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SBJCS-1113型創(chuàng)新型測控傳感器技術(shù)綜合實驗實訓(xùn)平臺
一、概述
1．創(chuàng)新型測控傳感器技術(shù)綜合實驗實訓(xùn)平臺能滿足傳感器與檢測技術(shù)課程群的實驗需求，并且具有占用空間小、掛箱設(shè)計規(guī)范、互換性強(qiáng)，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)。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(shè)計型實驗的麻煩。
2．能適應(yīng)不同專業(yè)和不同層次的教學(xué)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?zāi)苷莆崭鞣N傳感器原理、信號處理電路及檢測方法。
4．傳感器部分：包括壓力、壓電、應(yīng)變、電容、霍爾、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。
5．檢測部分：利用工業(yè)實際中廣泛采用的成熟電路完成對各種傳感器信號的拾取、轉(zhuǎn)換、調(diào)理、采樣、存儲、解算、控制及顯示等處理電路，實驗裝置充分考慮抗干擾及可靠性技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生可以學(xué)以致用。
6．通過使用本實驗平臺，有利于廣大學(xué)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(rèn)識，形成基本的解決實踐問題的知識體系。如果能進(jìn)一步完成設(shè)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(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
二、特點
1．模塊化設(shè)計：采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計，增強(qiáng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性和互換性。
2．總線標(biāo)準(zhǔn)：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(kuò)展和系統(tǒng)管理。
3．可更換的核心系統(tǒng)：為適應(yīng)不同廠家的處理器、不同種類的處理器，通過改變系統(tǒng)核心卡來實現(xiàn)使用不同家族的單片機(jī)或者是不同種類的處理器(如MCU、DSP、ARM)等來組成系統(tǒng)。
4．快速連接線設(shè)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(shè)計時均融入三種連線方式于設(shè)計過程。
5．一機(jī)多用：采用實驗現(xiàn)場與實驗準(zhǔn)備室相結(jié)合的設(shè)計構(gòu)思，在實驗裝置上僅配備最常用的模塊，在實驗裝置內(nèi)放置次常用模塊，在實驗準(zhǔn)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(jī)多用、便于擴(kuò)展和綜合的目標(biāo)。
6．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(xué)，也可以用解決工業(yè)工程和過程中的實際問題。
7．學(xué)以致用：構(gòu)成實驗裝置中的智能儀器的各模塊，在其設(shè)計時充分體現(xiàn)實際系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計技術(shù)和可靠性設(shè)計技術(shù)，其核心卡可作為實際智能儀器的核心單元。實驗裝置中信號轉(zhuǎn)換與信號調(diào)理電路采用工業(yè)和工程實際中所采用的成熟電路。實驗裝置中使用的各種數(shù)字信號處理方法，采用典型的也是未來實踐系統(tǒng)首選的數(shù)字信號處理手段，具有很強(qiáng)的工程實用特征。
8．持續(xù)發(fā)展：結(jié)合單片機(jī)、嵌入式單片、FPGA／CPLD、DSP及ARM知識可以將檢測系統(tǒng)或智能儀器提高到更高的層次。
9．智能儀器儀表設(shè)計：結(jié)合工程實際給出了一個將常規(guī)儀器實現(xiàn)智能化的實例。
10．虛擬儀器儀表設(shè)計：結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計虛擬儀器儀表。
11．研究與創(chuàng)新能力培養(yǎng)：實驗裝置中選用的幾項綜合型實驗，是典型的檢測儀表或工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的微型化，既能夠使學(xué)習(xí)者領(lǐng)略檢測技術(shù)的典型應(yīng)用和掌握成熟可靠的檢測系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，又是培養(yǎng)和發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)新能力、開展創(chuàng)新實驗的實驗平臺。
