在线实时互动式实验系统的开发研究

在线实时互动式实验系统的开发研究

论文摘要

从面向21世纪培养高素质人才的角度出发,开设适合新条件下的单片机实验教学是形势发展的需要。如何提高学生的实验水平和实践能力是单片机实验教学中十分重要的任务。因此,开发实验指导教师和学生能够在线实时互动的实验设备和装置成为很多实验室建设的重点。本课题综合利用单片机技术及数据采集技术,实现对实验过程的实时监控;并通过局域网条件下的网络编程技术,实现实验指导教师和学生在实验过程中的互动,适应了当前条件下单片机实验发展的要求。本文的目的是设计在线实时互动式单片机实验系统的软硬件系统,这对于高校当前单片机互动式实验的改进有着十分重要的理论和实践意义。课题以51单片机实验系统为核心,以C8051F120单片机为监控芯片,完成单片机实验板的监控,并通过VC++平台下的网络编程,实现互动式软件设计。本课题的主要完成工作如下:1、论述了高校单片机实验室发展的过程和热点。从理论和实践上分析了目前实验室建设存在的一些问题,提出了在线实时互动式实验系统的软硬件系统设计方法。2、在硬件方面,设计完成了可在线编程的单片机实验系统和单片机实验实时监控测试系统。3、在软件方面,设计完成了基于客户机╱服务器(C/S)结构的上位机互动式软件,以及单片机实验结果测控软件。总之,本文完成了在线实时互动式实验系统的软硬件开发,从理论和实践上对实时互动式实验系统进行了开发研究,对今后的高校单片机互动式实验教学有着十分重要的探索意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题来源与背景
  • 1.1.1 课题的来源与背景
  • 1.1.2 MCS-51系列单片机在单片机教学中的作用
  • 1.2 当前单片机实验教学的几种方式
  • 1.2.1 Proteus VSM虚拟实验室的建设
  • 1.2.2 基于WEB的单片机教学实验系统
  • 1.3 本课题采用的设计方法和所做的工作
  • 1.4 本文的创新之处
  • 第二章 实验系统的总体系统架构及硬件选择
  • 2.1 系统总体方案说明
  • 2.2 在线实时互动式实验系统的基本功能和实验设置
  • 2.2.1 在线实时互动式实验系统的基本功能
  • 2.2.2 学生实验板的实验设置
  • 2.3 实时互动式实验系统的组织架构
  • 2.4 开发平台介绍
  • 2.5 Windows下的局域网内的网络编程介绍
  • 2.5.1 Windows Sockets的来源
  • 2.5.2 Windows Sockets通信
  • 2.6 数据库的支持
  • 2.7 单片机监控部分的硬件概述
  • 2.7.1 C8051F120单片机的片内资源
  • 2.7.2 C8051F120单片机的特点
  • 2.8 Monitor-51仿真调试原理及学生实验板单片机芯片选择
  • 2.8.1 在线仿真调试原理
  • 2.8.2 学生实验板单片机芯片的选择及SST89系列单片机的特点
  • 2.8.3 SST89E516单片机在线仿真调试
  • 第三章 在线实时互动式实验系统的硬件设计
  • 3.1 在线实时互动式实验系统硬件设计概述
  • 3.2 单片机学生实验板的硬件设计
  • 3.2.1 复位电路设计
  • 3.2.2 系统电源电路设计
  • 3.2.3 SST89E516单片机的扩展电路设计
  • 3.2.4 LED发光二极管实验电路设计
  • 3.2.5 键盘显示实验电路设计
  • 3.2.6 RAM扩展实验电路设计
  • 3.2.7 AD转换实验电路设计
  • 3.2.8 DA转换实验电路设计
  • 3.2.9 RS-232串口电路设计
  • 3.3 单片机实验监控板设计
  • 3.3.1 总体硬件架构
  • 3.3.2 JTAG调试电路
  • 3.3.3 学生实验连线测试
  • 3.3.4 AD/DA转换检测接口设计
  • 3.3.5 C8051F120单片机的AD转换接口设计
  • 3.3.6 电源控制部分
  • 3.3.7 USB接口设计
  • 3.4 硬件设计中的抗干扰设计
  • 3.4.1 单片机系统的硬件干扰因素
  • 3.4.2 硬件抗干扰技术
  • 第四章 下位机监控软件设计
  • 4.1 下位机软件开发的任务和软件设计原则
  • 4.1.1 下位机软件开发的任务
  • 4.1.2 下位机软件设计的原则
  • 4.2 软件调试开发环境和编程方法
  • 4.2.1 Keil与SST89E516单片机结合在线仿真功能的实现过程
  • 4.2.2 C8051F120单片机软件开发环境
  • 4.2.3 编程方法
  • 4.3 软件功能的实现
  • 4.3.1 系统初始化
  • 4.3.2 USB通信的固件编程
  • 4.3.3 连线测试部分设计
  • 4.3.4 模拟量采集
  • 4.3.5 数字量采集
  • 4.4 软件抗干扰
  • 4.4.1 软件抗干扰的作用
  • 4.4.2 软件抗干扰的方法
  • 第五章 上位机软件设计
  • 5.1 上位机软件功能
  • 5.2 系统程序的界面设计
  • 5.2.1 客户端界面设计
  • 5.2.2 服务器端界面设计
  • 5.3 客户机/服务器网络通信程序的实现
  • 5.4 屏幕获取功能的实现
  • 5.4.1 IP地址的选定
  • 5.4.2 启动抓图
  • 5.4.3 和服务器方取得联系
  • 5.4.4 接收文件
  • 5.5 USB上位机通信的实现
  • 5.6 数据库功能的实现
  • 第六章 总结及展望
  • 6.1 本文取得的成果
  • 6.2 本系统存在的问题
  • 6.3 今后要做的工作及展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在校期间公开发表论文
  • 实验系统PCB及电路板照片
  • 相关论文文献

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