電子創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)裝置

電子創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)裝置
一、總體要求
“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”要求涵蓋模擬電子、數(shù)字電子、傳感器、電力電子、單片機(jī)、嵌入式、FPGA、虛擬儀器、自動(dòng)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、Matlab仿真、線路板設(shè)計(jì)和C語(yǔ)言編程等多門(mén)課程和技能的綜合訓(xùn)練平臺(tái)。平臺(tái)可作為學(xué)校課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和全國(guó)技能大賽“電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作”提供了很好的訓(xùn)練環(huán)境。
二、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求
1、STM32嵌入式技術(shù)（或51單片機(jī)技術(shù)）實(shí)訓(xùn)
1）STM32核心板實(shí)訓(xùn)（51單片機(jī)核心板實(shí)訓(xùn)）
2）數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)電路實(shí)訓(xùn)
3）點(diǎn)陣管顯示和鍵盤(pán)電路實(shí)訓(xùn)
4）液晶顯示和鍵盤(pán)電路實(shí)訓(xùn)
5）I2C卡讀寫(xiě)電路實(shí)訓(xùn)
6）串口AD轉(zhuǎn)換電路(ADS7950) 實(shí)訓(xùn)
7）并口AD轉(zhuǎn)換電路實(shí)訓(xùn)
8）串口AD轉(zhuǎn)換電路實(shí)訓(xùn)
9）串口DA SPI轉(zhuǎn)換電路實(shí)訓(xùn)
10）并口DA轉(zhuǎn)換電路實(shí)訓(xùn)
11）串口DA IIC轉(zhuǎn)換電路實(shí)訓(xùn)
12）V/F和F/V轉(zhuǎn)換電路實(shí)訓(xùn)
13）可編程增益放大電路實(shí)訓(xùn)
14）信號(hào)濾波電路實(shí)訓(xùn)
15）開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路實(shí)訓(xùn)
16）功率運(yùn)放輸出電路實(shí)訓(xùn)
17）雙路PWM輸出電路實(shí)訓(xùn)
18）H橋PWM輸出電路實(shí)訓(xùn)
19）環(huán)境參數(shù)檢測(cè)電路實(shí)訓(xùn)
20）儀用放大電路實(shí)訓(xùn)
2、綜合實(shí)訓(xùn)套件
1）無(wú)葉風(fēng)扇控制器的設(shè)計(jì)與制作實(shí)訓(xùn)
2）傳感器運(yùn)動(dòng)小車(chē)的設(shè)計(jì)與制作實(shí)訓(xùn)
3）光伏發(fā)電跟蹤器
4）晶體管特性測(cè)試儀
三、產(chǎn)品技術(shù)性能及參數(shù)要求
1、技術(shù)條件
1）輸入電源：AC3N-380V/±10%，50Hz,容量<1.5kVA；
2）工作環(huán)境：溫度-10℃－＋40℃；相對(duì)濕度≤85% 海拔≤4000m;
3）尺寸：不小于1600mm×750mm×1150mm
2、人身安全保護(hù)功能和設(shè)備安全保護(hù)要求
1）要求滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)裝置的電源輸入端設(shè)有漏電保護(hù)和過(guò)流保險(xiǎn)絲保護(hù)功能，確保實(shí)驗(yàn)安全。
2）要求采用2種實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，分別用于交流和直流電路的實(shí)驗(yàn)接線，交流36V以上的導(dǎo)線采用全塑閉型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線，避免學(xué)生雙手摸電而造成的觸電事故。
3）要求具有三相電源由接觸器通過(guò)啟、停按鈕進(jìn)行控制。
3、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)技術(shù)參數(shù)要求
1）交流電源:要求提供380V/3A三相交流電源。電源通過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)通斷，電源輸出帶有保險(xiǎn)絲保護(hù)，帶發(fā)光二極管缺相指示。
2）直流電源
恒壓源：要求調(diào)節(jié)范圍0－30V連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流：0.5A；電壓穩(wěn)定度<3%，紋波電壓<1mV，調(diào)節(jié)精度1%；具有短路保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能，帶3位半監(jiān)視儀表。
恒流源：要求調(diào)節(jié)范圍0-200mA連續(xù)可調(diào)，三檔量程切換2mA、20mA和200mA；從0.00mA起調(diào)最大開(kāi)路電壓：30V，開(kāi)路保護(hù)，帶3位半監(jiān)視儀表。
3）智能直流儀表
