DBG-1D 电工电子电力拖动、PLC控制及单片机综合实验装置

一、特点

1 、 综合性强 综合了目前国内各类学校电类基础课程的全部实验项目。

2 、 适应性强 实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置积木式结构，更换便捷，添加部件即可。扩展功能或开发新实验。

3 、 整套性强 从仪器仪表、专用电源到实验连接专用导线等均配套齐全，仪器仪表的性能、精度、规格等均密切结合实验的需要进行配套。

4 、 一致性强 实验器件选择合理、配套完整，使多组实验结果有良好的同一性，便于教师组织和指导实验教学。

5 、 直观性强 本装置采用整体与挂件相结合的结构形式，电源配置、仪表一目了然，各实验挂件任务明确，操作、维护简便。
二、功能

1 、本装置可提供实验所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信号发生器（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率因数）、各实验挂箱及电机等。
2 、能完成 “ 电工基础 ” 、 “ 电工学 ” 中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二阶电路等实验。
3 、能完成 “ 电路分析 ” 、 “ 电工学 ” 中的单相、三相、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。
4 、能完成 “ 电机控制 ” 、 “ 继电接触控制 ” 及 “ 电力拖动 ” 等课程实验。
5 、能完成模电、数电及 PLC 可编程控制实验。
6 、 单片机实训开发系统可完成 51/ 96/8088 等 CPU 的单片机、微机的全部软、硬件实验， 适用于《 msc-51 单片机原理与接口》《 mcs-96 单片机原理与接口》《单片机接口技术》《十六位微机原理与接口》等课程实验。
三、技术性能

1 、输入电源：三相四线 ( 或三相五线 ) 380V±10% 50Hz
2 、工作环境：温度 -10℃ ～ + 40℃ 相对湿度＜ 85%( 25℃ ) 海拔＜ 4000m
3 、外形尺寸： 167×73× 153cm 3
4 、装置容量：＜ 1.5KVA

四、基本实验项目
（一）电工基本实验
1 ．基本电工仪表的使用与测量误差的计算
2 ．减少仪表测量误差的方法
3 ．线性与非线性电路元件伏安特性的测绘
4 ．电位、电压的测定及电路电位图的绘制
5 ．基尔霍夫定律验证及故障判断
6 ．叠加定理验证及故障判断
7 ．电压源与电流源的等效变换
8 ．戴维南定理的验证
9 ．诺顿定理验证
10 ．双口网络测试
11 ．互易定理验证
12 ．受控源 VCCS 、 VCVS 、 CCVS 、 CCCS 的实验研究
13 ．典型电信号的观察与测量
14 ． RC 一阶电路响应的测试 15 ．二阶动态电路响应的研究
16 ． R 、 L 、 C 元件阻抗特性的测试
17 ． RC 串、并联选频网络特性测试
18 ． R 、 L 、 C 串联谐振电路的研究
19 ． 用三表法测量交流电路等效参数
20 ． 正弦稳态交流电路相量的研究（日光灯功率因数提高实验）
21 ． 互感实验
22 ． 单相铁心变压器特性的测试
23 ． 三相交流电路电压、电流的测量
24 ． 三相电路功率的测量
25 ． 单相电度表的校验
26 ． 功率因数及相序的测量
27 ． 负阻抗变换器及其应用
28 ． 回转器及其应用

（二）数字电路实验项目：
1 ．与门电路逻辑功能测试
2 ．或门电路逻辑功能测试
3 ．与非门电路逻辑功能测试
4 ．非门电路逻辑功能测试
5 ． CM0S 门电路的测试
6 ．基本 RS 触发器
7 ． JK 触发器
8 ． D 触发器
9 ． 555 时基电路的应用
10 ．二 -—— 十进制计数器 …… 自行设计、开发实验电路。 11 ．二 —— 十进制 8421 译码器
12 ．加法器
13 ．减法器
14 ．由集成与非门构成单稳态触发器
15 ． T 触发器实验
16 ．组合电路的设计之一 —— 编码转换
17 ．组合电路的设计之二 —— 显示电路
18 ．同步时序电路的设计
19 ．计算机时序电路的设计
20 ． CM0S 集成 A/D 、 D/A 转换电路实验

