六、装置的配备及技术性能
本装置主要由实验控制屏和实验桌两部分组成。
(一)实验控制屏
1.电源及保护体系
(1)直流稳压电源,每套功能配置如下:①±5V/1A和±15V/1A各两路,一路+24V/1A,均具有短路软截止自动恢复保护功能;②0~30V/1A连续可调电源一路,具有短路软截止自动恢复保护功能,带数显电压表切换指示;
(2)实验装置设有漏电保护,控制屏若有漏电现象,漏电流超过一定值,即切断电源,对人身安全起到一定的保护。
2.仪器仪表
(1)信号发生器:1k~10kHz音频信号;1~30Hz低频信号
(2)数字式电压表:量程0~20V,分为200mV、2V、20V三档,输入阻抗大,精度高
(3)频率/转速表:频率测量范围1~9999Hz,转速测量范围1~9999rpm
(4)高精度温度调节仪:多种输入输出规格,人工智能调节以及参数自整定功能,先进控制算法,温度控制精度±0.5oC
3.传感器由三个实验箱(335mm×445mm)、一个加热模块和11块信号调理模块组成
(1) 传感器实验箱(一)
转动源部分:转动源、霍尔传感器、光电传感器;应变片称重传感器;可更换的传感器:差动变压器传感器、电容传感器、涡流传感器、霍尔位移传感器、磁电式传感器、光纤位移传感器、湿敏传感器、酒精传感器。
(2) 传感器实验箱(二)
振动源部分:应变片振动台、压电电传感器,气体压力传感器部分:气压源、两气压计、气体压力传感器。
(3) 传感器实验箱(三)
长光栅位移传感器部分:长光栅位移传感器、步进电机;圆光栅角位移部分:光电编码器、步进电机。
(4) 温度特性传感器加热源
包括:热敏电阻传感器,热电偶传感器,PT100铂电阻
(5)信号调理模块(配有11块):差动变压器模块、电容传感器模块、电涡流传感器模块、光纤位移传感器模块、霍尔传感器模块、温度传感器模块、压电传感器模块、压力传感器模块、移相器、相敏检波器、低通滤波器模块、应变片传感器模块、光栅调理模块。
4.实验挂箱及实验模块,挂件尺寸:340mm×370mm
(1)控制器单元挂箱:配有8051单片机模块、C8051嵌入式单片机模块、DSP5402处理器模块(模块PCB板尺寸:110mm×80mm)、其他CPU外围单元、译码模块
(2)信号转换单元挂箱,挂件尺寸:170mm×370mm
配有8位并行AD模块、12位并行AD模块、8位并行DA模块、12位并行DA模块、I/O口扩展模块、转换模块(模块PCB板尺寸:120mm×80mm)
*(3)通信与打印机单元挂箱,挂件尺寸:170mm×370mm
配有RS232/RS485通信模块、USB通信模块,网络控制器模块(模块PCB板尺寸:120mm×80mm)、打印机放在挂箱底板上
*(4)键盘与显示单元挂箱,挂件尺寸:170mm×370mm
配有显示(静态显示、动态显示、液晶显示)模块、CPLD扩展模块、4×4键盘模块(模块PCB板尺寸:120mm×80mm)
*(5)对象控制单元挂箱,挂件尺寸:170mm×330mm
配备有LED显示模块,开关量输出模块、步进电机模块、直流小电机模块、语音处理模块、光耦隔离模块、继电器模块、交通灯模块、双色LED点阵显示模块(模块PCB板尺寸:120mm×80mm)
*(6)ARM7/ARM9单元挂箱,挂件尺寸:340mm×370mm
配有完成ARM7/ARM9实验的基本模块(核心板ARM7或ARM9选配)
七、实验挂箱具体硬件资源
1.控制器单元挂箱:挂箱主要用于插接不同的CPU模块。挂箱上包含了CPU模块的接口插座和基本实验电路及系统扩展电路,可单独完成大部分的基本实验,挂箱上有三个(40P、20P、50P)扁平电缆接口槽用于和其他挂箱连接。挂箱上的资源如下:
(1)8259中断源模块(扩展8路外部中断源)
(2)8255接口模块
(3)8279键盘显示接口模块
(4)8254可编程定时器模块
(5)硬件看门狗电路模块
(6)I2CEEROM模块
(7)I2C并行接口模块
(8)I2C时钟模块
(9)单次脉冲模块
(10)开关量输入模块
(11)关量输出模块
控制器单元挂箱支持的CPU模块和译码模块:
模块名称
|
功能指标
|
51系列CPU模块
|
支持80C31、80C51,含32KSRAM、64KROM组成数据总线、地址总线和控制总线
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Cygnal51CPU模块
|
采用美国Cygnal公司的嵌入式单片机C8051F020芯片,含32KSRAM,组成数据总线、地址总线和控制总线
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*DSPCPU模块
|
采用TI公司的TMS320VC5402芯片,含64KSRAM、1MROM、XC95144芯片译码控制,组成数据总线、地址总线和控制总线
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*译码模块
|
采用ALTERA公司的EPM7128完成整个系统的译码工作
|
模块名称
|
功能指标
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8位并行AD模块
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由逐次逼近式ADC0809模数转换电路组成8路8位A/D。
|
8位并行DA模块
|
由2片DAC0832数模转换电路组成2路D/A
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12位并行AD模块
|
由多路开关芯片MPC508,可编程增益芯片AD526和逐次逼近式ADS774组成8路12位,可编增益1、2、4、8,转换速度为100K的A/D。
|
12位并行DA模块
|
由DAC7625组成4路输出可变的D/A。
|
I/O扩展模块模块
|
由2块74LS244芯片扩展成16路并行输入电路
由2块74HC273芯片扩展成16路并行输出电路
