HY-105DS創(chuàng)新型測控技術(shù)綜合實驗平臺
一、概述
1．創(chuàng)新型測控技術(shù)綜合實驗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(diǎn)
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。
1 0．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。
l 2．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。
1 3．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
本裝置由控制屏，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、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×680mm×1650mm。
六、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(diǎn)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?br />
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(diǎn)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(diǎn)數(shù)到Q15、Q15到浮點(diǎn)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(diǎn)陣實驗
（16）EVC下的HELLO WORLD實驗
（17） 液晶屏壞點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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(diǎn)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(yùn)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?br />
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。
七、配置清單：
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序號
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名稱
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單位
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數(shù)量
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備注
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1
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實驗控制屏
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套
|
1
|
|
|
2
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實驗桌
|
張
|
1
|
|
|
3
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實驗?zāi)K掛箱
|
套
|
1
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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
|
|
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
|
|
對象控制單元掛箱（一）
|
|
對象控制單元掛箱（二）
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Cortex-A8 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
|
|
DSP CPU 掛箱
|
|
4
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常用工具
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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)
|
|