（三）模拟电路实验
采用固定线路和分立元件灵活组合进行实验。
1 ．固定线路板实验有：
① 共射极单管放大器负反馈放大器实验 ② 射极跟随器实验
③RC 正弦振荡器实验 ④ 差动放大器实验 ⑤OTL 功率放大器实验
2 ．分立元件可完成：单管放大、整流、滤波、稳压、运放、全波可控及趣味性实验，也可利用此平台开发其他实验项目。
（四）电力拖动实验
1 ．闸刀开关正转控制线路
2 ．接触器点动正转控制线路
3 ．具有自锁的正转控制线路
4 ．具有过找保护的正转控制线路
5 ．接触器联锁的正反转控制线路
6 ．按钮联锁的正反转控制线路
7 ．按钮接触器复合联锁控制线路
8 ．接触器控制串联电阻降压起动线路
9 ．时间继电器控制串联电阻降压控制线路
10 ．接触器控制 Y/△ 降压起动 11 ．时间继电器控制 Y/△ 降压起动
12 ． QX3-13 型 Y/△ 自动起动控制线路
13 ．半波整流能耗制动控制线路
14 ．全波整流能耗制动控制线路
15 ． C620 车床电气控制线路
16 ．单相运行反接制动控制线路
17 ．电动葫芦电气控制线路
18 ．控制电路联锁控制线路
19 ．主电路联锁控制线路

（五） PLC 可编程实验内容
1 ．与、或、非逻辑功能实验
2 ．定时器、计数器功能实验
3 ．跳转、分支功能实验
4 ．移位寄存器实验
5 ．数据处理功能实验
6 ．微分、位操作实验
7 ．交通信号灯 PLC 自动控制实验
8 ．搅拌器的 PLC 自动控制实验
9 ． LED 数码官显示 PLC 自动控制实验
10 ．四层电梯的 PLC 自动控制实验
11 ．加工中心刀具库选择控制实验 12 ．艺术彩灯造型的 PLC 控制实验
13 ．电机的自动控制实验
14 ．步进电机的 PLC 控制
15 ．模拟电视发射塔实验实验
16 ．自动送料装车系统控制实验
17 ．自动售货机实验
18 ．自动成型实验
19 ．水塔自动供水控制系统实验
20 ．邮件自动分拣实验
21 ．自动洗衣机控制系统模拟实验
22 ．电镀过程控制实验

（六） PLC 电气控制
1 ．三相鼠笼异步电动机点动和自锁 PLC 控制
2 ．三相鼠笼异步电动机联动正反转 PLC 控制
3 ．三相鼠笼异步电动机带延时正反转 PLC 控制
4 ．三相鼠笼异步电动机 Y/△ 转换起动 PLC 控制
5 ．三相鼠笼异步电动机联锁控制
6 ．延时控制串电阻降压起动线路控制
7 ． C620 车床电气控制
8 ． MCGS 组态棒图实验教学
（七）单片机实验项目：
MCS-51 单片机实验
软件实验
外部数据存储器扩展
实验一　清零程序
实验二　拆字程序
实验三　拼字程序
实验四　数据区传送子程序
实验五　数据排序实验
实验六　查找相同数个数
实验七　无符号双字节快速乘法子程序 实验八　多分支程序
实验九　脉冲计数（定时 / 计数实验）
实验十　电脑时钟（定时器、中断器综合实验）
实验十一　二进制转换到 BCD
实验十二　二进制转换到 ASCII
实验十三　八段数码管显示
实验十四　键盘扫描显示实验

