高級測控系統綜合實驗設備

一、高級測控系統綜合實驗設備概述：
1．實驗平臺能滿足傳感器與檢測技術課程群的實驗需求，并且具有占用空間小、掛箱設計規范、互換性強，從基本實驗到構成完整系統在一臺實驗裝置上便可以全部實現。避免了不同課程需要不同實驗裝置、占用空間大、難以構成完整系統、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相關課程實驗，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：包括壓力、壓電、應變、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、轉換、調理、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的應用，學生可以學以致用。
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等一系列基本實驗后，便能掌握傳感器與檢測技術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驗，進而培養其創新精神和創新能力。
二、高級測控系統綜合實驗設備特點：
1．模塊化設計：采用標準的模塊化設計，增強系統的結構性和互換性。
2．總線標準：建立統一的內總線和接口約定，以實現最靈活的個性化配置、擴展和系統管理。
3．可更換的核心系統：為適應不同廠家的處理器、不同種類的處理器，通過改變系統核心卡來實現使用不同家族的單片機或者是不同種類的處理器(如MCU、DSP、ARM)等來組成系統。
4．快速連接線設計：提供三種連線方式
①采用金質縮緊孔單線接線；
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。
5．一機多用：采用實驗現場與實驗準備室相結合的設計構思，在實驗裝置上僅配備常用的模塊，在實驗裝置內放置次常用模塊，在實驗準備室中放置其他模塊。由此實現了該實驗裝置能夠實現一機多用、便于擴展和綜合的目標。
6．接近工程實際：實驗裝置上采用多種工業型傳感器，既可以用來完成傳感器原理、結構與調理電路的教學，也可以用解決工業工程和過程中的實際問題。
7．學以致用：構成實驗裝置中的智能儀器的各模塊，在其設計時充分體現實際系統的抗干擾設計技術和可靠性設計技術，其核心卡可作為實際智能儀器的核心單元。實驗裝置中信號轉換與信號調理電路采用工業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字信號處理方法，采用典型的也是未來實踐系統的數字信號處理手段，具有很強的工程實用特征。
8．持續發展：結合單片機、嵌入式單片、FPGA／CPLD、DSP及ARM知識可以將檢測系統或智能儀器提高到更高的層次。
9．智能儀器儀表設計：結合工程實際給出了一個將常規儀器實現智能化的實例。
10．虛擬儀器儀表設計：結合數據采集卡設計虛擬儀器儀表。
11．研究與創新能力培養：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應用系統的微型化，既能夠使學習者領略檢測技術的典型應用和掌握成熟可靠的檢測系統的設計技術，又是培養和發揮學生創新能力、開展創新實驗的實驗平臺。
l2．開放式設計：實驗裝置中的軟、硬件及系統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生課程設計、畢業設計和電子設計競賽的開發平臺，體現了靈活、開放、創新、綜合、跨領域、跨專業的設計理念。其功能擴展模塊覆蓋了多個專業多門課程，適合電子類、通信類、自動化類、計算機類、機電類、測控儀器類等專業的學生進行綜合、創新設計。
四、結構簡介：
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、ARM掛箱、DSP掛箱；其功能擴展模塊覆蓋了多個專業多門課程，包含CPU類、通用接口類、人機界面類、信號變換隔離類、通信類、執行機構類、傳感器類共40多項。
五、技術指標
1．輸入電源：單相三線220V±10％  50Hz
2．工作環境：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：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。
六、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：  

2.信號轉換單元掛箱：
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。
3．通信與打印機單元掛箱：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，打印機裝在掛箱的底板上。
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。
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。
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。
7、 ARM9單元掛箱
（1）CPU模塊：（三星S3C2410微處理器，ARM9內核，可穩定運行多種嵌入式實時操作系統。）
（2）面板包括資源（標準配置）
8、DSP CPU 掛箱: 采用TI公司的TMS320VC5416芯片。
（1）主CPU（DICE-5416EVM）模塊

（2） 圖象、語音AD/DA模塊
（3）通訊模塊
（4）溫度、 電機控制模塊

（5）信號源模塊
（6）鍵盤顯示模塊
八、基本實驗項目
(一)傳感器實驗項目

(1)金屬箔式應變片一單臂電橋性能實驗
(2)金屬箔式應變片一半橋性能實驗 
(3)金屬箔式應變片一全橋性能實驗 
(4)直流全橋的應用一電子秤實驗   
(5)交流全橋的應用一振動測量實驗 
(6)擴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償實驗  
(10)差動變壓器的應用一一振動測量實驗

(二)單片機實驗項目
1、MCS-51單片機實驗項目：
軟件部分實驗：

2．嵌入式單片機(C8051)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）數碼顯示實驗
（5）硬件中斷實驗
（6）定時器實驗
（7）步進電機控制實驗
（8）DSP同步串口與計算機的串口（RS232）通訊
（9）DSP的HPI與計算機的并口（EPP）通訊
（10）向量相加、減實驗
B、綜合性實驗：
（16）液晶顯示實驗
（17）簡單數字存儲示波器實驗
（18）同步串口（16位AD、DA）實驗
（19）HPI接口實驗
（20）自適應濾波器（DLMS）實驗
（21）卷積（convole）算法實驗
（22）自相關算法
（23）互相關算法
（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、設計性實驗
（28）直流伺服電機測速控制實驗
（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機與DSP）實驗
D、創新性實驗：
（39）聲控電機實驗
（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
（44）YUV彩色圖象處理之圖象取反實驗
4、ARM9實驗項目：
基礎實驗：
（1）安裝WINCE并建立開發環境
（2） 建立并編譯WIN CE平臺
（3）WINDOWS CE的燒寫
（4）定制SDK并建立EVC下的開發環境
（5）定制增強型內核
（6）建立宿主機與實驗箱的連接
（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） 錄音機測試程序
（19） 簡單程序（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）
擴展實驗：
（23）485通訊程序
（24） GPS實驗
（25） 電機實驗
（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發光管實驗
（2）行列式鍵盤、動態顯示實驗
（3）單片機控制的PWM實現D／A轉換 
（4）單片機控制PWM實現F/V轉換 
（5）測量電機轉速實驗
（6）單片機控制電機轉速實驗(D／A)
（7）單片機控制電機轉速實驗(PWM)
（8）溫度采集實驗
（9）IC卡原理實驗 
（10）考勤機實驗

6．信號與系統部分

（1）基本運算單元實驗
（2）階躍響應與沖激響應實驗
（3）連續時間系統的模擬實驗
（4）有源、無源濾波器實驗
（5）抽樣定理與信號恢復實驗
（6）二階網絡狀態軌跡的顯示實驗
（7）一階電路的暫態響應實驗

（8）二階電路的暫態響應實驗
（9）二階電路傳輸特性實驗
（10）二階網絡函數的模擬實驗

7．自控原理與計算機控制
（1）計算機控制技術實驗項目

（2）自動控制原理實驗項目

（3）控制系統實驗項目
1.直流電機閉環調速實驗
2.溫度閉環控制實驗
3.步進電機調速實驗
8．測控電路實驗