[實用新型]智能數字電子實驗箱

有效

• 申請號: 201420146899.3
• 申請日: 2014-03-30
• 公開（公告）號: CN203882501U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 王晗;趙東偉;黃陽彬;張偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

技術領域

本實用新型涉及一種供教學使用的數字電子實驗箱，可供完成數字電子電路實驗，且具有更多的擴展功能。

背景技術

智能數字電子實驗箱是電學類專業數字電子電路實驗教學中必備的實驗儀器，其性能的好壞直接影響教學的效果。目前，一般的數字實驗箱均會包含電平指示、電平輸出、譯碼顯示、方波信號等模塊。但是這些模塊的電路相互獨立，其功能由分立的電路及其器件各自實現，比如方波輸出信號有單獨的信號發生電路，邏輯開關有單獨的去抖電路，同時數據開關與邏輯開關相互分開。實驗箱的各個模塊無法形成統一的整體進行管理，儀器的可靠性與性能均得不到保障。實驗中得到的邏輯電平等數據往往需要借助示波器觀察，分析處理不便。

實用新型內容

本實用新型提供了一種智能數字電子實驗箱，各功能模塊由微控制器統一控制，增強了實驗箱的可靠性與靈活性。通過實驗箱上的計算機接口，實驗箱亦可以與上位機進行通信，實驗箱上所得數據可以直接通過上位機顯示并分析，同時上位機亦可以進行對實驗箱的控制。

一種智能數字電子實驗箱,?所述的實驗箱包括中央區域和四周區域，所述的中央區域為IC插座區，所述的四周區域分布多個模塊，包括計算機接口、上位機、頻率輸出模塊、電平指示模塊、電平輸出模塊、譯碼顯示模塊、十六進制輸出模塊；上述各個模塊均由微控制器統一控制。

所述的計算機接口為USB接口，經由USB接口，實現實驗箱與上位機的通信。

所述的上位機與微控制器相互通信，實驗箱上得到的數據直接傳送到上位機，亦可以從上位機發送指令操作實驗箱的。

所述的頻率輸出模塊的方波信號由微控制器的時鐘系統提供。

所述的頻率輸出模塊包括基準頻率輸出與可調頻率輸出，可調頻率經由微控制器處理得到移相90度輸出，與原輸出形成正交編碼，從而可以實現測速功能。

所述的電平輸出模塊中邏輯按鍵的去抖由微控制器直接實現；所述的電平輸出模塊中邏輯按鍵在按下去的時刻提供高質量的下降沿或上升沿觸發，按下去之后提供一個恒定的高電平或低電平，實現了數據開關與邏輯開關的合二為一。

所述的電平輸出模塊的電平指示發光二極管的陰極、十六進制輸出模塊的數碼管的引腳、以及頻率輸出模塊的數碼管的引腳與頻率單位指示發光二極管的陰極均同74HC595的8位并行輸出端相連，74HC595共用移位輸出時鐘信號與存儲時鐘信號，通過串行輸入口級聯并最終連接到微控制器的一個輸入輸出引腳；而所述的電平指示模塊的電平指示發光二極管的陰極、譯碼顯示電路數碼管的引腳連入另一組74HC595并行輸入口，串行口級聯到的另一個輸入輸出引腳。通過74HC595的串入并出移位寄存功能，經由串行口發送布爾數組，可以統一刷新顯示數據。

所述的電平指示模塊與譯碼顯示模塊的控制中，將輸入的電平作為微控制器的中斷源，通過中斷程序發出指令，實現對相應電平指示發光二極管與數碼管顯示的控制。

所述的電平輸出模塊的邏輯按鍵、十六進制輸出模塊的數碼管按鍵、以及頻率輸出模塊的數碼管按鍵均與74HC165的并行輸入端相連，74HC165共用時鐘輸入信號與移位信號，并通過串行輸出口級聯，將鍵盤上讀取的并行信號串行送入微控制器，微控制器處理得到的數據并發出指令，控制相應發光二極管以及數碼管的顯示。

所述的電平輸出模塊與十六進制輸出模塊的電平輸出口均與74HC595的并行輸出端相連，74HC595共用移位輸出時鐘信號與存儲時鐘信號，串行輸入口級聯并最終連接到微控制器的一個輸入輸出引腳；通過74HC595的串入并出移位寄存功能，微控制器經由串行口發送布爾數組，統一刷新電平輸出。

本實用新型的有益效果是：

1、各功能模塊由微控制器統一控制，增強了可靠性與靈活性；

2、將傳統數電實驗箱的邏輯開關與數字開關合二為一，節省了資源；

3、可以與上位機進行全雙工通信，方便實驗數據的處理和實驗邏輯波形的顯示，亦可利用上位機進行對實驗箱的控制，實現了實驗箱的智能化。

附圖說明

圖1是智能數字電子實驗箱的結構示意圖；

圖2是譯碼顯示模塊示意圖；

圖3是電平指示模塊示意圖；

圖4是十六進制輸出模塊示意圖；

圖5是電平輸出模塊示意圖；

圖6是頻率輸出模塊中的基準頻率輸出模塊示意圖；

圖7是頻率輸出模塊中的可調頻率輸出模塊示意圖；