硬件实验
自搭接硬件电路实验提示
实验一　 P1 口亮灯实验
实验二　 P1 口转弯灯实验
实验三　 P3.3 输入， P1 口输出
实验四　工业顺序控制（中断控制）
实验五　 8255 A .B.C 输出方波
实验六　 8255 PA 口控制 PB 口
实验七　 8255 控制交通灯
实验八　简单 I/O 口扩展实验
实验九　 A/D 转换实验
实验十　 D/A 输出方波
实验十一　电子音响 实验十二　继电器控制
实验十三　步进电机实验
实验十四　 8253 方波
实验十五　串并转换实验
实验十六　外部存储器扩展实验
实验十七　 MCS-51 串行口应用实验㈠ —— 双机通信
实验十八　 MCS-51 串行口应用实验㈡ —— 与 PC 机通信
实验十九　温度闭环控制
实验二十　小直流电机调速实验
实验二十一 外部中断（急救车与交通灯）

8088/8086 系列微机实验
软件实验
实验一　清零程序
实验二　拆字程序
实验三　拼字程序
实验四　数据区移动
实验五　数据排序实验
实验六　找 “ 零 ” 个数 实验七　 32 位二进制乘法
实验八　多分支程序
实验九　显示子程序
实验十　键盘扫描显示实验
实验十一　二进制转换到 BCD
实验十二　二进制转换到 ASCII

硬件实验
自搭接硬件电路实验提示
实验一　 8255 并行口实验㈠： A.B.C 口输出方波
实验二　 8255 并行口实验㈡： PA 口控制 PB 口
实验三　 8255 并行口实验㈢：控制交通灯
实验四　简单 I/O 口扩展
实验五　 A/D 转换实验
实验六　 D/A 转换实验㈠：输出方波
实验七　 D/A 转换实验㈠：输出锯齿波
实验八　 8259 中断控制器实验 实验九　定时／计数器： 8253 方波
实验十　继电器控制
实验十一　 8251 串行通信实验㈠：自发自收
实验十二　 8251 串行通信实验㈡：与 PC 通信
实验十三　步进电机控制
实验十四　小直流电机调速实验
实验十五　温度闭环控制
实验十六　音频驱动实验

MCS-96 单片机实验
软件实验
实验一　清零程序
实验二　拆字程序
实验三　拼字程序
实验四　数据区传送子程序
实验五　数据排序实验
实验六　查找相同数个数
实验七　无符号双字节快速乘法子程序
实验八　多分支程序
实验九　定时器 1 实验 —— 定时中断
实验十　定时器 T1 和 T2 同时产生中断 实验十一　 80C 196 外部中断实验
实验十二　 80C 196 软件方法产生中断
实验十三　利用 HSI 测脉冲宽度
实验十四　利用 HSI 测量单脉冲宽度
实验十五　利用 HSO 产生单脉冲
实验十六　利用 HSO 产生连续脉冲
实验十七　软件定时器
实验十八　 80C 196 A /D 转换实验
实验十九　利用 80C 196 的 PWM 产生各种波形
实验二十　二进制转换到 BCD 进制转换到 ASCII

硬件实验
自搭接硬件电路实验提示
实验一　 P1 口亮灯实验
实验二　 P1 口转弯灯实验
实验三　 P2.6 输入， P1 口输出
实验四　工业顺序控制
实验五　 8255 A .B.C 输出方波
实验六　 8255 PA 口控制 PB 口
实验七　 8255 控制交通灯
实验八　简单 I/O 口扩展实验
实验九　 A/D 转换实验
实验十　 D/A 输出方波 实验十一　继电器控制
实验十二　 8253 方波
实验十三　 80C 196 串行口实验
实验十四　 LED 七段数码管显示实验
实验十五　键盘显示综合实验
实验十六　音频驱动实验
实验十七 步进电机实验
实验十八　直流电机实验
实验十九　外部中断（急救车与交通灯）

