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 一、LGN-06D型 高級測控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺系統(tǒng)概述

1．是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)應(yīng)用于傳感器原理和應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)的綜合性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。主要用于各大、中專院校及職業(yè)院校開設(shè)的：傳感器原理與技術(shù)、自動化檢測技術(shù)、非電量檢測技術(shù)、工業(yè)自動化儀表、單片機(jī)接口技術(shù)等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也可以作為相關(guān)科研人員的實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺。

2． 系統(tǒng)還適用于大學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、和電子競賽的開發(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(jì)理念。其功能擴(kuò)展模塊覆蓋了我個(gè)專業(yè)多門課程，適合電子類、通信類、自動化類、計(jì)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(jì)。

3． 系統(tǒng)能完成傳感器與檢測技術(shù)相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)苷莆諅鞲衅髟?、信號調(diào)理、信號檢測及對象控制的方法。

 

二、特點(diǎn)

1． 模塊化設(shè)計(jì)：采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性；

產(chǎn)品上部設(shè)計(jì)圖,增加了液晶電腦與示波器工具放置位置，便于實(shí)驗(yàn)室的管理與使用。

2． 接近工程：系統(tǒng)上采用了部分工業(yè)型傳感器，即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)，也可以用來解決工業(yè)工程和過程中的實(shí)際問題；

3． 持續(xù)發(fā)展：結(jié)合MCS-51單片機(jī)、嵌入式單片機(jī)知識可以將檢測及監(jiān)控系統(tǒng)提高到更高層次。

4． 開放式設(shè)計(jì)：系統(tǒng)中的軟、硬件及系統(tǒng)均按照全開發(fā)的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于學(xué)生開展研究型和創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)，也可以作為二次開發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺。

5． *小知識單元：每個(gè)模塊均可拆分到該知識層次的*小知識單元。

三、技術(shù)性能

1、 輸入電源：單相三線220V±10%  50HZ

2、 工作環(huán)境：溫度-10℃~+50℃  相對濕度<85%（25℃）  海拔<4000m

3、 絕緣電阻：大于3MΩ

4、 裝機(jī)容量：小于0.5Kva

5、外形尺寸：155cm×60clm×140cm，以產(chǎn)品實(shí)物為準(zhǔn)

四、裝置的配備

（一）．電源系統(tǒng)

1、供電及安全體系：單相三線220V電源輸入，由漏電保護(hù)器的控制電源開關(guān)。

2、直流穩(wěn)壓電源：①±5V/1A、±12V/1A、±15V/1A直流穩(wěn)壓電源，均具有短路軟截止自動恢復(fù)保護(hù)功能；②0~30V/1A連續(xù)可調(diào)電源，均具有短路軟截止自動恢復(fù)保護(hù)功能，帶數(shù)顯電壓表指示；③0~1000mA連續(xù)可調(diào)恒流源、具有開路保護(hù)功能，帶數(shù)顯指示功能。

3、功率函數(shù)信號發(fā)生器

● 頻率范圍：0.2HZ~2MHZ，分七檔

● 輸出波形：正弦波、三角波、方波、脈沖波、斜波

● 占空比調(diào)節(jié)：20%~80%

● 掃頻速率：10MS~5S

● 輸出電壓幅度：20VP-P（負(fù)載1 MΩ）、10VP-P（負(fù)載50Ω）

● 輸出保護(hù)：短路保護(hù)，抗輸入電壓±35V（1分鐘）

● 頻率計(jì)：六位LED顯示

● 外測范圍：0.1HZ~50MHZ

● 外測靈敏度：100MV

● 幅度顯示：三位LED

（二）．常規(guī)儀表：

1、直流數(shù)字電壓表：范圍0~300V，三位半數(shù)顯，精度0.5級。

2、直流數(shù)字電流表：范圍0~500mA，三位半數(shù)顯，精度0.5級。

3、虛擬示波器：具有數(shù)字存儲示波器（2通道輸入，具有常規(guī)波形測量、非線性測量、頻率特性分析等功能）。

4、低頻函數(shù)信號發(fā)生器：提供正弦波、三角波、方波、拋物波、斜波，輸出頻率范圍0.1HZ~1.5HZ，峰值0~15V可調(diào)。

5、四位數(shù)顯頻率計(jì)：測量范圍1~300KHZ。

6、 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(dāng)前溫度。

7、 MF500型萬用表

測量范圍：
直流電壓：DCV　2.5/10/50/250/500/2500V
直流電流：DCA　50uA/1/10/100/500mA
交流電壓：ACV　10/50/250/500/2500V
電阻：Ω　R×1 R×10 R×100 R×1K R×10KΩ

