一种试验箱的制作方法

本实用新型属于教学仪器技术领域，涉及一种试验箱，具体涉及一种模块化设计、试验设备集成控制、电气信号互联、辅助教学试验、辅助科研试验的模块化、集成试验箱。

背景技术：

目前，教学竞赛、科研培训上用的试验器材大都结构复杂，体型笨重，使用不便，功能单一，价格昂贵且未对将来产品升级换代做出技术上的考虑；这导致很多试验都很难在课堂上进行演示讲解，只能在试验室完成，造成了实践与教学的脱节，同时耗费大量的时间、人力和物力。因此，需要一种能够满足目前教学科研的需要，又能为将来产品的升级换代做了技术上的考虑的一种便携式的试验装置来解决这一难题。

当前，嵌入式设备在实际生活中应用越来越广泛，嵌入式教学和科研也逐渐深入到各大专院校和科研院所，针对这一需求，市场上也出现了大量嵌入式辅助教学的产品，由于设计理念的限制，其灵活度不高，经常都是嵌入式控制板做为可更换的模块，而涉及的控制对象模块与试验箱一体设计，这样在需要多种控制对象和方案变换的场合，要想支持新的试验对象就需要更换整个试验箱底板，这在无疑损害了整个设备对各种教学科研需求的适应性和自身的适配性能。在实际教学和科研活动中，更加需求一种模块化、模块配置更加灵活、可直接操作外围设备的多嵌入式主控板的试验设备，在进行仿真调试时，各个使用到的模块均固定在箱体内，避免管理和使用上的混乱，因而也需要整个试验系统有更高的集成化。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于实现下述多个目的中的至少其中之一，即：提出一种模块化、集成化的、基于试验设备直接电气信号互联的、适用多型号嵌入式控制板的综合辅助教学研发试验箱。它能在智能嵌入式主控板和其他辅助模块同时上电工作的情况下，协调其与其他模块之间的信号关系，实现明晰的控制路径和测试效果。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种试验箱，包括：顶盖、箱体、底箱，在箱体内固定有试验箱底板；顶盖、箱体和底箱由上到下层叠依次顺序设置，其中顶盖和箱体可枢转地连接，箱体和底箱可枢转地连接，在所述顶盖、箱体和底箱与设置枢转连接装置的一侧相对的另外一侧设置有固定卡扣，所述顶盖、箱体和底箱层叠设置时通过所述固定卡扣卡合；所述试验箱底板上具有多个功能模块安装区，用于安装不同的功能模块，所述多个功能模块安装区内设置有相应的用于与各功能模块连接的数据接口，各安装区之间通过在试验箱底板内部设置的电气信号线相互连接，实现数据信号的传输、交换、互联。

作为优选实施例，所述可枢转地连接通过在侧边设置的铰链连接实现，所述铰链为金属铰链。

作为优选实施例，所述固定卡扣为可松开式固定卡扣。

作为优选实施例，所述多个功能模块安装区包括：嵌入式控制板安装区、显示控制模块安装区、信号源模块安装区、开发系统模块安装区，所述嵌入式控制板安装区、显示控制模块安装区、信号源模块安装区、开发系统模块安装区内部设置有相应的数据接口用于与其内部安装设置的嵌入式控制板、显示控制模块、信号源模块和开发系统模块相互连接。

作为优选实施例，所述底箱具有一定的容置空间，用于存放试验箱相关说明书、试验手册、电源适配器和信号线。

作为优选实施例，所述嵌入式控制板安装区具有：多个数据信号接口插座，辅助信号测试区，电源开机及电源接通指示灯，音视频信号电缆出线孔，供电电缆出线孔，模拟信号输入插座，所述嵌入式控制板安装区还设置有若干个控制板固定结构，用于固定所述嵌入式控制板。

作为优选实施例，所述显示控制模块安装区具有：显示控制模块标准接口插座、所述标准接口插座包括信号接口插座和电源接口插座；电源开关及电源接通指示灯；显示控制模块固定结构。

作为优选实施例，所述信号源模块安装区具有：信号源电缆出线孔、信号源模块安装孔、备用数据接口插座、供电电缆出线孔、音视频信号电缆出线孔、电源开关。

作为优选实施例，所述开发系统模块安装区用于固定安装仿真调试模块或辅助嵌入式无线通讯模块，其具有：两组小型嵌入式模块供电插座、模块固定孔、供电电缆出线孔。

附图说明

图1是本实用新型所述的试验箱的整体结构示意图；

图2是本实用新型所述的试验箱的装配示意图；

图3是本实用新型所述的试验箱的分离示意图；

图4是所述试验箱功能布局及信号接口分布示意图；

图5是ICTTEK-A型接口原理图；

图6是ICETEK-B型接口原理图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案，这里需要特别指出的是本实用新型所列的附图仅是为了说明问题方便而给出的示例性结构示意图，其并不是本实用新型的唯一正确实施方式，更不得解释成为是对本实用新型的限制。

