一种电子电路实验数据提取及报告生成的嵌入式系统的制作方法

本发明是一种电子电路实验数据提取及报告生成的嵌入式系统，属于自动控制领域。

技术背景

目前，学生在进行电子电路实验前，学生需要根据实验指导书抄写实验报告，在实验过程中，通过万用表、示波器等仪器测量实验数据，并记录在实验报告上，待实验结束后上交给老师批阅，实验报告的抄写、手工记录实验数据的方式，不仅效率低下，且对波形图的绘制不准确，费时费力，影响教学质量。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种电子电路实验数据提取及报告生成的嵌入式系统，以单片机为控制核心，通过编程设计形成了人机交互界面。单片机根据按键模块置入的命令打开摄像头模块，摄像头模块将采集到的图像信号传给单片机，单片机对图像信号进行存储，并在液晶显示屏上显示；电压采样模块、电流采样模块将采样到的电压、电流信号通过a/d转换后送到单片机内部，单片机对采样到的电压、电流信号进行存储、转换后，在液晶显示屏显示，网络通信模块通过tcp/ip协议将单片机存储的信息传输到pc机和/或打印机打印。

本发明技术方案是：

一种电子电路实验数据提取及报告生成的嵌入式系统，包括单片机1、摄像头模块2、按键模块3、液晶显示屏4、电压采样模块5、电流采样模块6、网络通信模块7、pc机8、打印机9，摄像头模块2、按键模块3、液晶显示屏4连接在单片机1的i/o接口，电压采样模块5、电流采样模块6连接在单片机1的a/d采样口，网络通信模块7连接在单片机1的rmii接口，网络通信模块7通过tcp/ip协议将采集到的数据和/或图像传送到pc机8和/或打印机9。

所述单片机1包括stm32单片机最小系统及其i/o接口，stm32单片机最小系统包括stm32单片机10、lm1117稳压芯片11、电阻r1、r2、r3、r4、r5、电容c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12、晶振y1、y2，+5v电压通过电容c1滤波后并联在lm1117稳压芯片11的3脚和1脚，lm1117稳压芯片11的1脚和2脚间并联有电容c2、c3后再与stm32单片机10的vdd端和vssa端连接，stm32单片机10的vdd端通过电阻r1与vdda端连接，stm32单片机10的vdda端与vssa端并联有电容c4、c5，stm32单片机10的reset端通过电阻r2与按键k0的一端连接，按键k0的另一端接地，按键k0的两端并联有电容c6和电阻r3，stm32单片机10的reset端与pdr_on端通过串联电阻r2、r4连接，stm32单片机10的ph0_osc_in端与ph0_osc_out端通过并联晶振y1和电阻r5连接，stm32单片机10的ph0_osc_in端通过电容c7接地，stm32单片机10的ph0_osc_out端通过c8接地，stm32单片机10的pc14端与pc15端通过晶振y2连接，晶振y2的两端分别通过电容c9、c10接地，stm32单片机10的pc14端、pc15端分别通过电容c9、c10接地，stm32单片机10的vss端接地，stm32单片机10的vcap_1端、vcap_2端分别通过电容c11、c12接地；

按键模块3包括ch452数码管驱动芯片12、按键k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9、k10、k11、k12、k13、k14、k15、k16、电阻r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、电容c13、c14，按键k1、k2、k3、k4的一端均通过电阻r10与ch452数码管驱动芯片12的seg0端连接，按键k5、k6、k7、k8的一端均通过电阻r11与ch452数码管驱动芯片12的seg1端连接，按键k9、k10、k11、k12的一端均通过电阻r12与ch452数码管驱动芯片12的seg2端连接，按键k13、k14、k15、k16的一端均通过电阻r13与ch452数码管驱动芯片12的seg3端连接，按键k1、k5、k9、k13的另一端均通过电阻r6与ch452数码管驱动芯片12的dig0端连接，按键k2、k6、k10、k14的另一端均通过电阻r7与ch452数码管驱动芯片12的dig1端连接，按键k3、k7、k11、k15的另一端均通过电阻r8与ch452数码管驱动芯片12的dig2端连接，按键k4、k8、k12、k16的另一端均通过电阻r9与ch452数码管驱动芯片12的dig3端连接，+5v电压通过并联电容c13、c14滤波后连接在ch452数码管驱动芯片12的vcc端和adrr端，ch452数码管驱动芯片12的gnd端、h3l2端接地，ch452数码管驱动芯片12的int端、sda端、scl端分别通过电阻r14、r15、r16与stm32单片机10的pe2端、pd12端、pd11端连接；

电压采样模块5包括黑表笔13、红表笔14、电阻r17、r18，黑表笔13接地，红表笔14通过电阻r17与stm32单片机10的pb12端连接，stm32单片机10的pb12端通过电阻r18接地；

