专利名称：现代传感器技术与单片机应用实训平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器及单片机相结合应用技术领域，特别涉及一种现代传感器技术与单片机应用实训平台。
背景技术：
20世纪90年代我国就将传感器与单片机相结合技术列入高新技术发展的重点，许多大专院校设立传感器与单片机相结合技术的课程，配备相关的实验条件和设备。目前公知的传感器与单片机相结合技术的实验设备是将一种传感器与一种单片机和一组电源组合成为单一实验功能的设备，如一种光电传感器与一种单片机和一组电源组合成为光电传感器实验设备。这种单一功能的实验设备虽然能满足讲授传感器与单片机相结合技术课程一种实验的需要，但是传感器与单片机相结合技术的课程实验有40多种，目前高等院校教学大纲规定的课程实验有13种，故需要很多实验设备。同时大专院校讲授课程、学员 实训和工程技术人员设计研发需要种类多、数量大的传感器与单片机相结合技术组合的套件，准备和携带种类多、数量大组合的套件需要很多的经济和物质资源，给传感器与单片机相结合技术的教学、实训和设计研发造成困难和障碍，为解决上述困难和障碍是本实用新型发明的目的。
发明内容本实用新型采用的技术方案是现代传感器技术与单片机应用实训平台由框架、桌体、10种传感器、6个器件组、一个单片机和一组电源组成，其特征是下部是桌体、上部是框架，框架固定在桌体上，将级联通信、人机交互、嵌入式单片机、电源和传感器分别组合成模块，框架中间固定安装级联通信模块，级联通信模块与框架上下两空当用磁力吸附方法，吸挂人机交互模块、嵌入式单片机模块、电源模块、应变片传感器模块、光电传感器模块、电涡流传感器模块、单总线传感器模块、温度传感器模块和移相器传感器模块，各模块制作印刷电路板并配制铁壳盒，铁盒模块能单独使用或几个模块组合应用。本实用新型还采取了如下技术措施(一 )本实训平台整体是框架固定在桌体上，下部是桌体、桌面右边放置键盘和显示器、下边是带抽屉的两联柜、右边柜放置计算机主机，上部是框架，框架里装置级联通信模块、人机交互模块、嵌入式单片机模块、电源模块和六个传感器模块。( 二)采用磁力吸附方法吸挂9个模块，即吸挂嵌入式单片机模块、人机交互模块、电源模块和六个传感器模块。(三)六个传感器模块由10种传感器和6个器件组组成。将传感器和器件组的元器件都装置在印刷电路板面上并板面上配画电路原理图，能直观传感器调理电路接线方式，如放大、滤波、线性化补偿等。(四)级联通信模块通过FPGA与嵌入式单片机模块组合再与六种模块进行智能系统免连写结构重组，即在原有固定连写不变的状态下，改变原有电路的连接方式形成一套新的连接电路系统，通过双切换按键完成19种实验系统硬件电路结构的连接。(五)嵌入式单片机模块用AT89S52单片机提供在线编程接口对芯片进行编程烧写，核心板背面设有2组双排50P插座与底板上2组双排50P插针连接，底板上有4X4矩阵键盘、4位8段数码管、一路RS232串行数据接口、128 X 64点阵液晶屏接口和4. 3寸TFT真彩触摸屏。4. 3寸TFT真彩触摸屏既能完成传感器的多项被控实验需求，又能完成实验终端控制设备，还能够脱离计算通过此终端适时地观看各实验目的、实验原理和实验步骤。(六)人机交互模块将转换元件输出的电 信号进行转换和处理感受被测量的变化，与嵌入式单片机模块组合，以面接线和手工接线结构重组两种实验方式，把传感器采集的数据用人机交互模块直接表现出来。(七)电源模块设计了电源保护和漏电保护电路，避免实验过程中因连接错线、发生短路和漏电安全问题。本实用新型具有的优点和积极效果本实用新型运用级联通信和人机交互技术，将10种传感器、6个元器件组、一个单片机和一组电源构成现代传感器技术与单片机应用实训平台，解决了目前传感器与单片机相结合技术实验设备单一功能的缺点，较好地满足了大专院校讲授传感器与单片机相结合技术课程实验的需要和讲授课程、学员实训以及工程技术人员设计研发传感器与单片机相结合技术需要种类多、数量大组合套件的困难和障碍。