[發明專利]一種虛擬硬件實驗室教學設備

在審

• 申請號: 201910205372.0
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109994028A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 傅海鵬;張新;馬凱學
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發明公開一種虛擬硬件實驗室教學設備，包括：信號處理單元，用于內部運行有相應的實驗軟件模塊，根據外部指令運行的相應的實驗軟件模塊進行相應的實驗，發送對應的實驗信號波形；操作控制終端，與所述信號處理單元通信連接，安裝有用戶控制界面程序，用于選擇不同實驗，在實驗前將相應實驗軟件程序下載到所述信號處理單元中，以及實驗時向信號處理單元輸出實驗指令，使信號處理單元運行，接收信號處理單元傳送來的實驗信號波形處理并顯示在顯示界面上。本發明使用戶可選擇不同實驗項目，實驗時能夠在平操作控制終端顯示實驗信號波形。

技術領域

本發明涉及智能型電子信息科學教學儀器技術領域，特別是涉及一種虛擬硬件實驗室教學設備。

背景技術

當前在高校進行的信息技術課程，如通信原理、數字信號處理課程實驗，大多采用廠家生產的實驗箱。不同的實驗項目需要更換不同的電路板和實驗箱，硬件成本高且維護任務大。若使用系統仿真軟件則直觀性好，但不是一個真實的實驗環境。由于數字技術的進步，傳統的由元器件構成的電子通信設備逐漸被嵌入式可編程的數字信號處理器系統取代。各種通信方式可由信號處理算法在嵌入式數字信號處理器上實現。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種用于通信原理和數字信號處理的虛擬硬件實驗室教學設備，是一種基于嵌入式可編程數字信號處理器的課程實驗設備。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種虛擬硬件實驗室教學設備，包括：

信號處理單元，用于內部通過運行相應的實驗軟件模塊，根據外部指令運行的相應的實驗軟件模塊進行相應的實驗，發送對應的實驗信號波形；

操作控制終端，與所述信號處理單元通信連接，安裝有用戶控制界面程序，用于選擇不同實驗，在實驗前將相應實驗軟件程序下載到所述信號處理單元中，以及實驗時向信號處理單元輸出實驗指令，使信號處理單元運行，接收信號處理單元傳送來的實驗信號波形處理并顯示在顯示界面上。

所述信號處理單元包括Microchip Explorer 16數字信號處理開發板以及一個音頻輸入輸出子板，所述的Microchip Explorer 16數字信號處理開發板上的數字信號處理器運行用C語言寫成的實驗軟件模塊的實驗程序。

所述信號處理單元中運行的實驗軟件模塊是取樣定理實驗模塊、頻移鍵控FSK傳輸實驗模塊、雙音多頻DTMF發生和識別實驗模塊、時域頻域分析實驗模塊、FIR數字濾波器實驗模塊、IIR數字濾波器實驗模塊的一種。

所述操作控制終端為具有顯示終端的計算機。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明通過使用數字信號處理器開發平臺，取代傳統的硬件實驗箱，將不同的電子通信原理實驗用不同的軟件模塊在數字信號處理器開發平臺上完成，與數字信號處理器平臺相連的平板電腦運行用戶控制界面軟件。用戶可選擇不同的實驗項目，進行實驗時，將軟件模塊下載到數字信號處理器平臺，數字信號處理器開發平臺運行時，就能夠在平板電腦上顯示一個真實的實驗環境，提供實驗結果和信號波形。

附圖說明

圖1是本發明的虛擬硬件實驗室教學設備的結構圖；

圖2是本發明中取樣定理實驗的硬件圖；

圖3是本發明中ITU-TG711語音壓縮實驗的硬件圖；

圖4是本發明中頻移鍵控FSK實驗的硬件圖；

圖5是本發明中雙音多頻DTMF識別器使用的格策爾算法流程圖；

圖6是本發明中雙音多頻DTMF實驗的硬件圖；

圖7是取樣定理實驗軟件模塊的流程圖；