用74LS164芯片组成串转并输出电路
用74LS165芯片组成并转串输入电路
|
转换模块
|
采用美国NS公司的LM331VF/FV转换电路。
用TLC549芯片组成串行AD转换电路
用LTC1446芯片组成串行DA转换电路
|
*3.通信与打印机单元挂箱:挂箱上有两个(20P、50P)扁平电缆接口槽用于和其他挂箱信号连接,打印机装在挂箱的底板上。挂箱支持的模块:
模块名称
|
功能指标
|
静态显示模块
|
由74LS164芯片驱动
|
动态显示模块
|
采用2个4位8段共阳极数码管,可由8279芯片和CPLD芯片EPM7128驱动
|
液晶显示模块
|
提供122×32点阵的液晶显示屏
|
CPLD模块
|
采用ALTERA公司的EPM7128
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4×4行列式键盘
|
可由8279芯片和CPLD芯片EPM7128控制
|
模块名称
|
功能指标
|
继电器模块
|
由2个5V继电器、2个12V继电器和2个24V继电器组成
|
光耦隔离模块
|
由3个TLP521-4芯片组成12入12出
|
双色LED点阵显示模块
|
双色LED显示屏
|
IC卡读写模块
|
I2C总线实现IC卡的读写及识别
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直流电机模块
|
采用SG3525芯片驱动电机,测速部分由一个霍尔开关组成
|
步进电机
|
采用ULN2003驱动步进电机
|
交通灯模块
|
由12个LED灯组成
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语音处理模块
|
采用TLC320AD50I芯片组成语音处理电路
|
LED显示模块
|
用16个LED灯组成逻辑电平测试电路
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开关量模块
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用16个按键组成高低电平输出电路
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6.ARM7/ARM9单元挂箱
模块名称
|
功能指标
|
51系列CPU模块
|
支持80C31、80C51,含32KSRAM、64KROM组成数据总线、地址总线和控制总线
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Cygnal51CPU模块
|
采用美国Cygnal公司的嵌入式单片机C8051F020芯片,含32KSRAM,组成数据总线、地址总线和控制总线
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*DSPCPU模块
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采用TI公司的TMS320VC5402芯片,含64KSRAM、1MROM、XC95144芯片译码控制,组成数据总线、地址总线和控制总线
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*译码模块
|
采用ALTERA公司的EPM7128完成整个系统的译码工作
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模块名称
|
功能指标
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8位并行AD模块
|
由逐次逼近式ADC0809模数转换电路组成8路8位A/D。
|
8位并行DA模块
|
由2片DAC0832数模转换电路组成2路D/A
|
12位并行AD模块
|
由多路开关芯片MPC508,可编程增益芯片AD526和逐次逼近式ADS774组成8路12位,可编增益1、2、4、8,转换速度为100K的A/D。
|
12位并行DA模块
|
由DAC7625组成4路输出可变的D/A。
|
I/O扩展模块模块
|
由2块74LS244芯片扩展成16路并行输入电路
由2块74HC273芯片扩展成16路并行输出电路
用74LS164芯片组成串转并输出电路
用74LS165芯片组成并转串输入电路
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转换模块
|
采用美国NS公司的LM331VF/FV转换电路。
用TLC549芯片组成串行AD转换电路
用LTC1446芯片组成串行DA转换电路
|
*3.通信与打印机单元挂箱:挂箱上有两个(20P、50P)扁平电缆接口槽用于和其他挂箱信号连接,打印机装在挂箱的底板上。挂箱支持的模块:
模块名称
|
功能指标
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静态显示模块
|
由74LS164芯片驱动
|
动态显示模块
|
采用2个4位8段共阳极数码管,可由8279芯片和CPLD芯片EPM7128驱动
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液晶显示模块
|
提供122×32点阵的液晶显示屏
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CPLD模块
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采用ALTERA公司的EPM7128
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4×4行列式键盘
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可由8279芯片和CPLD芯片EPM7128控制