五、装置的配备

装置主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱及三相鼠笼电机等组成。
（一） DBG-01 电源仪器控制屏
控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。具体功能如下：
1 、主控功能板
1.1 三相 0 ～ 450V 及单相 0 ～ 250V 连续可调交流电源。配备一台三相同轴联动自耦调压器，规格为 1.5KVA/0 ～ 450V ，克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。
1.2 提供两路低压稳压直流 0.0 ～ 30V/ 1A 连续可调电源，配有数字式电压表指示输出电压，电压稳定度 ≤0.3% ，电流稳定度 ≤0.3% ，设有短路软截止保护和自动恢复功能。
1.3 提供一路 0 ～ 500mA 连续可调恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三档，负载稳定度 ≤5×10 -4 ，额定变化率 ≤ ５ ×10 -4 ，配有数字式直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。
1.4 设有照明 220V/30W 日光灯一盏，供实验照明用；还设有 220V/30W 的日光灯灯管一支，将灯管的四个头引出以供实验用。
1.5 实验管理器：具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。
1.6 设有真有效值交流数字电压表一只，测量范围 0 ～ 500V ，量程自动判断、自动切换，精度 0.5 级，三位半数显。
2 、信号源功能板
频率计： 6 位数字显示，显示范围 1Hz ～ 10MHz ，作为外部测量和内置信号源频率指示。
信号源频率范围： 0.2Hz ～ 2MHz ，分七档
输出波形：正弦波、三角波、方波、脉冲波、斜波及 50Hz 正弦波
占空比调节： 20% ～ 80%
输出幅度： 20Vp-p( 1M Ω 负载 ) 、 10Vp-p(50Ω 负载 )
输出保护：短路保护，抗输入电压 ±35V （ 1 分钟）
幅度显示：三位 LED
功率输出： ≥10W ；频率范围 (3dB 带宽 ) ： 20KHz( 方波、三角波、正弦波 )
3 、仪表、受控源功能板
3.1 智能交流数字电压表
交流数字电压表 1 只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能 RMS 真有效值转换器，配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0-500V ，频率范围： 10Hz-20Hz 。手动量程为： 10V 、 100V 、 500V 。测量精度为 0.5 级。具有数据存储与查询功能。
3.2 智能交流数字电流表
交流数字电流表 1 只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能 RMS 真有效值转换器，配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0 -5A ，频率范围： 10Hz-20Hz 。手动量程为： 100mA 、 1A 、 5A 。测量精度为 0.5 级。具有数有数据存储与查询功能。
3.3 直流数显电压表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 转换器配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0-200V 。手动量程为： 2V 、 20V 、 200V 。测量精度为 0.5 级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
3.4 直流数显毫安表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 转换器配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0-2000mA 。手动量程为： 20mA 、 200mA 、 2000mA 。测量精度为 0.5 级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
3.5 受控源 CCVS 、 VCCS 两路，打开电源开关， CCVS 、 VCCS 两路受控源即可工作，通过适当的连接，即可获得 VCVS 、 CCCS 受控源的功能。此外，还设有 ±12V 两路直流稳压电源，并有发光管指示。
4 、控制屏挂置挂件的具体方法
控制屏正面右边设有一个 74× 48.5cm 2 的大凹槽，能容纳两个大挂箱和一个小挂箱。凹槽上、下边各设有六个螺柱，左右两边挂置大的挂箱，中间挂置小的挂箱。挂箱与控制屏采用螺母固定，易于装卸和运输。
（二）DBG -02 实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。右边设有放置示波器用的可拆卸搁板。
（三）实验组件挂箱
1 、 DBG -03 电路基础实验箱