电流采样模块6包括acs712电流传感器15、黄表笔16、蓝表笔17、电容c15、c16、电阻r19、r20，acs712电流传感器15的filter端通过电容c15接地，acs712电流传感器15的gnd端接地，+5v电源通过并联滤波电容c16后与acs712电流传感器15的vcc端连接，acs712电流传感器15的ip+端与黄表笔15连接，acs712电流传感器15的ip-端与蓝表笔16连接，acs712电流传感器15的vout端通过电阻r19与stm32单片机10的pb13端连接，stm32单片机10的pb13端通过电阻r20接地；

所述网络通信模块7包括lan8720a芯片18、rj45以太网接口19、电阻r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27、r28、r29、r30、r31、r32、电容c17、c18、c19、c20、c21、c22、c23、c24、c25、c26、c27、c28、c29、c30、晶振y3，stm32单片机10的pa2端通过电阻r21与lan8720a芯片18的12脚连接，stm32单片机10的pc1端、pg13端、pg14端、pg11端、pc4端、pc5端、pa7端、pa1端依次与lan8720a芯片18的13脚、17脚、18脚、16脚、8脚、7脚、11脚、14脚连接；lan8720a芯片18的15脚和24脚通过电阻r22、r23接地，stm32单片机10的vdd端与电感l的一端连接，电感l的另一端与rj45以太网接口19的4脚、5脚及lan8720a芯片18的19脚和1脚连接，同时分别通过电阻r24、r12、r13、r14与lan8720a芯片18的21脚、20脚、23脚、22脚连接，电感l的两端并联有电容c24、电容c25，lan8720a芯片18的2脚、3脚、19脚、1脚、9脚分别通过电阻r28、r29、电容c17、c18、c19接地，电容c20、c21并联后与lan8720a芯片18的6脚连接，lan8720a芯片18的25脚接地，lan8720a芯片18的4脚通过并联电容c23滤波后依次通过晶振y3、电阻r30与其5脚连接，晶振y3和电阻r30的连接端通过电容c22接地；lan8720a芯片18的21脚、20脚、23脚、22脚、2脚、3脚依次连接着rj45以太网接口19的1脚、2脚、3脚、6脚、9脚、12脚，rj45以太网接口19的1脚、2脚、3脚、6脚、4脚、11脚、10脚分别通过电容c26、c27、c28、c29、c30、电阻r31、r32接地，rj45以太网接口19的13脚、14脚、8脚接地。

本发明的工作原理是：

接通电源，连接网络后，系统进行初始化，按下按键k0对系统进行复位，进入登录界面，学生通过按键模块3输入学号、密码后，输错信息时，按下取消键k16重新输入信息；按下确定键k15后进入拍照确认个人信息界面，stm32单片机10控制摄像头模块2打开，按下确定键k15进行拍照，液晶显示屏4上显示所拍照片，若需要重新拍摄，按下取消键k16重新拍照，若该照片拍摄清晰，按下确定键k15进入实验选择界面，通过上下左右移动键k11～k14控制光标移动选择实验，并按下确定键k15进入实验数据采集或图像采集界面，若需要对电压信号进行采集，则将黑表笔13接地，红表笔14接电源正极，若需要对电压信号进行采集，则将黄表笔16和蓝表笔17顺着电流的方向接入电路，stm32单片机10将采集到的电压、电流信号自动存储，并在液晶显示屏4上显示；若需要对图像信号进行采集，单片机1自动打开摄像头模块2，学生通过摄像头模块2进行图像采集（图像采集操作与个人信息确认过程的操作一致）；待所有实验数据、图像采集完毕后，液晶显示屏4上显示“是否生成实验报告”，按下确定键k15，生成实验报告。学生可以通过上移键k11和下移键k12预览所生成的实验报告，在实验报告的底部有“打印”和“上传”两颗按钮，将光标移动到“打印”按钮处，按下确定键k15，实验报告通过网络通信模块7上传到打印机8打印，将光标移动到“上传”按钮处，按下确定键k15，实验报告通过网络通信模块7上传pc机保存，实验教师可以在pc机上查看学生的实验报告。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种电子电路实验数据提取及报告生成的嵌入式系统，能够在实验现场对实验数据、图片进行提取、保存、生成实验报告，并通过网络通信模块将实验报告发送到pc机保存和/或打印机打印，解决了学生手工抄写实验报告、记录实验数据而导致学习效率低下的问题，同时，结构简单、容易操作。

