JDJCS-1112單片機傳感器綜合實驗實訓平臺

 

一、概述

 

1．實驗平臺能滿足實驗平臺能滿足《單片機原理與應用》與《生物醫(yī)學傳感器原理與應用》課程的實驗需求，從基本實驗到構(gòu)成完整系統(tǒng)在一臺實驗裝置上便可以全部實現(xiàn)。具有占用空間小、掛箱設計規(guī)范、互換性強，避免了不同課程需要不同實驗裝置、占用空間大、難以構(gòu)成完整系統(tǒng)、不方便實施綜合性和設計型實驗的麻煩。

 

2．能適應不同專業(yè)和不同層次的教學需要，可按不同需求選擇不同的配置，并可根據(jù)用戶的要求增添實驗掛箱。

 

3．實驗裝置能完成傳感器與檢測技術(shù)相關(guān)課程實驗，通過實驗能掌握各種傳感器原理、信號處理電路及檢測方法。

 

4．傳感器部分包括壓阻、壓電、應變、電容、霍爾、磁電、溫度、光敏、氣敏(酒、C0)、電渦流、光纖位移、長光柵位移、差動變壓器、光電耦合等各種常見傳感器。豐富的傳感器配置有利于學員進行綜合性、創(chuàng)新性實驗設計。

 

5．單片機部分配備控制器單元掛箱、信號轉(zhuǎn)換單元掛箱、通信單元掛箱、顯示與鍵盤單元掛箱、對象掛箱。

 

6．通過使用本實驗平臺，有利于廣大學生對書本知識的理解和深化，在完成傳感器與檢測技術(shù)等一系列基本實驗后，便能掌握傳感器與檢測技術(shù)課程群所要求的基本原理、操作技能和動手能力。若再完成一個或幾個綜合型實驗，則對系統(tǒng)有一個較為全面的認識，形成基本的解決實踐問題的知識體系。如果能進一步完成設計型乃至創(chuàng)新型實驗，則將形成解決實踐問題的能力和積累解決實踐問題的經(jīng)驗，進而培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

 

二、特點

 

1．模塊化設計：采用標準的模塊化設計，增強系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性和互換性。

 

2．總線標準：建立統(tǒng)一的內(nèi)總線和接口約定，以實現(xiàn)最靈活的個性化配置、擴展和系統(tǒng)管理。

 

3．快速連接線設計：提供三種連線方式

 

①采用金質(zhì)縮緊孔單線接線；

 

②采用排線集中接線；

 

③自動免連線模式接線。各模塊在設計時均融入三種連線方式于設計過程。

 

4．一機多用：采用實驗現(xiàn)場與實驗準備室相結(jié)合的設計構(gòu)思，在實驗裝置上僅配備的模塊，在實驗裝置內(nèi)放置次常用模塊，在實驗準備室中放置其他模塊。由此實現(xiàn)了該實驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)一機多用、便于擴展和綜合的目標。

 

5．接近工程實際：實驗裝置上采用多種工業(yè)型傳感器，既可以用來完成傳感器原理、結(jié)構(gòu)與調(diào)理電路的教學，也可以用解決工業(yè)工程和過程中的實際問題。

 

6．開放式設計：實驗裝置中的軟、硬件及系統(tǒng)均按照全開放的思想進行設計，以便于學生開展研究型和創(chuàng)新型的實驗。

 

7．最小知識單元：為每個模塊均可拆分到該知識層次的最小知識單元。

 

三、適用范圍

 

實驗臺主要針對高校大學生課程設計、畢業(yè)設計和電子設計競賽的開發(fā)平臺，體現(xiàn)了靈活、開放、創(chuàng)新、綜合、跨領(lǐng)域、跨專業(yè)的設計理念。其功能擴展模塊覆蓋了多個專業(yè)多門課程，適合電子類、通信類、自動化類、計算機類、機電類、測控儀器類等專業(yè)的學生進行綜合、創(chuàng)新設計。

