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 一、LGN-06D型 高級測控系統綜合實驗平臺系統概述

1．是將計算機技術、單片機技術、控制技術和通信技術應用于傳感器原理和應用性實驗的綜合性實驗系統。主要用于各大、中專院校及職業院校開設的：傳感器原理與技術、自動化檢測技術、非電量檢測技術、工業自動化儀表、單片機接口技術等課程的實驗教學，也可以作為相關科研人員的實驗開發平臺。

2． 系統還適用于大學生課程設計、畢業設計、和電子競賽的開發平臺，體現了靈

活、開放、創新、綜合、跨領域、跨專業的設計理念。其功能擴展模塊覆蓋了我個專業多門課程，適合電子類、通信類、自動化類、計算機類、機電類、測控儀器類等專業的學生進行綜合、創新設計。

3． 系統能完成傳感器與檢測技術相關課程實驗的教學，通過實驗能掌握偉傳感器原理、信號調理、信號檢測及對象控制的方法。

 

二、特點

1． 模塊化設計：采用標準的模塊化設計，增強系統的結構性；

產品上部設計圖,增加了液晶電腦與示波器工具放置位置，便于實驗室的管理與使用。

2． 接近工程：系統上采用了部分工業型傳感器，即可以用來完成傳感器原理、結構與調理電路的教學，也可以用來解決工業工程和過程中的實際問題；

3． 持續發展：結合MCS-51單片機、嵌入式單片機知識可以將檢測及監控系統提高到更高層次。

4． 開放式設計：系統中的軟、硬件及系統均按照全開發的思想進行設計，以便于學生開展研究型和創新型的實驗，也可以作為二次開發的實驗平臺。

5． *小知識單元：每個模塊均可拆分到該知識層次的*小知識單元。

三、技術性能

1、 輸入電源：單相三線220V±10%  50HZ

2、 工作環境：溫度-10℃~+50℃  相對濕度<85%（25℃）  海拔<4000m

3、 絕緣電阻：大于3MΩ

4、 裝機容量：小于0.5Kva

5、外形尺寸：155cm×60clm×140cm，以產品實物為準

四、裝置的配備

（一）．電源系統

1、供電及安全體系：單相三線220V電源輸入，由漏電保護器的控制電源開關。

2、直流穩壓電源：①±5V/1A、±12V/1A、±15V/1A直流穩壓電源，均具有短路軟截止自動恢復保護功能；②0~30V/1A連續可調電源，均具有短路軟截止自動恢復保護功能，帶數顯電壓表指示；③0~1000mA連續可調恒流源、具有開路保護功能，帶數顯指示功能。

3、功率函數信號發生器

● 頻率范圍：0.2HZ~2MHZ，分七檔

● 輸出波形：正弦波、三角波、方波、脈沖波、斜波

● 占空比調節：20%~80%

● 掃頻速率：10MS~5S

● 輸出電壓幅度：20VP-P（負載1 MΩ）、10VP-P（負載50Ω）

● 輸出保護：短路保護，抗輸入電壓±35V（1分鐘）

● 頻率計：六位LED顯示

● 外測范圍：0.1HZ~50MHZ

● 外測靈敏度：100MV

● 幅度顯示：三位LED

（二）．常規儀表：

1、直流數字電壓表：范圍0~300V，三位半數顯，精度0.5級。

2、直流數字電流表：范圍0~500mA，三位半數顯，精度0.5級。

3、虛擬示波器：具有數字存儲示波器（2通道輸入，具有常規波形測量、非線性測量、頻率特性分析等功能）。

4、低頻函數信號發生器：提供正弦波、三角波、方波、拋物波、斜波，輸出頻率范圍0.1HZ~1.5HZ，峰值0~15V可調。

5、四位數顯頻率計：測量范圍1~300KHZ。

6、 溫度控制器，加熱源：提供一只XMTD3000溫度控制器，可以顯示設定溫度和當前溫度。

7、 MF500型萬用表

測量范圍：
直流電壓：DCV　2.5/10/50/250/500/2500V
直流電流：DCA　50uA/1/10/100/500mA
交流電壓：ACV　10/50/250/500/2500V
電阻：Ω　R×1 R×10 R×100 R×1K R×10KΩ