图1是本实用新型所述的试验箱的整体结构示意图，所述试验箱包括：顶盖1、箱体2、底箱3，在箱体2内固定有试验箱底板4。顶盖1、箱体2和底箱3由上到下层叠依次顺序设置，其中顶盖1和箱体2可枢转地连接，箱体2和底箱3可枢转地连接，所述可枢转地连接可以通过在侧边设置的铰链连接实现，所述铰链优选为金属铰链。在所述顶盖1、箱体2和底箱3与设置枢转连接装置的一侧相对的另外一侧设置有固定卡扣，所述顶盖1、箱体2和底箱3层叠设置时通过所述固定卡扣卡合，所述固定卡扣为可松开式固定卡扣。

优选的设置方式为：所述顶盖1、箱体2、底箱3采用铝制边角加固设置，所述顶盖1、箱体2、底箱3在横截面方向大小一致，层叠放置时完全重合，四周齐平，试验箱底板4固定在箱体2中，上端和下端与箱体2平齐，所述顶盖1、箱体2、底箱3相互之间相互独立，可以分离。所述底箱3用于存放试验箱相关说明书、试验手册、电源适配器和配件(包括专用信号电缆)等；所述试验箱底板4具有四个功能区，即：嵌入式控制板5安装区、显示控制模块6安装区、信号源模块7安装区、开发系统模块8安装区，所述嵌入式控制板5安装区、显示控制模块6安装区、信号源模块7安装区、开发系统模块8安装区内部设置有相应的数据接口用于与其内部安装设置的嵌入式控制板5、显示控制模块6、信号源模块7和开发系统模块8相互连接，所述各安装区之间通过在试验箱底板4内部设置的电气信号线相互连接，实现数据信号的传输、交换、互联。

嵌入式控制板5安装区：位于试验箱底板4的右下部分，具有：多个标准ICETEK-A型接口插座5-1、5-2、5-3、5-4，所述标准ICETEK-A型接口插座的数量可以根据需要而设置，例如为4个；数个ICETEK-B型接口插座5-5；辅助信号测试区5-6；电源开机及电源接通指示灯5-7；音视频信号电缆出线孔5-8，5-9；供电电缆出线孔5-10；模拟信号输入插座5-11；所述嵌入式控制板5安装区还设置有若干个控制板固定结构，用于固定所述嵌入式控制板。

嵌入式控制板5包含嵌入式主控芯片，以及整板电源供电电路、复位电路、板载外设、通用接口、ICETEK-A型和/或ICETEK-B型接口，这些接口和电路均与嵌入式主控芯片连接。

显示控制模块6安装区：位于试验箱底板右上部分，具有：显示控制模块标准接口插座6-1、6-2、6-3、6-4、所述标准接口插座包括信号接口插座和电源接口插座；电源开关及电源接通指示灯6-5；显示控制模块固定结构6-6。

显示控制模块6，提供液晶显示、键盘、交通灯、蜂鸣器、闭环控制直流电机、步进电机这些可由嵌入式主控板直接控制的外围设备。

信号源模块7安装区：位于试验箱底板左上部分，具有信号源电缆出线孔7-1、信号源模块安装孔7-2、备用ICETEK-A型接口插座7-3、7-4、7-5、7-6、

供电电缆出线孔、音视频信号电缆出线孔、电源开关组成。

信号源模块7提供两路信号源波形输出、双信号源混合叠加波形输出、立体声音频信号输出、立体声音频信号输入(可驱动喇叭发声)、音频录音、放音等功能，其中波形信号可以调节幅度(0～3V)、波形(方波、三角波、正弦波、白噪声)、频率(10Hz～30KHz)，这些波形可由通过专用的电缆连接嵌入式主控板的通用接口，或通过连接控制板安装A区和B区的模拟信号输入插座，将信号输入/出到嵌入式控制板。

开发系统模块8安装区：位于试验箱底板左下部分，具有2组小型嵌入式模块供电插座、模块固定孔8-2、供电电缆出线孔8-1。用于固定安装仿真调试模块或辅助嵌入式无线通讯模块。