數(shù)字式直流電壓表：要求測(cè)量范圍0-750V，分200mV、2V、20V、200V、750V五檔量程輸入，四位半數(shù)字顯示，輸入阻抗10MΩ，精度0.5級(jí)，采用STM8單片機(jī)作為核心芯片，具有手動(dòng)、自動(dòng)切換量程功能、超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。
數(shù)字式直流電流表：要求測(cè)量范圍0-3A，分2mA、20mA、200mA、3A四檔量程輸入，四位半數(shù)字顯示，精度0.5級(jí)，采用STM8單片機(jī)作為核心芯片，具有手動(dòng)、自動(dòng)切換量程功能、超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。
4）信號(hào)源：能輸出各種波形，輸出經(jīng)過(guò)功率放大，另配一個(gè)4位顯示的頻率計(jì)；輸出波形：方波、正弦波、三角波；輸出頻率：1Hz-1MHz連續(xù)可調(diào)；正弦波波形失真：≤1% 方向前沿≤100ns；三角波非線性：斜率變化不大于3%；幅值調(diào)節(jié)范圍：0-17Vp-p；帶有20dB、40dB衰減功能；帶4位數(shù)字式頻率計(jì)，可作監(jiān)視信號(hào)源輸出，頻率計(jì)精度：0.1級(jí)，測(cè)量范圍：0-2MHz；具有短路保護(hù)和調(diào)頻穩(wěn)幅功能。
5）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
要求提供8路低速模擬量輸入、8路低速模擬量輸出、2路高速模擬量輸入、8路數(shù)字量輸入輸出及虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡。12位A/D轉(zhuǎn)換、分辨率由1/2048，采樣周期1ms-1000ms，采樣頻率可選擇。采用標(biāo)準(zhǔn)USB2.0接口，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通信速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于串口通信。
4、STM32嵌入式（51單片機(jī)）實(shí)訓(xùn)模塊
*該模塊套件包含IAP15W4K58S4核心板、STM32F103核心板、數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)電路等22種模塊。要求提供詳細(xì)的實(shí)訓(xùn)方案。
（1）IAP15W4K58S4核心板
要求該模塊核心芯片采用IAP15W4K58S4，該芯片為增強(qiáng)型 8051 CPU，其片內(nèi)資源豐富，單時(shí)鐘/機(jī)器周期；32K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器；片內(nèi)大容量4096字節(jié)的SRAM；8通道10位高速ADC；工作頻率：5MHz-30MHz；四組完全獨(dú)立的高速異步串行通信端口；一組高速同步串行通信端口SPI；兩路PCA/PWM/CCP（可用作ADC),7個(gè)定時(shí)器；6通道增強(qiáng)型帶死區(qū)控制PWM波形發(fā)生器。
（2）STM32F103核心板
要求該模塊的核心芯片采用STM32F103。片內(nèi)資源豐富，512K Flash，64kRAM；3個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器；2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器；12通道DMA控制器; 11個(gè)定時(shí)器；5個(gè)USART接口；3個(gè)SPI接口；外圍器件有串口通訊芯片MAX3232、USB轉(zhuǎn)串口芯片CH340T。用扁平帶方式方便與外圍電路連接。
（3）數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)電路：要求包括八位數(shù)碼管顯示單元、查詢式鍵盤(pán)、矩陣式鍵盤(pán)所組成。配合核心板可以完成數(shù)碼管的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)掃描實(shí)驗(yàn)，完成查詢式和矩陣式鍵盤(pán)實(shí)驗(yàn)。
（4）點(diǎn)陣顯示和鍵盤(pán)電路：要求包括32*32點(diǎn)陣和矩陣式鍵盤(pán)。配合核心板可以完成點(diǎn)陣的動(dòng)態(tài)掃描實(shí)驗(yàn)，和矩陣式鍵盤(pán)實(shí)驗(yàn)。
（5）液晶顯示和鍵盤(pán)電路：要求包括一塊1602液晶屏和一塊12864液晶屏、查詢式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)。配合核心板可以完成液晶的顯示實(shí)驗(yàn)、查詢式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)實(shí)驗(yàn)。
（6）IC卡讀寫(xiě)電路：要求由射頻芯片F(xiàn)M1702，射頻卡，磁珠，電感等相關(guān)元件組成，通過(guò)核心板控制實(shí)現(xiàn)對(duì)IC卡的讀寫(xiě)功能。
（7）串口A/D轉(zhuǎn)換電路：要求由模擬信號(hào)輸入電路、ADS7950及外圍電路、數(shù)字信號(hào)輸出電路組成，其中輸入部分有放大和偏置功能，ADS7950功能腳及數(shù)字輸出由PMOD口引出。可通過(guò)跳線帽調(diào)節(jié)輸入的單雙極性。可更換成ADS7951擴(kuò)展成8通過(guò)模擬量輸入。SPI，4CH，12BIT。
（8）并口A/D轉(zhuǎn)換電路：要求由模擬信號(hào)輸入電路、ADS7862及外圍電路、數(shù)字信號(hào)輸出電路組成，其中輸入部分有放大和偏置功能，ADS7862,12BIT,2+2CH.
