[发明专利]一种开放式传感器技术应用的综合实训平台

摘要

本发明涉及一种开放式传感器技术应用的综合实训平台。本发明包括设置在平台上的饮水机温控模块、声光控灯模块、人体热释电感应灯模块、触摸灯模块、饮水温控指示模拟模块、酒精浓度检测模块、红外线防盗报警器模块和传感器技术综合应用模块。声光控灯模块、人体热释电感应灯模块和触摸灯模块共用一个白炽灯。本发明传感器种类多，能满足高校《传感器技术应用》课程的实训教学，且设备成本低；将实训的关键元器件做成插装式，便于对传感器进行性能测试，更加方便检测和维修。主控单片机放置采用了单片机卡座式，便于单片机不同芯片更换或者升级。在实训平台的布局上采用了强、弱电实训项目分开、简单实训和复杂实训项目分开的设计。

主权项

1.一种开放式传感器技术应用的综合实训平台，包括饮水机温控模块、声光控灯模块、人体热释电感应灯模块、触摸灯模块、饮水温控指示模拟模块、酒精浓度检测模块、红外线防盗报警器模块和传感器技术综合应用模块；其特征在于：所述的饮水机温控模块、声光控灯模块、人体热释电感应灯模块、触摸灯模块、饮水温控指示模拟模块、酒精浓度检测模块、红外线防盗报警器模块和传感器技术综合应用模块均设置在平台上；声光控灯模块、人体热释电感应灯模块和触摸灯模块共用一个白炽灯；所述的饮水机温控模块包括保险丝F1、第一船型开关SWITCH1、三个电阻、三个二极管、三个发光二极管、88℃热敏开关ST1、95℃热敏开关ST2和加热电阻EH1；保险丝F1的一端与220V电源的火线相连，另一端与第一船型开关SWITCH1的1脚相连；电阻R1的一端、电阻R3的一端与88℃热敏开关ST1的一端连接后接第一船型开关SWITCH的2脚；电阻R1的另一端与发光二极管LED1的阳极相连，发光二极管LED1的阴极与整流二极管D1的阳极相连；电阻R3的另一端与发光二极管LED2的阳极相连，发光二极管LED2的阴极与整流二极管D2的阳极相连；整流二极管D2的阴极、电阻R2的一端与加热电阻EH1的一端相连后接88℃热敏开关ST2的另一端；电阻R2的另一端与发光二极管LED3的阳极相连，发光二极管LED3的阴极与整流二极管D3的阳极相连；整流二极管D3的阴极、加热电阻EH1的另一端与整流二极管D1的阴极相连后通过95℃热敏开关ST2与第一船型开关SWITCH1的3脚连接后接220V电源的零线；所述的声光控灯模块包括第二船型开关SWITCH2、两个插针、六个整流二极管、两个电解电容、两个瓷片电容、五个电阻、第一可控硅Q1、麦克风MK1、三极管Q2、电位器Rp1、电位器Rp2、光敏电阻Rg、第一与非门集成芯片U1、40W白炽灯L1；所述的第一与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片；第二船型开关SWITCH2的1脚与220V电源的火线相连；插针P1的2脚与整流二极管D4的阳极连接后接第二船型开关SWITCH2的2脚；电阻R6的一端与瓷片电容C4的一端连接后接整流二极管D4的阴极；电阻R6的另一端、瓷片电容C4的另一端、电解电容C1的正极、电阻R8的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、电位器Rp1的一端、电位器Rp1的移动端连接后接VCC1；电阻R8的另一端与瓷片电容C2的一端连接后接麦克风MK1的正极；瓷片电容C2的另一端与电阻R4的另一端连接后接三极管Q2的基极；电阻R5的另一端与三极管Q2的集电极相连后接第一与非门集成芯片U1的1脚；电位器Rp1的另一端与光敏电阻Rg的一端连接后接第一与非门集成芯片U1的2脚；第一与非门集成芯片U1的3脚与12脚相连，4脚与13脚相连；电解电容C3