电子技术竞赛训练平台

为培养合格电子技术应用人才,开展多种形式的电子竞赛成为当今职业教育电子专业教学的有效手段,但由于以智能硬件、物联网等为代表的电子技术发展迅猛,新的处理器、新的接口、新的技术层出不穷,学生要想在电子竞赛中取得好成绩,必须对主流的平台、接口和技术足够了解与熟练应用。

本训练平台是我公司专门针对世界技能大赛电子技术项目比赛训练设计的实训系统,本训练平台采用模块化设计,方便不同功能组合,既可以用于STM32基础教学,又可以用于世界技能大赛电子技术项目B模块嵌入式编程训练。

本竞赛训练平台主要由两大部分组成,主板单片机控制系统(STM32LO52核心板和STM32F103ZET6核心板,另附加一块STM15W4K56S4核心板),和各个模块。主板集成人机交互显示界面、基础按键、控制、数据采集、存储和输出等功能模块。模块是由各种控制、各种的传感器、各种的通信组成。外设控制资源丰富,可在本实验箱上练习超过30个实验项目。

本平台可以用于STM32(或STC51)的基础应用培训,也可以用于STM32的综合创新训练。从基础的单片机嵌入式系统应用,到结合各种传感器技术、控制对象和网络技术来实现较复杂的智能应用系统。本平台可以为世界技能大赛电子技术项目训练打下基础。

系统特点

1. 模块化设计,灵活拆装切换使用:(STM32LO52(往届世赛指定使用)+任务板(音乐时钟任务板,迷宫游戏任务板、模拟电梯任务板)、STM32F103ZET6(训练使用))核心板+主板系统+基础扩展控制模块+传感器模块+通信模块。

2. 通信组网方式丰富:支持的通信方式有485总线通信、2.4G无线通信、蓝牙通信、WIFI联网通信、ZIGBEE节点组网通信。

 

硬件资源

1. 箱体

铝合金箱尺寸为385mm×275mm×100mm,内置直流12V、+5V高性能开关电源,带短路保护。

配置交流220V转直流+5V高性能开关电源。平台的箱盖、箱体、电路主板均可相互独立分拆开来。箱体底部存放着平台的扩展硬件模块。

2. 主板资源与接口

  • 两个核心板接口:可接STM32F103ZET6(或接STC15W4K56S4单片机核心板)单片机核心板和STM32LO52核心板接入口
  • 5个扩展接口:可接各种串口通信模块,可以模拟I2C、SPI与模块通信或者直接用IO控制模块,可与PC连接。
  • 电源接口区:可以用平台配置的适配器提供的电源,也可以用USB供电(USB供电不能驱动电机)
  • 显示模块:16*16点阵LED显示、八位数码管显示、0.96寸OLED显示、3.2寸串口LCD显示、LCD12864显示、LCD1602显示
  • 直流测速电机:直流驱动电机、光电管测速
  • 普通模块:4-IO对应按键、4-IO对应LED、4*4矩阵按键、128M容量Flash、电机测速、旋转编码器、12位AD检测、CAN总线通信、串口转USB通信、蜂鸣器。
  • 调试模块:JLINK OB。

3. 核心板模块

  • STM32LO52扩展单片机模块
  • STM32F103ZET6核心板模块
  • STC15W4K56S4核心板模块(与STM32F103ZET6核心板模块共用主板的同一个核心板接入座)

4. 基础扩展模块:

  • 时钟模块:使用DS1302芯片,对年、月、日、周、时分、秒进行计时,具有闰年补偿等多种功能;
  • IO扩展模块:使用PCF857,有8个双向扩展IO
  • 双路隔离继电器控制模块:双路光耦隔离控制双路常开常闭继电器;
  • 语音控制模块:使用ISD1760,可以录音60秒的时间、可以按键或程序控制录音、播放、删除等;
  • DDS模块:使用AD9833,可以产生各种波形。

5. 通信扩展模块:

  • 485通信模块:通过3483芯片来实现485总线通信。和普通485芯片一样,只是这个是3.3V驱动。
  • 2.4G无线通信模块:使用NRF24L01芯片,实现空旷地方100米通信。
  • 蓝牙通信模块:使用HC-05模块,蓝牙 2.0 带 EDR,传输距离超过20米(空旷情况下)
  • WIFI通信模块:采用ESP8266芯片。内置 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU,主频支持 80 MHz 和 160 MHz,支持 RTOS,支持 STA/AP/STA+AP 工作模式,
  • ZigBee通信模块:采用CC2530芯片,控制一个0.96寸的OLED显示屏,无线传输速率最高可达250kbps,可视传输距离80米,可以自己进行二次学习开发。

6. 传感器扩展模块

  • 温湿度传感器模块:采用DHT11传感器,可以读取温湿度其精度湿度+-5%RH, 温度+-2℃,量程湿度20-90%RH, 温度0~50℃;
  • 温度传感器模块:采用DS18B2芯片,最高 12 位分辨率,精度可达土 0.5 摄氏度,检测温度范围为–55° C ~+125° C (–67° F ~+257° F);
  • 光强传感器模块:采用TSL2561芯片,提供20bit动态范围的近-适光响应的能力,两个集成的ADCs将光敏电流转换成一个数字输出;
  • 超声波传感器模块:采用HC-SR4模块,探测距离:2cm-450cm ,高精度 可达0.2cm
  • 可燃气体传感器模块:采用MQ-2传感器,液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等探测;
  • 三轴加速度传感器模块:采用MPU6050,角速度全格感测范围为 ±250、±500、±1000与±2000°/sec (dps), 可准确追踪快速与慢速动作,并且,用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、±4g±8g与±16g。
  • 2G_SD卡模块:采用CH376S芯片驱动读写SD卡。
  • DAC转换输出模块:采用AD9833芯片。

7. 综合任务板

  • 多功能音乐时钟任务板。
  • 模拟电梯任务板。
  • 迷宫实验板。

8. 配件

调试工具:ZigBee DeBugger仿真器、USB线、ADC220V转DC+5V电源适配器。

软件资源

  1. ZigBee模块:IAR For 8051开发环境,ZigBee pro协议;
  2. STC单片机:Keil C51开发环境、STC烧录软件;
  3. STM单片机:Keil ARM开发环境,ARM系列单片机C语言软件开发系统。

实验项目

1.  基础IO读写实验

  • IO读写实验
  • 矩阵按键扫描实验
  • 无源蜂鸣器驱动实验
  • 双路隔离继电器驱动实验
  • 直流电机驱动测速实验

2. CC2530控制实验

  • ZigBee绑定实验
  • ZigBee串口应用实验
  • IAR开发环境搭建实验
  • CC2530单片机程序编程实验

3. 传感器实验

  • 温度传感器实验
  • 湿度传感器实验
  • 超声波传感器实验
  • 可燃气体传感器实验
  • 角速度传感器实验
  • 光强传感器实验

4. 进阶实验

  • 16*16点阵LED显示实验
  • 0.96寸OLED显示实验
  • 8位数码管显示实验
  • 3.2寸HMI串口LCD实验
  • 12位11路AD采样实验
  • 12位2路DA输出实验
  • 128M的Flash存储实验
  • SD卡存储实验
  • 时钟实验
  • IO扩展控制实验
  • 语音控制实验
  • DDS输出实验

5. 组网通信控制实验

  • 与PC进行串口转USB通信控制实验
  • 多个平台485总线通信实验
  • 2.4G无线网络通信实验
  • 蓝牙数据传输控制实验
  • WIFI联网数据传输控制实验

6. 搭建项目示例实验

7. 综合创新项目示例实验