附图说明

图1是本发明电路原理框图；

图2是本发明单片机最小系统原理示意图；

图3是网络通信模块原理示意图；

图4是本发明工作流程图；

图1～图4中各标号：1-单片机、2-摄像头模块、3-按键模块、4-液晶显示屏、5-电压采样模块、6-电流采样模块、7-网络通信模块、8-pc机、9-打印机、10-stm32单片机10、11-lm1117稳压芯片、12-ch452数码管驱动芯片、13-acs712电流传感器、14-黑表笔、15-红表笔、16-黄表笔、17-蓝表笔、18-lan8720a芯片、19-rj45以太网接口，r1~r32-电阻、c1~c30-电容、y1~y3-晶振、l-电感、k0~k16-按键。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种电子电路实验数据提取及报告生成的嵌入式系统，包括单片机1、摄像头模块2、按键模块3、液晶显示屏4、电压采样模块5、电流采样模块6、网络通信模块7、pc机8、打印机9，摄像头模块2、按键模块3、液晶显示屏4连接在单片机1的i/o接口，电压采样模块5、电流采样模块6连接在单片机1的a/d采样口，网络通信模块7连接在单片机1的rmii接口，网络通信模块7通过tcp/ip协议将采集到的数据和/或图像传送到pc机8和/或打印机9；

单片机1根据按键模块3置入的命令打开摄像头模块2，摄像头模块2将采集到的图像信号传给单片机1，单片机1对图像信号进行存储，并在液晶显示屏4上显示；电压采样模块5、电流采样模块6将采样到的电压、电流信号通过a/d转换后送到单片机1内部，单片机1对采样到的电压、电流信号进行存储、转换后，在液晶显示屏4显示，网络通信模块7通过tcp/ip协议将单片机1存储的信息传输到pc机8保存和/或打印机9打印。

实施例2：如图1～图3所示，一种电子电路实验数据提取及报告生成的嵌入式系统，包括单片机1、摄像头模块2、按键模块3、液晶显示屏4、电压采样模块5、电流采样模块6、网络通信模块7、pc机8、打印机9，摄像头模块2、按键模块3、液晶显示屏4连接在单片机1的i/o接口，电压采样模块5、电流采样模块6连接在单片机1的a/d采样口，网络通信模块7连接在单片机1的rmii接口，网络通信模块7通过tcp/ip协议将采集到的数据和/或传送到pc机8和/或打印机9；

单片机1根据按键模块3置入的命令打开摄像头模块2，摄像头模块2将采集到的图像信号传给单片机1，单片机1对图像信号进行存储，并在液晶显示屏4上显示；电压采样模块5、电流采样模块6将采样到的电压、电流信号通过a/d转换后送到单片机1内部，单片机1对采样到的电压、电流信号进行存储、转换后，在液晶显示屏4显示，网络通信模块7通过tcp/ip协议将单片机1存储的信息传输到pc机8保存和/或打印机9打印。

单片机1包括stm32单片机最小系统及其i/o接口，stm32单片机最小系统包括stm32单片机10、lm1117稳压芯片11、电阻r1、r2、r3、r4、r5、电容c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12、晶振y1、y2，+5v电压通过电容c1滤波后并联在lm1117稳压芯片11的3脚和1脚，lm1117稳压芯片11的1脚和2脚间并联有电容c2、c3后再与stm32单片机10的vdd端和vssa端连接，stm32单片机10的vdd端通过电阻r1与vdda端连接，stm32单片机10的vdda端与vssa端并联有电容c4、c5，stm32单片机10的reset端通过电阻r2与按键k0的一端连接，按键k0的另一端接地，按键k0的两端并联有电容c6和电阻r3，stm32单片机10的reset端与pdr_on端通过串联电阻r2、r4连接，stm32单片机10的ph0_osc_in端与ph0_osc_out端通过并联晶振y1和电阻r5连接，stm32单片机10的ph0_osc_in端通过电容c7接地，stm32单片机10的ph0_osc_out端通过c8接地，stm32单片机10的pc14端与pc15端通过晶振y2连接，晶振y2的两端分别通过电容c9、c10接地，stm32单片机10的pc14端、pc15端分别通过电容c9、c10接地，stm32单片机10的vss端接地，stm32单片机10的vcap_1端、vcap_2端分别通过电容c11、c12接地。

按键模块3包括ch452数码管驱动芯片12、按键k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9、k10、k11、k12、k13、k14、k15、k16、电阻r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、电容c13、c14，按键k1、k2、k3、k4的一端均通过电阻r10与ch452数码管驱动芯片12的seg0端连接，按键k5、k6、k7、k8的一端均通过电阻r11与ch452数码管驱动芯片12的seg1端连接，按键k9、k10、k11、k12的一端均通过电阻r12与ch452数码管驱动芯片12的seg2端连接，按键k13、k14、k15、k16的一端均通过电阻r13与ch452数码管驱动芯片12的seg3端连接，按键k1、k5、k9、k13的另一端均通过电阻r6与ch452数码管驱动芯片12的dig0端连接，按键k2、k6、k10、k14的另一端均通过电阻r7与ch452数码管驱动芯片12的dig1端连接，按键k3、k7、k11、k15的另一端均通过电阻r8与ch452数码管驱动芯片12的dig2端连接，按键k4、k8、k12、k16的另一端均通过电阻r9与ch452数码管驱动芯片12的dig3端连接，+5v电压通过并联电容c13、c14滤波后连接在ch452数码管驱动芯片12的vcc端和adrr端，ch452数码管驱动芯片12的gnd端、h3l2端接地，ch452数码管驱动芯片12的int端、sda端、scl端分别通过电阻r14、r15、r16与stm32单片机10的pe2端、pd12端、pd11端连接。

