单片机控制功能实训考核装置,单片机实训设备:上海硕博公司

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单片机控制功能实训考核装置,单片机实训平台

SB-238A型单片机控制功能实训考核装置

单片机控制功能实训考核装置，单片机控制技术实训室设备可以满足《单片机控制技术》、《Protel电子线路板设计》、《电气控制高级语言》、《工业机器人控制技术》、《电子虚拟仿真技术》、《CPLD/FPGA应用技术》等课程的一体化教学需求，同时可以承接企业对员工进行嵌入式控制技术的培训任务。

一、设备外观图

（图片仅供参考、以实物为主）

SB-G003机械手

二、设备概述

在现有的SB238单片机控制功能实训考核装置的基础上，新添了8个模块（MCU16 AVR主机模块、MCU17 串行AD/DA/EEPROM/RTC模块、MCU18 串行扩展模块、MCU19 并行扩展模块、MCU20 短距离通讯模块、MCU21 传感器配接模块2、MCU22WIFI无线通信模块、G003机械手），并且在原有的模块上增加了电源防反接保护。

G003模块主要组成：

1.三轴直线搬运机器人机构

2.智能仓储机构支架

3.RFID射频识别

4.9个配置电子标签的物料

5.接供料机构

6.触摸屏

7.物料传输皮带及导轨

三、技术参数

1、输入电源：单相 AC 220V±10%（50Hz）

2、输出电源：DC ±12V±5％/1A DC ±5V±5％/1A DC 24V±5％/1.5A

3、温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）

4、外形尺寸：约1225mm×690mm×820mm（L×W×H）

5、整机功耗：≤0.5 kW

6、安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。市电采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

G003技术参数：

7、电源输入：AC220V±10％

8、输出电压：DC 24V±5％/2.5A、DC 5V±5％/1A

9、外形尺寸：600*520*280mm

10、整机功耗：≤1KVA

四、功能特点

1、总体结构

本设备采用实训桌加实训模块的结构设计、模块采用标准结构，互换性强；按输入，输出，数据转换等功能的原则确定模块内容，使教学或竞赛时可方便的选择需要的模块。

本设备的每个模块都具有两种接线方式，一种为电子连线接法，8位数据总线时还可以用杜邦线排线连接。整个连接过程方便快捷。对于具有干扰性质的元件，全部采用光电隔离装置隔离，确保系统的安全稳定。

2、各个功能模块功能特点

1.主机模块

单片机采用爱特梅尔的AT89S52。该单片机内部设有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三个16位定时器，两个数据指针，片内集成了一个看门狗电路。64KRAM扩展空间、64KROM扩展空间；32个IO口，6个向量中断源；0~33MHz的工作频率，三级程序加密功能；工作电压4.0V~5.5V。使用DIP40封装便于更换芯片及仿真。并设计有在系统下载设计接口，通过USB下载器可以方便地进行编程，无需把单片机从电路上取下。

该模块上还放有串行通信接口，该接口已经加入升压电路，可以直接与计算机通信，飞利浦单片机和宏晶单片机也可以通过此口进行程序下载。复位电路上加有手动复位按扭，可以直接复位操作。模块上还设有有源蜂鸣器驱动电路，直接给固定电平就可以发出声响。

2.电源模块

电源模块采用线性电源和开关电源两种电源。单片机等芯片采用线性电源供电，可以有效减少因电源干扰引的程序跑飞。电机等大功率器件采用开关电源供电，确保提供足够的功率。电源采用漏电保护开关作为总控制，安全可靠。用船形开关单独控制低压电，市电与低压电分开控制。该模块共有三组相互独立的低压电源，其中有两组是正负双电源输出。面板上放置了一个AC220输出插板，可以同时挂接三个仪器仪表。其中每组电源都有保险丝作过载保护。

3.仿真器模块

配备有高性能单片机仿真器，可以全功能仿真MCS51系列单片机，也可以软件仿真；软件为中国自主研发，可以很好的支持中文，支持关键字提示，自动完成符号配对等功能。支持64K程序地址断点、64K源程序有效行断点和64K临时断点，单片机内部寄存器状态一目了然。主机与计算机采用流行的USB接口。

4.显示模块

该模块无论从最基本的显示元件LED发光二极管，还是到最高级的LCD显示屏都包含在内。具体配置为8位跑马灯（逻辑电平指示）、8位数码管动态显示、16×32点阵LED屏、1602字符型液晶显示屏、128×64绘图液晶显示屏。单片机常用的显示器件全部包含在内，使学习者可以接触所有的显示方案，设计人机界面时可以得心应手。

