一种基于智能评价的数字电子技术实验系统及方法_2

文档序号:8923485阅读:来源:国知局
情况,每个发光二极管对应1个位,为1表示使用对应的发光二极管;字节四表示蜂鸣器、数 码管译码方式和4个数码管占用情况,其中每个数码管占用1个位,为1表示使用对应的数 码管;蜂鸣器占用1个位,为1表示使用蜂鸣器;数码管译码方式占用1个位,为1表示选择 段码译码方式,为0表示选择BCD译码方式;字节五的高4位表示连续脉冲源占有情况,为 1表示对应的脉冲源被使用,低4位表示单脉冲源占用情况,为1表示该单脉冲源被使用;
[0027] 5. 3. 2)初始化规则:使用单脉冲源,对实验电路中所有时序芯片进行初始化;初 始化规则占用1个字节,其中高4位表示使用的单脉冲源,为1表示对应的单脉冲源被使 用;
[0028] 5. 3. 3)检查规则:对于复杂时序逻辑需要根据实验的具体内容,制定检查规则, 编写独立的检查程序;其方法为:模拟学生实验的过程,指定输入和控制时间,并检查输出 的逻辑状态,当实验电路的输出与预期相符时,可认为实验电路已正确连接。
[0029] 进一步的改进,包括如下步骤:
[0030] 步骤一)开启系统,选择实验:开启实验系统,通过液晶控制按键在液晶显示屏上 选择需要的实验项目,使实验系统进入对应的"实验状态";
[0031] 步骤二)在液晶显示屏上显示出对学生的实验要求,主要包含根据占用规则,指 定该实验学生使用实验系统的哪些逻辑电平开关输入与逻辑电平输出接线插座;
[0032] 步骤三)学生在面包板上根据实验要求搭建电路,搭建电路结束后,学生自行检 查实验的输出是否正确;
[0033] 步骤四)智能评价:当学生认为电路已经搭建正确,按下智能评价按键,实验系统 进入评价状态,对搭建好的电路进行评价,评价步骤如下:
[0034] 6. 4. 1)单片机根据占用规则和检查规则,通过10 口直接控制指定的逻辑电平开 关、连续脉冲源、单脉冲源的输出;
[0035] 6. 4. 2)单片机控制逻辑电平开关的同时,同步读入占用规则指定输出的状态;
[0036] 6. 4. 3)单片机根据检查规则,逐条检查实际输出与检查规则中的对应输出是否相 符;如每条检查规则均相符,则单片机在液晶显示屏上显示正确提示;否则,则单片机在液 晶显示屏上显示出错提示。
[0037] 进一步的改进,当实验系统处于实验状态时,单片机通过移位寄存器读入各个逻 辑电平开关输入的状态,并直接将逻辑电平开关输入的状态输出到该逻辑电平开关输入所 对应的逻辑电平输出接线插座上;实验系统中的连续脉冲源输出的脉冲分为四种,分别为 1Hz,2Hz,4Hz,8Hz的连续方波输出;系统中的单脉冲源,受对应的单脉冲按键控制。
[0038] 进一步的改进,单片机连接有逻辑笔,单片机对逻辑笔输入的电压进行模拟数字 转换,并将AD值标定为实际电压值,显示在液晶显示屏上,同时,根据电压值,判断电路的 电平状态;如大于2. 4伏表示高电平,红色指示灯亮,低于0. 8伏表示低电平,绿色指示灯 亮;电压在0. 8伏至2. 4伏之间,表示不确定状态,红色指示灯和绿色指示灯均不亮。
[0039] 本发明的优点:
[0040] (1)针对数字电路实验,实现评价状态的功能,判断学生是否正确完成实验,并记 录其完成实验的时间。
[0041] (2)大大减少了教师和实验人员的检查、测试和成绩评定的工作量。
[0042] (3)对学生而言,可以独立完成数字电路实验,利于进行开放性实验。
【附图说明】
[0043] 图1为本发明的框架示意图
[0044] 图2为本发明的实际布局示意图;
[0045] 图3为单片机与三个级联的74LS165的连接图;
[0046] 图4为三人无弃权表决电路示意图。
【具体实施方式】
[0047] 实施例1