l2．開放式設(shè)計：實驗裝置中的軟、硬件及系統(tǒng)均按照全開放的思想進(jìn)行設(shè)計，以便于學(xué)生開展研究型和創(chuàng)新型的實驗。
13．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(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和電子設(shè)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(shè)計理念。其功能擴(kuò)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(jī)類、機(jī)電類、測控儀器類等專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行綜合、創(chuàng)新設(shè)計。
四、結(jié)構(gòu)簡介
創(chuàng)新型測控/傳感器技術(shù)綜合實驗實訓(xùn)裝置由控制屏，實驗桌、活動掛箱及擴(kuò)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、ARM掛箱、DSP掛箱；其功能擴(kuò)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(jī)界面類、信號變換隔離類、通信類、執(zhí)行機(jī)構(gòu)類、傳感器類共40多項。
五、創(chuàng)新型測控/傳感器技術(shù)綜合實驗實訓(xùn)平臺技術(shù)指標(biāo)
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℃) 海拔<4000m
3．絕緣電阻：大于3MΩ
4．漏電保護(hù)：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：<200VA
6．外形足寸：1620mm×750mm×1600mm，以實物為準(zhǔn)。
六、創(chuàng)新型測控/傳感器技術(shù)綜合實驗實訓(xùn)裝置的配備及技術(shù)性能
創(chuàng)新型測控/傳感器技術(shù)綜合實驗實訓(xùn)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(hù)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(fù)保護(hù)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(fù)保護(hù)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(hù)功能，帶數(shù)顯指示功能。
（2）實驗裝置設(shè)有漏電保護(hù)，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(hù)。
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(hù)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(shè)定溫度和當(dāng)前溫度。
8、數(shù)據(jù)采集卡，配套相應(yīng)PC機(jī)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(yīng)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(yīng)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(biāo)傳感器、紅外反射式傳感器
D.嵌入式多功能網(wǎng)絡(luò)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(xué)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(yuǎn)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(wù)器顯示
E．實驗掛箱及實驗?zāi)K，掛件尺寸：468*330mm
（1）控制器單元掛箱：配有8051單片機(jī)模塊、C8051嵌入式單片機(jī)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，掛件尺寸：234*330mm
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(kuò)展模塊、轉(zhuǎn)換模塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm)
（3）通信與打印機(jī)單元掛箱，掛件尺寸：234*330mm
配有RS232／RS485通信模塊、USB通信模塊，網(wǎng)絡(luò)控制器模塊、CAN總線模塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm >)、打印機(jī)放在掛箱底板上
（4）鍵盤與顯示單元掛箱，掛件尺寸：234*330mm
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(模塊PCB板尺寸：176*90mm)
（5）對象控制單元掛箱（一），掛件尺寸：234*330mm