8、 數據采集卡，用于電信號的采集、處理、顯示。

（三）、控制器單元掛箱(MCS-51單片機+C8051F020單片機)

掛箱主要用于插接不同的CPU模塊。掛箱上包含了CPU模塊的接口插座和基本實驗電路及系統擴展電路，可單獨完成大部分的基本實驗，掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱連接。掛箱上的資源如下：

    (1)8155接口模塊                       (9)AT24C02存儲器模塊

    (2)8255接口模塊                       (10)PCF8563日歷時鐘模塊

    (3)8279鍵盤顯示接口模塊               (11)單次脈沖模塊

(4)8253可編程定時器模塊              （12）93C46串行EEPROM模塊

(5)MAX813硬件看門狗模塊             （13）紅外線收發模塊

(6) I2C EEROM模塊                    （14）DS18B20數字溫度傳感器模塊

   （7）8250模塊                         （15）開關量輸入模塊

   （8）8251模塊                         （16）關量輸出模塊

控制器單元掛箱支持CPU模塊和譯碼模塊：

 

模塊名稱	功能指標
51系列CPU模塊（配SY-3000仿真器）	支持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM組成數據總線、地址總線和控制總線
Cygnal51CPU模塊 （配SY-EC5仿真器)	采用美國Cygnal公司的嵌入式單片機C8051F020芯片，含32K SRAM，組成數據總線、地址總線和控制總線
譯碼模塊	采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整個系統的譯碼工作

 

 

 

 

 

 

 

 

（四）、SY-100 信號轉換單元掛箱

掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和控制器單元掛箱信號連接。

掛箱支持的模塊：

（五）、SY-400對象掛箱(一) ：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。

掛箱支持的模塊：

（六）、SY-500對象掛箱(二) ：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。

掛箱支持的模塊：

（七）、開閉環創新實驗單元

USB接口，配套上位機軟件，可完成4層電梯控制，郵件分揀，數字邏輯分揀，機器人自動掃雷等15個開閉環控制實驗項目。

（八）、 ARM單元掛箱

（1）CPU模塊：（三星S3C2410微處理器，ARM9內核，可穩定運行多種嵌入式實時操作系統。）

內存SDRAM：64M。

Flash：8M

標準RS232接口：采用MAX3232專用電平轉換芯片。

以太網接口：采用專用的網絡芯片DM9000和帶有網絡變壓器的網絡接口，支持100M以太網。

聲卡：AC97標準UDA1341、音頻輸入、雙聲道mic輸出

USB從接口：采用S3C2410自帶的控制器。

USB從接口：采用S3C2410自帶的控制器。

（2）面板包括資源（標準配置）

直流電機、步進電機、LED、8*8LED點陣，4位8段數碼管，鍵盤單元、A/D轉換單元（板載電位器電壓輸入）、D/A轉換單元、通用SD卡和SMC卡接口單元、IIS接口、4.3寸 TFT真彩液晶屏，分辨率480*272，帶4線電阻式觸摸屏；JTAG接口（20針標準ARM仿真接口），3個RS232串口，485通信接口，CAN通信接口（帶光電隔離），數字溫度傳感器LM75，I2C EEPROM 24C16 。

（九）、DSP CPU 掛箱

（1）、  主CPU（DICE-5416EVM）模塊：采用TI公司TMS320C5416DSP芯片，該模塊上的資源有。4mbit flash 256k*16bit SRAM  2500 gate CPLD  5416模塊上留有JTAG插口，用戶可以通過仿真器和CCS下載程序和進行實驗；

（2）、 圖象、語音AD/DA模塊：語音模塊采用TLC320AD50芯片，*高抽樣率為22.05k，圖象采用高速AD（TLC5510）和高速的DA（TLC5602）；同時TLC5510和TLC5602又可做普通的AD、DA

（3）、  通訊模塊：本系統可做串口、并口實驗，串口實驗：采用熱門器件（MAX3111ECWI）來完成跟計算機的異步通訊，其傳輸速率達230Kbps；并口實驗：利用并口與DSP的HPI直接實現跟計算機數據傳輸，其傳輸速率達2Mbps；