5.继电器模块

继电器是常用的执行元件，也是常用的隔离元件，它能用低压控制高压电路，远程切换强电电路状态优点，同时它的执行元件又是一个线圈，在通电及断电时会产生电磁干扰。为此继电器模块在集成了驱动电路的基础上增加了光电隔离措施。该模块共有6路继电器，每个继电器的开关触点全部引出，并明确标示；每个继电器还设有工作指示灯，那一路继电器在通电工作使人一目了然。六组继电器中有两组为AC220控制的继电器，可以控制交流电机的正反转及停止，通过转换头可以连接电子连线。另外四组为电子连线座输出。继电器触点容量250V/6A、DC28V/12A

6.指令模块

指令模块上放置了单片机常用的输入元件，其中有8个独立键盘接口，8路8位开关量输入，4*4矩形键盘接口，可以满足学生从基础到高级，从简单到复杂的实训要求。如果用户需要更多的按键或需要更为复杂的设计，则可以采用该模块的PS2键盘鼠标接口进行扩展。

7.ADC/DAC模块

ADC/DAC模块上设计了两种转换芯片ADC0809和DAC0832。为了便于调试程序和硬件，板载了三个功能子模块：0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示器和有源时钟发生器。ADC0809实验时可以用有源时钟发生器作为芯片的时钟，可以用0-5V模拟电压输出作为模拟量，用8等级LED电平指示用作模拟量大小的指示；DAC0832实验时，可以将芯片的输出接在8等级LED电平指示器上，转换结果是否正常一目了然。

8.交直流电机控制模块

该模块可以完成两种电机的控制实验，分别是24V直流减速电机和220V交流减速电机。每种电机的转盘下面放有光电开关计数器，可以用单片机感知其位置和转动了多少圈。每个电机控制线路中设有超程保护输入端口，在与水平移动装置组合实验时可以有效保护电机和机构的安全。

9.步进电机控制模块

该模块设有一只24V两相步进电机和大功率步进电机驱动器。模块改变了电机的轴转式运行方式，采用了一个水平移动机构，该机构可以把电机的轴转改为水平直线运动，并用铝直尺的刻度指示。该模块还可以做闭环控制的实验项目，因为在运动机构上装有感知距离的闭环元件。同时设计了一个超程保护电路，当机构走到一个程序不可知状态时，可自动关闭电机电源，避免机构超程损坏。直线运动机构上带了左右限位输出端子，供单片机查询状态。

10.传感器配接模块(4路传感器接口)

传感器配接模块是专为传感器的配接和电气隔离而设计的一块电路单元，该单元共有两组16路光电隔离IO口，每个光电隔离IO口均可仿PLC与24V电源供电的传感器连接。并配有四路传感器转换接口用于工业传感器的连接。

11.扩展模块

因为82C55的控制方式仍有学习价值，目前在许多教材中仍有它的身影，扩展模块能满足实验的需求；82C55的三个端口全部引出，可以用电子连线连接，也可以用排线连接。控制端与数据通信口安排在一起，整体布局美观大方。另设有一片74LS245芯片，可以用来与82C55组合起来完成不同的实验功能。

12.温度传感器模块

该模块配备有两种芯片型温度传感器：数字量温度传感器18B20和模拟量温度传感器LM35。LM35器件还加有运算放大器，放大的模拟量可以提高测量精度。每种传感器都有透明外壳加固保护，内有大功率加热电阻，加热指示器等。工作状态一清二楚。可以用来做恒温控制，温控器等实验。

13.智能物料搬运装置

配置双轴机器人作为装配的执行机构，具有X轴、Y轴两个方向的执行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；配置有行程开关，光电传感器，光纤传感器等，可确保各执行器的准确定位；超出最大行程时，具有硬件自动保护功能，确保系统安全及人身安全；本装置为通用的模块化的多功能装置，各功能端口完全开放，可以能过不同的接线来完成各种不同的功能，为学生的创新设计提供了广阔的发挥空间。