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 (模塊PCB板尺寸：176*90mm)
（6）對象控制單元掛箱（二），掛件尺寸：234*330mm
配備有IC卡讀寫模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊、直流小電機(jī)模塊、語音處理模塊、交通燈模塊、 PWM調(diào)制模塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm)
（7）ARM9單元掛箱，掛件尺寸：468*330mm
配有完成ARM9實驗的基本模塊(核心板ARM9)
（8）信號與系統(tǒng)實驗掛箱468*330mm
（9）自控原理與計算機(jī)控制掛箱模塊（兩塊：一、468*330mm；二、234*330mm）
（10）測控電路實驗掛箱模塊（兩塊：一、468*330mm；二、234*330mm）
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(kuò)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)量輸出模塊控制器單元掛箱支持CPU模塊和譯碼模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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51系列CPU模塊 |
支持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM組成數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 |
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Cygnal51CPU模塊 |
采用美國Cygnal公司的嵌入式單片機(jī)C8051F020芯片，含32K SRAM，組成數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 |
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譯碼模塊 |
采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整個系統(tǒng)的譯碼工作 |
2.信號轉(zhuǎn)換單元掛箱：
掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和控制器單元掛箱信號連接。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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8位并行AD模塊 |
由AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成8路8位AD。 |
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8位并行DA模塊 |
由兩只DA0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路組成2路8位DA。 |
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12位并行AD模塊 |
由AD574模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成12位AD。 |
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12位并行DA模塊 |
由TLV5613數(shù)模轉(zhuǎn)換電路組成12位DA。 |
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I/O 擴(kuò)展模塊 |
由兩塊74LS244芯片擴(kuò)展成16路并行輸入電路。 由兩塊74LS273芯片擴(kuò)展成16路并行輸出電路。 用74LS164芯片組成串轉(zhuǎn)并輸出電路。 用74LS165芯片組成并轉(zhuǎn)串輸入電路。 |
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轉(zhuǎn)換模塊 |
用LM311實現(xiàn)V/F電路和F/V電路 用TLC549芯片組成串行AD轉(zhuǎn)換電路。 用TLC5615芯片組成串行DA轉(zhuǎn)換電路。 |
3．通信與打印機(jī)單元掛箱：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接，打印機(jī)裝在掛箱的底板上。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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RS232/RS485/CAN總線通信模塊 |
由MAX232芯片組成RS232通信電路，MAX485芯片組成RS485通信電路。 由SJA1000芯片和TJA1050芯片組成CAN總線電路。 |
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USB通信模塊 |
由1581芯片組成USB2.0通信模塊 |
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網(wǎng)絡(luò)控制器模塊 |
