一、創(chuàng)新型測控傳感器技術(shù)實訓裝置概述：

1,、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,，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(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)的應用,，學生可以學以致用。

6,、通過使用本實驗平臺,，

二、創(chuàng)新型測控傳感器技術(shù)實訓裝置特點：

1,、模塊化設(shè)計：采用標準的模塊化設(shè)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,、可更換的核心系統(tǒng)：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(tǒng)核心卡來實現(xiàn)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(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、一機多用：采用實驗現(xiàn)場與實驗準備室相結(jié)合的設(shè)計構(gòu)思,，在實驗裝置上僅配備常用模塊,，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。

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,，也可以用解決工業(yè)工程和過程中的實際問題,。

7,、學以致用：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)的數(shù)字信號處理手段,，具有很強的工程實用特征,。

8、持續(xù)發(fā)展：結(jié)合單片機,、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)應用系統(tǒng)的微型化,，既能夠使學習者領(lǐng)略檢測技術(shù)的典型應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)揮學生創(chuàng)新能力、開展創(chuàng)新實驗的實驗平臺,。

12,、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行設(shè)計,，以便于學生開展研究型和創(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(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(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℃)  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×700mm×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(shè)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：20V_P-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(shè)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,。

D、實驗掛箱及實驗模塊,，掛件尺寸：468*330mm

（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,，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口擴展模塊、轉(zhuǎn)換模塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm)

（3）通信與打印機單元掛箱,，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(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：

控制器單元掛箱支持CPU模塊和譯碼模塊：

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：

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。

掛箱支持的模塊：

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：

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：

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：

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

標準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標準UDA1341,、音頻輸入,、雙聲道m(xù)ic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（標準配置）

直流電機,、步進電機,、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針標準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 ,。

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）來完成跟計算機的異步通訊,，其傳輸速率達230Kbps,；并口實驗：利用并口與DSP的HPI直接實現(xiàn)跟計算機數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率達2Mbps,；

（4）溫度,、 電機控制模塊：電機控制模塊自帶一個閉環(huán)直流電機（12V）和一個步進電機（12V），利用電機控制模塊可做直流電機和步進電機控制方面的實驗,，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)提供了豐富的人機界面資源；

9,、開閉環(huán)創(chuàng)新實驗單元

U接口,，配套上位機軟件，可完成4層電梯控制,，郵件分揀,，數(shù)字邏輯分揀，機器人自動掃雷等15個開閉環(huán)控制實驗項目,。