电压采样模块5包括黑表笔13、红表笔14、电阻r17、r18，黑表笔13接地，红表笔14通过电阻r17与stm32单片机10的pb12端连接，stm32单片机10的pb12端通过电阻r18接地。

电流采样模块6包括acs712电流传感器15、黄表笔16、蓝表笔17、电容c15、c16、电阻r19、r20，acs712电流传感器15的filter端通过电容c15接地，acs712电流传感器15的gnd端接地，+5v电源通过并联滤波电容c16后与acs712电流传感器15的vcc端连接，acs712电流传感器15的ip+端与黄表笔15连接，acs712电流传感器15的ip-端与蓝表笔16连接，acs712电流传感器15的vout端通过电阻r19与stm32单片机10的pb13端连接，stm32单片机10的pb13端通过电阻r20接地。

网络通信模块7包括lan8720a芯片18、rj45以太网接口19、电阻r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27、r28、r29、r30、r31、r32、电容c17、c18、c19、c20、c21、c22、c23、c24、c25、c26、c27、c28、c29、c30、晶振y3，stm32单片机10的pa2端通过电阻r21与lan8720a芯片18的12脚连接，stm32单片机10的pc1端、pg13端、pg14端、pg11端、pc4端、pc5端、pa7端、pa1端依次与lan8720a芯片18的13脚、17脚、18脚、16脚、8脚、7脚、11脚、14脚连接；lan8720a芯片18的15脚和24脚通过电阻r22、r23接地，stm32单片机10的vdd端与电感l的一端连接，电感l的另一端与rj45以太网接口19的4脚、5脚及lan8720a芯片18的19脚和1脚连接，同时分别通过电阻r24、r12、r13、r14与lan8720a芯片18的21脚、20脚、23脚、22脚连接，电感l的两端并联有电容c24、电容c25，lan8720a芯片18的2脚、3脚、19脚、1脚、9脚分别通过电阻r28、r29、电容c17、c18、c19接地，电容c20、c21并联后与lan8720a芯片18的6脚连接，lan8720a芯片18的25脚接地，lan8720a芯片18的4脚通过并联电容c23滤波后依次通过晶振y3、电阻r30与其5脚连接，晶振y3和电阻r30的连接端通过电容c22接地；lan8720a芯片18的21脚、20脚、23脚、22脚、2脚、3脚依次连接着rj45以太网接口19的1脚、2脚、3脚、6脚、9脚、12脚，rj45以太网接口19的1脚、2脚、3脚、6脚、4脚、11脚、10脚分别通过电容c26、c27、c28、c29、c30、电阻r31、r32接地，rj45以太网接口19的13脚、14脚、8脚接地。

如图4所示，接通电源，连接网络后，系统进行初始化，按下按键k0对系统进行复位，进入登录界面，学生通过按键模块3输入学号、密码后，输错信息时，按下取消键k16重新输入信息；按下确定键k15后进入拍照确认个人信息界面，stm32单片机10控制摄像头模块2打开，按下确定键k15进行拍照，液晶显示屏4上显示所拍照片，若需要重新拍摄，按下取消键k16重新拍照，若该照片拍摄清晰，按下确定键k15进入实验选择界面，通过上下左右移动键k11～k14控制光标移动选择实验，并按下确定键k15进入实验数据采集或图像采集界面，若需要对电压信号进行采集，则将黑表笔13接地，红表笔14接电源正极，若需要对电压信号进行采集，则将黄表笔16和蓝表笔17顺着电流的方向接入电路，stm32单片机10将采集到的电压、电流信号自动存储，并在液晶显示屏4上显示；若需要对图像信号进行采集，单片机1自动打开摄像头模块2，学生通过摄像头模块2进行图像采集（图像采集操作与个人信息确认过程的操作一致）；待所有实验数据、图像采集完毕后，液晶显示屏4上显示“是否生成实验报告”，按下确定键k15，生成实验报告。学生可以通过上移键k11和下移键k12预览所生成的实验报告，在实验报告的底部有“打印”和“上传”两颗按钮，将光标移动到“打印”按钮处，按下确定键k15，实验报告通过网络通信模块7上传到打印机8打印，将光标移动到“上传”按钮处，按下确定键k15，实验报告通过网络通信模块7上传pc机保存，实验教师可以在pc机上查看学生的实验报告。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。