[发明专利]基于CDIO测控电路的软硬件交互式综合实验箱及方法

说明书

一种基于CDIO测控电路的软硬件交互式综合实验箱及方法。包括电源模块、动力调谐陀螺仪模拟器、电路模块实验箱、实验箱内的模拟器接口和两路结构完全相同的X轴电路和Y轴电路，以及实现矩阵运算的信号运算实验模块，实验箱内集成了液晶显示模块，电路原理图与实验步骤均可直观显示，为学生实验提供便利。本发明以动力调谐陀螺仪再平衡回路为基础设计测控电路硬件综合实验，不仅能让实验者熟悉掌握各类电路模块的设计，引导实验者学习闭环测量控制电路的设计方法，还能使实验者理解软件仿真结果与硬件测试现象的区别。使得实验者能够在一套实验箱的使用中，掌握测控电路在闭环测控控制系统中的功能，也可兼顾软件仿真、硬件测试的交互式实验。

技术领域

本发明涉及一种教学实验用实验箱。特别是涉及一种CDIO测控电路软硬件交互式综合实验箱及方法。

背景技术

当今信息社会，特别是物联网时代的到来，任何科技进步都离不开测量与控制，无论是航天航空事业中的卫星发射，还是生活中的食品安全监测，都有测控系统在其中发挥着重要的作用。测控电路与传感器和执行机构共同构成了测控系统，“测控电路”课程已经被全国各高校的仪器信息相关专业列为核心课程，而测控电路实验作为课程学习与实践应用的必要环节，已经被相关各专业列为必修课。

在以往的测控电路实验箱中，多采用一种或者多种特定的传感器或执行器进行信号处理实验，依赖于传感器的原理、材料和工艺，大多具有固定的信号处理方式，无法锻炼实验者的电路设计能力，并且往往局限于开环信号的测量或输出，很难将所学的控制理论知识应用于实验中。甚至，有一些实验箱过多的集成了数字处理芯片和集成处理软件，使得实验者对信号处理方法很难进行深入了解，无法应用所学的电路知识。目前，实验者用实验箱进行特定实验时，还需要信号发生器、示波器等实验设备配套使用，实验操作比较繁琐，而且软件仿真与硬件测试两者相对独立。因此，借助以往的测控电路实验箱，实验者只能学到特定电路模块的使用方法，对整个测控系统的认识严重不足，软件仿真结果与硬件测试结果无法直观的联系起来。

现有的实验箱，不能让实验者在实验中了解测控电路在测控系统中的作用，也不足以训练实验者设计各类电路模块的能力，更难以应用所学的测量控制知识特别是闭环控制理论，软件仿真结果与硬件测试的现象也无法直观的进行对比。因此，研发一种能够满足实验者测控电路设计与应用需求的实验箱具有非常重要的价值。

发明内容

本发明目的是解决现有实验箱存在电路模块不全面、控制知识应用缺失和软件仿真与硬件测试关联性较差等方面的不足，提供一种基于CDIO测控电路的软硬件交互式综合实验箱及实验方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于CDIO测控电路的软硬件交互式综合实验箱，包括电源模块(101)、动力调谐陀螺仪模拟器(102)、电路模块实验箱(103)和电路模块实验箱(103)内设置的模拟器接口(104)、两路结构完全相同的X轴电路和Y轴电路，以及分别与X轴电路和Y轴电路连接的实现矩阵运算的信号运算实验模块(108)，所述的电源模块(101)为动力调谐陀螺仪模拟器(102)和电路模块实验箱(103)提供电源，所述动力调谐陀螺仪模拟器(102)通过模拟器接口(104)连接电路模块实验箱(103)内的X轴电路和Y轴电路构成闭合回路，实验箱内还集成了信号发生器、示波器、PC机接口(112)和液晶屏显示(113)。