 

四、結(jié)構(gòu)簡介

 

本裝置由控制屏，實驗桌、活動掛箱及擴展模塊、實驗箱組成。實驗臺美觀大方，尺寸可選；活動掛箱包括CPU掛箱、接口掛箱、對象掛箱；其功能擴展模塊覆蓋了多個專業(yè)多門課程，包含CPU類、通用接口類、人機界面類、信號變換隔離類、通信類、執(zhí)行機構(gòu)類、傳感器類共40多項。

 

五、技術(shù)指標

 

1．輸入電源：單相三線220V±10％  50Hz

 

2．工作環(huán)境：溫度10℃～+40℃相對濕度<85％(25℃) ><>

 

3．絕緣電阻：大于3MΩ

 

4．漏電保護：漏電動作電流不大于30mmA，動作時間不大于0．1秒

 

5．裝置容量：<>

 

6．外形足寸：1620mm×750mm×1600mm，以實物為準。

 

六、裝置的配備及技術(shù)性能

 

本裝置主要由實驗控制屏和實驗桌兩部分組成。

 

（一）實驗控制屏

 

A.電源及保護體系

 

（1）直流穩(wěn)壓電源，每套功能配置如下：

 

①±5V／lA，±12V／1A和±15V／1A各兩路，均具有短路軟截止自動恢復保護功能；

 

②O～3OV／1A連續(xù)可調(diào)電源一路，具有短路軟截止自動恢復保護功能，帶數(shù)顯電壓表切換指示；

 

③0~20mA連續(xù)可調(diào)恒流源、具有開路保護功能，帶數(shù)顯指示功能。

 

（2）實驗裝置設有漏電保護，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源，對人身安全起到一定的保護。

 

B．儀器儀表

 

1、直流數(shù)字電壓表：200mV,2V,20V三檔可調(diào)。

 

2、直流數(shù)字電流表：范圍0~200mA，三位半數(shù)顯，配合可調(diào)恒流源使用。

 

3、功率函數(shù)信號發(fā)生器

 

●  頻率范圍： 2HZ,20HZ,200HZ,2KHZ,20KHZ,200KHZ,2MHZ，分七檔

 

●  輸出波形：正弦波、三角波、方波

 

● 占空比調(diào)節(jié)：20%~80%

 

● 輸出電壓幅度：20VP-P   輸出阻抗：50?

 

● 5位LED頻率顯示

 

● 3位LED幅度顯示

 

● 外測范圍：10MHZ

 

● 兩檔衰減：20dB,40dB

 

● 有直流偏置功能

 

● 有VCF功能

 

● 有TTL輸出

 

● 有輸出保護不易損壞

 

4、低頻振蕩器部分

 

（1）頻率調(diào)節(jié)電位器可調(diào)振蕩頻率從1Hz～30Hz。

 

（2）幅度從0-8VP-P連續(xù)可調(diào)。

 

5、音頻振蕩器部分

 

（1）頻率調(diào)節(jié)電位器可調(diào)振蕩頻率從400Hz～10KHz，精度±5%。

 

（2）幅度可從0-10VP-P連續(xù)可調(diào)。

 

6、頻率/轉(zhuǎn)速表：頻率測量范圍1～9999Hz，轉(zhuǎn)速測量范圍1～9999rpm；

 

7、溫度控制器，加熱源：提供一只XMTD3000溫度控制器，可以顯示設定溫度和當前溫度。

 

8、數(shù)據(jù)采集卡，配套相應PC機上位軟件，用于電信號的采集、處理、顯示。

 

C．傳感器由多種傳感器和信號調(diào)理模塊組成

 

（1）轉(zhuǎn)動源部分：轉(zhuǎn)動源、霍爾傳感器、光電傳感器；應變片稱重傳感器；可更換的傳感器：差動變壓器傳感器、電容傳感器、渦流傳感器、霍爾位移傳感器、磁電式傳感器、光纖位移傳感器、濕敏傳感器、酒精傳感器。

