一、概述
 1．實驗平臺能滿足傳感器與檢測技術(shù)課程群的實驗需求，并且具有占用空間小、掛箱設(shè)計規(guī)范、互換性強(qiáng)，從基本實驗到構(gòu)成完整系統(tǒng)在一臺實驗裝置上便可以全部實現(xiàn)。避免了不同課程需要不同實驗裝置、占用空間大、難以構(gòu)成完整系統(tǒng)、不方便實施綜合性和設(shè)計型實驗的麻煩。
 2．能適應(yīng)不同專業(yè)和不同層次的教學(xué)需要，可按不同需求選擇不同的配置，并可根據(jù)用戶的要求增添實驗掛箱。
 3．實驗裝置能完成傳感器與檢測技術(shù)相關(guān)課程實驗，通過實驗?zāi)苷莆崭鞣N傳感器原理、信號處理電路及檢測方法。
 4．傳感器部分：包括壓力、壓電、應(yīng)變、電容、霍爾、溫度、光敏、電渦流、光纖位移、長光柵位移、差動變壓器、光電耦合等各種常見傳感器。
 5．檢測部分：利用工業(yè)實際中廣泛采用的成熟電路完成對各種傳感器信號的拾取、轉(zhuǎn)換、調(diào)理、采樣、存儲、解算、控制及顯示等處理電路，實驗裝置充分考慮抗干擾及可靠性技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生可以學(xué)以致用。
 6．通過使用本實驗平臺，有利于廣大學(xué)生對書本知識的理解和深化，在完成傳感器與檢測技術(shù)等一系列基本實驗后，便能掌握傳感器與檢測技術(shù)課程群所要求的基本原理、操作技能和動手能力。若再完成一個或幾個綜合型實驗，則對系統(tǒng)有一個較為全面的認(rèn)識，形成基本的解決實踐問題的知識體系。如果能進(jìn)一步完成設(shè)計型乃至創(chuàng)新型實驗，則將形成解決實踐問題的能力和積累解決實踐問題的經(jīng)驗，進(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
二、特點
 1．模塊化設(shè)計：采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計，增強(qiáng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性和互換性。
 2．總線標(biāo)準(zhǔn)：建立統(tǒng)一的內(nèi)總線和接口約定，以實現(xiàn)最靈活的個性化配置、擴(kuò)展和系統(tǒng)管理。
 3．可更換的核心系統(tǒng)：為適應(yīng)不同廠家的處理器、不同種類的處理器，通過改變系統(tǒng)核心卡來實現(xiàn)使用不同家族的單片機(jī)或者是不同種類的處理器(如MCU、DSP、ARM)等來組成系統(tǒng)。
4．快速連接線設(shè)計：提供三種連線方式
①采用金質(zhì)縮緊孔單線接線；
②采用排線集中接線；
③自動免連線模式接線。各模塊在設(shè)計時均融入三種連線方式于設(shè)計過程。
 5．一機(jī)多用：采用實驗現(xiàn)場與實驗準(zhǔn)備室相結(jié)合的設(shè)計構(gòu)思，在實驗裝置上僅配備最常用的模塊，在實驗裝置內(nèi)放置次常用模塊，在實驗準(zhǔn)備室中放置其他模塊。由此實現(xiàn)了該實驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)一機(jī)多用、便于擴(kuò)展和綜合的目標(biāo)。
 6．接近工程實際：實驗裝置上采用多種工業(yè)型傳感器，既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)，也可以用解決工業(yè)工程和過程中的實際問題。
 7．學(xué)以致用：構(gòu)成實驗裝置中的智能儀器的各模塊，在其設(shè)計時充分體現(xiàn)實際系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計技術(shù)和可靠性設(shè)計技術(shù)，其核心卡可作為實際智能儀器的核心單元。實驗裝置中信號轉(zhuǎn)換與信號調(diào)理電路采用工業(yè)和工程實際中所采用的成熟電路。實驗裝置中使用的各種數(shù)字信號處理方法，采用典型的也是未來實踐系統(tǒng)首選的數(shù)字信號處理手段，具有很強(qiáng)的工程實用特征。
 8．持續(xù)發(fā)展：結(jié)合單片機(jī)、嵌入式單片、FPGA／CPLD、DSP及ARM知識可以將檢測系統(tǒng)或智能儀器提高到更高的層次。