8、 數(shù)據(jù)采集卡，用于電信號的采集、處理、顯示。

（三）、控制器單元掛箱(MCS-51單片機(jī)+C8051F020單片機(jī))

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(shí)驗(yàn)電路及系統(tǒng)擴(kuò)展電路，可單獨(dú)完成大部分的基本實(shí)驗(yàn)，掛箱上有三個(gè)(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：

    (1)8155接口模塊                       (9)AT24C02存儲器模塊

    (2)8255接口模塊                       (10)PCF8563日歷時(shí)鐘模塊

    (3)8279鍵盤顯示接口模塊               (11)單次脈沖模塊

(4)8253可編程定時(shí)器模塊              （12）93C46串行EEPROM模塊

(5)MAX813硬件看門狗模塊             （13）紅外線收發(fā)模塊

(6) I2C EEROM模塊                    （14）DS18B20數(shù)字溫度傳感器模塊

   （7）8250模塊                         （15）開關(guān)量輸入模塊

   （8）8251模塊                         （16）關(guān)量輸出模塊

控制器單元掛箱支持CPU模塊和譯碼模塊：

 

模塊名稱	功能指標(biāo)
51系列CPU模塊（配SY-3000仿真器）	支持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM組成數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線
Cygnal51CPU模塊 （配SY-EC5仿真器)	采用美國Cygnal公司的嵌入式單片機(jī)C8051F020芯片，含32K SRAM，組成數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線
譯碼模塊	采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整個(gè)系統(tǒng)的譯碼工作

 

 

 

 

 

 

 

 

（四）、SY-100 信號轉(zhuǎn)換單元掛箱

掛箱上有三個(gè)（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：

（五）、SY-400對象掛箱(一) ：掛箱上有三個(gè)（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：

（六）、SY-500對象掛箱(二) ：掛箱上有三個(gè)（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：

（七）、開閉環(huán)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)單元

USB接口，配套上位機(jī)軟件，可完成4層電梯控制，郵件分揀，數(shù)字邏輯分揀，機(jī)器人自動掃雷等15個(gè)開閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（八）、 ARM單元掛箱

（1）CPU模塊：（三星S3C2410微處理器，ARM9內(nèi)核，可穩(wěn)定運(yùn)行多種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。）

內(nèi)存SDRAM：64M。

Flash：8M

標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)配置）

直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、LED、8*8LED點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)ARM仿真接口），3個(gè)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 。

（九）、DSP CPU 掛箱

（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(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

（2）、 圖象、語音AD/DA模塊：語音模塊采用TLC320AD50芯片，*高抽樣率為22.05k，圖象采用高速AD（TLC5510）和高速的DA（TLC5602）；同時(shí)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(shí)驗(yàn)，串口實(shí)驗(yàn)：采用熱門器件（MAX3111ECWI）來完成跟計(jì)算機(jī)的異步通訊，其傳輸速率達(dá)230Kbps；并口實(shí)驗(yàn)：利用并口與DSP的HPI直接實(shí)現(xiàn)跟計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率達(dá)2Mbps；

（4）、  溫度、 電機(jī)控制模塊：電機(jī)控制模塊自帶一個(gè)閉環(huán)直流電機(jī)（12V）和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)（12V），利用電機(jī)控制模塊可做直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制方面的實(shí)驗(yàn)，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(shí)時(shí)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(diǎn)陣液晶屏，利用LCD顯示模塊可做各種圖形、實(shí)時(shí)波形顯示方面的實(shí)驗(yàn)；2、八位數(shù)碼管；3、八個(gè)指示燈；4、八個(gè)按鍵輸入；為實(shí)驗(yàn)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(jī)界面資源；

（7）、二次開發(fā)模塊：可擴(kuò)展雙CPU板（包括2000系列板或5000系列板）ARM板，軟件無線電板，MP3、以太網(wǎng)板等。（選配）

（十）、新型傳感器系列配置

（1） 光纖壓力傳感器：傳輸型。

（2） 扭矩傳感器：靜態(tài)扭矩測量傳感器。

（3） 超聲位移傳感器：測量范圍0.10m~4.00m，測量精度1cm.