14.MCU16 AVR主机模块

单片机采用爱特梅尔的ATMEGA32L。该单片机内部设有32K字节的系统内部可编程Flash，具有独立锁定位的可选Boot代码区，1024字节的EEPROM，2K字节片内SRAM，可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计时器，一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，具有独立振荡器的实时计数器RTC，四通道PWM，8路10位ADC，面向字节的两线接口，可编程的串行USART,可工作于主机/从机模式的SPI串行接口，具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器，片内模拟比较器。该模块上还放有串行通信接口，该接口已经加入升压电路，可以直接与计算机通信，飞利浦单片机和宏晶单片机也可以通过此口进行程序下载。复位电路上加有手动复位按扭，可以直接复位操作。模块上还设有有源蜂鸣器驱动电路，直接给固定电平就可以发出声响。

15.MCU17 串行AD/DA/EEPROM/RTC模块

该模块上由串行D/A转换电路（TLC5615）、串行A/D转换电路（TLC1549）、EEPROM外部存储器电路（24CXX）、实时时钟RTC(PCF8563)、电平指示电路及电压源电路组成。

TLC5615是一个串行10位DAC芯片。只需要3根串行总线就可以完成10位数据的串行输入，易于和工业标准的微控制器或微处理器接口，适应于电池供电的测试仪表、移动电话，也使用于数字的失调与增益调整以及工业控制场合。

TLC1549是一个具有串行控制、连续逐渐逼近型的模数转换器，它采用两个差分基准电压高阻输入和一个三态输出构成三态接口。

24c01/02/04/08/16是一个1K/2K/4K/8K/16K位串行CMOS E2PROM，内部含有128/256/512/1024/2048个8位字节，24C01有一个8字节页写缓冲器，24C02/04/08/16有一个16字节页写缓冲器，该器件通过I2C总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。

PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟/日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过I2C总线接口串行传递，最大总线速度为400kbit/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。

16.MCU18 串行扩展模块

该模块由74HC595、74HC138、74HC165三种芯片组成。

74HC595芯片是一种串入并出的芯片，在电子显示屏制作当中有广泛的应用。74HC595是8位串行输入/输出或者并行输出以为寄存器，具有高阻、关、断状态。

74HC138是一种三通道输入、八通道输出译码器，主要应用于消费类电子产品。

74HC165是8位并行读取或串行输入移位寄存器，是一款高速CMOS器件，74HC165遵循JEDEC标准no.7A。74HC引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列

17.MCU19 并行扩展模块

该模块由74HC377、74HC245、两种芯片组成。

74HC377是八路D型触发器数据使触发器，积极边缘触发。

74HC245是一种三态输出，八路信号收发器，主要用于大屏显示，以及其它的消费类电子产品中增加驱动。

18.MCU20 短距离通讯模块

该模块主要由无线射频读写（RFID）电路、315MHz无线控制电路、红外遥控电路组成。

无线射频读写（RFID）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，RFID技术可识别高速运动物体，操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。

315MHz无线控制电路：它内含放大整形及解码电路，使用极为方便。天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。接收电路自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。接收机采用高精度带骨架的铜芯电感将频率调整到315M后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。

红外遥控电路：红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。

19.MCU21 传感器配接模块2

该模块上一共有6种传感器，分别为火焰传感器、热释电传感器、光照度传感器、颜色传感器、温湿度传感器、磁场加速度传感器。各传感器做成探头的形式，通过可伸缩网线连接到模块上。其中，火焰传感器和热释电传感器通过LED的亮灭显示出火焰及热释电人体远红外的检测；磁场加速度传感器、颜色传感器、光照度传感器和温湿度传感器采集到的数据通过相应的数码管显示。由于传感器的代码量过于庞大，我们将传感器采集到的值直接通过串口输出，可以通过单片机的串口直接读出。我们还预留了一个自由编程口，学生可以将传感器探头连在自由编程口上，自己写相对应的程序代码读出该传感器的数据。

20.MCU22 WIFI无线通信模块

该模块主要一块XLW002X WIFI模块及一些配套元件组成，该模块是一个完全独立的嵌入式无线局域网接入设置，支持TCP协议、UDP协议、DHCP Server/Client、DNS、HTTP、Socket编程接口等。能够实现高速UART、高速SPI、WIFI无线通信等。