采用RTL8019AS芯片 |
4．顯示與鍵盤單元掛箱：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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靜態(tài)顯示模塊 |
由74LS164芯片驅(qū)動 |
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動態(tài)顯示模塊 |
采用8位8段LED數(shù)碼管。 |
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液晶顯示模塊 |
提供128*64點陣的液晶顯示屏 |
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CPLD模塊 |
采用LATTICE公司1032芯片 |
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4*4行列式鍵盤 |
公共鍵盤 |
5、對象掛箱(一) ：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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繼電器模塊 |
由兩個5V繼電器、2個12V繼電器和2個24V繼電器組成。 |
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光耦隔離模塊 |
由3個TLP521-4芯片組成12入12出。 |
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LED顯示模塊 |
用16個LED燈組成邏輯電平測試電路 |
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開關(guān)量模塊 |
用16個按鍵組成高低電平輸出電路 |
6、對象掛箱(二) ：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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IC卡讀寫模塊 |
I2C總線實現(xiàn)IC卡的讀寫及識別 |
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直流電機(jī) |
帶驅(qū)動小直流電機(jī)，測速部分由1個霍爾傳感器組成 |
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步進(jìn)電機(jī) |
采用四相步進(jìn)電機(jī)，帶驅(qū)動電路 |
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交通燈模塊 |
采用16個LED燈和四位數(shù)碼管組成。 |
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語音處理模塊 |
采用1730專用語音芯片組成 |
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PWM調(diào)制模塊 |
由324運放芯片組成,用于小直流電機(jī)調(diào)速 |
7、ARM9單元掛箱
（1）CPU模塊：（三星S3C2410微處理器，ARM9內(nèi)核，可穩(wěn)定運行多種嵌入式實時操作系統(tǒng)。）
內(nèi)存SDRAM：64M。
Flash：8M
標(biāo)準(zhǔn)RS232接口：采用MAX3232專用電平轉(zhuǎn)換芯片。
以太網(wǎng)接口：采用專用的網(wǎng)絡(luò)芯片DM9000和帶有網(wǎng)絡(luò)變壓器的網(wǎng)絡(luò)接口，支持100M以太網(wǎng)。
聲卡：AC97標(biāo)準(zhǔn)UDA1341、音頻輸入、雙聲道mic輸出
USB從接口：采用S3C2410自帶的控制器。
USB從接口：采用S3C2410自帶的控制器。
（2）面板包括資源（標(biāo)準(zhǔn)配置）
直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、LED、8*8LED點陣，4位8段數(shù)碼管，鍵盤單元、A/D轉(zhuǎn)換單元（板載電位器電壓輸入）、D/A轉(zhuǎn)換單元、通用SD卡和SMC卡接口單元、IIS接口、4.3寸 TFT真彩液晶屏，分辨率480*272，帶4線電阻式觸摸屏；JTAG接口（20針標(biāo)準(zhǔn)ARM仿真接口），3個RS232串口，485通信接口，CAN通信接口（帶光電隔離），數(shù)字溫度傳感器LM75，I2C EEPROM 24C16 。
（4）選配模塊單元：
GPRS模塊、GSM模塊（可以實現(xiàn)收發(fā)短信，打電話等功能）。
DSP擴(kuò)展模塊
FPGA擴(kuò)展模塊
射頻卡擴(kuò)展模塊
ZIGBEE擴(kuò)展模塊
指紋擴(kuò)展模塊
USB攝像頭模塊
ARM實時仿真器
8、DSP CPU 掛箱: 采用TI公司的TMS320VC5416芯片。
（1）、 主CPU（DICE-5416EVM）模塊：采用TI公司TMS320C5416DSP芯片，該模塊上的資源有。4mbit flash 256k*16bit SRAM 2500 gate CPLD 5416模塊上留有JTAG插口，用戶可以通過仿真器和CCS下載程序和進(jìn)行實驗；
