一种基于智能评价的数字电子技术实验系统及方法_4

文档序号:8923485阅读:来源:国知局
7为数码管1-数 码管4在对应输入时,应有的输出;字节8的最高位,为对应输入时,蜂鸣器的输出。字节5 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。以七进制加法计数器实验说明,选择CLKIHz为输入, L1,L2,L3为输出。为1表不该插座被占用,该规则为五个字节,如表3所不。在输入部分, 需要确定使用四个连续脉冲源中的任意一个,作为实验的时钟源。
[0111] 表3七进制加法计数器实验的占用规则
[0113] (3)初始化规则。对于时序逻辑电路,由于电路的输出状态历史状态有关,在电路 上电后,需要从一个已知的初始状态开始评价。需要对电路增加初始化操作,通常为将所有 触发器的输出清零。该规则为一个字节。字节的高4位分别对应P1P,P1N,P2P,P2N。以七 进制加法计数器实验说明,选择P1P正脉冲为初始化脉冲,规则定义为:10000000。
[0114] (4)检查规则。定义经过复数个时钟后,输出的逻辑状态。为保证智能评价程序的 一致性,每条检查规则为8个字节。其中未在占用规则中定义的引脚,其逻辑状态无意义, 不影响评价结果。字节1定义经过复数个时钟数。字节2的高4位表示该时钟条件下,对 应单脉冲源的状态。字节3为对应时钟,该实验发光二极管应有的输出;字节4、字节5、字 节6、字节7为数码管1-数码管4在对应时钟时,应有的输出;字节8的最高位,为对应时 钟,蜂鸣器的输出。
[0115] 对于时序逻辑电路,在评价状态阶段,由单片机改变连续脉冲源的频率,可以短时 间内完成智能评价。
[0116] 复杂时序逻辑电路,如交通灯、抢答器等实验,可使用逻辑电平开关、连接脉冲源、 单脉冲源作为输入,发光二极管和数码管作为输出。制定规则的方法为:
[0117] (1)占用规则。与简单时序逻辑电路类似,占用5个字节。
[0118] (2)初始化规则。与简单时序逻辑电路类似,使用单脉冲,对实验电路进行初始化, 需使用1个字节。
[0119] 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、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。
[0120] 1、本发明利用单片机,全面获取数字实验箱的各种输入和输出信号,将通用的逻 辑电平开关改为由单片机控制的"受控逻辑电平开关"、单脉冲改为由单片机控制的"受控 单脉冲",并由单片机直接产生"连续脉冲源"。
[0121] 2、本发明利用单片机驱动数码管,并可选择数码管的译码方式,分为段码译码和 B⑶译码两种。
[0122] 3、本发明将实验分为"实验状态"和评价状态两种状态。在"实验状态"状态,单 片机接受外部逻辑电平开关输出,并将它的状态直接输出到相应的插座上。在评价状态状 态,由单片机根据评价规则,产生所需要的逻辑状态到"受控逻辑开关",并提高"连接脉冲 源"的频率,以便快速完成评价状态。
[0123] 4、本发明将数字电路实验分为组合逻辑实验、简单时序逻辑实验和复杂时序逻辑 电路。并说明了组合逻辑实验、简单时序逻辑电路评价规则的定义方法。对于组合逻辑电 路,评价规则包含:规则总数、占用规则、检查规则。对于简单时序逻辑实验,评价规则包含: 规则总数、占用规则、初始化规则和检查规则。复杂时序逻辑电路,需要独立的评价程序来 实现。
[0124] 5、由于数字电路的延时时间为几十纳秒的数量级,采用本发明的方法,可以快速 进行智能评价。如每1毫秒完成一条评价规则,则1秒由可以完成1000条评价规则。大部 分的数字电路均可以1秒内完成智能评价,从而大大减少了检查的时间和工作量。
[0125] 基于PC机+实验箱的技术方案,同样可以完成本发明的目的。实验箱中的单片机 通过RS232串行口或USB或wifi或蓝牙等短距离通讯方法,与PC机进行通讯。
[0126] 本发明的液晶显示的功能,也可以由PC机实现。即在PC机软件中,选择所做的实 验,在PC机上显示需要使用的输入和输出插座,并进行"实验状态"状态。
[0127] 在"实验状态"状态,PC机不对实验系统进行操作。
[0128] 在评价状态状态,智能评价规则可以PC机上创建和保存。PC机根据所选的实验项 目,将对应的评价规则发送给单片机,由单片机模拟实验的整个过程,并将评价的结果发送 给PC机,在PC机显示评价结果和实验的完成时间,作为教师评定成绩的参考。
[0129] 选择PC机+实验箱的方案,可以更加方便地增加新的实验项目,但会增加系统成 本和复杂度。如:需要为每一台实验箱,配备一台PC机,或将所有的实验箱,采用联网的方 法,与一台的PC机进行通讯。总的来讲,会增加系统的成本。对于一个实验,所需要完成的 实验项目是有限的,当需要增加新的实验项目时,可对单片机进行重新编程。因此,本发明 的方案具有成本更低、维护工作量更少的特点。
[0130] 基于嵌入式操作系统如Android的技术方案,同样可以完成本发明的目的。实验 箱中的单片机可采用嵌入式的芯片代替。
[0131] 以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想;同时,对于本领域的一般 技术人员,依据本发明的思想,在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处,综上,本说 明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种基于智能评价的数字电子技术实验系统,其特征在于,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5V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IO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IO口接入逻辑笔(16);单片机通过IO口访问 液晶显示屏(18)、实时时钟(22);单片机最小系统(23)通过IO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(28);所述数码管 (5)、发光二极管(6)、连续脉冲源接线插座(8)、面包板(20)、受控单脉冲源接线插座(9)和 逻辑电平输出接线插座(28)的数量均> 1。2. 如权利要求1所述的基于智能评价的数字电子技术实验系统,其特征在于,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。3. 如权利要求1所述的基于智能评价的数字电子技术实验系统,其特征在于,所述面 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) 和液晶显不屏(18),液晶显不屏(18)下方设有显不屏控制按键(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
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