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电子创新综合实验装置
发表时间：2022-10-27
电子创新综合实验装置
一、总体要求
“电子产品设计及制作实训平台”要求涵盖模拟电子、数字电子、传感器、电力电子、单片机、嵌入式、FPGA、虚拟仪器、自动控制、电机驱动、Matlab仿真、线路板设计和C语言编程等多门课程和技能的综合训练平台。平台可作为学校课程设计、毕业设计和全国技能大赛“电子产品的设计和制作”提供了很好的训练环境。
二、 实训项目要求
1、STM32嵌入式技术（或51单片机技术）实训
1）STM32核心板实训（51单片机核心板实训）
2）数码管显示和键盘电路实训
3）点阵管显示和键盘电路实训
4）液晶显示和键盘电路实训
5）I2C卡读写电路实训
6）串口AD转换电路(ADS7950) 实训
7）并口AD转换电路实训
8）串口AD转换电路实训
9）串口DA SPI转换电路实训
10）并口DA转换电路实训
11）串口DA IIC转换电路实训
12）V/F和F/V转换电路实训
13）可编程增益放大电路实训
14）信号滤波电路实训
15）开关量输入输出电路实训
16）功率运放输出电路实训
17）双路PWM输出电路实训
18）H桥PWM输出电路实训
19）环境参数检测电路实训
20）仪用放大电路实训
2、综合实训套件
1）无叶风扇控制器的设计与制作实训
2）传感器运动小车的设计与制作实训
3）光伏发电跟踪器
4）晶体管特性测试仪
三、产品技术性能及参数要求
1、技术条件
1）输入电源：AC3N-380V/±10%，50Hz,容量<1.5kVA；
2）工作环境：温度-10℃－＋40℃；相对湿度≤85% 海拔≤4000m;
3）尺 寸：不小于1600mm×750mm×1150mm
2、人身安全保护功能和设备安全保护要求
1）要求满足国家标准，在实验装置的电源输入端设有漏电保护和过流保险丝保护功能，确保实验安全。
2）要求采用2种实验导线，分别用于交流和直流电路的实验接线，交流36V以上的导线采用全塑闭型实验导线，避免学生双手摸电而造成的触电事故。
3）要求具有三相电源由接触器通过启、停按钮进行控制。
3、实训平台技术参数要求
1）交流电源:要求提供380V/3A三相交流电源。电源通过漏电保护开关通断，电源输出带有保险丝保护，带发光二极管缺相指示。
2）直流电源
恒压源：要求调节范围0－30V连续可调，最大输出电流：0.5A；电压稳定度<3%，纹波电压<1mV，调节精度1%；具有短路保护和自动恢复功能，带3位半监视仪表。
恒流源：要求调节范围0-200mA连续可调，三档量程切换2mA、20mA和200mA；从0.00mA起调最大开路电压：30V，开路保护，带3位半监视仪表。
3）智能直流仪表
数字式直流电压表：要求测量范围0-750V，分200mV、2V、20V、200V、750V五档量程输入，四位半数字显示，输入阻抗10MΩ，精度0.5级，采用STM8单片机作为核心芯片，具有手动、自动切换量程功能、超量程报警、指示及切断总电源等功能。
数字式直流电流表：要求测量范围0-3A，分2mA、20mA、200mA、3A四档量程输入，四位半数字显示，精度0.5级，采用STM8单片机作为核心芯片，具有手动、自动切换量程功能、超量程报警、指示及切断总电源等功能。
4）信号源：能输出各种波形，输出经过功率放大，另配一个4位显示的频率计；输出波形：方波、正弦波、三角波；输出频率：1Hz-1MHz连续可调；正弦波波形失真：≤1% 方向前沿≤100ns；三角波非线性：斜率变化不大于3%；幅值调节范围：0-17Vp-p；带有20dB、40dB衰减功能；带4位数字式频率计，可作监视信号源输出，频率计精度：0.1级， 测量范围：0-2MHz；具有短路保护和调频稳幅功能。
5）数据采集系统
要求提供8路低速模拟量输入、8路低速模拟量输出、2路高速模拟量输入、8路数字量输入输出及虚拟仪器数据采集卡。12位A/D转换、分辨率由1/2048，采样周期1ms-1000ms，采样频率可选择。采用标准USB2.0接口，与计算机进行通信，通信速度远远大于串口通信。
4、STM32嵌入式（51单片机）实训模块
*该模块套件包含IAP15W4K58S4核心板、STM32F103核心板、数码管显示和键盘电路等22种模块。要求提供详细的实训方案。
（1）IAP15W4K58S4核心板
要求该模块核心芯片采用IAP15W4K58S4，该芯片为增强型 8051 CPU，其片内资源丰富，单时钟/机器周期；32K字节片内Flash程序存储器；片内大容量4096字节的SRAM；8通道10位高速ADC；工作频率：5MHz-30MHz；四组完全独立的高速异步串行通信端口；一组高速同步串行通信端口SPI；两路PCA/PWM/CCP（可用作ADC),7个定时器；6通道增强型带死区控制PWM波形发生器。