提供基尔霍夫定律（可设置三个典型故障点）、叠加原理（可设置三个典型故障点）、戴维南定理、诺顿定理、二端口网络、互易定理、 R 、 L 、 C 串联谐振电路（ L 用空心电感）、 R 、 C 串并联选频电路及一阶、二阶动态电路等实验。各实验器件齐全，实验单元隔离分明，实验线路完整清晰，验证性实验与设计性实验相结合。
2 、 DBG -04 交流电路实验箱
提供单相、三相负载电路、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。负载为三个完全独立的灯组，可连接成 Y 或 △ 两种三相负载线路，每个灯组均设有三个并联的白炽灯罗口灯座 ( 每组设有三个开关控制三个负载并联支路的通断 ) ，可插 60W 以下的白炽灯九只，各灯组设有电流插座；日光灯实验器件有 30W 整流器、电容器（ 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V ）、启辉器及短接按钮；互感线圈一组，实验时临时挂上，两个空心线圈 L1 、 L2 装在滑动架上，可调节两个线圈间的距离，并可将小线圈放到大线圈内，配有大、小铁棒各一根及非导磁铝棒一根；电度表一只，规格为 220V 、 3/ 6A ，实验时临时挂上，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上，实验方便；铁芯变压器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原副边均设有保险丝便于电流的测试，可进行变压器原、副绕组同名端判断及变压器应用等实验。
3 、DBG -05 元件箱
设有三组高压电容（每组 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V 高压电容各一只），用以改变功率因数实验；提供实验所需的各种元件，如电阻、二极管、发光管、稳压管、电位器及 12V 灯泡等 , 还提供十进制可调电阻箱，阻值为 0 ～ 99999.9Ω/2W 。
4 、 DBG -06 单相智能功率、功率因数表
由 24 位专用 DSP 、 16 位高精度 AD 转换器和高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用 RTOS 设计思路，同时配有 PC 监控软件来加强分析能力。能测量电路的功率、功率因数。功率测量精度为 1.0 级，功率因数测量范围 0.3-1.0 ，电压电流量程为 450V 和 5A ，能自动判别负载性质（感性显示 “L” ，容性显示 “C” ，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。
5 、 DBG -09 真有效值交流数字毫伏表
能够对各种复杂波形的有效值进行精确测量，电压测试范围 0.2mV ～ 600V （有效值），测试基本精度达到 ±1% ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五档，直键开关切换，三位半数字显示，每档均有超量程告警、指示及切断总电源功能。频率测试范围 10Hz ～ 600KHz ，输入阻抗 1MΩ ，输入电容 ≤30pF 。
6 、 DBG -10 受控源 ( 四路 ) 、回转器、负阻抗变换器
提供流控电压源 CCVS 、压控电流源 VCCS 、压控电压源 VCVS 、流控电流源 CCCS 、回转器及负阻抗变换器等实验模块。四组受控源、回转器、负阻抗变换器均采用标准网络符号。
（四） DBG - 11 数字电路、模拟电路
提供稳压电源四路（ ±5V/ 0.5A ； ±15V/ 0.5A ，均有短路保护、自动恢复功能）、低压交流电源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽头各一路及中心抽头 17V 两路）、四位十进制译码显示器、两组拨码盘、 8 位逻辑开关、 8 位电平指示器、三态逻辑笔、单次脉冲源、扬声器、振荡线圈、按键、桥堆及电位器等。另外，还设有一些高可靠圆脚集成电路插座（ 8P 2 只、 14P 3 只、 16P 4 只、 28P 1 只、 40P 1 只）及可靠的镀银长紫铜管（供插电阻、电容、电位器、晶体管等元件）。实验挂箱配有： ① 共射极单管放大器负反馈放大器实验板、 ② 射极跟随器实验板、 ③RC 正弦振荡器实验板、 ④ 差动放大器实验板、 ⑤OTL 功率放大器实验板共五块及若干分立元件，可采用固定线路或分立元件灵活组合进行实验，有利于提高学生动手能力。
1 、 DBG – 15 继电接触控制
提供中间继电器、二只，热继电器一只，熔断器三只，转换开关三只，按钮一只，行程开关四只，信号灯、保险丝座各一只。各器件的工作端子均已引到面板上，供实验接线用。
2 、 DBG – 17 继电接触控制
提供交流接触器（线圈电压 380V ）三只，热继电器一只，电子式时间继电器（通电延时，工作电压 380V ）一只，变压器 (220V/26V/6.3V) 、整流电路、能耗制动电阻 (10Ω/25W) 各一组，带灯按钮（黄、绿、红各一只）三只。将各器件的工作端子引到面板上，供实验接线用。
六、配置清单（每台）
七、配置清单（每台）

PLC 配置清单：
（一）主机：三菱 FX1N-40MR
（二）实验箱部分：