一種智能實驗平臺裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能實驗平臺裝置，其特征在于：該裝置主要由實驗操作平臺、接線端口連線信息采集器、實驗管理上位機和智能實驗管理軟件等組成；通過嵌入式系統(tǒng)的智能檢測與識別算法實現(xiàn)學(xué)生實驗連接線的檢測與識別。通過接線端口連線信息采集器將接線端口連線信息采集器檢測和識別的元器件及其模塊信息和實驗連接線信息傳輸給實驗管理上位機。實驗管理上位機完成學(xué)生實驗過程的顯示、監(jiān)視和人機交互功能。
【專利說明】一種智能實驗平臺裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電子類實驗教學(xué)儀器和實驗教學(xué)設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于各類學(xué)校和教育機構(gòu)所使用的智能實驗平臺裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，各高校的教學(xué)工作中都存在一個老大難問題，就是實驗教學(xué)和課上教學(xué)總存在課時安排沖突，但高校的教學(xué)資源有限，又無法解決這種相互沖突。另外，大學(xué)的教育和管理與中學(xué)不同，有些大學(xué)生經(jīng)常逃課，或在實驗課中操作錯誤，燒毀實驗元器件或?qū)嶒炑b置，每年都有大量的實驗器材、元器件報廢，帶來大量的教學(xué)成本，等等這些現(xiàn)象的發(fā)生，給老師的教學(xué)工作帶來很大的負(fù)擔(dān)；所以目前急需一種智能的實驗教學(xué)設(shè)備，能夠解決課時安排沖突的問題，同時又能解決老師的教學(xué)監(jiān)督工作，減少老師的工作負(fù)擔(dān)；經(jīng)檢索，目前還沒有這種教學(xué)設(shè)備的文獻(xiàn)報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]發(fā)明目的:本實用新型提供了一種智能實驗平臺裝置，其目的是徹底解決高校實驗教學(xué)和課上教學(xué)的課時安排沖突的老大難問題，同時使實驗教學(xué)管理科學(xué)化、客觀和公正化；提高高校實驗室的利用效率和給學(xué)生提供更人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。
[0005]技術(shù)方案:為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種智能實驗平臺裝置，其特征在于:該裝置由實驗操作平臺、接線端口連線信息采集器、通信裝置、實驗管理上位機和學(xué)生登錄器組成；實驗操作平臺上有元器件插座和模塊插座，用以安置實驗用元器件及其模塊；接線端口連線信息采集器與實驗操作平臺相連，通信裝置的信息輸出端與接線端口連線信息采集器連接，通信裝置的信息輸入端與實驗管理上位機連接，實驗管理上位機與學(xué)生登錄器連接；實驗管理上位機內(nèi)設(shè)有智能實驗管理軟件。
[0007]所述接線端口連線信息采集器與實驗操作平臺上的各個接線端口有導(dǎo)線連接，完成實驗操作平臺上的所有元器件及其模塊的自動識別和實驗操作連線的自動識別。
[0008]所述接線端口連線信息采集器為嵌入式系統(tǒng)、FPGA集成電路、微控制系統(tǒng)或單片機系統(tǒng)組成，具有對所述實驗操作平臺上的元器件及其模塊和實驗操作連線進(jìn)行檢測和自動識別功能。
[0009]優(yōu)點及效果:
[0010]通過本實用新型的實施，能夠徹底地解決高校實驗教學(xué)和課上教學(xué)的課時安排沖突的老大難問題，同時使實驗教學(xué)管理科學(xué)化、客觀和公正化；提高高校實驗室的利用效率和給學(xué)生提供更人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0012]圖1為本實用新型的總體組成示意圖；
[0013]圖2為本實用新型中實驗操作平臺面板電路圖；
[0014]圖3為本實用新型中接線端口連線信息采集器硬件原理圖；
[0015]圖4為本實用新型中智能實驗管理軟件組成結(jié)構(gòu)；
[0016]圖5為本實用新型中智能實驗管理軟件操作界面結(jié)構(gòu)；
[0017]圖6為本實用新型中智能實驗管理軟件后臺數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。