（4） PSD位移傳感器：PSD位置傳感器

（5） CCD電荷耦合傳感器：線陣CCD傳感器

（6） 圓光柵傳感器：增量式光電編碼。

（7） 長光柵傳感器：1024線長光柵傳感器。

（8） 液位傳感器：擴(kuò)散硅壓力傳感器液位測量。

（9） 流量傳感器：渦輪式流量傳感器。

（十一）運(yùn)動控制卡

基于PCI總線運(yùn)動控制卡 , 配套56步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動器

（十二）. EDA/FPGA掛箱

    該系統(tǒng)采用“主板（基本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)）+適配板（下載板）”的雙板式結(jié)構(gòu)，配置靈活，適配板可選配Altera、Lattice、Xilinx等多家國際著名的PLD公司大部分ISP或現(xiàn)場配置的CPLD/FPGA進(jìn)行編程下載，包括可對不同工作電壓CPLD/FPGA的編程，且在編程中無須做任何跳線切換即能自動識別主系統(tǒng)上的芯片，安全可靠，適合學(xué)生高密度的實(shí)驗(yàn)操作

五、實(shí)驗(yàn)桌：鋁木結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，電腦桌連體設(shè)計(jì)，造型美觀大方。采用特制模具制作的優(yōu)質(zhì)鋁合金做框架，鋁合金表面經(jīng)氧化處理，經(jīng)久耐用，美觀大方，符合現(xiàn)代審美觀，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，桌子下部配置儲存柜及電腦主機(jī)柜。

六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

(一) 新型傳感器綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

a) 光纖壓力傳感器壓力測量實(shí)驗(yàn)

b) 靜態(tài)扭矩測量實(shí)驗(yàn)

c) 超聲位移測量實(shí)驗(yàn)

d) PSD位移傳感器測量實(shí)驗(yàn)

e) CCD傳感器測徑實(shí)驗(yàn)

f) 圓光柵角位移測量實(shí)驗(yàn)

g) 長光柵線位移測量實(shí)驗(yàn)

h) 開關(guān)量檢測實(shí)驗(yàn)  

i) 水箱液位測量實(shí)驗(yàn)

j) 計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn) 

（二）MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

軟件部分實(shí)驗(yàn)：

1．清零程序田                            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?yàn)                          6．查找相同數(shù)據(jù)個(gè)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(shí)鐘實(shí)驗(yàn)

硬件部分實(shí)驗(yàn)：

1．P1口亮燈實(shí)                           2．P1口轉(zhuǎn)彎燈實(shí)驗(yàn)

3．P3.3口輸入，P1口輸出實(shí)驗(yàn)            4．工業(yè)順序控制實(shí)驗(yàn)

5．8255 A、B、C口輸出方波實(shí)驗(yàn)           6．8255 PA口控制PB口

7．8255控制交通燈                       8．簡單I/O擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)

9．并行ADC 0809轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)                10．并行DAC 0832轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

11．8279鍵盤顯示實(shí)驗(yàn)                    12.8253方波實(shí)驗(yàn)

13.DS18B20單總線溫度測量實(shí)驗(yàn)            14.紅外線遙控收發(fā)實(shí)驗(yàn)

15.串行A/D TLC549轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)              16.串行10位D/A TLC5615轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

17.PCF8563  I²C日歷時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)             18.MAX813看門狗實(shí)驗(yàn)

19.AT24C02  I2C總線存儲器讀寫實(shí)驗(yàn)       20.串行存儲芯片93C46讀寫實(shí)驗(yàn)

21.LM331 F/V轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)                    22.LM331 V/F轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

23.AD574 12位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)           24.TLV5613 12位并行數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

（三）嵌入式單片機(jī)(C8051F020)實(shí)驗(yàn)

  1．?dāng)?shù)字I／O口交叉開關(guān)設(shè)置實(shí)驗(yàn)            2.UART串能通訊實(shí)驗(yàn)

  3．配置內(nèi)部和外部振蕩器實(shí)驗(yàn)               4.片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)實(shí)驗(yàn)

  5．I／O輸入、輸出實(shí)驗(yàn)                     6.片內(nèi)數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)實(shí)驗(yàn)

  7．定時(shí)器實(shí)驗(yàn)                             8.SRAM外部數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)