（2）、 圖象、語音AD/DA模塊：語音模塊采用TLC320AD50芯片，最高抽樣率為22.05k，圖象采用高速AD（TLC5510）和高速的DA（TLC5602）；同時TLC5510和TLC5602又可做普通的AD、DA
（3）、 通訊模塊：本系統(tǒng)可做串口、并口實驗，串口實驗：采用熱門器件（MAX3111ECWI）來完成跟計算機(jī)的異步通訊，其傳輸速率達(dá)230Kbps；并口實驗：利用并口與DSP的HPI直接實現(xiàn)跟計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率達(dá)2Mbps；
（4）、 溫度、 電機(jī)控制模塊：電機(jī)控制模塊自帶一個閉環(huán)直流電機(jī)（12V）和一個步進(jìn)電機(jī)（12V），利用電機(jī)控制模塊可做直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制方面的實驗，溫度傳感采用流行熱門器件一線集成溫度傳感器（DS18B20），測溫范圍為－55℃－100℃ 精度為9位、12位。
（5）、 信號源模塊：本模塊提供兩路（1Hz－60KHz）信號源，且正弦波的頻率、幅度均可調(diào)節(jié) ，其中還提供兩路信號的混頻電路，為實時的濾波算法提供了混頻輸入信號；
（6）、 鍵盤顯示模塊：本模塊有：1、128*64的圖形點陣液晶屏，利用LCD顯示模塊可做各種圖形、實時波形顯示方面的實驗；2、八位數(shù)碼管；3、八個指示燈；4、八個按鍵輸入；為實驗儀提供了基本的輸入、輸出設(shè)備。為二次開發(fā)提供了豐富的人機(jī)界面資源；
八、 裝置的配備表
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序號 |
名稱 |
單位 |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
實驗控制屏 |
套 |
1 |
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2 |
實驗桌 |
張 |
1 |
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3 |
掛箱與模塊 |
套 |
1 |
傳感器由多種傳感器和信號調(diào)理模塊 |
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控制器單元掛箱 |
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信號轉(zhuǎn)換單元掛箱 |
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通信與打印機(jī)單元掛箱 |
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鍵盤與顯示單元掛箱 |
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對象控制單元掛箱（一） |
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對象控制單元掛箱（二） |
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ARM9單元掛箱 |
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信號與系統(tǒng)實驗掛箱 |
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自控原理與計算機(jī)控制掛箱 |
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測控電路實驗掛箱模塊 |
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DSP CPU 掛箱 |
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4 |
常用工具 |
套 |
1 |
一字螺絲刀1把；十字螺絲刀1把；剝線鉗1把；尖嘴鉗1把。 |
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5 |
實驗說明書 |
套 |
1 |
指導(dǎo)學(xué)生實訓(xùn) |
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6 |
開放實驗室信息管理系統(tǒng) |
套 |
1 |
附一 |
附一：開放實驗室信息管理系統(tǒng)：（全室配一套）
A、開放實驗室信息管理系統(tǒng)的必要性
學(xué)生動手能力的培養(yǎng)、分折問題解決問題能力的培養(yǎng)、自主實驗和創(chuàng)新實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)均需要一個寬松的、開放的、設(shè)備齊全的實驗環(huán)境。但是目前很多學(xué)校因師資力量有限無法將實驗室開放，這一方面造成資源浪費另一方面學(xué)生又得不到煅煉。針對這一問題，配備本實驗室信息化管理系統(tǒng)，它可有效解決上述矛盾。具備這樣條件的實驗室可以不必配備固定的老師管理和輔導(dǎo)，學(xué)生可以自主按排實驗時間并通過刷卡確定機(jī)位，并通過學(xué)生終端計算機(jī)中的實驗課件、儀器儀表介紹課件、自主實驗題庫、在線幫助等資源完成各類實驗。