（9）串口A/D轉(zhuǎn)換電路：要求由模擬信號(hào)輸入、AD1118及外圍電路、偏置電路、數(shù)字信號(hào)輸出電路組成， AD1118功能腳及數(shù)字輸出由PMOD口引出。SPI，4CH，16BIT，可通過(guò)內(nèi)部PGA設(shè)置信號(hào)放大倍數(shù)
（10）串口DA SPI轉(zhuǎn)換電路：要求由數(shù)字信號(hào)輸入電路、DAC124S085及外圍電路、模擬信號(hào)輸出電路組成。其中輸出部分有放大、偏置和反向功能，DAC124S085數(shù)字輸入口PMOD引出。SPI，4CH，16BIT。可通過(guò)跳線帽調(diào)節(jié)輸出的極性。
*5、綜合訓(xùn)練套件
要求套件采用模塊化結(jié)構(gòu)，具體參數(shù)要求如下：
*1）無(wú)葉風(fēng)扇控制套件
要求該套件由無(wú)葉風(fēng)扇控制器套件、U型壓力計(jì)、無(wú)葉風(fēng)扇套件組成，利用提供的技術(shù)資料、元器件及器材完成無(wú)葉風(fēng)扇控制器的設(shè)計(jì)、裝調(diào)和技術(shù)文件撰寫(xiě)任務(wù)；進(jìn)行MSP430的軟件設(shè)計(jì)，完成無(wú)葉風(fēng)扇控制器的設(shè)計(jì)及制作。無(wú)葉風(fēng)扇控制器要實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的閉環(huán)的控制。無(wú)葉風(fēng)扇控制器由氣壓傳感器、信號(hào)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器（STM32）電路、數(shù)碼管顯示與鍵盤(pán)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電源等幾部分組成。
*2）傳感器運(yùn)動(dòng)小車(chē)實(shí)訓(xùn)套件
要求該套件由傳感器運(yùn)動(dòng)小車(chē)控制器套件、傳感器運(yùn)動(dòng)小車(chē)機(jī)箱套件和模擬小車(chē)位移稱(chēng)重裝置組成，包含STM32控制器、運(yùn)動(dòng)小車(chē)、直流減速電機(jī)、稱(chēng)重平臺(tái)、電容測(cè)距傳感器、主、從動(dòng)輪等組成。稱(chēng)重平臺(tái)由力傳感器和稱(chēng)重臺(tái)板組成。STM32控制器包括機(jī)箱、面板、STM32F103核心板、液晶顯示和鍵盤(pán)電路、H橋PWM輸出電路、串口A/D轉(zhuǎn)換電路、傳感器測(cè)量電路、配件。系統(tǒng)要求通過(guò)面板上鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛稱(chēng)重計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)置、測(cè)量和計(jì)費(fèi)功能。提供相關(guān)功能界面之間關(guān)系圖。主界面應(yīng)包含系統(tǒng)設(shè)置、手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、數(shù)據(jù)回看等功能。
*3）光伏發(fā)電跟蹤器套件
模擬光源為5個(gè)LED燈（LED1-LED5），通過(guò)裝置面板上的5個(gè)開(kāi)關(guān)SW1-SW5控制，通過(guò)順次切換開(kāi)關(guān)來(lái)模擬太陽(yáng)光的移動(dòng)。模擬光源的電源由接線端子上的+12V和GND兩端子提供。
直流減速電機(jī)位于裝置面板的下方，用來(lái)調(diào)節(jié)光伏板（模擬太陽(yáng)能板）的偏轉(zhuǎn)方向，直流減速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由接線端子上的Motor+和Motor-兩端子接入，電源為正時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，電源為負(fù)時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)。
4）晶體管特性測(cè)試儀
線路板約束規(guī)則要求：最小間距8mil，最小線寬10mil，過(guò)孔最小孔徑15mil，過(guò)孔最小直徑30mil。
安裝套件包括機(jī)箱、前面板、后面板、安裝底板、MSP430F5438核心板、液晶顯示和鍵盤(pán)電路板、ADS7950串口A/D轉(zhuǎn)換電路板、TLV5613并口D/A轉(zhuǎn)換電路板、以及必需的電氣附件。
四、本設(shè)備需要配套電腦
1、硬件技術(shù)要求：
1）要求采用主流品牌原裝電腦，非拆改配；
2）CPU不小于i7-12400；
3）內(nèi)存不小于32G；
4）硬盤(pán)不小于1T；
5）接口：1 個(gè) PCI-E×16、2 個(gè)PCI-E×1、1個(gè)PCI插槽、1個(gè)M.2 PCIe插槽；
6）提供不下于21.5吋防藍(lán)光液晶顯示器；
7）鼠標(biāo)鍵盤(pán)套裝、標(biāo)配無(wú)線網(wǎng)卡+藍(lán)牙
8）正版 Windows操作系統(tǒng)。

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