I. Características do equipamento
1. Adota o microcontrolador de alto desempenho STM32F103ZET6 importado da STMicroelectronics (ST), baseado no núcleo ARM Cortex-M3.
2. A placa principal e a placa de núcleo podem ser usadas separadamente, integrando funções de simulação, depuração, programação e download, sendo adequadas para ensino, inovação, competição, etc.
3. A porta de E/S de recursos da CPU está disponível para os usuários.
4. Contém circuito de proteção, e o circuito do simulador e do usuário utilizam tecnologia de isolamento (depurador de isolamento opcional).
5. A função de detecção automática de recursos de hardware da placa principal facilita a manutenção e a aplicação.
6. Este módulo de equipamento para treinamento em medição e controle inclui: circuito de condicionamento de grandeza analógica (condicionamento PT100 e coleta de temperatura, ADC externo), circuito de condicionamento de grandeza chaveada (isolamento por optoacoplador, comparador inteiro, saída buffer com chip da série 74), relé, área experimental de conversão AD/DA com display digital de seis segmentos em LED, transmissão e recepção infravermelha, expansão de portas de E/S (expansão de entrada e saída I2C ou serial para paralelo para serial, similar ao módulo de expansão de aquecimento), teclado com display (exibição por LED indicando o status), amplificador de voz (com módulo amplificador), sensor de temperatura, sensor de distância ultrassônico, motor DC/de passo (módulo integrado de acionamento e medição de velocidade do motor DC para controle PID de velocidade), chave seletora (placa-mãe com suporte para teclas independentes), módulo de expansão 485 (placa-mãe com suporte), Bluetooth (controle por comando AT), comunicação sem fio ZigBee (controle por comando AT), mensagens de texto GPRS (controle por comando AT), controle remoto sem fio (com suporte para módulo sem fio 2.4G), módulo de alarme com sensor infravermelho de presença, área de expansão experimental universal que permite a realização de módulos experimentais de desenvolvimento e inovação secundários, entre outros experimentos.
II. Parâmetros funcionais
1. Processador: STM32F103ZET6.
2. Método de download do programa: JLINK ou STLINK, interface SWD de 20 pinos.
3. Placa-mãe funcional
① Alimentação: Utilize um adaptador de energia DC12V/2A.
② Microcontrolador: STM32F103ZET6, todas as E/S são acessíveis por meio de pinos de dupla fileira.
③ Interface de comunicação: Equipada com 1 interface RS485 (compatível com a interface do cabo Siemens PPI, DB9 fêmea), 1 interface RS232 (DB9 fêmea), 1 interface CAN.
④ Botões: 8 botões independentes, 1 interface para teclado matricial 4×4 (módulo de teclado matricial compatível).
⑤ Visor: 8 indicadores LED, 1 LED RGB tricolor, 1 interface LCD12864, 1 interface LCD1602, 1 interface para display TFT 480×320 (com tela sensível ao toque resistiva).
⑥ Interface de entrada de chaveamento: entrada digital de 4 canais, entrada com isolamento por optoacoplador, conformação por comparador, processamento por 74HC14 e leitura para o microcontrolador.
⑦ Interface de saída de chaveamento: 2 relés com LEDs indicadores.
⑧ Outros: 1 buzzer passivo, 1 buzzer ativo, 1 driver de saída DAC para LED, 1 potenciômetro de 2K (saída de sinal de tensão de 0 a 3,3V), circuito de geração de pulso único.
⑨ Equipado com suporte para cartão SD, interface SDIO padrão, permite leitura e gravação de arquivos SD e operação com sistema de arquivos FAT.
⑩ Interface de expansão: 1 interface de expansão padrão Arduino.
4. Módulo de controle de temperatura: com sensor de temperatura NTC, sensor de temperatura de barramento único 18B20 e resistor térmico PWM de 2 vias. O sensor de temperatura está inserido entre o resistor de aquecimento, e este módulo pode ser usado como um sistema de controle de temperatura.
5. Módulo de detecção de temperatura RTD: equipado com sensor PT100, entrada de condicionamento de amplificador operacional e ADC externo para realizar o monitoramento da temperatura do sensor.
6. Módulo de motor de passo: o motor de passo é controlado pelas saídas PWM1, PWM2, PWM3 e PWM4, que permitem o controle de motores de passo de duas fases do tipo 42.
7. Módulo de motor DC: utiliza um CI driver de motor DC integrado e está equipado com um sensor de velocidade Hall, que pode ser usado para controle de velocidade em malha fechada.
8. Módulo de rádio FM: o módulo de rádio FM utiliza o método de barramento I2C (SCL, SDA) para realizar a busca automática de canais ou definir uma frequência fixa.
9. Módulo amplificador de áudio: O canal de saída é conectado à entrada do amplificador para realizar a reprodução de áudio de diferentes fontes.
10. Módulo MP3: Utiliza o chip decodificador de áudio JQ8900 para decodificar arquivos no formato MP3. Os canais de saída R e L podem ser usados ​​como entrada do amplificador para reproduzir músicas de um cartão SD.
