一种电工和电子技术实验装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种电工和电子技术实验装置。
【【背景技术】】
[0002]传统的电工和电子技术领域使用的模拟电路实验箱，绝大部分的设计都是将经典的模拟电路设计电路方案直观的平铺在试验箱上，学习者通过复杂的跳线来完成学习和实验。由于电路的布局有限，一个试验箱中很难囊括绝大部分的模拟电路。所有在教学中，往往需要多个类似的不同电路的试验箱才能完成的体现模拟电路的所有涉及内容，而且原有的试验箱往往是需要大量的配套诸如示波器、万用表等仪器仪表的支持才能完成。传统大学试验箱功能虽然强大涵盖的知识面全，但是也有体积大、不易携带、辅助设备复杂、调试困难、针对性不强、成本高等诸多劣势存在。
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【发明内容】
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[0003]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种电工和电子技术实验装置，其采用模块化设计，实验过程只需将要进行实验的模块插到母板上，分模块的设计有助于提高学生对待实验部分的关注，具备集简易性、通用性、便携性、模块化等于一体的优点。
[0004]为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为:
[0005]一种电工和电子技术实验装置，其包括母板和可与母板插接的子板，所述子板包括LCD显示模块、电源升压模块、电源降压模块、电机模块、电阻测量模块、高速压控模块、MDAC模块、频率测量相位跟踪模和LED模块，所述母板包括MCU、通信模块和存储器，所述通信模块包括 USB、UART, I2C、SSI/SPI 以及 CAN。
[0006]作为本发明进一步的改进，所述MCU采用Tiva C系列TM4C123x ARMCortex-M4MCU。
[0007]作为本发明进一步的改进，所述母板通过USB线供电，供电电源采用Mini USB A接口标准。
[0008]与现有技术相比，本发明取得的有益效果为:
[0009]本发明很好的准对现有技术存在的问题做出了优化改进，在保留原有内容不缩水的情况下，提出了简易性、通用性、便携性、模块化等于一体的综合解决方案。使得大学生开展相关知识学习试验时更为便捷高效。
[0010]由于采用了 B00SterPack接口标准，使得本发明装置的模块化设计可以涉及到更多的专业领域方向，而和已有的模块不产生任何对立和冲突，具备无限可扩展性。
[0011]本实验装置套件主要针对大中专院校电工电子类课程教育而定制，涵盖包括单片机(MCU)、信号链电路、电源等诸多大类的电子类高校课程内容。能够协助高校教师更好地完成电工电子类相关课程的教学工作。
[0012]本发明设计了统一接口的模块，针对不同方向的电工电子类知识，结合本身的特性整合到独立的一个模块电路上形成子板，使得学生有针对性的学习知识。
[0013]本发明包含了 IXD模块，能够通过编程实现基本的数据监测和显示功能。
[0014]本发明实验装置套件缩小了电路的尺寸，将模拟电路的经典案例根据分类放在了不同的模块中，需要或者想要学习哪块内容就只需要选择对应的模块。而不需要考虑其他的电路。
【【附图说明】】
[0015]图1为本发明系统连线拓扑示意图；
[0016]图2为本发明USB线的剖面图；
[0017]图3为本发明USB线的数据构成图；
[0018]图4为实施例3的软件流程图；
[0019]在附图中:
[0020]I聚乙烯树胶护套、2外屏蔽层、3内屏蔽层、4差分信号线、5VBUS、6电源地线。
【【具体实施方式】】
[0021]下面将结合附图1-4对本发明进行进一步详细的说明。
[0022]本发明的电工和电子技术实验装置为大学生创新实验套件(下文简称:MSEK)主要由母板(TivaCortex_M4Launchpad)和子板(多种类型模拟实验模块)组成。子板包括、IXD显示模块(IXD)、电源升压模块(DC-DC_Boost)、电源降压模块(DC_DC_Buck)、电机模块(Motor)、电阻测量模块(Resistor Measure)、高速压控模块(High-Speed)、MDAC模块(MDAC)、频率测量相位跟踪模块(Frequence-Phace-Lock)和LED等模块组成。
[0023]本装置是配合TI的Tiva CortexHMLaunchPad微控制器开发板完成模拟电路的教学实验课程培训。
[0024]其中母板包括Tiva C系列TM4C123x ARM Cortex_M4MCU，其是率先采用65纳米闪存工艺技术构建、基于Cortex-M的MCU，为实现更快速、更大容量、更低功耗的存储器设定了发展蓝图。提供工作速率达80MHz的ARM Cortex-M4浮点内核；它通过高性能模拟集成支持混合信号应用:两个高性能12位模数转换器(ADC)与3个比较器；无需性能权衡:可在全面IMSPS额定速率下实现12位ADC高精度，无需任何硬件平衡；支持片上连接选项通信:包括USB (主机、器件与移动)、UART、I2C、SSI/SPI以及CAN等；支持用户界面或配置参数的高持久、非易失性存储，可降低系统成本:使用集成型EEPROM ;可实现更长的电池使用寿命，支持有限的功率预算:低功耗，待机电流低至1.6mA ;满足不同应用需求:提供高达256KB闪存及32KBSRAM的器件选项。
[0025]本发明的配套软件包括:开发工具软件和实际可运行在Tiva CorteX-M4上的可执行程序，所述开发工具主要有:
[0026]CCS 软件
[0027]最为重要的是有TI提供的CCS (Code Composer Stud1)。它支持软件开发过程、CCS组件及CCS使用的文件和变量。CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，它能够加速开发进程，提高工作效率。
[0028]LM Flash Programmer
[0029]LM Flash Programmer是应用在Tiva C系列和Stellaris系列微控制器开发板和评估板上做flash编程烧写的免费软件。它可以讲CCS编译生成的.bin文件直接烧写到MCU的flash中上电运行。
[0030]其中试验程序软件如下:
[0031]Tiva Cortex-M4上编写的用于模块实验的支持性的软件程序。在不同的模块实验中，独立的模块都需要连接到MCU上做信号生成、数据采集已经后台处理和IXD显示等诸多功能。本发明解决方案提供了一整套完整的软件程序。其中包括所有独立模块的支持软件程序同时也整合所有的模块程序到一个软件中，学习者可以根据自己的实验需要选择程序运行。
[0032]本发明中所有的模块采用唯一 USB供电，实验套件通过USB线供电无需专用的电源，学生可以很方便将实验套件联接到计算机的USB 口或者测试仪器的USB 口。如附图3和4所述，USB导线有中有两根差分信号线4(D+和D-)和两根电源线(+5V和电源地)，USB OGT标准中对mini usb接头定义多出一个ID线,用来检测插入