 

（2）振動源部分：應變片振動臺、壓電電傳感器；

 

（3）氣體壓力傳感器部分：氣壓源、兩氣壓計、氣體壓力傳感器。

 

（4）熱敏電阻傳感器，熱電偶傳感器，PTl00鉑電阻等。

 

（5）（選配模塊）長光柵位移傳感器部分：長光柵位移傳感器；圓光柵角位移部分：光電編碼器，配多功能智能計數(shù)器、環(huán)境噪聲傳感器、光照傳感器、色標傳感器、紅外反射式傳感器

 

D.嵌入式多功能網(wǎng)絡虛擬儀器（不需電腦配合使用）：

 

A、終端部分采用7寸彩色觸摸屏（裝學生實驗屏上）同時配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數(shù)字量輸入輸出模塊。

 

B、參數(shù)：

 

1）、雙蹤存貯示波器，多種同步方式，存貯深度可編程；

 

通道數(shù)：2路

 

帶寬：20MHZ

 

分辨率：8位

 

電壓范圍：-10~+10V

 

存貯深度：64K

 

2）、雙通道頻譜分折儀；

 

3）、數(shù)字三用表，可測電阻、電流、電壓等；

 

數(shù)字IO口

 

通道數(shù)：8路IO

 

輸入電平：TTL

 

輸出電平：TTL

 

電流驅(qū)動：20mA/通道

 

4）、四路智能遠程電源控制

 

5）、數(shù)據(jù)具有上傳與保存功能并能通過服務器顯示

 

E．實驗掛箱及實驗模塊

 

（1）控制器單元掛箱：配有8051單片機模塊、C8051嵌入式單片機模塊、其他CPU外圍單元、譯碼模塊、和常用接口模塊。

 

（2）信號轉(zhuǎn)換單元掛箱：

 

配有8位并行AD模塊、12位并行AD模塊、8位并行DA模塊、12位并行DA模塊、I／O口擴展模塊、轉(zhuǎn)換模塊。

 

（3）通信與打印機單元掛箱：

 

配有RS232／RS485通信模塊、USB通信模塊，網(wǎng)絡控制器模塊、CAN總線模塊、打印機放在掛箱底板上

 

（4）鍵盤與顯示單元掛箱：

 

配有顯示(靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示、液晶顯示)模塊、16*16點陣顯示模塊、4X4鍵盤模塊

 

（5）對象控制單元掛箱（一）：

 

配備有開關(guān)量輸出模塊、開關(guān)量輸入模塊、光耦隔離模塊、繼電器模塊

 

（6）對象控制單元掛箱（二）：

 

配備有IC卡讀寫模塊、步進電機模塊、直流小電機模塊、語音處理模塊、交通燈模塊、 PWM調(diào)制模塊

 

七、實驗掛箱具體硬件資源

 

1．控制器單元掛箱：掛箱主要用于插接不同的CPU模塊。掛箱上包含了CPU模塊的接口插座和基本實驗電路及系統(tǒng)擴展電路，可單獨完成大部分的基本實驗，掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱連接。

 

掛箱上的資源如下：  

 

（1）8155接口模塊

 

（2）8255接口模塊

 

（3）8279鍵盤顯示接口模塊

 

（4）8253可編程定時器模塊

 

（5）硬件看門狗電路模塊          

 

（6） I2C EEROM模塊           

 

（7）8250模塊             

 

（8）8251模塊

 

（9）I2C存儲器模塊

 

（10）I2C時鐘模塊

 

（11）單次脈沖模塊

 

（12）93C46串行EEPROM模塊

 

（13）紅外線收發(fā)模塊

 

（14）DS18B20數(shù)字溫度傳感器模塊

 

（15）開關(guān)量輸入模塊

 

（16）關(guān)量輸出模塊