的正极与电阻R7的一端连接后接第一与非门集成芯片U1的11脚；电阻R7的另一端与第一可控硅Q1的触发极相连；电解电容C3的负极、电位器Rp2的一端、电位器Rp2的移动端、第一与非门集成芯片U1的5脚、第一与非门集成芯片U1的6脚连接后接整流二极管D9的阴极；电位器Rp2的另一端、整流二极管D9的阳极、光敏电阻Rg的另一端、三极管Q2的发射极、麦克风MK1的负极、电解电容C1的负极、第一可控硅Q1的阴极、整流二极管D7的阳极、整流二极管D8的阳极接地；第一可控硅Q1的阳极、整流二极管D5的阴极、整流二极管D6阴极相连；整流二极管D7的阴极、整流二极管D6的阳极连接后接插针P2的1脚；整流二极管D8的阴极、整流二极管D5的阳极与第二船型开关SWITCH2的3脚连接后接220V电源的零线；40W白炽灯L1的一端与插针P1的1脚连接，另一端与插针P2的2脚连接；所述的人体热释电感应灯模块包括第三船型开关SWITCH3、两个插针、五个整流二极管、两个电阻、瓷片电容C6、电解电容C5、第二可控硅Q3、热释电传感器U2；所述的热释电传感器采用Risym公司生产的HC‑SR501芯片；第三船型开关SWITCH3的1脚与220V电源的火线连接，第三船型开关SWITCH3的2脚与插针P3的2脚连接后接整流二极管D10的阳极；瓷片电容C6的一端与电阻R9的一端连接后接整流二极管D10的阴极；电阻R9的另一端、瓷片电容的另一端、电解电容C5的正极、热释电传感器U2的1脚连接后接VCC2；热释电传感器U2的2脚通过电阻R1O接第二可控硅Q3的触发极；热释电传感器U2的3脚、电解电容的C5的负极、第二可控硅Q3的阴极、整流二极管D12的阳极、整流二极管D14的阳极接地；整流二极管D11的阴极与整流二极管D13的阴极连接后接第二可控硅Q3的阳极；整流二极管D14的阴极与整流二极管D13的阳极相连后接插针P4的1脚；整流二极管D12的阴极、整流二极管D11的阳极与第三船型开关SWITCH3的3脚连接后接220V电源的零线；插针P3的1脚通过电路网络标号LMP1连接到40W白炽灯L1的一端，插针P4的2脚通过电路网络标号LMP2连接到40W白炽灯L1的另一端；所述的触摸灯模块包括第四船型开关SWITCH4、两个插针、五个整流二极管、七个电阻、两个电解电容、第三可控硅Q4、第二与非门集成芯片U3、触摸开关TOUCH1；第四船型开关SWITCH4的1脚与220V电源的火线相连；整流二极管D15的阳极、整流二极管D16的阴极连接后接第四船型开关SWITCH4的2脚；整流二极管D15的阴极、整流二极管D17的阴极与电阻R13的一端相连后接第三可控硅Q4的阳极；电阻R13的另一端、电阻R14的一端与电解电容C7的正极连接；第三可控硅Q4的阴极、电解电容的C7的负极、电阻R14的另一端、电阻R17的一端、电阻R11的一端、电解电容C8的负极、整流二极管D18的阳极、整流二极管D16的阳极接地；整流二极管D18的阴极与整流二极管D17的阳极连接后接插针P6的1脚；第四船型开关SWITCH4的3脚与插针P5的2脚连接后接220V电源的零线；插针P5的1脚通过电路网络标号LMP1连接到40W白炽灯L1的一端，插针P6的2脚通过电路网络标号LMP2连接到40W白炽灯L1的另一端；触摸开关TOUCH1通过电阻R15与电阻R16的一端连接；第二与非门集成芯片U3的1脚、第二与非门集成芯片U3的2脚、电阻R16的另一端、电阻R17的另一端连接；第二与非门集成芯片U3的5脚、6脚连接后接第二与非门集成芯片U3的3脚；第二与非门集成芯片U3的4脚与整流二极管D19的阳极相连；整流二极管D19的阴极、电阻R11的另一端、第二与非门集成芯片U3的8脚与9脚连接后接电