一种自动化电子教学实验系统

摘要

本发明属于电子教学实验仪器技术领域，提供了一种自动化电子教学实验系统，由标准实验模块、以单片机为核心的控制本体模块、PC机组成，学生在实验时插入标准实验模块，并在PC机上调出相应项目菜单，学生按照PC机提示的接线步骤在实验项目板上接线，接线状态经检测后送PC机显示，能判断接线是否正确，通电实验时能自动检测设定测试点的电压及电流数据，与PC机中预存的数据进行比较，自动判断实验结果是否正确，实验结束后能自动形成实验报告，并通过打印机进行打印输出，教师只要预先在PC机中输入预设的实验项目程序和数据，即可开发出新的实验项目，该系统设计灵活、测量范围宽、检测精确、自动化程度高，提高了实验教学效率。

权利要求

1.一种自动化电子教学实验系统，其特征在于，所述自动化电子教学实验系统包括：

标准实验模块，用于进行不同的实验项目，获得所进行实验项目的测量点信号，并对所述测量点信号进行输出；

控制本体模块，与所述标准实验模块相连接，用于接收所述标准实验模块输出的测量点信号，并对所述测量点信号进行处理及输出；

PC机，与所述控制本体模块相连接，用于接收经所述控制本体模块处理后输出的测量点信号，根据预存实验项目的菜单和数据，自动提示实验接线及判断接线结果是否正确，以及对通电实验时关键测试点的电压电流数据进行显示，通过与预存结果进行比较，作出正确与否的判断，并自动形成实验报告；所述自动化电子教学实验系统还包括：电源模块、打印机；

所述电源模块分别与所述标准实验模块、控制本体模块相连接，所述打印机与PC机相连接；

所述电源模块由功率为30W的220V／17V×2变压器、型号为MC7812的稳压管、型号为7912、7805及7905的稳压集成电路连接构成；所述自动化电子教学实验系统包括能进行不同实验项目的若干个标准实验模块，所述标准实验模块通过测量信号输出接口与所述控制本体模块相连接，所述测量信号输出接口采用PIN26针双列连接器；所述控制本体模块进一步包括：光电隔离单元、多路开关、模数转换模块、单片机、通信模块；

所述光电隔离单元与所述多路开关相连接，所述多路开关与所述模数转换模块相连接，所述模数转换模块与所述单片机相连接，所述单片机与所述通信模块相连接；

所述多路开关采用型号为CD4051BCN的八路模拟开关，所述模数转换模块采用型号为MAX197的模数转换器，所述单片机采用型号为AT89C51的微处理器，所述通信模块采用型号为TC232的芯片；所述标准实验模块在进行通电 实验时，PC机能将关键测试点的电压及电流数据进行显示，并与预存结果进行比较，作出正确与否的判断；所述PC机中预设有界面程序，能自动形成实验报告，并通过打印机进行打印；所述自动化电子教学实验系统在新开发实验项目时，只要在PC机新增实验项目菜单，并预先设置实验项目的相关参数，即可在新的标准实验模块中的项目板上进行新的实验项目。

说明书

一种自动化电子教学实验系统

技术领域

[0001] 本发明属于电子教学实验仪器技术领域，尤其涉及一种自动化电子教学实验系统。

背景技术

[0002] 目前，国内电子专业教学中实验项目很多，不同实验项目需用不同的实验仪器和设备，相互独立，自动化程度低。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种自动化电子教学实验系统，旨在解决目前国内电子专业教学中实验项目很多，不同实验项目需用不同的实验仪器和设备，实验仪器和设备之间相互独立、自动化程度低的问题。

[0004] 本发明的目的在于提供一种自动化电子教学实验系统，所述自动化电子教学实验系统包括：

[0005] 标准实验模块，用于进行不同的实验项目，获得所进行实验项目的测量点信号，并对所述测量点信号进行输出；

[0006] 控制本体模块，与所述标准实验模块相连接，用于接收所述标准实验模块输出的测量点信号，并对所述测量点信号进行处理及输出；

[0007] PC机，与所述控制本体模块相连接，用于接收经所述控制本体模块处理后输出的测量点信号，根据预存实验项目的菜单和数据，自动提示实验接线及判断接线结果是否正确，以及对通电实验时关键测试点的电压电流数据进行显示， 通过与预存结果进行比较，作出正确与否的判断，并自动形成实验报告。