（21）STC主机模块

该模块采用单片机STC15F2K60S2。STC15F2K60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟（±0.3%），±1%温飘（-40℃~+85℃），常温下温飘±0.6%（-20℃~+65℃），5MHz~35MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路（内部已集成高可靠复位电路，ISP编程时8级复位门槛电压可选）。3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D转换（30万次/秒），内置2K字节大容量SRAM，2组高速异步串行通信端口（UART1/UART2，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可做5组串口使用），1组高速同步串行通信端口SPI，针对多串行口通信/电机控制/强干扰场合。该模块还配置IAP15F2K61S2仿真芯片，方便学生对编辑的程序进行系统仿真。

（22）G003智能仓储系统

该模块可实现物料检测功能（RFID），超出最大行程时，具有硬件自动保护功能，

具有对物料自动检测并智能调整位置后抓取功能，具有手爪到位检测、夹紧检测、复位检测功能。

配置三轴机器人作为装配的执行机构，具有X轴、Y轴、Z轴三个方向的执行能力，可完成智能抓取物料放料等功能；

配置有光电开关，光电传感器，光纤传感器，旋转编码器等，可确保各执行器的准确定位；

超出最大行程时，具有硬件自动保护功能，确保系统安全及人身安全；

本装置为通用性模块化多功能装置，各功能端口完全开放，通过仓储装置中的RFID射频识别模块对不同仓库的物料进行标识，也能通过RFID射频识别模块不同物料上电子标签的信息，将物料运至不同的仓库，实现智能仓储的功能。同时学生也能通过不同的接线来完成各种不能的功能，为学生的各种创新设计创造了广阔的空间。比如可以结合单片机主机模块，LED/LCD模块等，完成物料搬运实训，I/O口实训，LED\LCD点阵模块实验等加深学生对单片机原理地理解。专为高职中职课程设计、毕业设计和单片机竞赛的开发平台，体现了灵活性、开放、创新、综合、跨领域、跨专业的设计理念。能够满足高职中职院校电子工程专业等不同层次的基础实训教学，课程设计，毕业设计，课题设计，实现从基础学习到综合应用。

