基于arm7的新型光電傳感實訓裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，其特點在于，包括實訓裝置總板及總板上設有的器件，器件分模擬部分和數(shù)字部分，模擬部分是由前端傳感器模塊，模擬擴展模塊組成，其中模擬擴展模塊由實訓者自主設計信號調(diào)理電路；傳感器模塊獨立設置，根據(jù)設計要求可擴展至n個；數(shù)字部分由控制單元ARM7-LPC2290，液晶顯示模塊，獨立按鍵模塊組成；傳感器模塊檢測待測物的物理量的變化，從而產(chǎn)生變化的電信號，將變化的電信號輸入模擬擴展模塊，經(jīng)采樣、濾波、放大作用后產(chǎn)生有效的電信號輸入控制芯片ARM7-LPC2290,控制芯片ARM7-LPC2290完成A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理與人機交互界面的控制。本實用新型給實訓者提供自行設計電路和信號調(diào)理的平臺。
【專利說明】基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于電子信息類教學檢測儀器，具體涉及一種基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置。
技術(shù)背景
[0002]光電傳感檢測技術(shù)，是一種非接觸測量的高新技術(shù)，以激光、紅外、光纖等現(xiàn)代光電器件為基礎，通過光電傳感器檢測待測信號，并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)檢測電路，Α/D變換，計算機運算、處理，最后得到所需信息，是現(xiàn)代檢測技術(shù)重要的手段和方法技術(shù)的，也是未來計量技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。
[0003]《光電檢測技術(shù)》是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，實驗環(huán)節(jié)在該課程中的學習中尤為重要，以提高學生設計能力及動手能力為目的，是整個光電檢測技術(shù)學習的重要部分。然而現(xiàn)有的光電檢測教學實驗儀設計方法單一，功能局限于理論驗證，很難達到培養(yǎng)學生綜合實訓及創(chuàng)新能力的要求。其次，國內(nèi)現(xiàn)有的光電傳感教學實驗儀，多數(shù)外形美觀，價格昂貴，大部分的電路以及所用元器件隱藏于實驗箱體內(nèi)部，學生無法直接接觸到內(nèi)部電路，更不用說進行創(chuàng)新型實驗設計。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的就是研制新型光電傳感實訓裝置，以滿足現(xiàn)行普通高校光電檢測實驗教學需求的教研平臺。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案:
[0006]一種基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，包括實訓裝置總板及總板上設有的器件，器件分模擬部分和數(shù)字部分，
[0007]模擬部分是由前端傳感器模塊，模擬擴展模塊組成，其中模擬擴展模塊由實訓者自主設計信號調(diào)理電路；傳感器模塊獨立設置，根據(jù)設計要求可擴展至η個；
[0008]數(shù)字部分由控制單元ARM7-LPC2290，液晶顯示模塊，獨立按鍵模塊組成；
[0009]傳感器模塊檢測待測物的物理量的變化，從而產(chǎn)生變化的電信號，將變化的電信號輸入模擬擴展模塊，經(jīng)采樣、濾波、放大作用后產(chǎn)生有效的電信號輸入控制芯片ARM7-LPC2290,控制芯片ARM7-LPC2290完成Α/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理與人機交互界面的控制。
[0010]還包括:
[0011]電源模塊，向新型光電傳感實訓裝置各模塊供電；電源模塊采用雙排歐式插座供電；