[0008] 进一步，所述自动化电子教学实验系统还包括：电源模块、打印机；

[0009] 所述电源模块分别与所述标准实验模块、控制本体模块相连接，所述PC机与所述打印机相连接；

[0010] 所述电源模块由功率为30W的220V/17V×2变压器、型号为MC7812的稳压管、型号为7912、7805及7905的稳压集成电路连接构成。

[0011] 进一步，所述自动化电子教学实验系统包括能进行不同实验项目的若干个标准实验模块，所述标准实验模块通过测量信号输出接口与所述控制本体模块相连接，所述测量信号输出接口采用PIN 26针双列连接器。

[0012] 进一步，所述控制本体模块进一步包括：光电隔离单元、多路开关、模数转换模块、单片机、通信模块；

[0013] 所述光电隔离单元与所述多路开关相连接，所述多路开关与所述模数转换模块相连接，所述模数转换模块与所述单片机相连接，所述单片机与所述通信模块相连接；

[0014] 所述多路开关采用型号为CD4051BCN的八路模拟开关，所述模数转换模块采用型号为MAX197的模数转换器，所述单片机采用型号为AT89C51的微处理器，所述通信模块采用型号为TC232的芯片。

[0015] 进一步，所述标准实验模块在进行通电实验时，PC机能将关键测试点的电压及电流数据进行显示，并与预存结果进行比较，作出正确与否的判断。

[0016] 进一步，所述PC机中预设有界面程序，能自动形成实验报告，并通过打印机进行打印。

[0017] 进一步，所述自动化电子教学实验系统在新开发实验项目时，只要在PC机新增实验项目菜单，并预先设置实验项目的相关参数，即可在新的标准实验模块中的项目板上进行新的实验项目。

[0018] 本发明提供的自动化电子教学实验系统，由标准实验模块、以单片机为核心的控制本体模块、PC机三部分组成，不同的标准实验模块采用统一的测 量信号输出接口与控制本体模块相连接，学生在实验时插入标准实验模块，并在PC机上调出相应的项目菜单，学生按照PC机提示的接线步骤在实验项目板上接线，接线状态经检测后送PC机显示，能判断接线是否正确，通电实验时还能自动检测设定测试点的电压及电流数据，与PC机中预存的数据进行比较，自动判断实验结果是否正确，实验结束后系统能自动形成实验报告，并通过打印机进行打印输出，标准实验模块与控制本体模块的接口之间有光电隔离单元，有效地保护了控制本体模块和PC机的安全，对于新开发的实验项目，教师只要预先在PC机中输入预设的实验项目程序和数据，即可开发出新的实验项目，该系统设计灵活、测量范围宽、检测精确、自动化程度高，提高了实验教学效率，具有较强的推广及应用价值。

附图说明

[0019] 图1是本发明实施例提供的自动化电子教学实验系统的结构框图；

[0020] 图2是本发明实施例提供的测量信号输出接口的原理接线图；

[0021] 图3是本发明实施例提供的多路开关之八路模拟开关一的原理接线图；

[0022] 图4是本发明实施例提供的多路开关之八路模拟开关二的原理接线图；

[0023] 图5是本发明实施例提供的多路开关之八路模拟开关三的原理接线图；

[0024] 图6是本发明实施例提供的模数转换模块的原理接线图；

[0025] 图7是本发明实施例提供的单片机的原理接线图；

[0026] 图8是本发明实施例提供的通信模块的原理接线图。

具体实施方式

[0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

[0028] 图1示出了本发明实施例提供的自动化电子教学实验系统的结构。为了便 于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

[0029] 该自动化电子教学实验系统包括：

[0030] 标准实验模块11，用于进行不同的实验项目，获得所进行实验项目的测量点信号，并对测量点信号进行输出；

[0031] 控制本体模块12，与标准实验模块11相连接，用于接收标准实验模块11输出的测量点信号，并对测量点信号进行处理及输出；

[0032] PC机13，与控制本体模块12相连接，用于接收经控制本体模块12处理后输出的测量点信号，根据预存实验项目的菜单和数据，自动提示实验接线及判断接线结果是否正确，以及对通电实验时关键测试点的电压电流数据进行显示，通过与预存结果进行比较，作出正确与否的判断，并自动形成实验报告。

[0033] 进一步，该自动化电子教学实验系统还包括：电源模块14、打印机15；

[0034] 电源模块14分别与标准实验模块11、控制本体模块12相连接，打印机15与PC机13相连接；

[0035] 电源模块14由功率为30W的220V/17V×2变压器、型号为MC7812的稳压管、型号为7912、7805及7905的稳压集成电路连接构成。

[0036] 如图2所示，进一步，该自动化电子教学实验系统包括能进行不同实验项目的若干个标准实验模块11，标准实验模块11通过测量信号输出接口17与控制本体模块12相连接，测量信号输出接口17采用PIN 26针双列连接器。

