[实用新型]机械电子信号检测处理EDA综合实验箱

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对机械电子信号检测处理的硬件实验平台，具体说涉及模块化的机械电子信号检测处理EDA综合实验箱，供国内高等院校以及高职高专采用EDA综合实验箱进行机械电子信号检测处理的教学实验。

背景技术

EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的缩写，EDA技术就是以计算机为工具，在EDA软件平台上用硬件描述语言HDL完成逻辑电路的设计工作。EDA应用机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域。

目前已有的EDA实验箱主要用于高等院校电子工程、计算机、微电子和通信等专业的电子电路设计、PCB设计和IC设计教学实验。迄今为止，还没有一种能够用于机械电子类电子信号检测与处理的EDA教学实验箱，便于机械电子专业学生尽快掌握EDA技术，并拓展EDA技术在机械领域中的应用。

发明内容

本实用新型的提出，旨在实现一种用于机械电子类电子信号检测与处理的EDA教学实验箱，对多种机械电子信号，如机械平台上的传感器(编码器信号、光栅尺信号、限位开关信号等)，进行采集、检测与处理，或者是控制机械平台的电机运行。该实验箱采用模块化设计方案，具有多种总线扩展接口，实验内容丰富：除能够完成现有EDA实验箱的基本实验外，主要可通过信号接口与外设连接，实现对多种机械电子信号检测处理实验；此外，可通过EDA综合实验箱的DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口分别与DSP教学实验箱、ARM嵌入式教学实验箱连接构成综合性强，具有先进性，技术含量高的运动控制综合教学实验。

本实用新型的技术方案概述如下：

一种机械电子信号检测处理EDA综合实验箱，其特征在于：它至少包括FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块和底板；所述底板包括FPGA/CPLD核心模块插槽接口、DAC模块插槽接口、DI/DO模块插槽接口、Encoder模块插槽接口、DSP总线扩展接口、ARM总线扩展接口、KB/LED接口；所述FPGA/CPLD核心模块、DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块各自独立，通过插槽接口搭建在底板上；所述模块之间通过底板插槽和底板上各模块的信号线相连接；所述FPGA/CPLD核心模块至少由第一FPGA/CPLD模块和第二FPGA/CPLD模块组成，所述第一FPGA/CPLD模块和第二FPGA/CPLD模块通过IO管脚连接；所述第二FPGA/CPLD模块输出端和DAC模块输入端连接；所述DI/DO模块和第二FPGA/CPLD模块连接；所述Encoder模块和第二FPGA/CPLD模块连接；所述ARM总线扩展接口的一端和第一FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设ARM嵌入式教学实验箱连接；所述DSP总线扩展接口的一端和第一FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设DSP教学实验箱连接；所述KB/LED接口的一端和第一FPGA/CPLD模块连接，另一端可以和外设键盘/LED连接；所述DAC模块、DI/DO模块、Encoder模块通过各种模块上的总线接口与外设连接。

所述FPGA/CPLD核心模块，至少由第一FPGA/CPLD模块和第二FPGA/CPLD模块组成；每个FPGA/CPLD模块都有一块FPGA/CPLD芯片、独立的电源芯片、独立的晶振、复位电路、JTAG/AS下载端口；独立的电源芯片、独立的晶振、复位电路、JTAG/AS下载端口都和FPGA/CPLD芯片连接。

所述DAC模块，至少由第一DAC模块和第二DAC模块组成；每一DAC模块主要由16bit高速数模转换芯片构成的数模转换电路、电流信号转电压信号电路、增益调节电路、单端差分转换电路、输出限幅电路和输出接口电路组成；所述数模转换电路和电流信号转电压信号电路连接，电流信号转电压信号电路和增益调节电路连接，增益调节电路和单端差分转换电路连接，单端差分转换电路和输出限幅电路连接，输出限幅电路和输出接口电路连接。

所述Encoder模块，由与编码器信号线连接的信号接口电路、差分单端信号转换电路、高速光耦隔离电路、反向施密特触发器和与第二FPGA/CPLD模块连接的信号接口电路组成；所述与编码器信号线连接的信号接口电路和差分单端信号转换电路连接；差分单端信号转换电路和高速光耦隔离电路连接；高速光耦隔离电路和反向施密特触发器连接；反向施密特触发器和与第二FPGA/CPLD模块连接的信号接口电路连接。

本实用新型的有益效果在于：