[發(fā)明專利]一種基于物聯(lián)網技術的教學實驗系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-09-02
• 公開（公告）號: CN107622720A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 張瑞君
• 申請（專利權）人: 張瑞君
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G09B5/02
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 楊紅梅

技術領域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網應用技術領域，具體為一種基于物聯(lián)網技術的教學實驗系統(tǒng)。

背景技術

物聯(lián)網是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯(lián)網的概念是在1999年提出的。物聯(lián)網就是“物物相連的互聯(lián)網”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網的核心和基礎仍然是互聯(lián)網，是在互聯(lián)網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。

物聯(lián)網有許多廣泛的用途，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域。

在全國高等院校計算機科學與技術專業(yè)和電子信息類專業(yè)中，已普遍開設了教學實驗系統(tǒng)的課程。《單片機技術》，《單片機原理與接口技術應用》等課程作為工科專業(yè)的必修專業(yè)基礎課，對教學提出了較高的要求，尤其是實踐教學環(huán)節(jié)。教學實驗系統(tǒng)的教學必須要有一定課時和高質量的實驗課程來配合理論課的教學，只有這樣才能使學生更好的掌握單片機的開發(fā)，提高動手實踐的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，但是目前，我國高等院校在基于物聯(lián)網的教學過程中還是普遍存在著一些問題的，這也制約和限制了對單片機開發(fā)人才的培養(yǎng)速度。在教學工程中存在的問題主要集中在以下這幾個方面：

(1)教學實驗課程以理論講解為主。整個學期的大部分時間都是老師在講授物聯(lián)網以及操作的理論知識，學生雖然也能聽懂，但是往往是一知半解，學完以后對物聯(lián)網教學系統(tǒng)的概念還是很模糊，要求學生獨立開發(fā)程序就更是不可能完成的任務；

(2)學校實驗室資源有限。因為基于物聯(lián)網的教學實驗系統(tǒng)的價格還是比較昂貴的，所以目前高校的教學實驗室配置資源很有限，不能滿足學生自主學習的要求；

(3)在目前這樣的情況下，構建一個低成本，源代碼開放，并且具有完整電路原理圖的教學實驗系統(tǒng)是非常有必要的。首先這套系統(tǒng)可以嚴格的控制生產成本，使實驗室的設備投資大幅下降，可以引進更多的實驗設備，滿足每個學生做實驗時可以人手一套；其次也可以根據學校和學生的實際情況更靈活的安排教學的內容，使理論和實踐的結合更加緊密；最終達到培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新精神的目的，對物聯(lián)網開發(fā)方面人才的培養(yǎng)和實踐教學的革新具有重大意義。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術方案的不足，本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網技術的教學實驗系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分根據學生的實際情況和生產成本的要求開發(fā)了相應的接口電路，同時也將控制器的全部管腳資源引出，利于學生自己開發(fā)擴展，軟件部分設計了適合學生實踐的源代碼，該實驗系統(tǒng)不僅能滿足物聯(lián)網激技術教學的應用，也能滿足學生的課程設計等課外實踐活動的需要，有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新精神，能有效的解決背景技術提出的問題。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于物聯(lián)網技術的教學實驗系統(tǒng)，包括控制器管理模塊和控制器模塊，所述控制管理模塊的輸出端與控制器模塊相連接，所述控制器模塊的輸出端分別與虛擬器件庫、電路故障診斷模塊和可視化交互界面相連接，所述控制器模塊包括嵌入式控制器和PLC控制器，所述嵌入式控制器通過SPI總線與PLC控制器相連接，所述嵌入式控制器的輸出端通過無線收發(fā)器與信息傳播模塊相連接，所述嵌入式控制器的輸入端連接有UART接口和RS232接口，所述嵌入式控制器的雙向端口通過控制線A/D轉換器相連接，所述A/D轉換器的輸出通過差動變壓器的與交流伺服電機相連接，所述交流伺服電機的輸出端與顯示幕布相連接，所述顯示幕布的驅動端與驅動器相連接，所述驅動器的控制端與嵌入式控制器相連接，所述控制管理模塊包括Labview控制模塊，所述Labview控制模塊的數據端與數據采集卡相連接，且在Labview控制模塊的數據端還連接有數據處理模塊，所述控制管理模塊的輸出端通過局域網絡與系統(tǒng)服務器相連接。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述系統(tǒng)服務器的數據端通過局域網絡與數據庫相互交換，所述數據庫采用交互式數據庫結構模式。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述PLC控制器的信號端設置有通信接口和拓展接口，且PLC控制器的數據端與數據存儲器相連接，所述PLC控制器的信號端還連接有輸入單元和輸出單元。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術方案，所述輸入單元的信號端與多路模擬信號輸入模塊相連接，所述輸出單元的信號端與多路模擬信號輸出模塊相連接。