[0037] 进一步，控制本体模块12进一步包括：光电隔离单元121、多路开关122、模数转换模块123、单片机124、通信模块125；

[0038] 光电隔离单元121与多路开关122相连接，多路开关122与模数转换模块123相连接，模数转换模块123与单片机124相连接，单片机124与通信模块125相连接；

[0039] 如图3、图4及图5所示，多路开关122采用三个型号为CD4051BCN的八路模拟开关；

[0040] 如图6所示，模数转换模块123采用型号为MAX197的模数转换器；

[0041] 如图7所示，单片机124采用型号为AT89C51的微处理器；

[0042] 如图8所示，通信模块125采用型号为TC232的芯片。

[0043] 进一步，标准实验模块11在进行通电实验时，PC机13能将关键测试点的电压及电流数据进行显示，并与预存结果进行比较，作出正确与否的判断。

[0044] 进一步，PC机13中预设有界面程序，能自动形成实验报告，并通过打印机15进行打印。

[0045] 进一步，该自动化电子教学实验系统在新开发实验项目时，只要在PC机13新增实验项目菜单，并预先设置实验项目的相关参数，即可在新的标准实验模块11中的项目板上进行新的实验项目。

[0046] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

[0047] 该自动化电子教学实验系统包括：标准实验模块11、控制本体模块12及PC机13，标准实验模块11通过统一测量信号输出接口17与控制本体模块12相连接，控制本体模块12内设有光电隔离单元121、多路开关122、模数转换模块123、通信模块125、单片机124，多路开关122受单片机124控制，并接收标准实验模块11输入的待测量信号，模数转换模块123的输入端接多路开关122的输出端，模数转换模块123的输出端接入单片机124，单片机124输出串口经通信模块125与PC机13相连接，PC机13将数据处理结果进行显示，电源模块14负责产生整个系统所需的各种直流电压，供给标准实验模块11、控制本体模块
12，使整个系统正常工作。

[0048] 多路开关122设计的目的是实现更多检测点信号的测量，由于采用了三个八路模拟开关，它能够把待测量信号分为三个信号一组，以实现学生搭建的标准实验模块11电路的检查，模数转换模块123接收多路开关122的信号，将转换后的数字信号送入单片机124，是系统正常工作的主要组成部分，单片机124把检测结果上传给PC机13，并在PC机13中进行进一步处理。

[0049] 学生实验时先在PC机13上调出相应的实验项目菜单，PC机13能一步一 步自动提示学生进行接线，在每步接完线后，能自动检测接线是否正确；接线完成进行通电实验时，能自动检测标准实验模块11上关键测试点的电压及电流的数值，并能在PC机13上进行显示，并与PC机13实验项目程序中预设的正确数据进行比较，使实验者能够及时准确了解结果是否正确，提高了实验效率；新开发实验项目时，只要在PC机13软件中新增实验项目菜单，并预先设置实验参数，即可在新的标准实验模块11的实验项目板上进行新项目实验，开发新实验项目更加方便；在PC机13上设计界面程序，能自动形成实验报告，并能通过打印机15进行打印。

[0050] 本发明实施例提供的自动化电子教学实验系统，由标准实验模块11、以单片机124为核心的控制本体模块12、PC机13三部分组成，不同的标准实验模块11采用统一的测量信号输出接口17与控制本体模块12相连接，学生在实验时插入标准实验模块11，并在PC机13上调出相应的项目菜单，学生按照PC机13提示的接线步骤在实验项目板上接线，接线状态经检测后送PC机13显示，能判断接线是否正确，通电实验时还能自动检测设定测试点的电压及电流数据，与PC机13中预存的数据进行比较，自动判断实验结果是否正确，实验结束后能自动形成实验报告，并通过打印机15进行打印输出，标准实验模块11与控制本体模块12的接口之间有光电隔离单元121，有效地保护了控制本体模块12和PC机
13的安全，对于新开发的实验项目，教师只要预先在PC机13中输入预设的实验项目程序和数据，即可开发出新的实验项目，该系统设计灵活、测量范围宽、检测精确、自动化程度高，提高了实验教学效率，具有较强的推广及应用价值。

[0051] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。