 9．智能儀器儀表設(shè)計：結(jié)合工程實際給出了一個將常規(guī)儀器實現(xiàn)智能化的實例。
 10．虛擬儀器儀表設(shè)計：結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計虛擬儀器儀表。
 11．研究與創(chuàng)新能力培養(yǎng)：實驗裝置中選用的幾項綜合型實驗，是典型的檢測儀表或工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的微型化，既能夠使學(xué)習(xí)者領(lǐng)略檢測技術(shù)的典型應(yīng)用和掌握成熟可靠的檢測系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，又是培養(yǎng)和發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)新能力、開展創(chuàng)新實驗的實驗平臺。
 12．開放式設(shè)計：實驗裝置中的軟、硬件及系統(tǒng)均按照全開放的思想進(jìn)行設(shè)計，以便于學(xué)生開展研究型和創(chuàng)新型的實驗。
13．最小知識單元：為每個模塊均可拆分到該知識層次的最小知識單元。
三、適用范圍
實驗臺主要針對高校大學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和電子設(shè)計競賽的開發(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)計理念。其功能擴(kuò)展模塊覆蓋了多個專業(yè)多門課程，適合電子類、通信類、自動化類、計算機(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。
四、結(jié)構(gòu)簡介
本裝置由控制屏，實驗桌、活動掛箱及擴(kuò)展模塊、實驗箱組成。實驗臺美觀大方，尺寸可選；活動掛箱包括CPU掛箱、接口掛箱、對象掛箱、ARM掛箱、DSP掛箱；其功能擴(kuò)展模塊覆蓋了多個專業(yè)多門課程，包含CPU類、通用接口類、人機(jī)界面類、信號變換隔離類、通信類、執(zhí)行機(jī)構(gòu)類、傳感器類共40多項。
五、技術(shù)指標(biāo)
1．輸入電源：單相三線220V±10％  50Hz
2．工作環(huán)境：溫度10℃～+40℃相對濕度<85％(25℃)  海拔<4000m
3．絕緣電阻：大于3MΩ
4．漏電保護(hù)：漏電動作電流不大于30mmA，動作時間不大于0．1秒
5．裝置容量：<200VA
6．外形足寸：2080mm×700mm×1750mm，以實物為準(zhǔn)。
六、裝置的配備及技術(shù)性能
本裝置主要由實驗控制屏和實驗桌兩部分組成。
 （一）實驗控制屏
A.電源及保護(hù)體系
（1）直流穩(wěn)壓電源，每套功能配置如下：
①±5V／lA，±12V／1A和±15V／1A各兩路，均具有短路軟截止自動恢復(fù)保護(hù)功能；
②O～3OV／1A連續(xù)可調(diào)電源一路，具有短路軟截止自動恢復(fù)保護(hù)功能，帶數(shù)顯電壓表切換指示；
③0~20mA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。
（2）實驗裝置設(shè)有漏電保護(hù)，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源，對人身安全起到一定的保護(hù)。
B．儀器儀表
1、直流數(shù)顯電壓表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-200V。手動量程為：2V、20V、200V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
2、 直流數(shù)顯毫安表一只，采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍：0-2000mA。手動量程為：20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
3、功率輸出函數(shù)發(fā)生器：
1）采用直接數(shù)字頻率合成（DDS）產(chǎn)生高精度正弦波，方波和三角波。