[0012]供電后ARM7啟動初始化并驅(qū)動液晶顯示模塊顯示人機交互界面,通過操作獨立按鍵使核心控制單元ARM7-LPC2290調(diào)用不同子程序進入待做實驗流程；
[0013]進入相應實驗后，前端傳感器采集的被測信號輸入模擬擴展模塊，實訓者在模擬擴展模塊上自行設計并完成信號調(diào)理電路，并將處理后的信號輸入控制芯片ARM7-LPC2290，控制芯片ARM7-LPC2290完成數(shù)據(jù)采集與算法處理后驅(qū)動液晶屏進行實驗結(jié)果顯不。
[0014]優(yōu)選:
[0015]控制芯片ARM7-LPC2290作為嵌入式微控制器，其內(nèi)部集成有10位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器；
[0016]傳感器模塊包括:紅外熱釋電、對射式光電開關(guān)、反射式光電開關(guān)、光電池、光電二極管，熱敏電阻，光敏電阻；
[0017]模擬擴展模塊包括:采樣電路，濾波電路，放大電路；
[0018]獨立按鍵模塊包括:設置于上方和下方獨立按鍵，確定獨立按鍵，返回獨立按鍵；
[0019]液晶顯示模塊采用LCM12864。
[0020]進一步優(yōu)選:
[0021]電源模塊采用Ul?U2 ;
[0022]傳感器模塊采用7個獨立的傳感器模塊U3?U7、U16、U17 ；
[0023]模擬擴展模塊采用U8?UlO ;
[0024]獨立按鍵模塊采用Ul2?Ul5 ;
[0025]核心控制單元ARM7- LPC2290采用Ull ；
[0026]液晶顯示模塊采用U18 ；
[0027]傳感器模塊中的U3?U7的輸出端連接到模擬擴展模塊U8?UlO的輸入端，U8?UlO的輸出端連接Ull的23號引腳，23號引腳端口為10位逐次逼近式Α/D轉(zhuǎn)換器的輸入端口，傳感器模塊中的U16、U17連接到Ull的49號引腳，Ull的100、101、121、122號引腳分別連接到獨立按鍵的上U12、下U13、確定U14、返回U15，Ull的50、58、59、61、68、69、75、76、78、83、84、85、92、99號引腳分別連接到液晶顯示模塊U18的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17號引腳，實現(xiàn)人機交互功能。
[0028]電源模塊采用AMSl 117，液晶顯示模塊采用LCM12864R，采用波長650nm的光電二極管，紅外熱釋電探頭采用LHI778，轉(zhuǎn)速測量采用對射式槽形光耦GK122。
[0029]本實用新型將傳統(tǒng)的實驗儀改變?yōu)樵O計創(chuàng)新型實驗平臺:ARM7處理器結(jié)合獨立按鍵模塊和液晶顯示模塊，將多個不同實驗集成在同一操作平臺完成，大大節(jié)約了實驗儀的成本；模擬擴展模塊給學生提供自行設計電路和信號調(diào)理的平臺，增強學生設計和創(chuàng)新的實踐能力；模塊化的開放式設計思想，使學生能夠充分接觸實驗所需的傳感器件及電路元件，可以靈活搭建實驗平臺并自行維修儀器，為鍛煉學生綜合創(chuàng)新動手能力提供平臺。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖2為本實用新型實施例的傳感器模塊示意圖。
[0032]圖3為本實用新型實施例的液晶顯不電路不意圖。
[0033]圖中電源模塊采用Ul?U2，傳感器模塊U3?U7、U16、U17，模擬擴展模塊U8?U10，獨立按鍵模塊U12?U15，核心控制單元Ul I，液晶顯示模塊U18。

【具體實施方式】
[0034]下面將對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚，完整地描述，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。因此，本實用新型的范圍并不限于下述實施例。
[0035]實施例1:
[0036]一種基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，包括實訓裝置總板及總板上設有的:電源模塊Ul?U2、7個(可擴展至η個)獨立的傳感器模塊U3?U7、U16、U17、模擬擴展模塊U8?U10、獨立按鍵模塊U12?U15、核心控制單元ARM7- LPC2290 U11、液晶顯示模塊U18。電源模塊采用雙排歐式插座供電，供電后ARM7啟動初始化并驅(qū)動U18顯示人機交互界面，通過操作獨立按鍵使Ull調(diào)用不同子程序進入待做實驗流程；進入相應實驗后，前端傳感器采集的被測信號輸入模擬擴展模塊，學生在模擬擴展模塊上自行設計并完成信號調(diào)理電路，并將處理后的信號輸入Ull，Ull完成數(shù)據(jù)采集與算法處理后驅(qū)動液晶屏進行實驗結(jié)果顯不O
[0037]控制芯片ARM7-LPC2290作為嵌入式微控制器U11，其內(nèi)部集成有10位逐次逼近式Α/D轉(zhuǎn)換器；傳感器模塊包括:紅外熱釋電U3、對射式光電開關(guān)U16、反射式光電開關(guān)U17、光電池U7、光電二極管U5，熱敏電阻U4，光敏電阻U6 ;模擬擴展模塊包括:采樣電路U8，濾波電路U9，放大電路UlO ;獨立按鍵模塊包括:上U12，下U13，確定U14，返回U15 ；LCM12864作為液晶顯示模塊U18。
[0038]傳感器模塊中的U3?U7的輸出端連接到模擬擴展模塊U8?UlO的輸入端，U8?UlO的輸出端連接Ull的23號引腳，23號引腳端口為10位逐次逼近式Α/D轉(zhuǎn)換器的輸入端口，傳感器模塊中的U16、U17連接到Ull的49號引腳，Ull的100、101、121、122號引腳分別連接到獨立按鍵的上U12、下U13、確定U14、返回U15，Ull的50、58、59、61、68、69、75、76、78、83、84、85、92、99號引腳分別連接到液晶顯示模塊U18的4、5、6、7、8、9、10、11、12、
13、14、15、16、17號引腳，實現(xiàn)人機交互功能。
[0039]模擬擴展模塊作為信號調(diào)理電路，包括采樣電路U8，濾波電路U9，放大電路U10。此模塊作為學生創(chuàng)新實訓的平臺，由學生自行設計完成。
[0040]再結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0041]圖1中，當Ul?U2向系統(tǒng)供電后，U12?U15自動啟動初始化并驅(qū)動U18顯示人機交互界面，顯示待選實驗菜單。學生通過操作U12?U15選擇待作實驗，選擇成功后，U18僅顯示待做實驗名稱。接通傳感器模塊以及模擬擴展模塊的電源，傳感器模塊檢測待測物的物理量變化，并將其轉(zhuǎn)化為相應的電信號傳輸給U8?U10。在U8?UlO中，學生自行設計完成相應的采樣電路U8，濾波電路U9，放大電路UlO，然后將調(diào)理后的信號傳輸進入Ul I進行信號的Α/D轉(zhuǎn)換以及計算處理，最后通過U18顯示。
[0042]傳感器模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，由紅外熱釋電傳感器U3、熱敏電阻傳感器U4、光電二極管傳感器U5、光敏電阻傳感器U6、光電池傳感器U7、對射式光電開關(guān)U17、反射式光電開關(guān)U18組成的傳感器模塊，每個傳感器都引出獨立的輸出測試點，實驗時只需將對應實驗的輸出連接到對應的下一模塊的輸入即可。
[0043]液晶顯示電路示意圖如圖3所示，將模擬擴展模塊輸出的有效信號接到LPC2290的23號引腳進行Α/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲在寄存器中。LPC2290的50、58、59號引腳分別接LCM12864的4、5、6號引腳。LCM12864的4號引腳是數(shù)據(jù)/命令選擇位；5號引腳是讀/寫選擇位；6號引腳是使能位；15號引腳是串行/并行數(shù)據(jù)傳輸方式選擇位；17號引腳是復位端。在此項實用新型中令15號引腳為高電平，即選擇并行數(shù)據(jù)傳輸方式，當4、6號引腳輸出高電平，5號引腳輸出低電平時，通過7、8、9、10、11、12、13、14號引腳向LCM12864寫顯示數(shù)據(jù)，在6號引腳的下降沿數(shù)據(jù)被存入LCM12864并被執(zhí)行。