（4）、  溫度、 電機控制模塊：電機控制模塊自帶一個閉環直流電機（12V）和一個步進電機（12V），利用電機控制模塊可做直流電機和步進電機控制方面的實驗，溫度傳感采用流行熱門器件一線集成溫度傳感器（DS18B20），測溫范圍為－55℃－100℃　精度為9位、12位。

（5）、  信號源模塊：本模塊提供兩路（1Hz－60KHz）信號源，且正弦波的頻率、幅度均可調節 ，其中還提供兩路信號的混頻電路，為實時的濾波算法提供了混頻輸入信號；

（6）、   鍵盤顯示模塊：本模塊有：1、128*64的圖形點陣液晶屏，利用LCD顯示模塊可做各種圖形、實時波形顯示方面的實驗；2、八位數碼管；3、八個指示燈；4、八個按鍵輸入；為實驗儀提供了基本的輸入、輸出設備。為二次開發提供了豐富的人機界面資源；

（7）、二次開發模塊：可擴展雙CPU板（包括2000系列板或5000系列板）ARM板，軟件無線電板，MP3、以太網板等。（選配）

（十）、新型傳感器系列配置

（1） 光纖壓力傳感器：傳輸型。

（2） 扭矩傳感器：靜態扭矩測量傳感器。

（3） 超聲位移傳感器：測量范圍0.10m~4.00m，測量精度1cm.

（4） PSD位移傳感器：PSD位置傳感器

（5） CCD電荷耦合傳感器：線陣CCD傳感器

（6） 圓光柵傳感器：增量式光電編碼。

（7） 長光柵傳感器：1024線長光柵傳感器。

（8） 液位傳感器：擴散硅壓力傳感器液位測量。

（9） 流量傳感器：渦輪式流量傳感器。

（十一）運動控制卡

基于PCI總線運動控制卡 , 配套56步進電機與驅動器

（十二）. EDA/FPGA掛箱

    該系統采用“主板（基本實驗系統）+適配板（下載板）”的雙板式結構，配置靈活，適配板可選配Altera、Lattice、Xilinx等多家國際著名的PLD公司大部分ISP或現場配置的CPLD/FPGA進行編程下載，包括可對不同工作電壓CPLD/FPGA的編程，且在編程中無須做任何跳線切換即能自動識別主系統上的芯片，安全可靠，適合學生高密度的實驗操作

五、實驗桌：鋁木結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，電腦桌連體設計，造型美觀大方。采用特制模具制作的優質鋁合金做框架，鋁合金表面經氧化處理，經久耐用，美觀大方，符合現代審美觀，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，桌子下部配置儲存柜及電腦主機柜。