  9．外部中斷實(shí)驗(yàn)                           10.SPI串行Flash存儲器數(shù)據(jù)讀寫實(shí)驗(yàn)

11．計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

 (四)單片機(jī)開閉環(huán)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

(五) ARM9實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：

（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(shí)驗(yàn)箱的連接

（7）繼電器實(shí)驗(yàn)

（8） 蜂鳴器實(shí)驗(yàn)

（9）DIP實(shí)驗(yàn)

（10）IIC總線—溫度實(shí)驗(yàn)

（11） IIC總線—EEPROM實(shí)驗(yàn)

（12） IIC總線—DA實(shí)驗(yàn)

（13）EXTKEY中斷程序

（14）GPIO LED實(shí)驗(yàn)

（15）LED點(diǎn)陣實(shí)驗(yàn)

（16）EVC下的HELLO WORLD實(shí)驗(yàn)

（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(shí)驗(yàn)

（21）CEPLAYER播放器實(shí)驗(yàn)

（22） 串口通訊測試程序（對話框版）

(六) DSP實(shí)驗(yàn)

 A、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

（1）CCS操作實(shí)驗(yàn)

（2）存儲器實(shí)驗(yàn)

（3）跑馬燈實(shí)驗(yàn)

（4）數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)

（5）硬件中斷實(shí)驗(yàn)

（6）定時(shí)器實(shí)驗(yàn)

（7）步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)

（8）DSP同步串口與計(jì)算機(jī)的串口（RS232）通訊

（9）DSP的HPI與計(jì)算機(jī)的并口（EPP）通訊

（10）向量相加、減實(shí)驗(yàn)

（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(shí)驗(yàn)

（14）IIR濾波器實(shí)驗(yàn)

（15）黑白圖像采集實(shí)驗(yàn)

B、綜合性實(shí)驗(yàn)：

（16）液晶顯示實(shí)驗(yàn)

（17）簡單數(shù)字存儲示波器實(shí)驗(yàn)

（18）同步串口（16位AD、DA）實(shí)驗(yàn)

（19）HPI接口實(shí)驗(yàn)

（20）自適應(yīng)濾波器（DLMS）實(shí)驗(yàn)

（21）卷積（convole）算法實(shí)驗(yàn)

（22）自相關(guān)算法

（23）互相關(guān)算法

（24）語音錄、放實(shí)驗(yàn)

（25）實(shí)時(shí)IIR濾波器實(shí)驗(yàn)

（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(jì)性實(shí)驗(yàn)

（28）直流伺服電機(jī)測速控制實(shí)驗(yàn)

（29）溫度傳感器、液晶顯示實(shí)驗(yàn)

（30）HPI接口BOOTLOAD實(shí)驗(yàn)

（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(shí)驗(yàn)

（33）信號采集、存儲、傳輸（PC機(jī)與DSP）實(shí)驗(yàn)

（34）溫度、速度雙閉環(huán)控制電機(jī)

（35）鍵盤輸入液晶顯示實(shí)驗(yàn)

（36）語音FIR濾波（低通、高通、帶通、帶阻）實(shí)驗(yàn)

（37）實(shí)時(shí)LMS濾波器實(shí)驗(yàn)

（38）FFT實(shí)驗(yàn)

D、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

（39）聲控電機(jī)實(shí)驗(yàn)

（40） 語音G711編碼、解碼實(shí)驗(yàn)

（41）語音G723編碼、解碼實(shí)驗(yàn)

（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(shí)驗(yàn)

（七）FPGA/EDA實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

（八）測控綜合實(shí)驗(yàn) 

（1） 步進(jìn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)和方向控制

（2） 步進(jìn)電機(jī)位置測控實(shí)驗(yàn)

（3） 直流電機(jī)速度調(diào)節(jié)和方向控制

（4） 水箱液位測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)整

（九）基于MATLAB的仿真實(shí)驗(yàn)(MATLAB軟件自備)

（十）智能儀器設(shè)計(jì)與調(diào)試

配套虛擬示波器電路板，相關(guān)元器件，芯片整套，相關(guān)上位機(jī)軟件，學(xué)生自己動手制作與調(diào)試，完成虛擬示波器的設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)驗(yàn)。

（十一）儀器儀表綜合實(shí)驗(yàn)

(八) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

（十二）科技創(chuàng)新設(shè)計(jì)與調(diào)試