一种电类实验台接线正误监测系统的制作方法

本发明属于自动化监测技术领域，特别是一种电类实验台接线正误监测系统。

背景技术：

在学习与电类相关的课程当中，进行电类实验是不可避免的。但一些实验接线复杂、电压较高，如果在实验当中，出现接线错误，轻者发生电源跳闸、保险丝熔断等情况耽误实验进度，重者损坏仪器设备甚至对人身安全造成威胁。目前，实验平台几乎都没有用来监测接线正误的系统，通用的方法是在学生完成所有接线之后，实验人员来检查接线的正误，这种方法不仅浪费时间，减慢实验进度，而且人为查线难免出现漏查、误查现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电类实验台接线正误监测系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电类实验台接线正误监测系统，包括电类实验平台、微控制器和pc机，所述电类实验平台包括模拟/数字双重信号实验连接线和接线孔，接线孔通过连接线与微控制器，将数字信号传输给微控制器，微控制器与pc机相连，将判别信息传输给pc机，并接收pc机发出的数据。

一种基于上述电类实验台接线正误监测系统的判断方法，包括以下步骤：

步骤1、判断一个实验接线孔和实验台上其余接线孔的关系，微控制器向与该实验接线孔相连接的io口输出高电平，同时检测微控制器中其余io口的电平高低，若能检测到高电平，则该io口所接的实验接线孔与当前接线孔连接，若检测不到高电平，则说明与该io口所接的实验接线孔与当前接线孔无连接关系；储存该实验接线孔与其余接线孔之间的连接关系；

步骤2、循环遍历向每一个接线孔输出高电平，依次检测和识别接线孔和其它接线孔之间的连接关系，并将连接关系存储在微控制器中；

步骤3、将步骤1和步骤2储存的实验平台上所有接线孔与其余接线孔之间的接线关系依次与微控制器储存的正确接线关系库进行比较，若接线关系与正确接线关系库中的一种接线匹配，则判定当前实验接线正确，若正确接线库中没有与当前接线关系的匹配项，则判定接线错误；

步骤4、将接线判定的结果和错误的接线信息通过通信系统传输给pc机以供查看；同时，若接线错误，则微控制发出错误信息，提醒必需重新接线才能继续实验，若接线正确，则提示接线正确，允许当前实验台进行实验。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：1)对传统实现接线孔和实验连接线进行改进，使其既具有传统的导通实际电路的功能，同时也具备传递接线口连接信号的功能；2)微控制器中的接线正误判断程序可以在实验接线完成之后，读取和识别实验台上各个接线孔的接线关系，与正确的连接关系相比较从而判断实验接线是否正确，避免因实验接线错误导致的设备和人员伤害，而且无需人工检查接线，减少实验人员检查接线的工作量；3)微控制器可将接线正误判别结果经通信系统传递至pc端，让实验人员了解接线错误部分，方便指导学生纠正接线错误；4)pc机可通过通信系统一键向所有实验台下载正确的接线关系，方便同一实验台进行不同的实验，提高接线正误监测系统的通用性和灵活性。

附图说明

图1为电类实验台接线正误监测系统结构示意图。

图2为图1中虚线框内的局部放大图。

图3为微控制器中接线正误判定程序流程图。

图中编号所代表的含义为：1-传输模拟/数字双重信号的实验接线孔；2-传输模拟/数字双重信号的实验连接线；3-传输模拟电量的实验孔；4-传输数字信号的实验孔；5-传输模拟电量的实验连接线；6-传输数字信号的实验连接线。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

结合附图，本发明的一种电类实验台接线正误监测系统，包括电类实验平台、微控制器和pc机，所述电类实验平台包括模拟/数字双重信号实验连接线和接线孔，接线孔通过连接线与微控制器，将数字信号传输给微控制器，微控制器与pc机相连，将判别信息传输给pc机，并接收pc机发出的数据。

所述模拟/数字双重信号实验连接线两部分相互绝缘。

一种基于上述电类实验台接线正误监测系统的判断方法，包括以下步骤：

步骤1、判断一个实验接线孔和实验台上其余接线孔的关系，微控制器向与该实验接线孔相连接的io口输出高电平，同时检测微控制器中其余io口的电平高低，若能检测到高电平，则该io口所接的实验接线孔与当前接线孔连接，若检测不到高电平，则说明与该io口所接的实验接线孔与当前接线孔无连接关系；储存该实验接线孔与其余接线孔之间的连接关系；

步骤2、循环遍历向每一个接线孔输出高电平，依次检测和识别接线孔和其它接线孔之间的连接关系，并将连接关系存储在微控制器中；

步骤3、将步骤1和步骤2储存的实验平台上所有接线孔与其余接线孔之间的接线关系依次与微控制器储存的正确接线关系库进行比较，若接线关系与正确接线关系库中的一种接线匹配，则判定当前实验接线正确，若正确接线库中没有与当前接线关系的匹配项，则判定接线错误；

步骤4、将接线判定的结果和错误的接线信息通过通信系统传输给pc机以供查看；同时，若接线错误，则微控制发出错误信息，提醒必需重新接线才能继续实验，若接线正确，则提示接线正确，允许当前实验台进行实验。