2）大屏幕LCD顯示輸出頻率、波形、減值。
3）正弦波輸出幅度≥10V,輸出阻抗50Ω，失真度<1%（0.1HZ-- 1KHz）。
4）頻率范圍: 0.1HZ~3MHz, 采用數(shù)字鍵盤直接輸入數(shù)字設(shè)定頻率。
5）輸出幅度采用電位器調(diào)節(jié)，正弦波輸出具有20db,40db衰減。
6）方波占空比可調(diào), 調(diào)節(jié)范圍：1%-99%調(diào)節(jié)；方波和三角波采用TTL電平輸出。
7）內(nèi)外測頻功能：頻率計最高測量范圍0.1HZ -100MHz，自動換檔。
4、頻率/轉(zhuǎn)速表：頻率測量范圍1～9999Hz，轉(zhuǎn)速測量范圍1～9999rpm；
5、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。
  6、實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)
  智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護(hù)功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護(hù)器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠(yuǎn)程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機(jī)APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機(jī)交互界面，實時監(jiān)控設(shè)備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備，PC端進(jìn)行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！
2、手機(jī)APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當(dāng)前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負(fù)載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等?？刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h(yuǎn)程控制智能開關(guān)的通斷。
3、PC端軟件：每個設(shè)備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)！
4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設(shè)備管理、報修管理、用戶管理，設(shè)備管理：①、包含監(jiān)控管理：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況，分析設(shè)備使用率及運行時間?、凇O(shè)備節(jié)點：可顯示設(shè)備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。
5、報修管理：用戶可進(jìn)行遠(yuǎn)程報修，反應(yīng)設(shè)備故障信息，編輯報修情況，后臺可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，及時跟進(jìn)，以有效解決用戶設(shè)備維護(hù)。
6、用戶管理：可連通手機(jī)號，對賬戶進(jìn)行一對一的安全加密，實名認(rèn)證，防止賬戶泄密、防盜，現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
現(xiàn)場需對功能逐一演示，提供有效、權(quán)威的證明文件，佐證該產(chǎn)品的可靠、安全、合法性。
 C．傳感器由多種傳感器和信號調(diào)理模塊組成
（1）轉(zhuǎn)動源部分：轉(zhuǎn)動源、霍爾傳感器、光電傳感器；應(yīng)變片稱重傳感器；可更換的傳感器：差動變壓器傳感器、電容傳感器、渦流傳感器、霍爾位移傳感器、磁電式傳感器、光纖位移傳感器、濕敏傳感器、酒精傳感器。
（2）振動源部分：應(yīng)變片振動臺、壓電電傳感器；
