具有自动评判功能的高校实验箱及方法技术

本发明专利技术涉及一种具有自动评判功能的高校实验箱即方法，包括电源监测及能源模块、操作监测模块、微机处理模块、数据通讯模块和液晶显示模块，液晶显示模块和数据通讯模块均分别与微机处理模块形成双向数据连接；操作监测模块和电源监测及能源模块均分别与微机处理模块形成单向数据连接；电源监测及能源模块为该实验箱提供稳定可靠的供电保障，并实时监测电源质量；操作监测模块用于将实验操作进行数字化处理，处理后数据传送给微机处理模块；微机处理模块用于处理监测模块送来的编码值并协调联动数据通讯模块和液晶显示模块；数据通讯模块用于与远程控制平台进行交互；液晶显示模块用于与操作者进行交互并显示各种数据、指令、操作。操作。操作。

【技术实现步骤摘要】
具有自动评判功能的高校实验箱及方法


[0001]本专利技术属于教学仪器
，尤其涉及一种具有自动评判功能的高校实验箱及监测方法。

技术介绍

[0002]实验课程是高校教学的重要组成部分。实验操作不仅可以提高学生的动手能力，而且可以加深对理论知识的理解。
[0003]目前，高校开展实验课程采用两种实施方案，一种是基于虚拟实验软件系统的方案，一种是基于实物教学仪器的方案，后者正是传统试验箱所采用的方案。
[0004]虚拟实验软件系统，即在计算机上运行的虚拟仿真实验软件，学生通过鼠标、键盘等作为输入工具，其具有方便便捷，不受实验场地和硬件器材限制的优点，但其有一个显著缺陷，不能让学生实际动手进行连线、拨码等实物操作，违背实验课程设置的初衷。
[0005]实物教学仪器传统试验箱，它的功能单一且不具备自动评判的功能。学生使用传统实验箱进行实验时，课程完成率低。主要原因包括：1、实验整体操作步骤较多，学生通常在实验操作中因接线、拨码、按键等错误操作导致实验失败。2、传统实验箱的硬件功能区域较为独立，各区域硬件若发生故障无法定位排查。而当实验操作发生错误时，学生会反复核查接线、拨码等操作情形，查找实验失败的具体原因，并判断是否为实验箱本身的硬件故障所致，不仅严重影响学生实验的成功率，而且打击学生的学习积极性，最终影响教学进度。此外，传统实验箱存在有实验项目固化升级困难的问题，无法升级更新和拓展实验。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种具有自动评判功能的高校实验箱，用微机系统替代了传统实验箱的分立元件，能将实验操作进行数字化处理后，实时跟踪循环扫描实验操作的过程，可及时发现实验中的操作错误并给出错误提示。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该具有自动评判功能的高校实验箱，该实验箱包括电源监测及能源模块、操作监测模块、微机处理模块、数据通讯模块和液晶显示模块，所述液晶显示模块和所述数据通讯模块均分别与所述微机处理模块形成双向数据连接；所述操作监测模块和所述电源监测及能源模块均分别与所述微机处理模块形成单向数据连接；所述电源监测及能源模块为该实验箱提供稳定可靠的供电保障，并实时监测电源质量；所述操作监测模块用于将实验操作进行数字化处理，并将处理后数据传送给微机处理模块；所述微机处理模块用于处理监测模块送来的编码值并协调联动数据通讯模块和液晶显示模块；所述数据通讯模块用于与远程控制平台进行交互；所述液晶显示模块用于与操作者进行交互并显示各种数据、指令、操作。
[0008]采用上述技术方案，通过电源监测及能源模块、操作监测模块、微机处理模块、数据通讯模块、液晶显示模块相互配合协作，将实验操作数字化，经微机自动评判操作正确与否，其有助于提高实验操作的成功率，减轻教师评分的工作压力。
[0009]作为本专利技术的优选技术方案，所述微机处理模块通过串口方式和数据通讯模块进行交互。
[0010]作为本专利技术的优选技术方案，所述操作监测模块的数字化处理包括电压转换和状态量操作的监测；所述电压转换通过电阻网络进行编码分压，然后经过调理电路处理后，将电压值发送给ADC模数转换单元，ADC模数转化单元处理后的码值发送给所述微机处理模块；所述拨码和按键等状态量操作的监测通过开关量进行监测，经过防抖电路处理后，将开关量值发送给所述微机处理模块。
[0011]作为本专利技术的优选技术方案，所述数据通讯模块包括wifi或/和4G或/和zigbee或/和433MHz自组网。
[0012]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种具有自动评判功能的高校实验箱的监测方法。
[0013]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该具有自动评判功能的高校实验箱的监测方法，具体包括以下步骤：
[0014]S1：在实验选择区域，先选择当前实验编码，使用二进制表示；即实验一选择01，实验二选择10；开机后，系统会先扫描实验选择区拨码，读取其开关量，并将其开关量与预设编码作比较，根据比较结果跳转到对应的程序分支上，即执行该实验项目；
[0015]S2：依照实验要求，连接实验线；通过比对码值与存储器内预设的操作编码进行对比，判断操作是否正确；
[0016]S3：依照实验要求，操作各拨码开关，通过比对拔码操作开关量与预设开关量，判断操作是否正确；
[0017]S4：实验流程全部完成后，微机处理模块自动统计实验过程中出现的各种错误，并对照所述微机处理模块中存储的评分标准，生成实验操作得分，在液晶显示模块予以展示，并将实验操作过程中数据和实验结果通过数据通讯模块发送至远程控制平台进行进一步分析处理。
