電子創新綜合實驗裝置

電子創新綜合實驗裝置
一、總體要求
“電子產品設計及制作實訓平臺”要求涵蓋模擬電子、數字電子、傳感器、電力電子、單片機、嵌入式、FPGA、虛擬儀器、自動控制、電機驅動、Matlab仿真、線路板設計和C語言編程等多門課程和技能的綜合訓練平臺。平臺可作為學校課程設計、畢業設計和全國技能大賽“電子產品的設計和制作”提供了很好的訓練環境。
二、實訓項目要求
1、STM32嵌入式技術（或51單片機技術）實訓
1）STM32核心板實訓（51單片機核心板實訓）
2）數碼管顯示和鍵盤電路實訓
3）點陣管顯示和鍵盤電路實訓
4）液晶顯示和鍵盤電路實訓
5）I2C卡讀寫電路實訓
6）串口AD轉換電路(ADS7950) 實訓
7）并口AD轉換電路實訓
8）串口AD轉換電路實訓
9）串口DA SPI轉換電路實訓
10）并口DA轉換電路實訓
11）串口DA IIC轉換電路實訓
12）V/F和F/V轉換電路實訓
13）可編程增益放大電路實訓
14）信號濾波電路實訓
15）開關量輸入輸出電路實訓
16）功率運放輸出電路實訓
17）雙路PWM輸出電路實訓
18）H橋PWM輸出電路實訓
19）環境參數檢測電路實訓
20）儀用放大電路實訓
2、綜合實訓套件
1）無葉風扇控制器的設計與制作實訓
2）傳感器運動小車的設計與制作實訓
3）光伏發電跟蹤器
4）晶體管特性測試儀
三、產品技術性能及參數要求
1、技術條件
1）輸入電源：AC3N-380V/±10%，50Hz,容量<1.5kVA；
2）工作環境：溫度-10℃－＋40℃；相對濕度≤85% 海拔≤4000m;
3）尺寸：不小于1600mm×750mm×1150mm
2、人身安全保護功能和設備安全保護要求
1）要求滿足國家標準，在實驗裝置的電源輸入端設有漏電保護和過流保險絲保護功能，確保實驗安全。
2）要求采用2種實驗導線，分別用于交流和直流電路的實驗接線，交流36V以上的導線采用全塑閉型實驗導線，避免學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啟、停按鈕進行控制。
3、實訓平臺技術參數要求
1）交流電源:要求提供380V/3A三相交流電源。電源通過漏電保護開關通斷，電源輸出帶有保險絲保護，帶發光二極管缺相指示。
2）直流電源
恒壓源：要求調節范圍0－30V連續可調，最大輸出電流：0.5A；電壓穩定度<3%，紋波電壓<1mV，調節精度1%；具有短路保護和自動恢復功能，帶3位半監視儀表。
恒流源：要求調節范圍0-200mA連續可調，三檔量程切換2mA、20mA和200mA；從0.00mA起調最大開路電壓：30V，開路保護，帶3位半監視儀表。
3）智能直流儀表
數字式直流電壓表：要求測量范圍0-750V，分200mV、2V、20V、200V、750V五檔量程輸入，四位半數字顯示，輸入阻抗10MΩ，精度0.5級，采用STM8單片機作為核心芯片，具有手動、自動切換量程功能、超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
數字式直流電流表：要求測量范圍0-3A，分2mA、20mA、200mA、3A四檔量程輸入，四位半數字顯示，精度0.5級，采用STM8單片機作為核心芯片，具有手動、自動切換量程功能、超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
4）信號源：能輸出各種波形，輸出經過功率放大，另配一個4位顯示的頻率計；輸出波形：方波、正弦波、三角波；輸出頻率：1Hz-1MHz連續可調；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%；幅值調節范圍：0-17Vp-p；帶有20dB、40dB衰減功能；帶4位數字式頻率計，可作監視信號源輸出，頻率計精度：0.1級，測量范圍：0-2MHz；具有短路保護和調頻穩幅功能。
5）數據采集系統
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路數字量輸入輸出及虛擬儀器數據采集卡。12位A/D轉換、分辨率由1/2048，采樣周期1ms-1000ms，采樣頻率可選擇。采用標準USB2.0接口，與計算機進行通信，通信速度遠遠大于串口通信。
4、STM32嵌入式（51單片機）實訓模塊
*該模塊套件包含IAP15W4K58S4核心板、STM32F103核心板、數碼管顯示和鍵盤電路等22種模塊。要求提供詳細的實訓方案。
（1）IAP15W4K58S4核心板
要求該模塊核心芯片采用IAP15W4K58S4，該芯片為增強型 8051 CPU，其片內資源豐富，單時鐘/機器周期；32K字節片內Flash程序存儲器；片內大容量4096字節的SRAM；8通道10位高速ADC；工作頻率：5MHz-30MHz；四組完全獨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個定時器；6通道增強型帶死區控制PWM波形發生器。