（3）氣體壓力傳感器部分：氣壓源、兩氣壓計、氣體壓力傳感器。
（4）熱敏電阻傳感器，熱電偶傳感器，PTl00鉑電阻等。
D．實驗掛箱及實驗?zāi)K，掛件尺寸：480*360mm
 （1）核心模塊的配置單元
1）51系列單片機(jī)核心模塊單元
含有兼容51系列SST單片機(jī)SST89E/V516RD2，以及通用帶鎖緊裝置的IC座1個，所有I/O口引腳完全對外引出，每組I/O口用8芯排線座引出，數(shù)據(jù)輸出口帶負(fù)載擴(kuò)展功能，并用2個8芯排線座并聯(lián)引出。含有外置+5V電源輸入接口1個、USB電源接口1個、+5V引出插座2個、電源開關(guān)一個、復(fù)位按鈕一個、晶振電路、經(jīng)鎖存的低位地址線A0～A2用插孔引出、RS232在線下載通信接口1個、外部接口用的控制線用插孔引出。
2)本系統(tǒng)可以任意擴(kuò)展其它單片機(jī)系統(tǒng)，包含C8051單片機(jī)核心模塊、ATMEGA16單片機(jī)核心模塊、MSP430單片機(jī)核心模塊、PIC16單片機(jī)核心模塊、STM32 cortex-M3核心模塊。該類模塊單元還有外置+5V電源輸入接口一個、+5V引出插座1個、電源開關(guān)一個、復(fù)位按鈕一個、晶振電路和在線下載接口或RS232通信接口。
（2）單片機(jī)控制掛箱單元480*360mm
1）基礎(chǔ)接口電路：多路定時計數(shù)器8253A；可編程并行輸入/輸出接口8255；可編程鍵盤顯示接口8279；可編程串行通信接口16C550；單片機(jī)系統(tǒng)簡單I/O口擴(kuò)展電路74LS273/74LS244；看門狗電路MAX813。
　　　2）人機(jī)接口電路 ：8位LED發(fā)光管輸出顯示；8位開關(guān)量輸出模塊；8個獨立的LED數(shù)碼管；4×4矩陣鍵盤電路；8個查詢式鍵盤；16×16點陣LED模塊，由4個8*8點陣和驅(qū)動電路組成；12864 LCD圖形、中文、字符顯示模塊；兩路帶消抖±單脈沖產(chǎn)生電路；1HZ-1MHZ分8路輸出固定脈沖發(fā)生；555時基應(yīng)用電路。
3）外設(shè)執(zhí)行部件：5V繼電器控制、音樂發(fā)生器電路；步進(jìn)電機(jī)20BY及直流電機(jī)驅(qū)動與控制；揚聲器驅(qū)動電路；蜂鳴器驅(qū)動電路；光電測速模塊電路。
　　　4）通信接口電路：USB(CH375)通信模塊 ,支持HOST /SLAVE模式；RS232/RS485接口應(yīng)用和電平轉(zhuǎn)換電路；I2C串行實時日歷/時鐘PCF8563；I2C串行鍵盤顯示控制器Zlg7290。
　　　5）存儲器電路：32K靜態(tài)SRAM ,64KEPROM；串行存儲器93C64讀寫電路；I2C串行存儲器24C02應(yīng)用電路；IC卡讀寫模塊電路。
　　　6）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：單路8位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換接口DAC0832；8路8位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換接口ADC0809；串行8位A/D 轉(zhuǎn)換電路TLC549及其相關(guān)電路；串行10位D/A 轉(zhuǎn)換電路TLC5615及其相關(guān)電路；ISD1730PY語音錄放模塊、紙盆式電動揚聲器及駐極體話筒；數(shù)字溫度傳感器DS18B20，用于環(huán)境溫度檢測；串并轉(zhuǎn)換74LS164和并串轉(zhuǎn)換74LS165應(yīng)用電路。
（3）信號與系統(tǒng)實驗掛箱480*360mm
1)信號源模塊：
提供五種波形信號：正弦波、三角波、方波、矩形波、掃頻信號。
信號的頻率范圍：9Hz—100KHz，分四個頻段。
信號的頻率、幅度、占空比和掃速勻可調(diào)。
2)頻率計：四位數(shù)顯，測量范圍1Hz-300KHz，量程自動切換。
3)毫伏表：三位半數(shù)顯，測量范圍0～10V，頻率范圍0～100KHz。