B、智能開放實驗室管理系統(tǒng)簡介
智能實驗室管理系統(tǒng)（以下稱：本系統(tǒng)）是以標(biāo)準(zhǔn)化實驗室管理思想為基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為驅(qū)動最新開發(fā)的管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)能對實驗室設(shè)備及學(xué)生實驗過程進(jìn)行智能化管理，以實時了解實驗室設(shè)備狀態(tài)及學(xué)生實驗完成狀況，跟蹤記錄實驗痕跡，確保老師能了解學(xué)生做實驗的流程。
實驗室管理手段包括：短信，郵件，web頁面。
C．開放實驗室資源配置
建設(shè)開放實驗室應(yīng)具備必要的硬件和軟件資源：
（一）硬件資源：
1、手機(jī)（可選）：發(fā)送和接收實驗室設(shè)備管理及狀態(tài)信息。
2、管理員PC：用于發(fā)送和接收實驗室管理及狀態(tài)信息，接收學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)（波形，數(shù)據(jù)包等實驗數(shù)據(jù)），發(fā)送提示信息及試題到學(xué)生實驗設(shè)備上。
3、服務(wù)器：服務(wù)器為本系統(tǒng)的核心部分，完成接收管理員控制信息，發(fā)送采集到的終端實驗數(shù)據(jù)到web頁面，對終端設(shè)備的控制，終端實驗數(shù)據(jù)的采集。
4、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：路由器等，傳輸各種數(shù)據(jù)。
5、終端：虛擬示波器，發(fā)送及接收數(shù)據(jù)，直接控制設(shè)備
（二）軟件資源：
1.web頁面系統(tǒng)，通過web頁面設(shè)置本系統(tǒng)的各項參數(shù)，個性化定制，實時接收并顯示學(xué)生實驗數(shù)據(jù)，發(fā)送控制命令到服務(wù)器，并由服務(wù)器發(fā)送控制命令到終端，達(dá)到控制實驗室設(shè)備的目的。
2.短信控制系統(tǒng)，向特定的手機(jī)發(fā)送實驗室設(shè)備狀態(tài)，接收特定手機(jī)的控制命令，并由服務(wù)器發(fā)送控制命令到終端，達(dá)到控制實驗室設(shè)備的目的。
3.郵件控制系統(tǒng)，向特定的郵箱發(fā)送實驗室設(shè)備狀態(tài)，接收特定郵箱的控制命令，并由服務(wù)器發(fā)送控制命令到終端，達(dá)到控制實驗室設(shè)備的目的。
4.數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)，存儲學(xué)生實驗過程數(shù)據(jù)，以便老師后續(xù)查看學(xué)生的實驗過程。
九、基本實驗項目
(一) 傳感器實驗項目
(1)金屬箔式應(yīng)變片一單臂電橋性能實驗
(2)金屬箔式應(yīng)變片一半橋性能實驗
(3)金屬箔式應(yīng)變片一全橋性能實驗
(4)直流全橋的應(yīng)用一電子秤實驗
(5)交流全橋的應(yīng)用一振動測量實驗
(6)擴(kuò)散硅壓阻壓力傳感器差壓測量實驗
(7)差動變壓器的性能實驗
(8)激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗
(9)差動變壓器零點殘余電壓補(bǔ)償實驗
(10)差動變壓器的應(yīng)用一一振動測量實驗
(11)電容式傳感器的位移特性實驗
(12)電容傳感器動態(tài)特性實驗
(13)直流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗
(14)交流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗
(15)霍爾測速實驗
(16)霍爾式傳感器振動測量實驗
(17)磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的測速實驗
(18)壓電式傳感器振動實驗
(19)電渦流傳感器的位移特性實驗
(20)被測體材質(zhì)、面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗
(21)光纖傳感器的位移特性實驗
(22)光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗
(23)PTl0溫度控制實驗
(24)集成溫度傳感器AD590的溫度特性驗
(25)鉑電阻溫度特性實驗
(26)K型熱電偶測溫實驗
(27)E型熱電偶測溫實驗
(28)氣敏傳感器實驗
(29)濕敏傳感器實驗
(30)轉(zhuǎn)速控制實驗
選配模塊實驗：
（31）光柵尺測量實驗
（32）光電編碼器實驗
（33）環(huán)境噪聲測量實驗
（34）光照強(qiáng)度測量實驗
（35）紅外反射式傳感器物件計數(shù)實驗
（36）色標(biāo)傳感器顏色識別實驗
(二)單片機(jī)實驗項目
1、MCS-51單片機(jī)實驗項目：
軟件部分實驗：
1．清零程序
2．拆字程序
3．拼字程序
4．?dāng)?shù)據(jù)區(qū)傳送子程序
5．?dāng)?shù)據(jù)排序?qū)嶒?/span>
6．查找相同數(shù)據(jù)個數(shù)