六个传感器模块都将元器件放置在印刷电路板面上并在板面上配画电路原理图，能直观传感器调理电路接线方式，可用面接线和手工接线两种方式进行19种实验。六个传感器模块、嵌入式单片机模块、人机交互模块和电源模块都能单独使用或几个模块组合应用，模块采用磁力吸附方法吸挂、方便更换节约时间，还为需要新设计制作的模块提供预留发展空间。本实用新型还配置了计算机可进行在线仿真、调试和编程，是传感器与单片机相结合应用技术教学实验、学生实训和工程技术人员设计研发的一台多功能、多用途的新产品。
图I是本实用新型整体结构图。图2是磁力吸附装置示意图。图3是电源模块印刷电路板图。图4是嵌入式单片机模块印刷电路板图。图5是人机交互模块印刷电路板图。图6是光电传感器模块(含光电调理模块)印刷电路板图。图7是应变片传感器模块(含应变调理模块)印刷电路板图。图8是电涡流传感器模块(含湿度传感器模块)印刷电路板图。图9是温度传感器模块(含电压放大器和气敏传感器模块)印刷电路板图。图10是单总线传感器模块(含超声波和集成电流传感器模块)印刷电路板图。图11是移相器模块(含相敏检波器、低流滤波器和振荡器模块)印刷电路图。图12是级联通信模块印刷电路板图。图中标记1、桌体2、框架3、电源模块4、嵌入式单片机模块5、人机交互模块
6、光电传感器模块7、应变片传感器模块8、电涡流传感器模块9、温度传感器模块10、单总线传感器模块11、移相器模块12、级联通信模块13、螺钉形强力磁铁14、模块铁壳盒的背部。
具体实施方式
为了进一步了解实用新型的内容、特点和功效，结合附图说明如下(一)在图I实施例中是本实用新型整体结构桌体(标记I)铁制长1600mm宽700mm高800mm,桌面用三聚氰胺贴面板，框架(标记2)采用30mmX60mm型材方招管长1200mm高800mm厚100mm,框架固定在桌面上。框架中间固定安装级联通信模块(标记12)级联通信模块下方采用磁力吸附方法吸挂电源模块(标记3)嵌入式单片机模块(标记4)人机交互模块(标记5)光电传感器模块；级联通信模块上方采用磁力吸附方法吸挂应变片传感器模块(标记7)电涡流传感器模块(标记8)温度传感器模块(标记9)单总线传感器模块(标记10)移相器模块(标记11)。(二)在图2实施例中用磁力吸附方法吸挂9个模块，其方法是在固定安装的级 联通信模块与框架形成上下两个空当，等距安装凹进框架52mm的四根型材方铝管，四根型材方铝管上各安装10个直径12mm、高10mm、间距IOOmm螺钉形强力磁铁(标记13)。六个传感器模块、人机交互模块、嵌入式单片机模块和电源模块，9个模块铁壳盒背部(标记14)吸挂在螺钉形强力磁铁上。(三)在图3中电源印刷电路板长420mm宽300mm，由V可调一组±5V电源、一组±12V、一组0-30V电源、一路电压显示表、2路漏电保护器、翘板式总开关、运行指示灯、电压数显表、频率数显表和一块70 X 140mm万用表组成，电源模块铁盒长440mm宽320mm厚52mm,横置吸挂框架上下两空当内。(四)在图4中嵌入式单片机印刷电路板长200mm宽300mm，由底板+AT89S52单片机核心板组成。底板包括4X8C蓝色液晶屏、4X4矩阵键盘、4位8段数码管、RS232串口、2组50P双排针及一组40P双排针座。核心板包括AT89S52单片机、10PISP下载接口、一个复位按键及2组50P双排座。核心板通过2组50P双排座与底板的2组50P双排针对接。嵌入式单片机模块铁盒长220mm高320mm厚52mm,竖置吸挂框架上下两空当内。(五)在图5中人机交互模块印刷电路板长200mm宽300mm，由一路步进电机、一路直流电机、一路可调电位器、一路电子蜂鸣器、一路继电器、一组串行数模转换电路和8路输入输出组成。