（2）STM32F103核心板
要求該模塊的核心芯片采用STM32F103。片內資源豐富，512K Flash，64kRAM；3個12位模數轉換器；2通道12位D/A轉換器；12通道DMA控制器; 11個定時器；5個USART接口；3個SPI接口；外圍器件有串口通訊芯片MAX3232、USB轉串口芯片CH340T。用扁平帶方式方便與外圍電路連接。
（3）數碼管顯示和鍵盤電路：要求包括八位數碼管顯示單元、查詢式鍵盤、矩陣式鍵盤所組成。配合核心板可以完成數碼管的靜態和動態掃描實驗，完成查詢式和矩陣式鍵盤實驗。
（4）點陣顯示和鍵盤電路：要求包括32*32點陣和矩陣式鍵盤。配合核心板可以完成點陣的動態掃描實驗，和矩陣式鍵盤實驗。
（5）液晶顯示和鍵盤電路：要求包括一塊1602液晶屏和一塊12864液晶屏、查詢式鍵盤和矩陣式鍵盤。配合核心板可以完成液晶的顯示實驗、查詢式鍵盤和矩陣式鍵盤實驗。
（6）IC卡讀寫電路：要求由射頻芯片FM1702，射頻卡，磁珠，電感等相關元件組成，通過核心板控制實現對IC卡的讀寫功能。
（7）串口A/D轉換電路：要求由模擬信號輸入電路、ADS7950及外圍電路、數字信號輸出電路組成，其中輸入部分有放大和偏置功能，ADS7950功能腳及數字輸出由PMOD口引出。可通過跳線帽調節輸入的單雙極性?？筛鼡Q成ADS7951擴展成8通過模擬量輸入。SPI，4CH，12BIT。
（8）并口A/D轉換電路：要求由模擬信號輸入電路、ADS7862及外圍電路、數字信號輸出電路組成，其中輸入部分有放大和偏置功能，ADS7862,12BIT,2+2CH.
（9）串口A/D轉換電路：要求由模擬信號輸入、AD1118及外圍電路、偏置電路、數字信號輸出電路組成， AD1118功能腳及數字輸出由PMOD口引出。SPI，4CH，16BIT，可通過內部PGA設置信號放大倍數
（10）串口DA SPI轉換電路：要求由數字信號輸入電路、DAC124S085及外圍電路、模擬信號輸出電路組成。其中輸出部分有放大、偏置和反向功能，DAC124S085數字輸入口PMOD引出。SPI，4CH，16BIT?？赏ㄟ^跳線帽調節輸出的極性。
*5、綜合訓練套件
要求套件采用模塊化結構，具體參數要求如下：
*1）無葉風扇控制套件
要求該套件由無葉風扇控制器套件、U型壓力計、無葉風扇套件組成，利用提供的技術資料、元器件及器材完成無葉風扇控制器的設計、裝調和技術文件撰寫任務；進行MSP430的軟件設計，完成無葉風扇控制器的設計及制作。無葉風扇控制器要實現對風量的閉環的控制。無葉風扇控制器由氣壓傳感器、信號放大電路、A/D轉換電路、微處理器（STM32）電路、數碼管顯示與鍵盤電路、電機驅動電路和電源等幾部分組成。
*2）傳感器運動小車實訓套件
要求該套件由傳感器運動小車控制器套件、傳感器運動小車機箱套件和模擬小車位移稱重裝置組成，包含STM32控制器、運動小車、直流減速電機、稱重平臺、電容測距傳感器、主、從動輪等組成。稱重平臺由力傳感器和稱重臺板組成。STM32控制器包括機箱、面板、STM32F103核心板、液晶顯示和鍵盤電路、H橋PWM輸出電路、串口A/D轉換電路、傳感器測量電路、配件。系統要求通過面板上鍵盤實現車輛稱重計費系統的設置、測量和計費功能。提供相關功能界面之間關系圖。主界面應包含系統設置、手動模式、自動模式、數據回看等功能。
*3）光伏發電跟蹤器套件
模擬光源為5個LED燈（LED1-LED5），通過裝置面板上的5個開關SW1-SW5控制，通過順次切換開關來模擬太陽光的移動。模擬光源的電源由接線端子上的+12V和GND兩端子提供。
直流減速電機位于裝置面板的下方，用來調節光伏板（模擬太陽能板）的偏轉方向，直流減速電機的驅動電源由接線端子上的Motor+和Motor-兩端子接入，電源為正時電機正轉，電源為負時電機反轉。
4）晶體管特性測試儀
線路板約束規則要求：最小間距8mil，最小線寬10mil，過孔最小孔徑15mil，過孔最小直徑30mil。
安裝套件包括機箱、前面板、后面板、安裝底板、MSP430F5438核心板、液晶顯示和鍵盤電路板、ADS7950串口A/D轉換電路板、TLV5613并口D/A轉換電路板、以及必需的電氣附件。
四、本設備需要配套電腦
1、硬件技術要求：
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）內存不小于32G；
4）硬盤不小于1T；
5）接口：1 個 PCI-E×16、2 個PCI-E×1、1個PCI插槽、1個M.2 PCIe插槽；
6）提供不下于21.5吋防藍光液晶顯示器；
7）鼠標鍵盤套裝、標配無線網卡+藍牙
8）正版 Windows操作系統。

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電子創新綜合實驗裝置