7．無符號雙字節(jié)快速乘法子程序
8．多分支程序
9．多分支程序
10．電腦時鐘實驗
硬件部分實驗：
1．P1口亮燈實
2．P1口轉(zhuǎn)彎燈實驗
3．P3.3口輸入，P1口輸出實驗
4．工業(yè)順序控制實驗
5．8255 A、B、C口輸出方波實驗
6．8255 PA口控制PB口
7．8255控制交通燈
8．簡單I/O擴(kuò)展實驗
9．并行ADC 0809轉(zhuǎn)換實驗
10．并行DAC 0832轉(zhuǎn)換實驗
11．8279鍵盤顯示實驗
*12.通用打印機(jī)實驗
13.微型打印機(jī)實驗
14.I2C儲存卡讀寫實驗
15.語音芯片ISD173控制實驗（錄音）
16.語音芯片ISD1730控制實驗（放音）
17.繼電器控制實驗
18.步進(jìn)電機(jī)控制
19.8253方波實驗
20.小直流電機(jī)調(diào)速實驗
21.16*16 LED點陣顯示實驗
22.128*64 LCD液晶顯示實驗
23.8250可編程異步通訊接口實驗
24.8251可編程通訊接口實驗
25.單片機(jī)RS232/485串行發(fā)送實驗
26.單片機(jī)RS232/485串行接收實驗
27.DS18B20單總線溫度測量實驗
28.紅外線遙控收發(fā)實驗
29.串行A/D TLC549轉(zhuǎn)換實驗
30.串行10位D/A TLC5615轉(zhuǎn)換實驗
31.PCF8563 I?C日歷時鐘實驗
32.MAX813看門狗實驗
33.PWM脈寬調(diào)制實驗
34.74LS164串并轉(zhuǎn)換
35.74LS165并串轉(zhuǎn)換
36.LM331 V/F轉(zhuǎn)換實驗
37.AT24C02 I2C總線存儲器讀寫實驗
38.串行存儲芯片93C46讀寫實驗
39.電子音樂演奏實驗
40.CAN總線通訊接口實驗
41.以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議接口實驗
42.USB2.0通訊接口實驗
43.LM331 F/V轉(zhuǎn)換實驗
44.LM331 V/F轉(zhuǎn)換實驗
45.AD574 12位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗
46.TLV5613 12位并行數(shù)模轉(zhuǎn)換實驗
47.4*4行列式鍵盤實驗
48.8位靜態(tài)顯示器實驗
49.8位動態(tài)顯示器實驗
50.光耦隔離模塊實驗
51.模擬十字路口交通燈實驗
2．嵌入式單片機(jī)(C8051)實驗
(1) 數(shù)字I／O口交叉開關(guān)設(shè)置實驗
(2) UART串能通訊實驗
(3) 配置內(nèi)部和外部振蕩器實驗
(4) 片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)實驗
(5) I／O輸入、輸出實驗
(6) 片內(nèi)數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)實驗(7) 定時器實驗
(8) SRAM外部數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展實驗
(9) 外部中斷實驗
(10) SPI串行Flash存儲器數(shù)據(jù)讀寫實驗
(11) 計數(shù)器實驗
3．DSP實驗
A、驗證性實驗
（1）CCS操作實驗
（2）存儲器實驗
（3）跑馬燈實驗
（4）數(shù)碼顯示實驗
（5）硬件中斷實驗
（6）定時器實驗
（7）步進(jìn)電機(jī)控制實驗
（8）DSP同步串口與計算機(jī)的串口（RS232）通訊
（9）DSP的HPI與計算機(jī)的并口（EPP）通訊
（10）向量相加、減實驗
（11）矩陣相乘
（12）浮點數(shù)到Q15、Q15到浮點數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
（13）FIR濾波器實驗
（14）IIR濾波器實驗
（15）黑白圖像采集實驗
B、綜合性實驗：
（16）液晶顯示實驗
（17）簡單數(shù)字存儲示波器實驗
（18）同步串口（16位AD、DA）實驗
（19）HPI接口實驗
（20）自適應(yīng)濾波器（DLMS）實驗
（21）卷積（convole）算法實驗
（22）自相關(guān)算法
（23）互相關(guān)算法
（24）語音錄、放實驗
（25）實時IIR濾波器實驗
（26）圖像處理之圖像取反
（27）圖像處理之灰度閾值變換
C、設(shè)計性實驗
（28）直流伺服電機(jī)測速控制實驗
（29）溫度傳感器、液晶顯示實驗
（30）HPI接口BOOTLOAD實驗
（31）在線FLASH燒寫及16或8位并行自舉
（32）快速傅立葉變換（FFT）算法實驗
（33）信號采集、存儲、傳輸（PC機(jī)與DSP）實驗
（34）溫度、速度雙閉環(huán)控制電機(jī)
（35）鍵盤輸入液晶顯示實驗
（36）語音FIR濾波（低通、高通、帶通、帶阻）實驗
（37）實時LMS濾波器實驗
（38）FFT實驗
D、創(chuàng)新性實驗
（39）聲控電機(jī)實驗
（40） 語音G711編碼、解碼實驗
（41）語音G723編碼、解碼實驗
（42）圖像處理之灰度窗口變換
（43）圖像處理之對比度增強(qiáng)
（44）YUV彩色圖象處理之圖象取反實驗
4．ARM9實驗項目
基礎(chǔ)實驗：
（1）安裝WINCE并建立開發(fā)環(huán)境
（2） 建立并編譯WIN CE平臺
（3）WINDOWS CE的燒寫
（4）定制SDK并建立EVC下的開發(fā)環(huán)境
