一种电子测量教学设备及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种电子测量教学设备及其使用方法，该设备包括计算机系统、模拟硬件接口模块和外部总线。该设备利用计算机仿真手段提供电子测量实验的虚拟显示环境，利用模拟硬件接口模块提供电子测量实验的硬件操作环境。首先，降低了电子测量教学设备的采购成本和维护成本；其次，提供了原有电子测量教学设备无法提供的实验内容；另外，易于进行实验内容转换、功能升级，从而提高电子测量以及相关课程教学水平和教学效果。在本发明专利技术所述的电子测量教学设备上，学生通过自主分析和实际操作学习，掌握电子测量设备原理多方面的基础理论知识以及实际应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于虚拟仪器
，具体涉及。
技术介绍
目前各类院校广泛开展了电子测量以及相关课程。为提高教学效果、培养学生的动手能 力，各类院校也同步开展了电子测量实验教学。电子测量教学实验环境是开展电子测量实验 教学的基础，传统电子测量教学实验环境由独立和真实的电子测量教学设备组成，开展实验 教学需要大量的电子测量教学设备，如示波器、逻辑分析仪、数字信号发生器、频谱分析 仪、计数器、万用表等。众所周知，电子测量教学设备成本高，实验环境初期建设投入大。另外，电子测量教学 设备更新迅速，电子测量实验环境后期维护和保障的支出很大。受到教学经费的制约，部分 院梭电子测量实验教学环境的建设水平有限，影响了教学质量和效果的 是升。再者，电子测量教学设备功能专一，为满足教学任务，需采购多种电子测量教学设备， 并将这些设备常年保留在实验室中，既增加了电子测量教学实验环境的管理难度，又造成了 电子测量教学设备的资源浪费。另外，电子测量教学设备无法实现环境噪声和定量干扰等特殊实验内容，限制了电子测 量实验教学内容的丰富，制约了电子测量以及相关课程教学水平提高。近年来随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展，虚拟仪器的理论被应用到教学领域中，主要有两个方向的发展，其一是完全利用计算机系统虚拟计算和显示来实现虚拟仪器，学生 在这种电子测量教学设备下开展实验教学，其成本很低，伹是其不能提供给学生实际仪器的真实操作感觉；另一种是仅利用计算机系统的运算处理功能，并配合信号釆样硬件进行真实信号的采集和运算，来实现电子测量教学设备，这也是一种独立和真实的电子测量教学设备， 只是部分运算功能由计算机系统来实现和代替，因此这类电子测量教学设备具有独立和真实 的仪器设备的所有不足，并且由于采样硬件的实现难度和价格都很高，该类电子测量教学设 备可以实现的功能有限、制造的成本较高。 专利技术 内 容本专利技术的目的是提供一种成本低、实验内容多、功能变换灵活的电子测量教学设备及其使用方法。本专利技术所述的电子测量教学设备及其使用方法,利用计算机系统实现实验界面的 虚拟显示，利用模拟硬件接口模块进行实验中的硬件操作。首先，降低了电子测量教学设备的采购成本和维护成本；其次，可以提供原有电子测量教学设备无法提供的实验内容；另夕卜， 易于进行实验内容转换、功能升级，从而提高电子测量以及相关i果程教学水平和教学效果。 在本专利技术所述的电子测量教学设备上，学生可以通过自主分析和实际操作学习，掌握电子测 量设备原理多方面的基础理论知识以及实际应用。本专利技术是一种电子测量教学设备，该设备包括计算机系统，第一模拟硬件接口模块、……、 第N模拟硬件接口模块，第一外部总线、……、第N外部总线，第一伪连接电缆、……、第 M伪连接电缆，其中N为小于16的正整数，M为不大于4N-4的正整数；其中计算机系统 由显示器、主机系统、第一外部总线接口、键盘鼠标和存储设备组成，第一外部总线接口和 存储设备位于主机系统机箱内，显示器以及键盘鼠标位于主机系统机箱外。主机系统和显示 器连接，并向显示器输出信号；键盘鼠标和主机系统连接，并向主机系统输出信号；第一模 拟硬件接口模块通过第一外部总线和位于主机系统内的第一外部总线接口进行连接和数据交 换，……，第N模拟硬件接口模块通过第N外部总线和位于主机系统内的第一外部总线接口 进行连接和数据交换。本专利技术一种电子测量教学设备的使用方法主要是通过计算机系统和模拟硬件接口模块配 合工作，提供给操作者电子测量教学设备的显示和操作，完成电子测量实验教学内容。本发 明通过主机系统内部的第一外部总线接口、模拟硬件接口模块内部的第二外部总线接口、第一外部总线........第N外部总线，进行计算机系统与纟莫拟硬件接口模块的双向数据传输。