4)實驗電路模塊：模擬濾波器模塊；無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)；一階電路暫態(tài)響應(yīng)模塊；二階電路傳輸特性模塊；二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡模塊；二階電路暫態(tài)響應(yīng)模塊；階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)模塊；抽樣定理模塊；AM調(diào)制解調(diào)模塊；FDM頻分復(fù)用模塊；信號分解與合成模塊；電路元件擴(kuò)展區(qū)。
（4）自控原理與計算機(jī)控制掛箱模塊480*360mm；
1）核心系統(tǒng)：采用8088微處理器，方便計算機(jī)控制技術(shù)軟件編程；RS232總線接口與上位機(jī)通訊（可以USB接口通信），含有上位機(jī)總清復(fù)位和人工總清復(fù)位電路， 含有自動鎖零和人工鎖零功能。
2）函數(shù)發(fā)生器：實驗機(jī)自帶信號測量／顯示模塊
可測量電壓（-5V～+5V）、頻率、溫度、轉(zhuǎn)速。
3）階躍信號發(fā)生器：由手控階躍發(fā)生（0/+5v、-5v/+5v），幅度控制（電位器），非線性輸出組成。運算模擬單元：提供8個OP07基本運放模擬單元（實驗用），每單元的輸入回路有6組0.5%精度電阻、或 5%精度電容，反饋回路有7組0.5%精度電阻、或5%精度電容，和1個運算放大器組成。另有2個擴(kuò)展運放模擬單元，其中一個可實現(xiàn)運算放大器調(diào)零實驗。構(gòu)成比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié)，PID環(huán)節(jié)和典型的二階、三階系統(tǒng)等。
4）提供阻容元件庫：22K、330K電位器，2組0-999.9K直讀式可變電阻，多組電容。  
5）1組D/A輸出:電壓0～5V 或–5V～+5V。
6）4路A/D輸入:其中有2個通道為0～+5v電壓輸入，2個通道為-5v～+5v電壓輸入 
7）2組采樣保持器及單穩(wěn)單元電路。
8）自帶電源：5V +12V –12V供電；提供精密基準(zhǔn)電壓+Vref和-Vref。
9）提供虛擬示波器：2個通道模擬信號輸入：可測量相平面顯示，頻域?qū)?shù)幅頻、相頻曲線，幅相曲線等；示波器的時域顯示方式：示波器的相平面顯示（X-Y）方式；示波器的頻率特性顯示方式有對數(shù)幅頻特性顯示、對數(shù)相頻特性顯示（伯德圖），幅相特性顯示方式（奈奎斯特圖），時域分析（弧度）顯示方式；示波器的計算機(jī)控制顯示方式。
10）外圍控制對象：步進(jìn)電機(jī)（35BY48）轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角控制 ；直流電機(jī)（BY25）脈沖測速輸出及電壓測速輸出；溫度模塊可調(diào)脈沖寬度輸入控制及電壓輸入控制加熱，熱敏電阻測溫（0℃～76.5℃）。
11）外設(shè)接口輸入/輸出模塊：6路開關(guān)量輸入和8路開關(guān)量輸出、1路溫控接口（鉑電阻PT100）、5個預(yù)留測孔。
（5）測控電路實驗掛箱
豐富的實驗?zāi)K：如通用電路單元，差動放大單元，同相交流放大單元，雙／三高共模抑制比放大電路單元，頻率調(diào)制／鑒頻單元，調(diào)幅／解調(diào)單元，反相滯回比較器，窗口比較器，開關(guān)電容濾波器，精密全波整流單元，自舉組合電路，移相電橋單元，脈寬調(diào)制單元，開關(guān)式調(diào)制單元，波形轉(zhuǎn)換單元，全波相敏檢波單元，分頻單元，負(fù)載單元，電阻鏈分相細(xì)分電路單元、鎖相環(huán)單元、可控硅調(diào)壓單元等模塊化設(shè)計方便實驗教學(xué)。
七、 裝置的配備表

序號	名稱	單位	數(shù)量	備注
1	實驗控制屏	套	1
2	實驗桌	張	1
3	掛箱與模塊	套	1	傳感器由多種傳感器和信號調(diào)理模塊
				核心模塊單元掛箱
				單片機(jī)單元掛箱
				信號與系統(tǒng)實驗掛箱
				自控原理與計算機(jī)控制掛箱
				測控電路實驗掛箱模塊
4	常用工具	套	1	一字螺絲刀1把；十字螺絲刀1把；剝線鉗1把；尖嘴鉗1把。
5	實驗說明書	套	1	指導(dǎo)學(xué)生實訓(xùn)
6	電腦桌	張	1	鋼鋁木結(jié)構(gòu)，裝有4只萬向輪、鍵盤托、電腦主機(jī)箱、顯示器后靠
7	配套教學(xué)資源	套	共1	附件，注：購5臺設(shè)備以下無此項配置