人机交互模块铁盒长220mm高320mm厚52mm，竖置吸挂框架上下两空当内。(六)在图6、7、8、9、10和11中是六个传感器模块印刷电路板即图6光电传感器模块(含光电调理模块)图7应变片传感器模块(含应变调理模块)图8电涡流传感器模块(含湿度传感器模块)图9温度传感器模块(含电压放大器和气敏传感器模块)图10单总线传感器模块(含超声波和集成电流传感器模块)和图11移相器模块(含相敏检波器、低流滤波器和振荡器模块)的印刷电路板，六个传感器模块印刷电路板同一尺寸长200_宽300mm,六个传感器模块铁盒同一尺寸长220mm高320mm、厚52mm,竖置吸挂框架上下两空当内。(七)在图12中级联通信模块印刷电路板长1130mm宽140mm，由一个较大规模可编程集成电路板与五组40P共200个全开放式I/O输入输出接口和五组四路共20组电源输入输出接口组成，级联通信模块铁盒长1150mm、高320mm、厚52mm，横置固定在框 架上。
权利要求1.一种现代传感器技术与单片机应用实训平台，由框架、桌体、10种传感器、6个器件组、一个单片机和一组电源组成，其特征是下部是桌体、上部是框架，框架固定在桌体上，将级联通信、人机交互、嵌入式单片机、电源和传感器分别组合成模块，框架中间固定安装级联通信模块，级联通信模块与框架上下两空当用磁力吸附方法，吸挂人机交互模块、嵌入式单片机模块、电源模块、应变片传感器模块、光电传感器模块、电涡流传感器模块、单总线传感器模块、温度传感器模块和移相器传感器模块，各模块制作印刷电路板并配制铁壳盒，铁盒模块能单独使用或几个模块组合应用。
2.根据权利要求I所述的现代传感器技术与单片机应用实训平台，其特征是桌体长1600mm、宽700mm、高800mm,框架长1200mm、高800mm、厚100mm,级联通信模块印刷电路板长1130mm、宽140mm.，配制铁盒长1150mm、高320mm、厚52mm横置固定在框架上。
3.根据权利要求I所述的现代传感器技术与单片机应用实训平台，其特征是人机交互模块、嵌入式单片机模块、应变片传感器模块、光电传感器模块、电涡流传感器模块、单总线传感器模块、温度传感器模块和移相器传感器模块，印刷电路板同一尺寸长200_、宽300mm,其铁壳盒同一尺寸长220_、高320_、厚52mm,分别竖置吸挂框架上下两空当内，电源模块印刷电路板长420mm、宽300mm,其铁壳盒长440mm、宽320mm、厚52mm横置吸挂框架上下两空当内。
4.根据权利要求I所述的现代传感器技术与单片机应用实训平台，其特征是在固定安装的级联通信模块与框架形成的上下两个空当，等间距安装凹进框架52mm的四根型材方铝管，四根型材方铝管上各安装10个直径12mm、高10mm、间距IOOmm螺钉形强力磁铁，9个模块的铁壳盒背部吸挂在螺钉形强力磁铁上。
专利摘要现代传感器技术与单片机应用实训平台属于传感器与单片机相结合应用技术领域。其整体下部是桌体、上部是框架，框架中间固定安装级联通信铁盒模块，在级联通信铁盒模块与框架上下两空当，用磁力吸附方法吸挂人机交互铁盒模块、嵌入式单片机铁盒模块、电源铁盒模块、应变片传感器铁盒模块、光电传感器铁盒模块、电涡流传感器铁盒模块、单总线传感器铁盒模块、温度传感器铁盒模块和移相器传感器铁盒模块，铁盒模块可单独使用也可几个铁盒模块组合应用。本实用新型能进行传感器与单片机相结合技术课程实验19项，并能提供教学、学生实训和设计研发传感器与单片机相结合技术组合套件资源，是传感器与单片机相结合应用技术的一种多功能、多用途的新产品。
文档编号G09B23/18GK202512785SQ20112027283
公开日2012年10月31日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者宋立军, 宋耀宗, 张宪, 王鑫 申请人:天津芯慧鸿业科技发展有限公司