其他辅助区域：位于试验箱底板上述4种安装区之间及周边，由试验箱总电源插接插座4-1、试验箱总电源开关4-2、辅助电源电缆出线孔4-3、试验箱底板安装孔组成。用于试验箱底板各模块的供电控制和控制板，以及对信号源模块的供电输出、固定试验箱底板到试验箱箱体的功能。

信号连接控制策略设计：通过以上各功能区模块的安装，在试验箱底板上将各嵌入式控制板的接口信号引出，将控制板的信号(注：双向信号)连接到显示控制模块。信号源模块信号通过单独的信号连接线接插到相关信号插座上进行信号连接。仿真调试系统通过模块自身的电缆连接嵌入式控制板的仿真插头和计算机连接，实现用计算机对嵌入式模块的单独仿真控制。当实际使用中不需要信号源时，信号源固定区提供的备用ICETEK-A型接口插座可以接插各种应用于嵌入式控制板的扩展背板，由于这个接口插座通过试验箱底板一对一完全连接到嵌入式控制板区的ICETEK-A插座，在此区插接的扩展板，与直接插接到嵌入式控制板插座上的效果完全一致，并且还能通过单独的模块电源开关控制是否给扩展板上电运行。这种灵活的信号控制方案，是整个试验箱电气连接控制方案的核心。

电源控制：通过总电源插座及开关，可以控制整个试验箱相关设备(包括嵌入式模块、显示控制模块、信号源模块和设备)的电源开关。试验箱底板的电源插座接受DC+5V电源输入，并共给各模块DC+5V电源，同时，在试验箱底板上的电源转换接口上安装电源转换模块，可以实现DC+5V到其他电压的电源转换(比如DC+5V到DC+12V，到DC+24V等)，通过公用控制区的辅助电源电缆输出，可以给要求不同电源的信号源模块供电。

本实用新型的试验箱的技术特征是：

-模块化控制：各模块功能明确、均为插接固定，嵌入式控制板控制显示控制模块，开发系统模块负责连接嵌入式控制板和计算机，信号源模块给嵌入式控制板提供需要的测试信号。

-信号直接互联：所有控制和反馈信号实现无中间智能设备转接的双向直接互联，试验箱仅将信号进行连接，不对信号进行任何加工、翻译、处理。

-模块灵活可变：试验箱使用的所有模块，包括电源转换模块均是可更换的，只要接口兼容，试验箱安装的各模块可以根据需要随意更换型号，可组合出多种用途的试验设备。

-独立电源控制：每个模块均可以用开关开启和关闭。

-单独供电：整个试验箱采用单独直流5V电源适配器供电，还可以通过电源转换连接其他电平电源的设备和模块。

-高度集成：所有使用的模块均插接、固定在试验箱中，试验设备在使用中是完整的一体化系统，箱体三部分分工明确，在做试验时可只使用箱体部分，其他部分可分离保存。

本实用新型所述的试验箱的有益效果是：通过信号直接互联，使使用者可以充分使用各种手段与连接的外围设备进行通讯控制，保证了外设控制手段的多样化，避免单一简单的控制手段弊病，可以为整体嵌入式系统的系统集成和系统裁剪提供强有力的技术手段支持；嵌入式控制板可选择由单片机、DSP、CPLD、通用型CPU、FPGA这些常用于嵌入式设计的系统板卡，通过可安装模块的灵活搭配选择和简单更换插接，可满足使用者的各种需求，使不同年级、水平的学生共同使用一套设备，节省设备采购经费，降低试验设备管理需求；单独供电，多种转换电源输出，简化了试验设备在电源方面对试验环境的需求；紧凑、灵活、多功能的三层试验箱体设计，满足了教学科研应用对设备的各方面的要求，更方便运算、管理和使用。在以上各种优点的基础上，由于控制方案的先进，此款试验箱的结构简单，易于生产、维修和维护，整体造价有优势。

总之，所述试验箱，用于辅助学校嵌入式电子软硬件设计教学，或者进行相关领域科研开发工具，起到平滑连接各嵌入式控制板、辅助和指示运行状态、保障整个系统正常供电和逻辑关系正常运行、为操作者的测试提供便利的作用。所有配套嵌入式控制板均插接在一块底板上，通过定义相同的插座实现互联，模块可以更换型号或者更换位置解决不同的嵌入式模块和受控对象直接的互联、控制、通讯的问题，使不同类型、不同层次的智能嵌入式系统可以在同一套试验箱上工作、调试和运行，从而可试验更复杂的运行控制效果。

虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。