[發明專利]基于CDIO測控電路的軟硬件交互式綜合實驗箱及方法

在審

• 申請號: 202010465521.X
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111583765A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 李醒飛;魯建宇
• 申請（專利權）人: 星酉（天津）智能科技有限公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

一種基于CDIO測控電路的軟硬件交互式綜合實驗箱及方法。包括電源模塊、動力調諧陀螺儀模擬器、電路模塊實驗箱、實驗箱內的模擬器接口和兩路結構完全相同的X軸電路和Y軸電路，以及實現矩陣運算的信號運算實驗模塊，實驗箱內集成了液晶顯示模塊，電路原理圖與實驗步驟均可直觀顯示，為學生實驗提供便利。本發明以動力調諧陀螺儀再平衡回路為基礎設計測控電路硬件綜合實驗，不僅能讓實驗者熟悉掌握各類電路模塊的設計，引導實驗者學習閉環測量控制電路的設計方法，還能使實驗者理解軟件仿真結果與硬件測試現象的區別。使得實驗者能夠在一套實驗箱的使用中，掌握測控電路在閉環測控控制系統中的功能，也可兼顧軟件仿真、硬件測試的交互式實驗。

技術領域

本發明涉及一種教學實驗用實驗箱。特別是涉及一種CDIO測控電路軟硬件交互式綜合實驗箱及方法。

背景技術

當今信息社會，特別是物聯網時代的到來，任何科技進步都離不開測量與控制，無論是航天航空事業中的衛星發射，還是生活中的食品安全監測，都有測控系統在其中發揮著重要的作用。測控電路與傳感器和執行機構共同構成了測控系統，“測控電路”課程已經被全國各高校的儀器信息相關專業列為核心課程，而測控電路實驗作為課程學習與實踐應用的必要環節，已經被相關各專業列為必修課。

在以往的測控電路實驗箱中，多采用一種或者多種特定的傳感器或執行器進行信號處理實驗，依賴于傳感器的原理、材料和工藝，大多具有固定的信號處理方式，無法鍛煉實驗者的電路設計能力，并且往往局限于開環信號的測量或輸出，很難將所學的控制理論知識應用于實驗中。甚至，有一些實驗箱過多的集成了數字處理芯片和集成處理軟件，使得實驗者對信號處理方法很難進行深入了解，無法應用所學的電路知識。目前，實驗者用實驗箱進行特定實驗時，還需要信號發生器、示波器等實驗設備配套使用，實驗操作比較繁瑣，而且軟件仿真與硬件測試兩者相對獨立。因此，借助以往的測控電路實驗箱，實驗者只能學到特定電路模塊的使用方法，對整個測控系統的認識嚴重不足，軟件仿真結果與硬件測試結果無法直觀的聯系起來。

現有的實驗箱，不能讓實驗者在實驗中了解測控電路在測控系統中的作用，也不足以訓練實驗者設計各類電路模塊的能力，更難以應用所學的測量控制知識特別是閉環控制理論，軟件仿真結果與硬件測試的現象也無法直觀的進行對比。因此，研發一種能夠滿足實驗者測控電路設計與應用需求的實驗箱具有非常重要的價值。

發明內容

本發明目的是解決現有實驗箱存在電路模塊不全面、控制知識應用缺失和軟件仿真與硬件測試關聯性較差等方面的不足，提供一種基于CDIO測控電路的軟硬件交互式綜合實驗箱及實驗方法。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于CDIO測控電路的軟硬件交互式綜合實驗箱，包括電源模塊(101)、動力調諧陀螺儀模擬器(102)、電路模塊實驗箱(103)和電路模塊實驗箱(103)內設置的模擬器接口(104)、兩路結構完全相同的X軸電路和Y軸電路，以及分別與X軸電路和Y軸電路連接的實現矩陣運算的信號運算實驗模塊(108)，所述的電源模塊(101)為動力調諧陀螺儀模擬器(102)和電路模塊實驗箱(103)提供電源，所述動力調諧陀螺儀模擬器(102)通過模擬器接口(104)連接電路模塊實驗箱(103)內的X軸電路和Y軸電路構成閉合回路，實驗箱內還集成了信號發生器、示波器、PC機接口(112)和液晶屏顯示(113)。