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基于AVR单片机的专业设备示教训练系统设计 　　由于各种条件限制，专业实装设备型号、数量远远不能满足教学训练需求，研制示教训练系统是运用现代教育技术，采取模拟化、网络化、形象化的教学手段，解决专业教学训练中的实际问题，节约教学训练成本，提高教学训练质量和效果。 　　一、示教训练系统设计原则 　　专业设备示教训练系统，研制设计主要遵循以下三条原则。 　　（一）实用性原则 　　根据应用单位调研情况和教学实际需求，专业设备示教训练系统计划研制出一套集模拟操作、教学演示、训练效果分析、考核评估于一体的示教训练系统，用示教设备代替实际设备，实现专业设备的演示教学和操作训练，在教员演示教学、学员模拟操作、训练管理和诸要素集成训练等方面发挥作用。特别是演示教学，可以很地解决实装体积小、操作项目多、不便于学员观摩体验的问题。 　　（二）先进性原则 　　目前各级高等院校均在积极研制与使用示教系统，但存在着兼容性差的问题，即某一示教系统往往局限于本专业或者单类设备，与其他示教设备无法实现互联互通，不能很好地体现专业设备的一体化运用的实际。本系统以“核心平台通用、软硬模控结合”为指导思想，研制适用于不同种类、型号示教系统的通用数据交换平台和训练管理软件系统，以硬件模拟与软件控制相结合的方式，实现教员演示教学、学员操作训练评判、故障回放定位等功能，具有较强的先进性和很好的发展前景。 　　（三）经济性原则 　　示教训练系统可以用较少的投入实现与实装基本一致的操作使用效果，解决学员在训练中设备缺乏、误操作多、易损坏设备等实际问题，弥补设备不足的实际，减少对实装操作的损耗，节约训练成本。示教系统相对实装操作训练而言，其使用和维护成本将大大降低，具有较高的经济效益。 　　二、示教训练系统设计基本思路 　　根据专业设备实装工作原理与特点，通过AVR单片机系统编程的方式对实装的操作流程进行模拟。模拟控制单片机系统安放在示教设备机箱内，通过其自带的SPI接口连接到ENC28J60以太网控制器中，通过控制器的RJ45接口连接到以太网交换机，管理主机也通过RJ45接口连接到太网交换机上，从而实现各示教设备同管理主机间的以太网连接。 　　在系统中设置一个管理控制主机，其上设计运行一个示教管理程序，示教设备上的操作信号可以通过交换机传输至管理主机，可以实现设备操作软硬件同步展现；通道管理主机和示教设备上的模拟控制单片机系统相结合控制，可以实现设备单机操作功能的模拟；示教管理程序通过对各示教设备传来的操作信号进行评判，可以进行信道通断控制，从而实现设备组网功能。 　　由于实际设备操作配置较为复杂，同时参训者的实际配置方法和步骤很难预测，要实现对操作配置结果进行评判，需要考虑设计规划一个标准的“设备模拟参数配置的数据结构”，完整地存放参训者的配置结果，一次完整配置训练将对应产生一个实际的“配置参数对象”，这个“配置参数对象”将通过以太网提交到管理主机中，然后同管理主机中预先产生的标准“配置参数对象”进行比较。如果两个对象完全相同，就认为参训者的操作配置结果完全正确，如果两个对象的数据存在着不同，就说明参训者的操作配置存在错误。 　　三、示教训练系统方案设计 　　示教训练系统的设计主要包括示教设备机箱内AVR单片机控制系统设计、数据模拟通道控制设计与语音模拟通道控制设计。 　　（一）AVR单片机控制系统设计 　　根据专业设备组织结构特点，设计制作示教训练设备一套，示教设备外形、面板布局、键盘操作和液晶屏界面显示均与实际设备操作、显示一致，便于学员熟悉设备；系统中示教设备的操作、显示以及与管理主机的数据交互的控制均由AVR单片机系统来实现，硬件部分控制核心芯片采用AVR128系列单片机。单片机控制模块置于示教设备机箱内，通过AVR单片机系统编程对示教设备的操作进行模拟响应控制，完成对实装基本功能的模拟，实现与实装操作感观基本一致的操作效果，满足示教设备单机教学、训练需求；研制数据、话音模拟信道通模块，在AVR单片机系统的控制下单片机以太网接口电路、键盘按键电路和显示输出电路等，实现示教设备功能响应与语音通道通断控制，模拟实装实话音、数据信号的传输。 　　（二）数据信道模拟设计 　　采用可编程控制的以太网交换机连接语音、数据终端和管理主机，使用IP技术实现模拟数据通道通断的控制。 　　训练管理主机通过以太网对示教设备的操作情况进行监控和评判，如果进行数据、语音通信的双方（组网时可以使多方）操作都正确，管理主机通过TELNET程序登陆到交换机的IOS上，将对应终端在交换机上的接入端口打开，从而建立各数据终端间的模拟数据通道。 　　在数据通信过程中，如有任何一方的操作改变了参数设置，训练管理主机将监控到该操作并做出判断；如在实装中该参数设置更改会