d试验教学中心自制仪器-南开大学电子信息试验教学中心.docVIP

附件D：实验教学中心自制仪器 实验教学中心积极开展实验设备的自研工作，任课教师根据自己多年的一线教学经验提出实验内容与设计思路，先后自制的仪器设备近百套件。如，现代信息技术实验室研制的“温度控制系统及电子元器件温度特性研究”、“语音放大电路及有源滤波器的优化设计”、“LED大屏幕显示系统”、“单片机应用系统的设计——指纹识别门禁系统”等仪器设备达到了较高的水平，曾参加“第二届全国高等学校实验室工作论坛暨首届全国高等学校自制教学仪器设备展示与评选活动”并获得优秀成果奖1项、成果奖2项。近年来，实验教学中心在原有的成果基础上不断钻研，探索改革，研制了多种教学仪器，目前已经投入到实验教学当中去，取得了很好的教学效果。 一、温度控制系统实验平台 温度控制系统实验平台是一个实际的闭环温度控制系统，它向学生展示了一个完整的控制系统的设计和应用实例。其内容涉及信息的采集、传输、处理和控制等多个方面，既有硬件方面的设计和制作，又有软件方面的算法设计和编程。使学生了解控制系统的基本组成和相关的硬件、软件选择，了解电子应用系统性能指标和技术参数的设计，学习和掌握电子应用系统的安装、调试和运行。 实验平台的硬件由PC机、PCI数据采集卡、实验控制箱、加热与制冷工作台及工作电源几部分组成。系统有加热和制冷两部分，利用计算机对工作台上的铜块进行一定范围内的恒温控制，并通过主机程序将温度曲线实时显示出来。本实验设备可操作性强，实验分层次，留有学生自行扩展实验的空间，有利于对学生自学能力和创新能力培养。温度控制系统的基本工作原理及实验平台照片见附图D-1、D-2。 附图D-1 温度控制系统基本工作原理 附图D-2 温度控制系统实验平台 二、指纹识别应用系统实验平台 指纹识别与控制系统实验平台是一个完整的电子系统设计和应用开发的实例。其内容涉及信息的产生、采集、传输、处理和存储等多个方面。既有硬件方面的设计和制作，又有软件方面的编程、网络协议和数据库。使学生了解电子应用系统的基本组成和相关的硬件、软件选择，了解电子应用系统性能指标和技术参数的设计，学习和掌握电子应用系统的安装、调试和运行。 实验平台由服务器与客户终端两部分组成。客户终端包括MCU、指纹采集、以太网接口、液晶显示、键盘和控制输出等模块，并为仪器的功能扩展预留了硬件和软件接口，有利于不断完善和系统升级。指纹识别应用系统的基本工作原理及实验平台照片见附图D-3、D-4。 附图D-3 指纹识别应用系统基本工作原理 附图D-4 指纹识别应用系统实验平台 三、LED大屏幕显示系统实验平台 LED大屏幕显示实验是一个典型的系统实验，涉及信息的采集、传输、处理、存储和显示等内容，既有硬件方面的设计和制作，又有软件方面的设计和编程。可使学生了解信息显示系统的基本组成和相关的硬件、软件选择，了解电子应用系统性能指标和技术参数的设计，学习和掌握电子应用系统的安装、调试和运行。 本实验平台由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括LED大屏幕、接口板和驱动板等。软件部分主要由PC软件和单片机软件组成。LED大屏幕显示系统的基本工作原理及实验平台照片见附图D-5、D-6。 附图D-5 LED大屏幕显示系统基本工作原理 附图D-6 LED大屏幕显示系统实验平台 四、语音放大电路及有源滤波器的优化设计 “语音放大电路及有源滤波器的优化设计”是一个比较典型的综合性系统实验，其内容涉及信息的传输、处理、存储和输出等多个方面。既有运用EDA技术设计电子应用系统的训练，又有运用虚拟仪器技术检测和调试系统的实践。通过本实验，可以启发学生再学习和再思考，培养和提高学生进行电子应用系统设计的能力。实验平台见附图D-7。 附图D-7 语音放大电路及有源滤波器实验平台 五、数模电实验箱 实验教学中心的模拟电子技术、数字电子技术实验的实验箱已经更新了两次，这两批实验箱均是实验教学中心教师自主设计，与企业联合生产的。实验箱设计有电源输入、信号输入输出、逻辑输入和显示、脉冲输出、数码显示、面包板、变压器等模块，能够满足实验教学的需要，附图D-8为数模电实验箱模块图。 附图D-8 数模电实验箱 六、数字电路芯片检测仪 为了配合数字电子技术实验，方便检测和回收数字电路芯片，实验教学中心教师研制了双列直插式数字电路芯片检测系统，以Atmega128L单片机为核心，根据待测芯片的逻辑功能，编写覆盖整个逻辑功能的测试程序，驱动单片机的输入、输出管脚，对芯片进行逻辑功能检测，根据检测结果，判断芯片是否损坏，利用蜂鸣器、LED灯及液晶屏来输出检测结果。该仪器已在数字电子技术实验教学中推广应用接近2年的时间，保障了实验教学的正常进行，该仪器易于操作，性能稳定，安全可靠，并且制造成本低廉，便于推广使用。附图D-9为数字电路芯片检测仪框图及电路板。 附图D-9 数字电路