一种CPS教学实验板制造技术

本实用新型专利技术涉及一种CPS教学实验板，包括微处理器(11)和分别连接在微处理器(11)上的FLASH存储器(12)、开关模块(15)、LED指示灯模块(16)、LED数码管显示模块(17)、传感器模块(18)、开关量输入模块(19)、开关量输出模块(20)、以太网控制器(21)和电源模块(22)。用于解决现有物联网技术教学中的CPS技术内容缺少实验教学的问题。本实用新型专利技术的CPS教学实验板将传感器、微处理器、数码显示、网络通信等融合为一个整体，能够反映工程应用的技术架构，完成嵌入式系统软件开发相关实验、传感器感知实验、开关量输入输出实验、开关量控制实验、工业以太网联网实验等。

CPS teaching experiment board

The utility model relates to a CPS teaching experiment board, which comprises a microprocessor (11) and are respectively connected with the microprocessor (11) FLASH (12), the memory switch module (15), LED (16), indicating lamp module LED digital display module (17), (18) sensor module, switch input the module (19), (20) the switch output module, Ethernet controller (21) and a power supply module (22). The utility model is used to solve the problems of the CPS technology content in the teaching of the existing Internet of things technology and the lack of experimental teaching. The utility model of CPS teaching experiment board will integrate sensor, microprocessor, digital display, network communication as a whole, the technical architecture can reflect the engineering application, complete software development of embedded system experiment, sensor experiment, switch input and output test, switch control experiment, industrial Ethernet network experiment.