1	实训桌	约1225mm×690mm×820mm	1	张	实训桌有两种方案铝木结构桌或铁质结构桌。实训桌具有教学用桌和实验用桌的双重功能。当讲解理论或实训项目中的相关知识时，可以作为课桌；当需要进行实际操作时，将台面打开，就露出放置在安装支架上的模块，在需要的实训模块间按实训要求连接电路，编写控制程序，就可以按照设计的实训项目进行单片机技术的教学。实训台的抽屉柜用于存放实训模块，抽屉柜与台面之间布置实训模块安装支架，最上一层是工作台台面。台面下方是设备安装底板，在底板上安装单片机控制装置需要的模块，连接控制电路，编写的控制程序。
2	电脑推车	580400780mm带脚轮、电脑托盘	1	台	电脑推车为铝木结构，结实耐用。显示器，键盘及鼠标分三层设计，不用时键盘托板和鼠标托板可以折叠收回，方便放置。键盘托板与人体坐在椅子上时弯曲的小臂高度一致，符合人体工程学，长久使用不宜疲惫。显示器后设计有保护网，不会因为不小心造成显示器摔落。
3	主机模块	AT89S52 在系统下载设计 RS232串行通信接口有源蜂鸣器	1	块	采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。RS232串行通信接口、有源蜂鸣器、在系统下载接口放置在左端，方便右端的电子连线连接。
4	电源模块	DC±5V DC±12V DC24V	1	块	采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。电源开关全部放在左边，右边放置电子插座和安全插。每组电源插座上方放置保险丝插座。模块右下方一个三位插排，可以同时挂接三个仪器仪表。
5	仿真器模块	ME-52HU	1	块	采用高强度PCB作为载体、上面放置高性能仿真器，电源接口及USB接口朝下，仿真头接口朝上。
6	显示模块	8位跑马灯	1	块	采用高强度PCB作为载体。液晶采用镂空工艺设计，美观大观。模块左边从上往下依次是128×64绘图液晶显示屏、1602字符型液晶显示屏、8位跑马灯。右边从上往下依次为16×32点阵LED屏、8位数码管。
		8位数码管动态显示
		16×32点阵LED屏
		128×64绘图液晶显示屏
		1602字符型液晶显示屏
7	继电器模块	6路电磁继电器 2路固态继电器（带驱动和隔离）	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块左上方为6路电磁继电器和2路固态继电器，右上方为常开常闭触点引出端子，下方是继电器控制端及电源端接线端。
		继电器状态指示功能
8	指令模块	PS2键盘接口	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为8路8位开关量输入、PS2键盘接口、8个独立键盘接口、4*4矩形键盘接口。
		8个独立键盘接口
		8路8位开关量输入
		4*4矩形键盘接口
9	ADC/DAC模块	ADC0809	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为DAC0832、ADC0809、0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示、有源时钟发生器。
		DAC0832
		0-5V模拟电压输出
		8等级LED电平指示
		有源时钟发生器
10	交直流电机控制模块	24V直流减速电机	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。直流电机与交流电机对应按装，每个电机旁边安装一个保护继电器。每个电机轴上安装指示转盘，转盘上打了8个遮光孔，转盘下方是光电计数器，用来计圈数。
		220V交流减速电机
		光电开关计数输出
11	步进电机控制模块	步进电机	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。在模块正上方有一个水平移动装置，可以把电机的轴转转换成水平位移，水平移动装置两端分别是步进电机和闭环元件。在水平移动装置下方还安装有两个左右限位器和左右超限保护元件，这些元件都用输出端子引出。
		水平移动装置
		闭环控制装置
12	传感器配接模块	4路传感器接口	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块上方有四路传感器接口，下方是两组8位光电隔离器，隔离器可以直接与工控传感器连接。
		16路光电隔离IO口
13	扩展模块	8255芯片，74LS245芯片	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块正中间为8255芯片，芯片四周为芯片扩展口引出端子。在模块的下方是一个74LS245芯片，除电源外所示引脚全部引出。
14	温度传感器模块	18B20/LM35	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。
		恒温控制装置
15	AVR主机模块	ATMEGA32 在系统下载设计 RS232串行通信接口有源蜂鸣器	1		采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。RS232串行通信接口、有源蜂鸣器、在系统下载接口放置在左端，方便右端的电子连线连接。
		TLC1549串行ADC电路	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为TLC1549、TLC5615、24CXX 、PCF8563、0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示
16	串行AD/DA/EEPROM/RTC模块	TLC5615串行DAC电路
		24CXX外部存储器电路
		PCF8563实时时钟电路
		0-5V模拟电压输出
		8等级LED电平指示
17	串行扩展模块	74HC595	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为74HC595、74HC138、74HC165。
		74HC138
		74HC165
18	并行扩展模块	74HC377	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为74HC377、74HC245
		74HC245
19	短距离通讯模块	无线射频读写（RFID）电路	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为无线射频读写（RFID）电路、315MHz无线控制电路、红外遥控电路。
		315MHz无线控制电路
		红外遥控电路
20	传感器配接模块2	LED指示灯	1	块	采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。其中LED指示的是热释电传感器及火焰传感器采集的状态，数码管显示的是磁场加速度传感器、颜色识别传感器、光照传感器及温湿度传感器采集的值
		数码管显示
		热释电传感器接口
		火焰传感器接口
		光照传感器接口
		温湿度传感器接口
		颜色传感器接口
		磁场加速度传感器接口
21	WIFI无线通讯模块	XLW002X WIFI模块	1	块	该模块主要一块XLW002X WIFI模块及一些配套元件组成，该模块是一个完全独立的嵌入式无线局域网接入设置，支持TCP协议、UDP协议、DHCP Server/Client、DNS、HTTP、Socket编程接口等。能够实现高速UART、高速SPI、WIFI无线通信等。
22	STC主机模块	STC15F2K60S2 在系统下载设计双串行通信接口有源蜂鸣器 IAP15F2K60S2仿真芯片	1	块	采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。RS232串行通信接口、有源蜂鸣器、在系统下载接口放置在左端，方便右端的电子连线连接。
23	SB-G003智能仓储装置	三轴直线搬运机器人机构	1	台	本装置为通用性模块化多功能装置，各功能端口完全开放，通过仓储装置中的RFID射频识别模块对不同仓库的物料进行标识，也能通过RFID射频识别模块不同物料上电子标签的信息，将物料运至不同的仓库，实现智能仓储的功能。
		物料传输皮带及导轨
		智能仓储机构支架
		RFID射频识别
		9个配置电子标签的物料
		接供料机构
		触摸屏
		伺服调制器
24	排线	50cm	2	条
25	电子连线	200mm/400mm/600mm	1	包	60条/包
26	安全连线	1000mm/红色	4	条
27	安全连线	1000mm/蓝色	4	条
28	光盘	例程/编程软件/仿真软件	1	张
29	圆钢凳	――	1	把
30	实验指导书	――	1	本