[0018]圖中標(biāo)注:實驗操作平臺1，接線端口連線信息采集器2，信息輸出端3，信息輸入端4，實驗管理上位機5，學(xué)生登錄器6。
[0019]【具體實施方式】:
[0020]本實用新型智能實驗平臺技術(shù)，是一種利用接線端口連線采集器完成實驗操作平臺上任意連線的自動實時采集和識別功能，采用了嵌入式微控制器和電路檢測技術(shù)，具有先進(jìn)和獨特的電子技術(shù)應(yīng)用技術(shù)；智能實驗平臺的上位機智能實驗管理軟件，是在VC++軟件平臺上研制開發(fā)而成，具有界面友好、功能豐富、使用方便、操作簡單、系統(tǒng)運行可靠等特點。
[0021]智能實驗平臺技術(shù)先進(jìn)、構(gòu)思新穎，用其可以建立智能化開放型實驗教學(xué)實驗室，徹底解決高校實驗教學(xué)和課上教學(xué)的課時安排沖突的老大難問題，是高校實驗教學(xué)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，應(yīng)用前景無限。
[0022]該裝置主要由實驗操作平臺1、接線端口連線信息采集器2、實驗管理上位機(PC)
5、學(xué)生登錄器6和智能實驗管理軟件組成；實驗操作平臺I提供學(xué)生實驗用的元器件及其模塊的接口和插座、部分單元電路模塊、實驗連接線等。接線端口連線信息采集器2采用嵌入式微控制器和FPGA大規(guī)模集成電路擴展芯片完成對實驗操作平臺I上的元器件及其模塊和各條實驗連線的檢測，通過嵌入式系統(tǒng)的智能檢測與識別算法實現(xiàn)學(xué)生實驗連接線的檢測與識別。通過接線端口連線信息采集器2的通信接口與實驗管理上位機5通信，將接線端口連線信息采集器2檢測和識別的元器件及其模塊信息和實驗連接線信息傳輸給實驗管理上位機5。實驗管理上位機(PC)由通用PC加觸摸屏構(gòu)成，完成學(xué)生實驗過程的顯示、監(jiān)視和人機交互功能。智能實驗管理軟件由上位機顯示和操作界面軟件、后臺管理數(shù)據(jù)庫軟件、實驗電路識別繪制軟件、學(xué)生實驗過程監(jiān)管軟件、學(xué)生實驗成績評定考核軟件、學(xué)生實驗報告生成軟件等組成，完成學(xué)生實驗過程智能化管理的全部功能。
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的說明:
[0024]根據(jù)圖1的本實用新型的總體組成，具體實施過程是，分別開發(fā)實驗操作平臺1、接線端口連線信息采集器2、實驗管理上位機5和智能實驗管理軟件系統(tǒng)；
[0025]實驗操作平臺I和接線端口連續(xù)信息采集器2的開發(fā)內(nèi)容主要包括:操作平臺部分有操作面板設(shè)計與制作、元器件及其模塊插座、部分功能電路模塊、指示燈接口、電阻電容接口等；接線端口連續(xù)信息采集器2部分有嵌入式微控制器系統(tǒng)、FPGA測試端口擴展電路、I/O檢測接口電路、數(shù)據(jù)采集和連線識別算法的嵌入式軟件等，圖3為接線端口連線信息采集器硬件原理圖；通信接口部分有通信協(xié)議的制定和通信程序的編制。
[0026]操作平臺部分有操作面板設(shè)計見圖2所示，圖2為一種實驗操作平臺面板的電路圖，也可以設(shè)計成其他實驗操作平臺面板的電路圖。實驗操作平臺上的每個接線端口都與接線端口連線信息采集器2連接，實驗老師能夠通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督全班學(xué)生的實驗過程。
[0027]智能實驗管理軟件的開發(fā)內(nèi)容主要包括:操作界面、操作識別、管理數(shù)據(jù)庫、采集器通信這四大部分，采用VC++可視化軟件開發(fā)平臺。
[0028]實驗管理上位機與所述接線端口連線信息采集器由通信接口連接，完成實驗元器件信息和實驗操作信息的收集、處理和顯示；所述實驗管理上位機可以由通用PC計算機或嵌入式系統(tǒng)組成，具有觸摸屏功能，實現(xiàn)學(xué)生實驗教學(xué)的智能化管理。