【技术实现步骤摘要】
一种CPS教学实验板
本技术属于CPS技术及实验教学设备
，特别涉及用于物联网实验教学的CPS教学实验板。
技术介绍
信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem，简称CPS)是通过计算、通信与控制技术的深度融合，实现计算资源与物理资源紧密结合与协调的下一代智能系统，具有广泛的应用前景。CPS系统作为物联网技术课程最重要的教学内容之一，涉及传感器技术、计算机技术(嵌入式系统)、显示技术、网络通信技术等，是多种技术的高度集成。对于这类多种技术高度融合的教学内容，最好的教学方式是理论学习与操作实践相结合。实践教学是提高人才创新培养的关键环节，然而，目前市场缺乏学生使用的CPS实验设备，造成CPS教学以理论讲授为主，以教学演示为辅，学生很难通过操作实践加深对理论知识的理解，不能对CPS技术应用的特点和应用方式形成完整的理解和把握。因此，需要一种能够集中学习CPS技术，了解CPS技术的实际应用并能开展创新训练的CPS教学实验设备。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了一种CPS教学实验板，用于解决现有物联网技术教学中的CPS
技术实现思路
缺少实验教学的问题。该实验板将传感器、微处理器、数码显示、网络通信等融合为一个整体，能够反映工程应用的技术架构，完成嵌入式系统软件开发相关实验、传感器感知实验、开关量输入输出实验、开关量控制实验、工业以太网联网实验等。本技术的具体技术方案是一种CPS教学实验板，包括微处理器和分别连接在微处理器上的FLASH存储器、开关模块、LED指示灯模块、LED数码管显示模块、传感器模块、开关量输入模块、开关量输出模块、以太网控制器和电源模块，其特征在于，所述的开关模块用于复位微处理器以及控制LED指示灯模块、LED数码管显示模块、传感器模块、开关量输入模块、开关量输出模块和以太网控制器的启闭，所述的LED指示灯模块用于指示开关量输入模块和开关量输出模块的工作状态，所述的LED数码管显示模块用于显示传感器模块采集的数据。更进一步地，所述的传感器模块包括温湿度传感器、三轴加速度传感器、光照度传感器和人体感应传感器。更进一步地，所述的微处理器还连接有实时时钟模块和JTAG接口。更进一步地，所述的开关量输入模块和开关量输出模块分别具有4个通道。更进一步地，还包括4块角护板，所述的微处理器、FLASH存储器、实时时钟模块、JTAG接口、开关模块、LED指示灯模块、LED数码管显示模块、传感器模块、开关量输入模块、开关量输出模块、以太网控制器和电源模块安装在一整块PCB板上，该PCB板4角设有4个螺钉穿孔，4个角护板分别安装在PCB板的4角上，用穿过4个螺钉穿孔的螺钉安装在CPS教学实验板的安装平台上，用于保护超出PCB板边缘的器件。更进一步地，所述的角护板材料为硬质塑料。本技术的有益效果是：本技术的CPS教学实验板的将传感器、微处理器、数码显示、网络通信等融合为一个整体，方便学生集中学习CPS相关技术。实验板采用硬质塑料作为PCB板的角护板，防止超出PCB板边缘的器件被撞损坏。该实验板能够支持嵌入式系统软件开发相关实验、传感器感知实验、开关量输入输出实验、开关量控制实验、工业以太网联网实验等，能够激发学生的学习兴趣，培养学生的实践技能和创新能力。为提高CPS
技术实现思路
的教学质量提供教学手段。为物联网技术课程的提供CPS实验教学，提高CPS技术学习的教学质量。附图说明图1为本技术的CPS教学实验板的原理示意图；图2为本技术的CPS教学实验板的PCB板结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体技术方案作进一步地描述。如附图1所示，本技术的一种CPS教学实验板包括微处理器11、FLASH存储器12、实时时钟模块13、JTAG接口14、开关模块15、LED指示灯模块16、LED数码管显示模块17、传感器模块18、开关量输入模块19、开关量输出模块20、以太网控制器21以及与之相连的RJ45接口211、电源模块22。FLASH存储器12、实时时钟模块13、JTAG接口14、开关模块15、LED指示灯模块16、LED数码管显示模块17、传感器模块18、开关量输入模块19、开关量输出模块20、以太网控制器21分别与微处理器11电连接。传感器模块18包括温湿度传感器181、三轴加速度传感器182、光照度传感器183和人体感应传感器184，其中：温湿度传感器181，用于采集环境中的温度及湿度，生成温度与湿度信息，存储至FLASH存储器12；三轴加速度传感器182用于采集三维运动信息，存储至FLASH存储器12；光照度传感器183，用于采集环境中的光照度强度，生成光照度强度信息，存储至FLASH存储器12；人体感应传感器184用于感知周边环境是否有人存在，生成人存在或不存在的信息，存储至FLASH存储器12；微处理器11是实验板的核心，用于信息采集、存储、显示、I/O处理、通信等控制。所述实验板设置有实时时钟模块13，用于为实验板工作提供基准实时时钟。所述实验板设置有开关模块15，用于实验板工作模式选择设置，优选的设置4个。一种较佳的功能选择是“实验板复位、显示器打开/关闭、指示灯打开/关闭、以太网允许/关闭”。所述实验板设置有LED指示灯模块16，用于指示实验板工作状态，优选的设置8个。一种较佳的功能选择是“开关量输入通道1状态、开关量输入通道2状态、开关量输入通道3状态、开关量输入通道4状态、开关量输出通道1信号、开关量输出通道2信号、开关量输出通道3信号、开关量输出通道4信号”。所述实验板设置有LED数码管显示模块17，用于显示采集的信息，可以设置8个LED数码管分为两组，每组4个LED数码管。所述实验板设置有开关量输入模块19，作为开关量信号的输入通道，优选的设置4个通道。所述实验板还设置有开关量输出模块20，作为开关量信号的输出通道，优选的设置4个通道。所述实验板设置有以太网控制器21以及与之相连的RJ45接口211，用于实现实验板以太网联网功能。所述实验板设置有JTAG接口14，用于实验板程序调试接口。所述实验板还设置有电源模块22，用于为所述实验板工作供电。如附图2所示，为本技术提出的CPS教学实验板的PCB板布局示意图。为了方便实验接线，优选的，PCB板设有：用于电源模块22接线的电源输入端子221，用于开关量输入模块19接线的开关量输入端子191，用于开关量输出模块20接线的开关量输出端子201；为了观察以太网工作状态，优选的，PCB板设有以太网工作状态指示灯212；为了固定实验板，优选的，PCB板设有4个螺钉穿孔23。4个硬质塑料材料的角护板24分别安装在PCB板的4角上，用穿过4个螺钉穿孔23的螺钉安装在CPS教学实验板的安装平台上，角护板24外侧的两个边缘超出PCB板边缘很多，用于保护超出PCB板边缘的器件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CPS教学实验板，包括微处理器(11)和分别连接在微处理器(11)上的FLASH存储器(12)、开关模块(15)、LED指示灯模块(16)、LED数码管显示模块(17)、传感器模块(18)、开关量输入模块(19)、开关量输出模块(20)、以太网控制器(21)和电源模块(22)，其特征在于，所述的开关模块(15)用于复位微处理器(11)以及控制LED指示灯模块(16)、LED数码管显示模块(17)、传感器模块(18)、开关量输入模块(19)、开关量输出模块(20)和以太网控制器(21)的启闭，所述的LED指示灯模块(16)用于指示开关量输入模块(19)和开关量输出模块(20)的工作状态，所述的LED数码管显示模块(17)用于显示传感器模块(18)采集的数据。

【技术特征摘要】
1.一种CPS教学实验板，包括微处理器(11)和分别连接在微处理器(11)上的FLASH存储器(12)、开关模块(15)、LED指示灯模块(16)、LED数码管显示模块(17)、传感器模块(18)、开关量输入模块(19)、开关量输出模块(20)、以太网控制器(21)和电源模块(22)，其特征在于，所述的开关模块(15)用于复位微处理器(11)以及控制LED指示灯模块(16)、LED数码管显示模块(17)、传感器模块(18)、开关量输入模块(19)、开关量输出模块(20)和以太网控制器(21)的启闭，所述的LED指示灯模块(16)用于指示开关量输入模块(19)和开关量输出模块(20)的工作状态，所述的LED数码管显示模块(17)用于显示传感器模块(18)采集的数据。2.如权利要求1所述的一种CPS教学实验板，其特征在于，所述的传感器模块(18)包括温湿度传感器(181)、三轴加速度传感器(182)、光照度传感器(183)和人体感应传感器(184)。3.如权利要求1所述的一种C...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，
申请(专利权)人：北京物资学院，
类型：新型
国别省市：北京,11