11. Módulo de display LED: O 74HC595 expande o display dinâmico de tubo digital de 6 bits, equipado com 4 LEDs e 4 botões.
12. Módulo de display de matriz de pontos LED 16×16: Utiliza 4 drivers 74HC595 e display de varredura dinâmica.
13. Módulo de motor DC: O controle do motor DC é feito por PWM1 e PWM2, permitindo a regulação de velocidade ou o controle de avanço e reversão.
14. Módulo de comunicação infravermelha: O MCU controla o tubo emissor de luz infravermelha para emitir um sinal infravermelho e recebe o sinal decodificado do receptor para realizar a comunicação.
15. Módulo de medição de distância ultrassônica: o microcontrolador controla o circuito gerador de ultrassom para gerar o sinal ultrassônico, e o circuito de demodulação envia o sinal de volta para o microcontrolador para realizar a medição de distância. Cada nó de sinal possui pontos de teste.
16. Módulo Bluetooth: utiliza a comunicação por comando AT na porta serial do módulo integrado.
17. Módulo ZigBee: utiliza a função de transmissão transparente da porta serial para realizar funções como transmissão e recepção de dados sem fio ou controle remoto sem fio.
18. Módulo de SMS para telefone GPRS: permite o envio e recebimento de SMS por meio de comando AT na porta serial.
19. Módulo de comunicação sem fio 2.4G: módulo sem fio Nrf24L01, interface SPI.
20. Módulo sensor infravermelho de presença humana: detecta o sinal infravermelho de uma pessoa e pode emitir um sinal de ativação/desativação.
21. Circuito de condicionamento de sinal chaveado
(1) Condicionamento de entrada: condicionamento de entrada de alta potência (isolamento por acoplador óptico)
Condicionamento de entrada de baixa potência (redução de jitter por capacitor)
(2) Condicionamento de saída: circuito de acionamento de carga DC (transistor de potência, transistor Darlington, etc.)
Circuito de acionamento de carga por tiristor
Circuito de acionamento por relé
Exemplos: experimento de controle de velocidade de motor DC, experimento de controle de avanço e reversão de motor de passo
É necessário que cada nó de sinal tenha um ponto de teste.
22. Circuito de condicionamento de sinal analógico
(1) Condicionamento de entrada: amplificação de sinal fraco, filtragem, amplificação e modelagem de sinal de frequência, conversão AD
(2) Condicionamento de saída: filtragem, conversão corrente-tensão, amplificação
É necessário que cada nó de sinal tenha um ponto de teste, com foco no processo de condicionamento de sinal, e nenhum objeto específico é exigido.
23. Comunicação por infravermelho
(1) O controle por microcontrolador realiza a transmissão e recepção automáticas de dados.
(2) Experimento de decodificação de controle remoto por infravermelho.
É necessário que cada nó de sinal possua um ponto de teste.
24. Experimento de sistema de controle PID
(1) Experimento de controle em malha fechada simples, que requer o uso de algoritmos de posição e de controle incremental, respectivamente. Através do experimento, os alunos podem compreender os diferentes efeitos de controle dos dois algoritmos.
(2) Experimento de controle em malha fechada dupla.
25. Os orifícios para a fiação das principais funções do experimento estão reservados para que os alunos façam as conexões por conta própria.
26. O software é acompanhado por diagramas de circuito, diagramas esquemáticos, fluxogramas, diagramas de conexão experimental, diagramas de consulta de chips e instruções experimentais para cada experimento, fornecendo material didático experimental detalhado.
III. Projetos experimentais deste equipamento de treinamento em medição e controle
1. Experimento de LED piscante
2. Experimento de fluxo de luz LED
3. Experimento de teclado matricial
4. Experimento de buzzer
5. Experimento de comunicação serial
6. Experimento de controle de relé
7. Experimento de controle de luz RGB
8. Experimento de display de tubo digital
9. Experimento de display LCD TFT
10. Experimento de display LCD1602
11. Experimento de display de matriz de pontos LED 16×16
12. Experimento de conversão ADC
13. Experimento de DAC
14. Projeto de rádio inteligente
15. Projeto de sistema de controle de velocidade de motor DC PWM
16. Experimento de aquisição de sinal analógico (usando sensor de temperatura NTC, etc., para coletar e enviar para a interface RS485 ou RS232)
17. Projeto de reprodutor de música MP3
18. Experimento de aquisição de sinal digital de chaveamento (usando botões independentes, aquisição e envio para a interface RS485 ou RS232)
19. Temperatura Projeto de sistema de controle em malha fechada
20. Experimento de medição e controle de velocidade de motor DC;
21. Projeto de sistema de regulação de velocidade de motor de passo
22. Experimento de comunicação infravermelha (experimento de decodificação de controle remoto infravermelho)
23. Experimento de alarme por indução infravermelha humana e alcance infravermelho
24. Projeto de aplicação de sensor ultrassônico
25. Projeto de aplicação de termistor para temperatura, umidade e sensor de temperatura
26. Projeto de sistema de controle de iluminação em múltiplos locais
27. Experimento de controle remoto sem fio NRF24L01 2.4G