技术，本实施例中的单片机核心板还扩展了vcc与gnd用于给与其连接的其他模块供电，这样使用更加方便。
46.led灯模块可以用于基础训练中流水灯程序的测试，在进行设施农业监测时可以用于其信号灯的程序的训练，如图2所示，led灯模块包括8个led灯，led灯模块的信号引脚由一个八针插座引出，与单片机核心板的p2口相连。在单片机实验中借助led指示灯能够让操作者比较直观地看到现象，比如在进行设施农业的监测实验时，设置信号灯可以帮助操
作者更方便的观察各个模块是否在正常工作，减少检查故障的时间，可以帮助学生更快更好的完成设施农业的监测实验。
47.如图3所示，独立式键盘包括：按键k1、按键k2、按键k3、按键k4，按键kk1、按键kk2、按键kk3、按键kk4；其中，按键k1、按键k2、按键k3、按键k4无上拉电阻，用于连接中断；按键kk1、按键kk2、按键kk3、按键kk4连接10k上拉电阻，用于键盘控制和中断实验。
48.如图4所示是矩阵键盘模块的电路图，其信号引脚由一个八针插座引出，与单片机核心板的p1口相连，用于输入数字和/或字母。
49.lcd显示模块包括lcd1602芯片，如图5所示，lcd1602是工业字符型液晶，能够同时显示16
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02即32个字符，可以显示两行，每行16个字符液晶模块，是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。其中，v0是液晶显示器对比度调整端，d0～d7是8位双向数据端。此外，lcd显示模块还设置了工作指示灯，连接后可以自动检测lcd显示模块是否工作，从而减少学生检查故障的时间。如图6所示是数码管模块的电路图，可以进行6位数字的显示。
50.a/d转换模块包括adc0804芯片，如图7所示，adc0804是一款8位、单通道、低价格a/d转换器，用于将模拟信息采集量转换为数字量，可以实现模拟量传感器的信号采集实验；其模数转换时间大约100μs；方便ttl或cmos标准接口；可以满足差分电压输入，具有参考电压输入端，内含时钟发生器；db0
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db7具有三态特性数字信号输出端，输出结果为八位二进制结果。同时，还设置了工作指示灯，连接后可以自动检测a/d转换模块是否工作，减少学生检查故障的时间。
51.d/a转换模块包括dac0832芯片，如图8所示，其是8位的d/a转换集成芯片，可与微处理器完全兼容，用于将数字信号量转换为模拟信号量，可以实现向模拟量传感器发送控制信号的实验。d0
‑
d7是8位数据输入线，ttl电平，有效时间应大于90ns；集成电路内有两级输入寄存器，使dac0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，可方便于各种电路的需要。同样的，d/a转换模块也设置了工作指示灯，连接后可以自动检测d/a转换模块是否工作，减少学生检查故障的时间。
52.如图9所示是ds18b20模块的电路图，ds18b20是常用的数字温度传感器，具有体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高的特点，可以根据应用场合的不同而改变其外观，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域，在本实施例中可以完成设施农业的温度监测。同样的，还设置了工作指示灯，连接后可以自动检测ds18b20模块是否工作，确定其是否在进行测温，减少学生检查故障的时间。
53.串口模块包括max3232cse芯片，用于单片机与计算机之间互传信息及实现计算机对单片机的控制，如图10所示，max3232cse是max3232的子型号，采用专有低压差发送器输出极，利用双电荷泵在3.0v至5.5v电源供电时能够实现真正的rs
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232性能，仅需四个0.1μf的外部小尺寸电荷泵电容；具有二路接收器和二路驱动器，提供1μa关断模式，有效降低功效并延迟便携式产品的使用寿命。
54.如图11所示是蜂鸣器模块的电路图，蜂鸣器可以在基础实验如音乐的程序的实验中，用来播放音乐；也可以在设施农业监测实验中，当检测到有发生故障的地方时，用来发送报警信号；图12是继电器模块的电路图，用于水泵和电机的控制实验；图13是下载器模块的电路图，用于将计算机中的程序下载到单片机中，然而与现有技术中不同的是，本实施例
中的下载器模块还为单片机核心板供电，不用其他的供电装置，使用起来更加方便。
55.现如今用于教学的实验箱的集成度高，不易了解内部硬件结构连接，而且传统的实验设备体积重量普遍比较大，浪费了较多的空间资源、具有不方便携带的问题。本实用新型提出的一种模块化单片机设施农业监测实验设备是针对设施农业的单片机实验装置，除了学习单片机基础实验之外，还可以更有针对性的学习设施农业的开发方法；该设备是模块化的装置，除了方便了解各模式之间的连接方式之外，还可以通过对各模块进行自由组合实现规定实验外的多种设备的开发和了解各模块之间的底层工作方式；在大部分模块上都设置有工作指示灯，连接后可以自动检测该装置是否工作，从而减少检查故障的时间；与现有技术相比，本装置中的单片机核心板上具有外扩的电源和地的接口，其它模块可以直接连到单片机核心板上取电；下载器模块既可以作为下载程序装置，也可以为单片机核心板供电，不用其它的供电装置，使用起来更加方便；与市场上现有的整体开发板对比，具有携带方便的优点。
56.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。