本发明的系统在学生完成实验接线之后，自动检查接线是否完整和正确，既减轻了实验人员的工作量，加快实验进度，同时也可以避免因实验接线错误导致的设备和人员伤害。

下面进行更详细的描述。

一种电类实验台接线正误监测系统，包括模拟和数字双重信号实验连接线和接线孔，微控制器以及pc机与微控制器间通信系统。所述模拟和数字双重信号实验连接线用于代替传统实验连接线，连接实验接线口；微控制器在完成实验接线后，读取当前接线口的连接关系并判断实验接线是否正确；微控制器与pc机间通信系统用于将实验室内各个实验平台的接线正误情况传递至pc端，供实验人员查看。

所述模拟和数字双重信号实验连接线和接线孔，包括电路连接线和接线口，信号连接线和连接口两部分，且两部分相互绝缘。电路连接线和接线孔的功能和普通实验连接线相同，用于连通实际电路，传输电压和电流等模拟量；信号连接线和接线孔则用于传输两个实验端口是否连通的高低电平信号。

所述微控制器的io口都与实验台上接线孔的信号线连接孔一一对应，通过微控制器io口向某个实验连接孔输出高电平，其它能检测到高电平的端口则与该孔相连接，其它与该端口无电气连接关系的端口则检测不到高电平，循环遍历向每一个接线孔输出高电平，检测其他接线孔的电平状态便可以判断出所有接线孔之间的连接状态，并将其与微控制器中存储的实验正确连接形式进行对比，从而判断当前的实验接线是否正确。

所述微控制器与pc机间通信系统可以实现pc端与微控制器之间的双向通信。通过通信系统，pc机可以一键向实验室中所有实验台的微控制器下载安装实验的正确接线形式；各实验台上的微控制器则可以把各个实验台的接线正误信息，实验错误的连接部分传递给pc机供实验人员查看，并检查各实验台接线情况。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例

结合图1，本实施例的电类实验台接线正误监测系统，包括可以同时传输模拟和数字信号的实验接线孔和连接线、微控制器和pc机与微控制器间的通信系统。

结合图1，所述可同时传输模拟和数字信号的实验接线孔如图中1～6所示，所述可同时传输模拟和数字信号的实验连接线如图中l13所示。

结合图2，将实验台上每一个接线孔设计为两部分，且两部分互相电气隔离，一部分为实际电路的连接线接线孔(图中粗线所示)，另一部分为数字信号线接线孔(图中细线所示)；将每一条实验连接线也分为两部分，两部分互相绝缘，一部分为连接实际电路的连接线，另一部分为用于传递连接信号的信号线；实验接线孔和连接线中用于连接实际电路的部分和传统实验台中的接线孔和连接线相同，用于导通实际的电路。实验接线孔中新增加的数字信合线接线孔和连接线中新增的传递连接信号的信号线共同组成实验台的信号系统，

信号系统与实际的实验台电路系统完全电气隔离，将原来的实现单一功能的接线孔替换成包含信号线接线孔和连接线接线孔两个部分的接线孔，将原来的导线替换成包含连接线和信号线两部分的导线，这样，每次连线时，不仅连通了实际的电路，也将信号线路连通。只要导线和接线孔设计合理，对于实验的学生而言，其实验体验可以做到与改进前无任何差别。

结合图1，将实验台上每一个接线孔的信号线接线孔都与微控制器的一个io口连接，可以通过微控制器中的接线正误判断程序判别当前的实验接线是否正确，微控制器中的接线正误判别程序如图3所示。在完成实验接线之后，首先通过微控制器采集实验台每个接线口之间的连接关系。如图2所示，现在要采集实验接线孔1和3之间的连接关系，此时通过微控制io端口向接线孔1输出高电平，因为孔1和孔3经过导线连接，则微控制器连接接线孔3的端口可以检测到高电平，而其他端口检测不到高电平，循环遍历向每一个接线孔输出高电平，检测其他接线孔的电平状态便可以判断出所有接线孔之间的连接状态。

由于对一个固定的实验，在正确的实验接线方式下，各实验接线孔的连接关系不唯一，但对应正确接线方式的接线孔连接关系是可以枚举的，各个接线孔之间的所有接线形式也是可枚举的。可以将所有对应正确接线方式的接线孔连接关系先存储在微控制器中，在微控制器判断出所有接线孔之间的连接关系之后，将当前实验接线孔的连接关系和存储的正确接线关系逐个对比，若微控制器判断出此实验的接线孔连接关系为所有正确连接方式中的一种，便可以判断出此实验的连线是正确的，相反的，如果我们判断出某同学的实验接线方式不属于所有正确连线方式中的任意一种，我们便可以判断出此同学的连线是错误的，必须重新接线。

在微控制器判别出当前接线是否正确之后，微控制器可以通过pc机与微控制器间的通信系统，将本实验台的接线正误信息，实验中接线错误的连接部分传输至pc端供实验人员查看，并方便对接线错误的接线台进行接线纠正。另一方面，若实验更新，正确的实验接线孔连接方式改变，则可以通过pc机与微控制器间的通信系统，用pc一键将最新的正确接线方式全部下载到各个实验台中。

综上所述，本发明为电类实验平台设计一套自动监测系统，在学生完成实验接线之后，自动检查接线是否完整和正确，一方面减轻了实验人员检查接线的工作量，加快实验进度，更重要的是可以避免因实验接线错误导致的设备损坏和人员伤害。