六、實驗項目

(一) 新型傳感器綜合實驗項目：

a) 光纖壓力傳感器壓力測量實驗

b) 靜態扭矩測量實驗

c) 超聲位移測量實驗

d) PSD位移傳感器測量實驗

e) CCD傳感器測徑實驗

f) 圓光柵角位移測量實驗

g) 長光柵線位移測量實驗

h) 開關量檢測實驗  

i) 水箱液位測量實驗

j) 計算機控制實驗 

（二）MCS-51單片機實驗項目

軟件部分實驗：

1．清零程序田                            2．拆字程序

3．拼字程序                              4．數據區傳送子程序

5．數據排序實驗                          6．查找相同數據個數

7．無符號雙字節快速乘法子程序            8．多分支程序

9．多分支程序                            10．電腦時鐘實驗

硬件部分實驗：

1．P1口亮燈實                           2．P1口轉彎燈實驗

3．P3.3口輸入，P1口輸出實驗            4．工業順序控制實驗

5．8255 A、B、C口輸出方波實驗           6．8255 PA口控制PB口

7．8255控制交通燈                       8．簡單I/O擴展實驗

9．并行ADC 0809轉換實驗                10．并行DAC 0832轉換實驗

11．8279鍵盤顯示實驗                    12.8253方波實驗

13.DS18B20單總線溫度測量實驗            14.紅外線遙控收發實驗

15.串行A/D TLC549轉換實驗              16.串行10位D/A TLC5615轉換實驗

17.PCF8563  I²C日歷時鐘實驗             18.MAX813看門狗實驗

19.AT24C02  I2C總線存儲器讀寫實驗       20.串行存儲芯片93C46讀寫實驗

21.LM331 F/V轉換實驗                    22.LM331 V/F轉換實驗

23.AD574 12位并行模數轉換實驗           24.TLV5613 12位并行數模轉換實驗

（三）嵌入式單片機(C8051F020)實驗

  1．數字I／O口交叉開關設置實驗            2.UART串能通訊實驗

  3．配置內部和外部振蕩器實驗               4.片內模數轉換(ADC)實驗

  5．I／O輸入、輸出實驗                     6.片內數模轉換(DAC)實驗

  7．定時器實驗                             8.SRAM外部數據存儲器擴展實驗

  9．外部中斷實驗                           10.SPI串行Flash存儲器數據讀寫實驗

11．計數器實驗

 (四)單片機開閉環創新實驗

(五) ARM9實驗項目

基礎實驗：

（1）安裝WINCE并建立開發環境

（2） 建立并編譯WIN CE平臺

（3）WINDOWS CE的燒寫

（4）定制SDK并建立EVC下的開發環境

（5）定制增強型內核

（6）建立宿主機與實驗箱的連接

（7）繼電器實驗

（8） 蜂鳴器實驗

（9）DIP實驗

（10）IIC總線—溫度實驗

（11） IIC總線—EEPROM實驗

（12） IIC總線—DA實驗

（13）EXTKEY中斷程序

（14）GPIO LED實驗

（15）LED點陣實驗

（16）EVC下的HELLO WORLD實驗

（17） 液晶屏壞點測試程序

（18） 錄音機測試程序

（19） 簡單聊天室程序（CE版）

（20） 視頻點播VOD實驗

（21）CEPLAYER播放器實驗

（22） 串口通訊測試程序（對話框版）

(六) DSP實驗

 A、驗證性實驗

（1）CCS操作實驗

（2）存儲器實驗

（3）跑馬燈實驗

（4）數碼顯示實驗

（5）硬件中斷實驗

（6）定時器實驗

（7）步進電機控制實驗

（8）DSP同步串口與計算機的串口（RS232）通訊

（9）DSP的HPI與計算機的并口（EPP）通訊

（10）向量相加、減實驗

（11）矩陣相乘

（12）浮點數到Q15、Q15到浮點數數據轉換

（13）FIR濾波器實驗

（14）IIR濾波器實驗

（15）黑白圖像采集實驗

B、綜合性實驗：

（16）液晶顯示實驗

（17）簡單數字存儲示波器實驗

（18）同步串口（16位AD、DA）實驗

（19）HPI接口實驗

（20）自適應濾波器（DLMS）實驗

（21）卷積（convole）算法實驗

（22）自相關算法

（23）互相關算法

（24）語音錄、放實驗

（25）實時IIR濾波器實驗

（26）圖像處理之圖像取反

（27）圖像處理之灰度閾值變換

C、設計性實驗

（28）直流伺服電機測速控制實驗

（29）溫度傳感器、液晶顯示實驗

（30）HPI接口BOOTLOAD實驗

（31）在線FLASH燒寫及16或8位并行自舉

（32）快速傅立葉變換（FFT）算法實驗

（33）信號采集、存儲、傳輸（PC機與DSP）實驗

（34）溫度、速度雙閉環控制電機

（35）鍵盤輸入液晶顯示實驗

（36）語音FIR濾波（低通、高通、帶通、帶阻）實驗

（37）實時LMS濾波器實驗

（38）FFT實驗

D、創新性實驗

（39）聲控電機實驗

（40） 語音G711編碼、解碼實驗

（41）語音G723編碼、解碼實驗

（42）圖像處理之灰度窗口變換

（43）圖像處理之對比度增強

（44）YUV彩色圖象處理之圖象取反實驗

（七）FPGA/EDA實驗項目

（八）測控綜合實驗 

（1） 步進電機速度調節和方向控制

（2） 步進電機位置測控實驗

（3） 直流電機速度調節和方向控制

（4） 水箱液位測控系統設計與調整

（九）基于MATLAB的仿真實驗(MATLAB軟件自備)

（十）智能儀器設計與調試

配套虛擬示波器電路板，相關元器件，芯片整套，相關上位機軟件，學生自己動手制作與調試，完成虛擬示波器的設計與調試實驗。

（十一）儀器儀表綜合實驗

(八) 畢業設計

（十二）科技創新設計與調試