解电容C8的正极；第二与非门集成芯片U3的12脚与13脚相连后接与第二非门集成芯片U3的10脚；第二与非门集成芯片U2的11脚通过电阻R12与第三可控硅Q4的触发极相连；所述的第二与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片；所述的饮水温控指示模拟模块包括第一自锁开关SW1、整流二极管D20、五个电阻、热敏电阻NTC、电磁继电器JK1、三个发光二极管、三极管Q5；VCC为饮水温控指示模拟电路的输入电源；第一自锁开关的1脚接VCC，第一自锁开关的2脚与整流二极管D20的阴极连接后接电磁继电器JK1的4脚；热敏电阻NTC的一端、发光二极管LED4的阳极、发光二极管LED5的阳极与发光二极管LED6的阳极相连后接第一自锁开关的2脚；电磁继电器JK1的5脚与整流二极管D20的阳极连接后接三极管Q5的集电极；热敏电阻NTC的另一端与电阻R20的一端相连；电阻R20的另一端、电阻R21的一端与三极管Q5的基极相连；发光二极管LED4的阴极通过电阻R22接电磁继电器JK1的3脚；发光二极管LED5的阴极通过电阻R18接电磁继电器JK1的2脚；发光二极管LED6的阴极通过电阻R19接地；电阻R21的另一端、电磁继电器JK1的1脚、三极管Q5的发射极接地；所述的酒精浓度检测模块包括0.5mm间距接线端子JP1、第二自锁开关SW2、两个电解电容、三端稳压芯片U4、酒精浓度传感器MQ‑3、两个电位器、比较器集成芯片U5和十个发光二极管；VCC9V为酒精浓度检测电路的输入电源；所述的三端稳压芯片U4采用ST公司的7805；比较器集成芯片U5采用NS公司的LM3914；接线端子JP1的1脚与第二自锁开关SW2的1脚连接后接VCC9V；第二自锁开关的5脚、电解电容C9的正极与三端稳压芯片U4的输入脚相连；三端稳压芯片U4的输出脚与电解电容C10的正极，酒精浓度传感器MQ‑3的1脚、酒精浓度传感器MQ‑3的4脚、酒精浓度传感器MQ‑3的6脚、比较器集成芯片U5的3脚、LM3914比较器集成芯片U5的9脚、发光二极管LED7的阳极、发光二极管LED8的阳极、发光二极管LED9的阳极、发光二极管LED10的阳极、发光二极管LED11的阳极、发光二极管LED12的阳极、发光二极管LED13的阳极、发光二极管LED14的阳极、发光二极管LED15的阳极、发光二极管LED16的阳极相连接；比较器集成芯片U5的6脚、比较器集成芯片U5的7脚与电位器Rp3的一端相连；比较器集成芯片U5的5脚、酒精传感器MQ‑3的3脚、酒精传感器MQ‑3的5脚、电位器Rp4的一端相连接；比较器集成芯片U5的2脚、比较器集成芯片U5的4脚、比较器集成芯片U5的8脚、电位器Rp3的另一端、电位器Rp3的移动端、电位器Rp4的另一端、电位器Rp4的移动端、酒精传感MQ‑3的2脚、电解电容C10的负极、三端稳压芯片U4的接地脚、电解电容C9的负极、接线端子JP1的2脚接地；比较器集成芯片U5的1脚与发光二极管LED7的阴极相连，比较器集成芯片U5的18脚与发光二极管LED8的阴极相连，比较器集成芯片U5的17脚与发光二极管LED9的阴极相连，比较器集成芯片U5的16脚与发光二极管LED10的阴极相连，比较器集成芯片U5的15脚与发光二极管LED11的阴极相连，比较器集成芯片U5的14脚与发光二极管LED12的阴极相连，比较器集成芯片U5的13脚与发光二极管LED13的阴极相连，比较器集成芯片U5的12脚与发光二极管LED14的阴极相连，比较器集成芯片U5的11脚与发光二极管LED15的阴极相连，比较器集成芯片U5的10脚与发光二极管LED16的阴极相连；所述的红外线防盗报警器模块包括第三自锁开关SW3