（2）STM32F103核心板
要求该模块的核心芯片采用STM32F103。片内资源丰富，512K Flash，64kRAM；3个12位模数转换器；2通道12位D/A转换器；12通道DMA控制器; 11个定时器；5个USART接口；3个SPI接口；外围器件有串口通讯芯片MAX3232、USB转串口芯片CH340T。用扁平带方式方便与外围电路连接。
（3）数码管显示和键盘电路：要求包括八位数码管显示单元、查询式键盘、矩阵式键盘所组成。配合核心板可以完成数码管的静态和动态扫描实验，完成查询式和矩阵式键盘实验。
（4）点阵显示和键盘电路：要求包括32*32点阵和矩阵式键盘。配合核心板可以完成点阵的动态扫描实验，和矩阵式键盘实验。
（5）液晶显示和键盘电路：要求包括一块1602液晶屏和一块12864液晶屏、查询式键盘和矩阵式键盘。配合核心板可以完成液晶的显示实验、查询式键盘和矩阵式键盘实验。
（6）IC卡读写电路：要求由射频芯片FM1702，射频卡，磁珠，电感等相关元件组成，通过核心板控制实现对IC卡的读写功能。
（7）串口A/D转换电路：要求由模拟信号输入电路、ADS7950及外围电路、数字信号输出电路组成，其中输入部分有放大和偏置功能，ADS7950功能脚及数字输出由PMOD口引出。可通过跳线帽调节输入的单双极性。可更换成ADS7951扩展成8通过模拟量输入。SPI，4CH，12BIT。
（8）并口A/D转换电路：要求由模拟信号输入电路、ADS7862及外围电路、数字信号输出电路组成，其中输入部分有放大和偏置功能，ADS7862,12BIT,2+2CH.
（9）串口A/D转换电路：要求由模拟信号输入、AD1118及外围电路、偏置电路、数字信号输出电路组成， AD1118功能脚及数字输出由PMOD口引出。SPI，4CH，16BIT，可通过内部PGA设置信号放大倍数
（10）串口DA SPI转换电路：要求由数字信号输入电路、DAC124S085及外围电路、模拟信号输出电路组成。其中输出部分有放大、偏置和反向功能，DAC124S085数字输入口PMOD引出。SPI，4CH，16BIT。可通过跳线帽调节输出的极性。
*5、综合训练套件
要求套件采用模块化结构，具体参数要求如下：
*1）无叶风扇控制套件
要求该套件由无叶风扇控制器套件、U型压力计、无叶风扇套件组成，利用提供的技术资料、元器件及器材完成无叶风扇控制器的设计、装调和技术文件撰写任务；进行MSP430的软件设计，完成无叶风扇控制器的设计及制作。无叶风扇控制器要实现对风量的闭环的控制。无叶风扇控制器由气压传感器、信号放大电路、A/D转换电路、微处理器（STM32）电路、数码管显示与键盘电路、电机驱动电路和电源等几部分组成。
*2）传感器运动小车实训套件
要求该套件由传感器运动小车控制器套件、传感器运动小车机箱套件和模拟小车位移称重装置组成，包含STM32控制器、运动小车、直流减速电机、称重平台、电容测距传感器、主、从动轮等组成。称重平台由力传感器和称重台板组成。STM32控制器包括机箱、面板、STM32F103核心板、液晶显示和键盘电路、H桥PWM输出电路、串口A/D转换电路、传感器测量电路、配件。系统要求通过面板上键盘实现车辆称重计费系统的设置、测量和计费功能。提供相关功能界面之间关系图。主界面应包含系统设置、手动模式、自动模式、数据回看等功能。
*3）光伏发电跟踪器套件
模拟光源为5个LED灯（LED1-LED5），通过装置面板上的5个开关SW1-SW5控制，通过顺次切换开关来模拟太阳光的移动。模拟光源的电源由接线端子上的+12V和GND两端子提供。
直流减速电机位于装置面板的下方，用来调节光伏板（模拟太阳能板）的偏转方向，直流减速电机的驱动电源由接线端子上的Motor+和Motor-两端子接入，电源为正时电机正转，电源为负时电机反转。
4）晶体管特性测试仪
线路板约束规则要求：最小间距8mil，最小线宽10mil，过孔最小孔径15mil，过孔最小直径30mil。
安装套件包括机箱、前面板、后面板、安装底板、MSP430F5438核心板、液晶显示和键盘电路板、ADS7950串口A/D转换电路板、TLV5613并口D/A转换电路板、以及必需的电气附件。
四、本设备需要配套电脑
1、硬件技术要求：
1）要求采用主流品牌原装电脑，非拆改配；
2）CPU不小于i7-12400；
3）内存不小于32G；
4）硬盘不小于1T；
5）接口：1 个 PCI-E×16、2 个PCI-E×1、1个PCI插槽、1个M.2 PCIe插槽；
6）提供不下于21.5吋防蓝光液晶显示器；
7）鼠标键盘套装、标配无线网卡+蓝牙
8）正版 Windows操作系统。
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