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模块名称
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功能指标
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继电器模块
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由2个5V继电器、2个12V继电器和2个24V继电器组成
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光耦隔离模块
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由3个TLP521-4芯片组成12入12出
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双色LED点阵显示模块
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双色LED显示屏
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IC卡读写模块
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I2C总线实现IC卡的读写及识别
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直流电机模块
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采用SG3525芯片驱动电机,测速部分由一个霍尔开关组成
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步进电机
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采用ULN2003驱动步进电机
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交通灯模块
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由12个LED灯组成
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语音处理模块
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采用TLC320AD50I芯片组成语音处理电路
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LED显示模块
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用16个LED灯组成逻辑电平测试电路
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开关量模块
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用16个按键组成高低电平输出电路
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6.ARM7/ARM9 单元挂箱
该挂箱采用模块化设计,由ARM7核心板、ARM9核心板和面板三大部分组成。
* (1) ARM7核心板包括的资源有:
CPU模块:三星S3C44B0X Arm7TDM1,16位/32位CPU,主频可达66M, 具有WDT、8路10bit A/D、4通道DMA,外部贮存器: 2Mx8bit Flash Rom,8M x 8bit SDARM,带有IIC接口。
USB接口:满足USB1.1规范,使用USBN9603-28M。
以太网接口:采用网络专业芯片RTL8019AS,传输速率可以达到10M。
RS232接口:2个标准RS232异步接口,其中一个用于与PC的超级终端进行通讯,监视程序运行状态。
* (2) ARM9核心板包括的资源有:
CPU模块:(三星S3C2410微处理器,ARM9内核,主频可达202M;64M Nandflash,64M Sdram可稳定运行多种嵌入式实时操作系统)。
标准RS232接口:采用MAX3232专电平转换芯片。
以太网接口:采用专用的网络芯片CS8900A和带有网络变压器的网络接口,支持10M以太网。
USB从接口:采用S3C2410自带的控制器。
USB主接口:采用S3C2410自带的控制器。
(3) 面板包括的资源有资源(标准配置)
直流电机、步进电机;LED、键盘单元;A/D转换单元;D/A转换单元;CF卡接口单元;IIS接口;液晶模块(采用5.7寸STN LCD(320×240),256色,还带有4线电阻式触摸屏); JTAG接口(20针标准ARM仿真器接口)。
* (4) 选配扩展单元:CAN总线接口;RS485接口;GPRS模块(可以实现收发短信,打电话等功能)。
八、基本实验项目
(一) 传感器实验项目
1. 金属箔式应变片―单臂电桥性能实验
2. 金属箔式应变片―半桥性能实验
3. 金属箔式应变片―全桥性能实验
4. 直流全桥的应用―电子秤实验
5. 交流全桥的应用―振动测量实验
6. 扩散硅压阻压力传感器差压测量实验
7. 差动变压器的性能实验
8. 激励频率对差动变压器特性的影响实验
9. 差动变压器零点残余电压补偿实验
10. 差动变压器的应用――振动测量实验
11. 电容式传感器的位移特性实验
12. 电容传感器动态特性实验
13. 直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验
14. 交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验
15. 霍尔测速实验