、七个电阻、电位器Rp5、红外线发射管LED‑IR、发光二极管LED17、红外接收管Q6、三个三极管、第三与非门集成芯片U5、电解电容C11、整流二极管D21、插针P7和有源蜂鸣器B1；VCC为红外线防盗报警器电路的输入电源；第三自锁开关的1脚接VCC，第三自锁开关的2脚、发光二极管LED17的阳极、红外接收管Q6的集电极、电阻R26的一端、电阻R27的一端连接后接有源蜂鸣器B1的正极；发光二极管LED17的阴极通过电阻R24接地；红外接收管Q6的发射极、电阻R25的一端、三极管Q7的基极连接；电阻R26的另一端、三极管Q7的集电极、三极管Q8的基极连接；电阻R27的另一端、三极管Q8的集电极、第三与非门集成芯片U6的12脚连接；有源蜂鸣器B1的负极接插针P7的1脚，插针P7的2脚接三极管Q9的集电极；第三与非门集成芯片U6的5脚、第三与非门集成芯片U6的6脚、电阻R28的一端、整流二极管D21的阴极、电解电容C11的负极相连接；第三与非门集成芯片U6的4脚与第三与非门集成芯片U6的13脚相连；第三与非门集成芯片U6的11脚、电阻R29的一端、电解电容C11的正极相连接；电阻R29的另一端接三极管Q9的基极；三极管Q9的发射极、整流二极管D21的阳极、电阻R28的另一端、三极管Q8的发射极，三极管Q7的发射极，电阻R25的另一端接地；电阻R23的一端接VCC；电阻R23的另一端、电位器Rp5的一端、电位器Rp5的移动端相连，电位器Rp5的另一端与红外发射管LED‑IR的正极相连，红外发射管LED‑IR的负极接地；所述的第三与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片；所述的传感器技术综合应用模块包括0.5mm间距毫米接线端子JP2、DC座SPQ、USB接口、第四自锁开关SW4、四个发光二极管、三个四脚按键、二十个电阻、电解电容C16、九个插针、51单片机U7、五个瓷片电容，三位数码管SMG1、四个三极管、12MHz晶振Y1、电机接口MOTOR、霍尔开关U8、D触发器U9、湿度传感器U10、温度传感器U11、红外接收管U12、超声波传感器U13；所述的51单片机采用STC公司的STC89C52RC芯片，霍尔开关采用allegro公司的3144，D触发器采用TI公司的HEF4013芯片，湿度传感器采用TELESKY公司的DHT11，温度传感器采用Risym公司DS18B20，红外接收管U12采用Risym公司的HS0038，超声波传感器采用Risym公司HC‑SR04；VCC为多种传感器技术综合应用电路的输入电源；51单片机U7的31脚、接线端子JP2的1脚、USB接口USB的1脚、第四自锁开关SW4的1脚接VCC；第四自锁开关SW4的2脚为电源，第四自锁开关SW4的2脚接发光二极管LED18的阳极；发光二极管LED18的阴极通过电阻R30接地；按键S1的一端与电解电容C16的正极连接后接第四自锁开关SW4的2脚；51单片机U7的40脚、三极管Q10的集电极、三极管Q11的集电极、三极管Q12的集电极、发光二极管LED19的阳极、发光二极管LED20的阳极、插针JP7的1脚～5脚、插针JP9的1脚、超声波传感器U13的1脚、插针JP10的1脚、湿度传感器U10的1脚、电阻R49的一端、温度传感器U11的3脚、红外接收管U12的3脚接第四自锁开关SW4的2脚；发光二极管LED21的阳极、电阻R45的一端与霍尔开关U8的1脚连接后接第四自锁开关SW4的2脚；51单片机U7的40脚通过电容C17接地；按键S1的另一端、电解电容C16的负极与电阻R31的一端连接后接51单片机U7的9脚；51单片机U7的1脚、插针JP3的1脚与湿度传感器U10的2