[0048] 如图1和图2所示的一种基于智能评价的数字电子技术实验系统,包括单片机系 统,所述单片机系统包括单片机最小系统23和逻辑电平开关,所述逻辑电平开关包括逻辑 电平开关输入27和逻辑电平输出接线插座28 ;单片机最小系统23分别连接有数码管5、 连续脉冲源接线插座8、受控单脉冲源接线插座9、智能评价按键14、逻辑笔16、液晶显示屏 18、液晶屏控制按键19、实时时钟22、逻辑电平输出接线插座28、单脉冲按键29 ;220V交流 电源从接线插座1接入,通过5V稳压电路30产生正5伏直流电源,供给单片机系统和+5 伏电源接线插座17 ;学生在面包板20搭建的数字电路从5伏电源接线插座17得到+5伏 电源,从直流电源地线接线插座21得到+5V电源所对应的地端;单片机最小系统23通过并 入串出移位寄存器24连接有逻辑电平开关输入27、蜂鸣器4、发光二极管6、译码选择开关 7和数码管接线插座25 ;单片机最小系统23通过10 口接入单脉冲按键29、液晶屏控制按 键19、智能评价按键14 ;单片机最小系统23通过具有AD转换功能的10 口接入逻辑笔16 ; 单片机通过10 口访问液晶显示屏18、实时时钟22 ;单片机最小系统23通过10 口驱动数码 管5、连续脉冲源接线插座8、受控单脉冲源接线插座9、逻辑电平输出接线插座;所述单片 机最小系统23选用STC12C5A60S2单片机;所述液晶显示屏18选用IXD12864液晶显示屏; 所述实时时钟22选用DS1302实时时钟;所述发光二极管6为8个;译码选择开关7为段译 码与BCD译码选择开关;数码管5为4个;所述逻辑电平开关输入27为如16个,16个逻辑 电平开关输入27分为第一组逻辑电平开关输入12和第二组逻辑电平开关输入13,第一组 逻辑电平开关输入12和第二组逻辑电平开关输入13各包括8个逻辑电平开关输入27 ;所 述面包板20为3个。面包板20的上方从左到右依次设有220V交流电源输入插座1、电源 开关2、5V电源保险丝管3、蜂鸣器4和数码管5,电源开关2下方为发光二极管6,蜂鸣器4 下方为译码选择开关7,每个数码管5下方设有8个数码管输入插座25 ;面包板20的下方 从左到右依次设有第一组逻辑电平开关输入12、第二组逻辑电平开关输入13和液晶显示 屏18,液晶显示屏18下方设有显示屏控制按键19 ;面包板20左侧从上到下依次设置有连 续脉冲源接线插座8、受控单脉冲源接线插座9、单脉冲源按键29、第一外接元件接线插座 10和第二外接元件接线插座11 ;所述连续脉冲源接线插座8为4个,4个连续脉冲源接线插 座8分别提供1Hz,2Hz,4Hz和8Hz的连续方波输出;面包板20右侧从上到下依次设置有智 能评价按键14、电位器15和逻辑笔16,所述电位器15为2个;面包板20的上方和下方都 设有5V直流电源接线插座17,面包板20的左边和右边都设有直流电源地线接线插座21。
[0049] 如图2所示本实验系统可分为以下几个部分。
[0050] 1、220V交流电源输入插座;
[0051] 2、电源开关;
[0052] 3、5V电源保险丝管;
[0053] 4、蜂鸣器;
[0054] 5、数码管,共四个七段数码管及对应的数码管输入接线区,当数码管选择段码译 码方式时,等效于共阳极数码管。对应段码译码方式,有a,b,c,d,e,f,g,h八个输入插座; 对应B⑶译码方式,有"8","4","2",1四个插座。其中,前四个输入引脚为共用引脚。即& = "8",b="4",c="2",d= 1〇
[0055] 6、发光二极管,共八个,用于指示输出电平,高电平时指示灯亮;
[0056] 7、译码选择开关,可为段译码与BCD译码选择开关,开关在上方为段译码方式;
[0057] 8、连续脉冲源接线插座,提供1Hz,2Hz,4Hz,8Hz的连续方波输出。
[0058] 9、受控单脉冲源接线插座;
[0059] 10、第一外接元件接线插座和11、第二外接元件接线插座;
[0060] 12、第一组逻辑电平开关和13、第二组逻辑电平开关,每组分为两小组,总计四小 组。分别为 "A3,A2,Al,A0"、"B3,B2,Bl,B0" 和 "C3,C2,Cl,C0" 和 "D3,D2,Dl,D0"
[0061] 14、智能评价按键,按下该按键,根据当前所选的实验项目,进行评价,并将当前的 评价结果及实验总时间显示在液晶屏上,做为成绩评定的依据。
[0062] 15、电位器,共两个;
[0063] 16、逻辑笔;
[0064] 17、5V直流电源接线插座,在面包板的上方和下方;
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