[0018]作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S2具体步骤包括：
[0019]S21：连接实验线后，操作监测模块会自动获得接线后的电阻网络分压值，再对分压值进行转化处理，将转化处理后的码值发送给微机处理模块；
[0020]S22：然后在微机处理模块中将码值与存储器内预设的操作编码进行对比，判断操作是否正确。
[0021]作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S21中操作监测模块的监测步骤包括：
[0022]S211：将接线操作的电路通过电阻网络进行编码分压，其中电阻网络编码分压的电路结构为电阻R1接电后连接电阻R2，所述电阻R2接地，接线位置A连接在所述电阻R1与所述电阻R2之间；同理，电阻R3接电后连接电阻R4，所述电阻R4接地，接线位置B连接在所述电阻R3与所述电阻R4之间；当接线位置A和接线位置B之间未连上线时，根据串联电阻原理，如公式(1)所示，获得接线位置A与接线位置B的电压值；接线位置A的电压值为2.27V，接线位置B的电压值为4.76V，
[0023][0024]其中，V
in
是供电电压，Ra是分压上臂电阻，Rb是分压下臂电阻；V
out
即为电阻分压后中间点的电压值；
[0025]S212：经过调理电路的处理后，将电压值送给ADC模数转换器，其采用负反馈运放电路作为调理电路；首先将接线位置A与接线位置B相连接形成通路，根据串联电阻原理，如公式(2)所示，获得并联后的等价电阻；其中，R5阻值等于R1和R3并联值，为R5＝0.5K；R6阻值等于R2和R4并联值，R6＝6.67K，
[0026][0027]其中，Rc和Rd是两只并联电阻，R
’
是并联后的等价电阻；
[0028]S213：采用ADC模数转换器进行转化处理，获得转化码值，所采用的ADC模数转换器为TI的TLC2453，为12bitADC，具有11个输入采集通道。
[0029]作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S22中微机处理模块具体处理步骤包括：
[0030]S221：首先对接收到的转化后的码值进行冒泡和取平均值处理，得到处理后的码值；
[0031]S222：再设定一个有效窗口区，取
±
5个码值，然后将处理后码值和微机处理模块中预设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自动评判功能的高校实验箱，其特征在于，该实验箱包括电源监测及能源模块、操作监测模块、微机处理模块、数据通讯模块和液晶显示模块，所述液晶显示模块和所述数据通讯模块均分别与所述微机处理模块形成双向数据连接；所述操作监测模块和所述电源监测及能源模块均分别与所述微机处理模块形成单向数据连接；所述电源监测及能源模块为该实验箱提供稳定可靠的供电保障，并实时监测电源质量；所述操作监测模块用于将实验操作进行数字化处理，并将处理后数据传送给微机处理模块；所述微机处理模块用于处理监测模块送来的编码值并协调联动数据通讯模块和液晶显示模块；所述数据通讯模块用于与远程控制平台进行交互；所述液晶显示模块用于与操作者进行交互并显示各种数据、指令、操作。2.根据权利要求1所述的具有自动评判功能的高校实验箱，其特征在于，所述微机处理模块通过串口方式和数据通讯模块进行交互。3.根据权利要求1所述的具有自动评判功能的高校实验箱，其特征在于，所述操作监测模块的数字化处理包括电压转换和状态量操作的监测；所述电压转换通过电阻网络进行编码分压，然后经过调理电路处理后，将电压值发送给ADC模数转换单元，ADC模数转化单元处理后的码值发送给所述微机处理模块；所述状态量操作的监测通过开关量进行监测，经过防抖电路处理后，将开关量值发送给所述微机处理模块。4.根据权利要求1所述的具有自动评判功能的高校实验箱，其特征在于，所述数据通讯模块包括wifi或/和4G或/和zigbee或/和433MHz自组网。5.一种具有自动评判功能的高校实验箱的监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：在实验选择区域，先选择当前实验编码，使用二进制表示；开机后，系统会先扫描实验选择区拨码，读取其开关量，并将其开关量与预设编码作比较，根据比较结果跳转到对应的程序分支上；S2：依照实验要求，连接实验线；通过比对码值与存储器内预设的操作编码进行对比，判断操作是否正确；S3：依照实验要求，操作各拨码开关，通过比对拔码操作开关量与预设开关量，判断操作是否正确；S4：实验流程全部完成后，微机处理模块自动统计实验过程中出现的各种错误，并对照所述微机处理模块中存储的评分标准，生成实验操作得分，在液晶显示模块予以展示，并将实验操作过程中数据和实验结果通过数据通讯模块发送至远程控制平台。6.根据权利要求5所述的具有自动评判功能的高校实验箱的监测方法，其特征在于，所述步骤S2具体步骤包括：S21：连接实验线后，操作监测模块会自动获得接线后的电阻网络分压值，再对分压值进行转化处理，将转化处理后的码值发送给微机处理模块；S22：然后在微机处理模块中将码值与存储器内预设的操作编码进行对比，判断操作是否正确。7.根据权利要求6所述的具有自动评判功能的高校实验箱的监测方法，其特征在于，所述步骤S21中操作监测模块的监测步骤包括：S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安，
申请(专利权)人：南京红松信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：