（5）定制增強(qiáng)型內(nèi)核
（6）建立宿主機(jī)與實驗箱的連接
（7）繼電器實驗
（8） 蜂鳴器實驗
（9）DIP實驗
（10）IIC總線-溫度實驗
（11） IIC總線-EEPROM實驗
（12） IIC總線-DA實驗
（13）EXTKEY中斷程序
（14）GPIO LED實驗
（15）LED點陣實驗
（16）EVC下的HELLO WORLD實驗
（17） 液晶屏壞點測試程序
（18） 錄音機(jī)測試程序
（19） 簡單聊天室程序（CE版）
（20） 視頻點播VOD實驗
（21）CEPLAYER播放器實驗
（22） 串口通訊測試程序（對話框版）
擴(kuò)展實驗：
（23）485通訊程序
（24） GPS實驗
（25） 電機(jī)實驗
（26） 射頻卡實驗
（27） 攝像頭圖像采集實驗
（28） GPRS實驗
（29） ZIGBEE實驗
（30） 指紋實驗
（31） CAN總線通訊實驗
5．綜合類實驗
（1）鍵盤、LED發(fā)光管實驗
（2）行列式鍵盤、動態(tài)顯示實驗
（3）單片機(jī)控制的PWM實現(xiàn)D／A轉(zhuǎn)換
（4）單片機(jī)控制PWM實現(xiàn)F/V轉(zhuǎn)換
（5）測量電機(jī)轉(zhuǎn)速實驗
（6）單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實驗(D／A)
（7）單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實驗(PWM)
（8）溫度采集實驗
（9）IC卡原理實驗
（10）考勤機(jī)實驗
（11）身份認(rèn)證實驗
（12）門禁系統(tǒng)設(shè)計
（13）單片機(jī)實現(xiàn)Pc機(jī)鍵盤控制器實驗
（14）用單片機(jī)實現(xiàn)高精度脈沖測頻
（15）單片機(jī)實現(xiàn)的線性V／F轉(zhuǎn)換實驗
（16）基于微機(jī)控制通信的單片機(jī)通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
（17）基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
（18）IC系統(tǒng)實驗
（19）R8485總線實驗
（20）簡單多任務(wù)實時操作系統(tǒng)實驗
（21）智能家居遠(yuǎn)程控制模擬系統(tǒng)設(shè)計
（22）單片機(jī)以太網(wǎng)實驗
（23）遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)
（24）基于USB的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計
（25）家庭智能報警系統(tǒng)
6．信號與系統(tǒng)部分
（1）基本運算單元實驗
（2）階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)實驗
（3）連續(xù)時間系統(tǒng)的模擬實驗
（4）有源、無源濾波器實驗
（5）抽樣定理與信號恢復(fù)實驗
（6）二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡的顯示實驗
（7）一階電路的暫態(tài)響應(yīng)實驗
（8）二階電路的暫態(tài)響應(yīng)實驗
（9）二階電路傳輸特性實驗
（10）二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬實驗
（11）矩形脈沖信號的分解實驗
（12）矩形脈沖信號的合成實驗
（13）諧波幅度對波形合成的影響實驗
（14）面包板單元，可自行設(shè)計實驗電路。
7．自控原理與計算機(jī)控制
（1）計算機(jī)控制技術(shù)實驗項目
（1）A/D，D/A轉(zhuǎn)換
（2）采樣保持器
（3）數(shù)字濾波
（4）積分分離式PID控制
（5）最小拍有紋波系統(tǒng)實驗
（6）最小拍無紋波系統(tǒng)實驗
（7）大林算法控制
（8）非線性控制
（9）解耦控制
（10）綜合控制實驗
（2）自動控制原理實驗項目
1.典型環(huán)節(jié)的模擬研究
2. 典型系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性
3.系統(tǒng)校正
4. 控制系統(tǒng)的頻率特性
5.典型非線性環(huán)節(jié)
6. 非線性系統(tǒng)（一）
7.非線性系統(tǒng)（二）
8. 采樣系統(tǒng)分析
9.采樣控制系統(tǒng)的校正
l0. 狀態(tài)反饋（極點配置）
（3）控制系統(tǒng)實驗項目
1.直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實驗
2.溫度閉環(huán)控制實驗
3.步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實驗
8．測控電路實驗
1．差動放大器實驗；
2.信號放大器實驗；
3.信號運算電路實驗；
4.電壓比較器實驗；
5.電阻鏈分相細(xì)分實驗；
6.幅度調(diào)制及解調(diào)實驗
7.調(diào)相電橋?qū)嶒灒?/span>
8.脈寬調(diào)制電路實驗；
9.調(diào)頻及鑒頻實驗；
11.開關(guān)式相乘調(diào)制及解調(diào)實驗；
12.精密整流全檢波實驗；
13.開關(guān)式全波相敏檢波實驗。