16. 霍尔式传感器振动测量实验
17. 磁电式转速传感器的测速实验
18. 压电式传感器振动实验
19. 电涡流传感器的位移特性实验
20. 被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验
21. 光纤传感器的位移特性实验
22. 光电转速传感器的转速测量实验
23. PT100温度控制实验
24. 集成温度传感器AD590的温度特性实验
25. 铂电阻温度特性实验
26. K型热电偶测温实验
27. E型热电偶测温实验
28. 气敏传感器实验
29. 湿敏传感器实验
30. 转速控制实验
(二) 单片机实验项目
80C51单片机实验
1. P1口的输入输出
2. P1口控制继电器实验
3. P1口控制光电隔离实验
4. 外部中断实验
5. 定时器实验
6. 计数器实验
7. SRAM外部数据存储器扩展实验
8. EEPROM外部数据程序存储器实验
嵌入式单片机(C8051)实验
1. 数字I/O口交叉开关设置实验
2. 配置内部和外部振荡器实验
3. I/O输入、输出实验
4. 定时器实验
5. 外部中断实验
6. 计数器实验
7. 音频控制实验
8. 片内模数转换(ADC)实验
9. 片内数模转换(DAC)实验
10. SRAM外部数据存储器扩展实验
11. SPI串行Flash存储器数据读写实验
接口模块实验
1. 硬件看门狗电路实验
2. CPLD地址译码实验
3. Flash ROM外部程序存储器实验
4. 8255并口扩展实验
5. 8255扩展键盘实验
6. 8255扩展7段数据管实验
7. 8255扩展点阵LED实验
8. 8255控制继电器实验
9. 8255光电隔离实验
10. 8255交通灯控制实验
11. 8279键盘显示接口实验
12. 8254定时器实验
13. 8259中断实验
14. 74LS244、74LS273 I/O口扩展实验
15. 74LS273控制继电器实验
16. 74LS273扩展光电隔离实验
17. 74LS165扩展并行输入口实验
18. I2C EEPROM的读写实验
19. I2C串行口扩展电路实验
20. I2C时钟芯片实验
21. 8位A/D实验
22. 8位D/A实验
23. 多路开关实验
24. 可编程增益放大器实验
25. 12位A/D实验
26. 12位D/A实验
27. 串行A/D、D/A实验
28. 函数发生器实验
29. F/V、V/F转换实验
30. RS232通信实验
31. RS485通信实验
32. USB模块通信实验
33. 以太网通信实验
34. 十字路口交通灯实验
35. 双色LED点阵显示实验
36. 液晶显示实验
37. 静态串行显示实验
38. 动态扫描显示实验
39. 阵列式键盘实验
40. 直流电机驱动实验
41. 步进电机驱动实验
42. IC卡读写实验
43. 打印机实验
* (三) DSP5402实验
1. 常用指令实验
2. 数据存贮实验
3. CCS环境下C程序设计
4. 定时器实验
5. 中断实验
6. A/D采样实验
7. D/A转换实验
8. A/D与D/A转换综合实验
9. 数字波形产生实验
10. 语音实时回放及延时实验
11. 语音录音与回放实验
12. BOOTLOADER装载实验
13. 阵列式键盘数码管控制实验
14. 液晶显示器驱动实验
15. 快速傅立叶变换(FFT)实验
16. 有限冲击响应滤波器(FIR)算法
17. 无限冲击响应滤波器(IIR)算法实验
18. 卷积(Convolve)算法实验
19. 离散余弦变换(DCT)算法实验
20. 相关(Correlation)算法实验
21. µ_LAW算法实验
22. DTMF(双音多频)信号的产生和检测
23. 语音编码/解码(G711编码/解码器)
24. 混叠信号的实时数字滤波
25. AD采样FFT分析实验
26. 语音滤波实验
27. 二维图象生成实验
28. 数字图象生成实验
29. UART通信实验
* (四) ARM7/ARM9实验项目
1. 键盘、LED实验
2. 直流电机、步进电机实验
3. RS485通信实验
4. CAN通信实验
5. GSM通信实验
6. IIS音频接口实验
7. 以太网实验
8. USB驱动实验
9. LCD驱动实验
10. 触摸屏实验
11. µCOS-II的移植
12. D/A接口实验
13. 熟悉Linux开发环境
14. SD卡读写实验
15. IIS音频驱动实验
16. USB驱动实验
17. 网络驱动实验
18. Bootload实验
19. Linux内核移植实验
*(五) 综合类实验
1. 键盘、LED发光管实验
2. 行列式键盘、动态显示实验
3. 单片机控制的PWM实现的D/A转换
4. 单片机控制PWM实现D/F转换
5. 8254测量电机转速实验
6. 单片机控制电机转速实验(D/A)
7. 单片机控制电机转速实验(PWM)
8. 温度采集实验
9. IC卡原理实验
10. 考勤机实验
11. 身份认证实验
12. 门禁系统设计
13. 单片机实现PC机键盘控制器实验
14. 用单片机实现高精度脉冲测频
15. 单片机实现的线性V/F转换实验
16. 基于微机控制通信的单片机通用数据采集系统
17. 基于以太网的远程数据采集系统
18. IC智能收费系统实验
19. 基于RS485总线的分布式模拟IC卡电子门锁系统实验
20. 简单多任务实时操作系统(µ/COS)实验
21. 智能家居远程控制模拟系统设计
22. 单片机上网实验
23. 远程抄表系统
24. 基于USB的数据采集卡设计
25. 家庭智能报警系统
*(六) 双CPU综合实验
1. 单片机与DSP双机通信系统
*(七) 综合类仪器仪表实验
虚拟仪器仪表实验
1. 电子秤实验
2. 位移测量仪实验
3. 温度仪实验
4. 转速仪实验
5. 电压表
6. 虚拟示波器
7. 任意波形发生器
*(八)智能仪器仪表实验
1. 电子秤实验
2. 位移测量仪实验
3. 温度仪实验
4. 转速仪实验
5. 电压表
6. 信号发生器