脚连接；51单片机U7的2～8脚分别与插针JP3的2～8脚连接；51单片机U7的10脚、超声波传感器U13的3脚与插针JP10的3脚连接；51单片机U7的11脚、超声波传感器U13的2脚与插针JP10的2脚连接；51单片机U7的12脚、电阻R49的另一端与插针JP4的1脚连接；51单片机U7的13脚与插针JP4的2脚连接；51单片机U7的14脚与插针JP4的3脚连接；51单片机U7的15脚与插针ADJ的2脚连接；51单片机U7的16脚与插针JP5的1脚连接；51单片机U7的17脚与插针JP5的2脚连接；晶振Y1的1脚与瓷片电容C12的一端连接后接51单片机U7的18脚；晶振Y1的2脚与瓷片电容C13的一端连接后接51单片机U7的19脚；51单片机U7的39脚通过电阻R32接三位数码管SMG1的11脚；51单片机U7的38脚通过电阻R33接三位数码管SMG1的7脚；S 51单片机U7的37脚通过电阻R34接三位数码管SMG1的4脚；51单片机U7的36脚通过电阻R35接三位数码管SMG1的2脚；51单片机U7的35脚通过电阻接三位数码管SMG1的1脚；51单片机U7的34脚通过电阻R37接三位数码管SMG1的10脚；51单片机U7的33脚通过电阻R38接三位数码管SMG1的5脚；51单片机U7的32脚通过电阻R39接三位数码管SMG1的3脚；51单片机U7的30脚与插针JP6的1脚相连；51单片机U7的29脚与插针JP6的2脚相连；51单片机U7的28脚、插针JP6的3脚与温度传感器U11的2脚连接；按键S2的一端与瓷片电容C14的一端连接后接51单片机U7的27脚；按键S3的一端与瓷片电容C15的一端连接后接51单片机U7的26脚；51单片机U7的25脚通过电阻R43接发光二极管LED19的阴极；51单片机U7的24脚通过电阻R44接发光二极管LED20的阴极；51单片机U7的23脚通过电阻R40接三极管Q10的基极；三极管Q10的发射极接三位数码管SMG1的12脚；51单片机U7的22脚通过接三极管Q11的基极；三极管Q11的发射极接三位数码管SMG1的9脚；51单片机U7的21脚通过电阻R42接三极管Q12的基极；三极管Q12的发射极接三位数码管SMG1的7脚；霍尔开关U8的3脚、电阻R45的另一端与电阻R46的一端连接后接插针ADJ的1脚；电阻R46的另一端与发光二极管LED21的阴极相连；D触发器U9的1脚与插针ADJ的3脚连接；D触发器U9的13脚与插针ADJ的4脚相连；D触发器U9的2脚与5脚相连，D触发器U9的12脚与9脚相连；D触发器U9的3脚与插针JP9的3脚相连，D触发器U9的11脚与插针JP9的2脚相连；超声波传感器U13的4脚与插针JP10的4脚相连；51单片机U7的接地脚接地；电阻R47的一端接湿度传感器U10的1脚，另一端接湿度传感器U10的2脚；电阻48的一端接温度传感器U11的2脚，另一端接温度传感器U11的3脚；电阻R49的另一端接三极管Q13的集电极；三极管Q13的基极接红外接收管U12的1脚；D触发器U9的4脚、D触发器U9的6脚、D触发器U9的8脚、D触发器U9的10脚接地；接线端子JP2的2脚，DC座SPQ的接地脚、USB接口USB的接地脚接地；电阻R31的另一端、瓷片电容C12的另一端、瓷片电容C13的另一端、插针JP8的1～5脚、插针JP9的4脚、霍尔开关U8的2脚、插针JP9的4脚、按键的S2的另一端、瓷片电容C14的另一端、按键S3的另一端、瓷片电容C15的另一端、超声波传感器U13的5脚、插针JP10的5脚、湿度传感器U10的3脚、温度传感器U11的1脚、三极管Q13的集电极、红外接收管U12的2脚接地；电机接口MOTOR的两端与电动机的两端连接。