[0029]智能實驗管理軟件安裝在實驗管理上位機上，智能實驗管理軟件具有學(xué)生進(jìn)行實驗的登錄管理、學(xué)生實驗課的信息管理、實驗課多種實驗電路選擇、實驗電路幫助演示、實驗操作過程實時顯示、學(xué)生實驗成績自動客觀評定、學(xué)生實驗報告自動生成和打印、教師網(wǎng)絡(luò)化管理、實驗過程全程語音提示功能；還可以實現(xiàn)智能實驗平臺的網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)；其組成結(jié)構(gòu)如圖4所示，其操作界面結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0030]智能實驗管理軟件具有強大的后臺數(shù)據(jù)庫支持，完成實驗平臺連線的識別與判斷、教師信息數(shù)據(jù)管理、學(xué)生信息數(shù)據(jù)管理和實驗過程統(tǒng)計數(shù)據(jù)管理等功能；其組成結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0031]智能實驗管理軟件具有開展學(xué)生或相關(guān)人員實驗?zāi)芰己撕蛯嶒灱寄芨傎惖墓}泛。
[0032]本實用新型具有以下功能:
[0033]1、智能實驗平臺裝置，可以通過接線端口連線信息采集器對實驗操作平臺上的所有元器件及其模塊和連線操作自動識別，并且經(jīng)通信接口傳輸給實驗管理上位機。
[0034]2、智能實驗平臺裝置，其上位機智能實驗管理軟件具有學(xué)生進(jìn)行實驗的登錄管理、學(xué)生實驗課的信息管理、實驗課多種實驗電路選擇、實驗電路幫助演示、實驗操作過程實時顯示、學(xué)生實驗成績自動客觀評定、學(xué)生實驗報告自動生成、教師網(wǎng)絡(luò)化管理、實驗過程全程語音提示等功能。
[0035]3、智能實驗平臺裝置，可以構(gòu)建成開放型實驗教學(xué)實驗室，全天對學(xué)生開放，徹底解決高校實驗課教學(xué)和課上教學(xué)的課時安排沖突的老大難問題。
[0036]4、智能實驗平臺裝置，可以給學(xué)生提供豐富、多樣、有趣的實驗電路，增加實驗課的趣味性，極大調(diào)動學(xué)生參加實驗教學(xué)的主觀能動性。
[0037]5、智能實驗平臺裝置，通過智能管理軟件可以給操作者提供客觀、公平、公正的實驗課成績，所以可以作為學(xué)生和教師能力考核、技能競賽的專業(yè)設(shè)備。
[0038]6、智能實驗平臺裝置，可以架構(gòu)成地區(qū)域或全國性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，開展網(wǎng)絡(luò)化實驗課交流和網(wǎng)絡(luò)化競賽活動。
[0039]7、智能實驗平臺裝置，可以成為學(xué)生開展《課程設(shè)計》課的實驗平臺，協(xié)助學(xué)生完成比較復(fù)雜的電子電路，并且可以有效的幫助學(xué)生檢查連接的線路，提高實驗工作效率。
[0040]8、智能實驗平臺裝置，可以結(jié)合相關(guān)的專業(yè)形成系列產(chǎn)品，為更多的專業(yè)提供智能化實驗平臺；特別是針對強電類實驗課，智能化實驗平臺可以幫助教師更快、更準(zhǔn)確的檢查學(xué)生連接的實驗電路，有效避免因錯誤連線造成的元器件、設(shè)備的損壞和相關(guān)人員的傷害。
【權(quán)利要求】
1.一種智能實驗平臺裝置，其特征在于:該裝置由實驗操作平臺(I)、接線端口連線信息采集器(2)、通信裝置信息輸出端(3)、通信裝置信息輸入端(4)、實驗管理上位機(5)和學(xué)生登錄器(6 )組成；實驗操作平臺(I)上有元器件插座和模塊插座，用以安置實驗用元器件及其模塊；接線端口連線信息采集器(2)與實驗操作平臺(I)相連，通信裝置的信息輸出端(3 )與接線端口連線信息采集器(2 )連接，通信裝置的信息輸入端(4 )與實驗管理上位機(5)連接，實驗管理上位機(5)與學(xué)生登錄器(6)連接；實驗管理上位機(5)內(nèi)設(shè)有智能實驗管理軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能實驗平臺裝置，其特征在于:所述接線端口連線信息采集器(2)與實驗操作平臺(I)上的各個接線端口有導(dǎo)線連接，完成實驗操作平臺(I)上的所有元器件及其模塊的自動識別和實驗操作連線的自動識別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能實驗平臺裝置，其特征在于:所述接線端口連線信息采集器(2)為嵌入式系統(tǒng)、FPGA集成電路、微控制系統(tǒng)或單片機系統(tǒng)組成，具有對所述實驗操作平臺上的元器件及其模塊和實驗操作連線進(jìn)行檢測和自動識別功能。
【文檔編號】G09B19/00GK204066486SQ201420546492
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】沙明博 申請人:沙明博