一种基于MCU的新型电子技术实验系统的制作方法

本实用新型涉及一种电子技术实验系统，特别涉及一种基于MCU的新型电子技术实验系统。

背景技术：

作为电子技术实践教学的基础，国内外许多高校对电子技术实验进行了深入的研究与探索，也正在进行相应的改革和调整。许多高校通过购买成套的电子技术实验系统来满足实验硬件的需要，我校前期也曾经从市场上购买过成品实验箱，但经过一段时间的试用，我们发现，现有的电子技术实验系统主要强调功能的全面性、可做实验题目的多样性，很少有针对强化学生分析电路、查找电路故障的实验系统。学生在做实验的过程中当遇到问题时，常常手足无措、无从下手、不知道如何解决遇到的问题，经过与学生的沟通和对其它高校的调研，我们发现：

虽然电子技术芯片型号众多，但限于实验室条件，同时便于管理，实验室一般提供的芯片种类有限，相应的学生设计方案也受到限制，这样造成学生懒于动脑、互相抄袭。如果实验系统硬件具有设置故障点的功能，就可做到一人一题，寻找故障点的过程就像寻宝过程，学生比较有兴趣，可极大地提高了学生做实验的积极性。

② 电子技术实验过程中经常出现一些学生常犯的失误和错误，有时候这种错误是典型的和普遍的，学生常常因为查找错误而耽误大量的实验时间，如果有可以设置故障点的电子技术实验系统，通过人为的模拟这种故障有助于学生加深印象，避免犯同样的错误，把精力放到电路的设计和分析上。

常用电子测量仪器仪表的使用是学生应掌握的基本技能，但是现阶段对仪器的学习和使用分散的、单一的，很少有可以培养学生综合利用各种仪器的题目。如果有可以设置故障点的电子技术实验系统，通过故意设置一些小故障，学生可以带着任务进行学习仪器的使用，这样能够比较各种测量仪器的使用范围和优缺点，学生对仪器的选择和使用才会更有效率和效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于MCU的新型电子技术实验系统，通过增加微控制器和无线模块，利用上位机实现故障点设置和监测功能，实现了电子技术实验系统的智能化。

其技术方案是：包括微控制器、芯片故障设置模块、电源故障设置模块、输入输出故障设置模块、无线通讯模块，所述微控制器采用具有模拟信号和数字信号的单片机C8051F120，微控制器分别连接芯片故障设置模块、电源故障设置模块、输入输出故障设置模块和无线通讯模块，其中，芯片故障设置模块、电源故障设置模块和输入输出故障设置模块通过微控制器的I/O控制继电器的动作，实现信号的通断和电路的切换，以此模拟电路中出现的导线和芯片的接触不良；另外，通过A/D采集故障点的信息，由无线通讯模块实现学生实验过程的监测。

无线通讯模块由两部分构成，一是信号的采集与发射装置，由传感器和SRWF-501集成电路模块构成；二是信号的接收、测量和控制装置，由SRWF-501集成电路模块和上位的服务器端构成，SRWF-501集成电路模块通过三根引线与单片机C8051F120相连，单片机C8051F120通过RXD和TXD两个接口实现与SRWF-501之间数据的接收与发送，属于半双工通信方式。

SRWF-501通过另外三根引线与PC机的串口相连，PC机通过串口的RX和TX实现数据的接收与发送，属于半双工通信方式。

单片机和微机之间串口波特率都设为9600。

SRWF-501是一种单片无线收发一体的芯片，提供了1个9针的连接器，SRWF-501包含了高频发射、高频接收、PLL合成和多频道切换电路。

本实用新型的有益效果是：通过增加微控制器和无线模块，利用上位机实现故障点设置和监测功能，实现了电子技术实验系统的智能化。采用这种改进的实验平台，除了可以进行常规实验外，最重要的是通过故障点的远端设置和监测功能，使实验硬件的功能丰富起来，学生查错的过程像寻宝的过程，学习兴趣比较浓厚，积极性较高。同时学生做实验的过程透明起来，教师可以实时掌握学生做实验的进度，可以随时发现学生做实验过程中暴露出的问题，这样更有助于改进今后的实验教学。

具有故障点设置和监测功能的智能电子技术实验系统是一种全新的实验系统，除了基本的电子技术实验外，目前以新实验系统为硬件基础，开发设计出新实验项目10多项，在每次实验中，虽说实验题目相同，实验硬件外观相同，但是通过远端设置实验系统功能后，每个学生的硬件情况却是不同的，这样可有效地避免学生抄袭，对学生的评价和考核更加的客观。

附图说明

附图1是本实用新型的系统总框图示意图；

附图2是本实用新型的实验系统控制部分结构示意图；

附图3是本实用新型的无线模块节点结构示意图；

附图4是本实用新型的服务器端节点示意图；

附图5是本实用新型的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型包括微控制器、芯片故障设置模块、电源故障设置模块、输入输出故障设置模块、无线通讯模块，所述微控制器采用具有模拟信号和数字信号的单片机C8051F120，微控制器分别连接芯片故障设置模块、电源故障设置模块、输入输出故障设置模块和无线通讯模块，其中，芯片故障设置模块、电源故障设置模块和输入输出故障设置模块通过微控制器的I/O控制继电器的动作，实现信号的通断和电路的切换，以此模拟电路中出现的导线和芯片的接触不良；另外，通过A/D采集故障点的信息，由无线通讯模块实现学生实验过程的监测。

无线通讯模块由两部分构成，一是信号的采集与发射装置，由传感器和SRWF-501集成电路模块构成；二是信号的接收、测量和控制装置，由SRWF-501集成电路模块和上位的服务器端构成，SRWF-501集成电路模块通过三根引线与单片机C8051F120相连，单片机C8051F120通过RXD和TXD两个接口实现与SRWF-501之间数据的接收与发送，属于半双工通信方式。

SRWF-501通过另外三根引线与PC机的串口相连，PC机通过串口的RX和TX实现数据的接收与发送，属于半双工通信方式。在传输过程中，需要注意以下几个问题：①通信双方数据传输的波特率一定要设成一致的。例如单片机和微机之间进行无线通信，单片机的串口波特率设为9600，微机的串口波特率也要设为9600，保证数据能够正确传输，否则就无法完成数据通信。②确保通信的双方(如单片机和微机)一方处于发送状态时，另一方为接收状态，保证数据顺利完成传输。③为了减少开关脉冲对无线模块的干扰，所以必须选择纹波系数统好的电源，最好是使用单独的稳压片进行供电。

SRWF-501是一种单片无线收发一体的芯片，提供了1个9针的连接器，SRWF-501包含了高频发射、高频接收、PLL合成和多频道切换电路。芯片采用抗干扰能力强的GFSK／FSK调制方式，工作频率稳定可靠，外围器件较少，并且能够直接和单片机或者是上位机进行串口连接，传输的数据无需曼彻斯特编码，效率比较高。

本实用新型通过可以重新设置故障点的种类和位置的功能，模拟学生在做实验过程中常遇到的故障，可以提醒学生在做实验的过程中，如何避免犯低级错误，提高实验的效率。另外在学生容易出错和混淆的地方设置故障点，可以引起学生对相关知识点学习的重视，进而较好的掌握相关的内容。通过实验箱故障点的实时监测功能，可以随时掌握学生实验的进度、发现学生做实验过程中暴露出的问题。同时实现了一人一题、一人多题、避免了学生相互抄袭、相互依赖的懒惰心理，促使学生在查找电路故障的过程中实现动手能力、电路分析能力、仪器仪表的使用等各方面能力的提高。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本实用新型要求保护的范围。