當4、5號引腳輸出低電平，6號引腳輸出高電平時，通過7、8、9、10、11、12、13、14號引腳向LCM12864寫控制命令，在6號引腳的下降沿命令被存入LCM12864并被執(zhí)行。4個獨立按鍵分別100、101、121、122號引腳相接，負責人機交互界面的控制，LPC2290通過掃描獨立鍵盤來獲取操作命令，當有鍵被按下，相應的引腳出現(xiàn)低電平，則執(zhí)行相應的程序，LPC2290掃描獨立鍵盤的同時控制LCM12864顯示菜單，提高了按鍵的響應速度。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，其特點在于，包括實訓裝置總板及總板上設有的器件，器件分模擬部分和數(shù)字部分， 模擬部分是由前端傳感器模塊，模擬擴展模塊組成，其中模擬擴展模塊由實訓者自主設計信號調(diào)理電路；傳感器模塊獨立設置，根據(jù)設計要求可擴展至η個； 數(shù)字部分由控制單元ARM7-LPC2290，液晶顯示模塊，獨立按鍵模塊組成； 傳感器模塊檢測待測物的物理量的變化，從而產(chǎn)生變化的電信號，將變化的電信號輸入模擬擴展模塊，經(jīng)采樣、濾波、放大作用后產(chǎn)生有效的電信號輸入控制芯片ARM7-LPC2290,控制芯片ARM7-LPC2290完成Α/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理與人機交互界面的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，其特點在于還包括: 電源模塊，向新型光電傳感實訓裝置各模塊供電；電源模塊采用雙排歐式插座供電； 供電后ARM7啟動初始化并驅(qū)動液晶顯示模塊顯示人機交互界面,通過操作獨立按鍵使核心控制單元ARM7-LPC2290調(diào)用不同子程序進入待做實驗流程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，其特點在于， 控制芯片ARM7-LPC2290作為嵌入式微控制器，其內(nèi)部集成有10位逐次逼近式Α/D轉(zhuǎn)換器； 傳感器模塊包括:紅外熱釋電、對射式光電開關(guān)、反射式光電開關(guān)、光電池、光電二極管，熱敏電阻，光敏電阻； 模擬擴展模塊包括:采樣電路，濾波電路，放大電路； 獨立按鍵模塊包括:設置于上方和下方獨立按鍵，確定獨立按鍵，返回獨立按鍵； 液晶顯示模塊采用LCMl2864。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，其特點在于: 電源模塊采用Ul?U2 ; 傳感器模塊采用7個獨立的傳感器模塊U3?U7、U16、U17 ； 模擬擴展模塊采用U8?UlO ； 獨立按鍵模塊采用Ul2?Ul5 ; 核心控制單元ARM7- LPC2290采用Ull ； 液晶顯示模塊采用U18 ； 傳感器模塊中的U3?U7的輸出端連接到模擬擴展模塊U8?UlO的輸入端，U8?UlO的輸出端連接Ull的23號引腳，23號引腳端口為10位逐次逼近式Α/D轉(zhuǎn)換器的輸入端口，傳感器模塊中的U16、U17連接到Ull的49號引腳，Ull的100、101、121、122號引腳分別連接到獨立按鍵的上 U12、下 U13、確定 U14、返回 U15，Ull 的 50、58、59、61、68、69、75、76、78、83、84、85、92、99號引腳分別連接到液晶顯示模塊U18的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17號引腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于ARM7的新型光電傳感實訓裝置，其特點在于:電源模塊采用AMS1117，液晶顯示模塊采用LCM12864R，采用波長650nm的光電二極管，紅外熱釋電探頭采用LHI778，轉(zhuǎn)速測量采用對射式槽形光耦GK122。
【文檔編號】G09B9/00GK204010389SQ201420491996
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】危劍松, 易蒙, 彭磊, 黃堅, 陳平 申請人:東華理工大學