操作者通过第一伪连接电缆、.......第M伪连接电缆连接第一模拟硬件接口模块.......、第N模拟硬件接口模块中的各第一伪电路接口、第二伪电路接口、第三伪电路接口和第四伪电 路接口，上述N个模拟硬件接口纟莫块中的各伪电路接口可根据实验需要进行连接，进行实验 线路的搭建，通过键盘鼠标、各按键旋钮对电子测量教学仪器的实验參数进行设置，通过显 示器观察和分析实验结果，最终完成实验过程或学习计划，实现电子测量实验教学的教学目 标。本专利技术的优点在于(1)本专利技术电子测量教学设备结合了虚拟仪器和实际仪器的特点，制造成本和维护费用都大幅低于传统电子测量教学设备；(2) 本专利技术电子测量教学设备是一个开放式实验教学平台，在此实验平台之上，除了规 定的实验内容以外，学生还可以根据所学理论知识和设计方法，自己设计实验内容，促进学 生自主和动手能力提高；(3) 本专利技术电子测量教学设备可以提供虚拟计算功能，实现l莫拟噪声和定量干扰等普通 电子测量教学设备无法提供的实验内容；(4) 本专利技术电子测量教学设备提供给使用者视觉、触觉上直观的操作环境，便于学生掌 握相关仪器和电路的特性和操作能力；(5) 本专利技术电子测量教学设备传输的是数据码而不是真实的信号，提高了电子测量实验 教学的安全性，保护了学生、教师和设备的安全；(6) 本专利技术电子测量教学设备功能升级和扩展方便，能够在开展电子测量实验教学中不 断完善实验内容和方法，{足进教学效果提升。附图说明图1是本专利技术一种电子测量教学设备结构框图2是本专利技术模拟硬件接口模块内部结构示意图3是本专利技术一种电子测量教学设备外观示意图4是本专利技术数据码的结构示意图5是本专利技术一种电子测量教学设备使用方法的流程图6是本专利技术信号发生类虚拟面板显示图7是本专利技术实验电路类虚拟面板显示图8是本专利技术示波器类虚拟面板显示图9是本专利技术模拟硬件接口模块功能化流程图10是本专利技术一种具体分频器电子测量实验的结构框图11是本专利技术一种具体分频器电子测量实验的外观示意图。图中l.计算机系统 2.第一模拟硬件接口模块 3.第一外部总线4.第N模拟硬件接口模块 5.第N外部总线 6.第二模拟硬件接口模块7.第二外部总线IO.显示器13.键盘鼠标16.第M伪连接电缆21.微处理器24.第一按键旋钮27.第二伪电路接口8.第S模拟硬件接口模块ll.主机系统14.存储设备17.第二伪连接电缆22.第二外部总线接口25.第三十二按键旋钮28.第三伪电路接口9.第三外部总线12.第一外部总线接口15.第一伪连接电缆20.内部总线23.存储装置26.第一伪电路接口29.第四伪电路接口具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种电子测量教学设备，如图1所示，该设备包括计算机系统1，第一模拟硬 件接口模块2、……、第N模拟硬件接口模块4，第一外部总线3、……、第N外部总线5， 第一伪连接电缆15、……、第M伪连接电缆16，其中N为小于16的正整数，M为不大于 4N-4的正整数；其中计算机系统1由显示器10、主机系统11、第一外部总线接口 12、键 盘鼠标13及存储设备14组成，第一外部总线接口 12和存储设备14位于主机系统11机 箱内，显示器10以及键盘鼠标13位于主机系统11机箱外。主机系统11和显示器10连 接，并向显示器IO输出信号；键盘鼠标13和主机系统11连接，并向主机系统11输出信 号；第一模拟硬件接口模i夹2通过第一外部总线3和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子测量教学设备，其特征在于，该设备包括计算机系统（１），第一模拟硬件接口模块（２）、……、第Ｎ模拟硬件接口模块（４），第一外部总线（３）、……、第Ｎ外部总线（５），第一伪连接电缆（１５）、……、第Ｍ伪连接电缆（１６），其中Ｎ为小于１６的正整数，Ｍ为不大于４Ｎ－４的正整数；其中计算机系统（１）由显示器（１０）、主机系统（１１）、第一外部总线接口（１２）、键盘鼠标（１３）及存储设备（１４）组成；　第一外部总线接口（１２）和存储设备（１４）位于主机系统（１１）机箱内，显示器处理器（２１）、第二外部总线接口（２２）、存储装置（２３）、第一按键旋钮（２４）、……、第三十二按键旋钮（２５）、第一伪电路接口（２６）、第二伪电路接口（２７）、第三伪电路接口（２８）和第四伪电路接口（２９）之间均通过内部总线（２０）进行连接和数据交换；第一伪连接电缆（１５）、……、第Ｍ伪连接电缆（１６）分别连接在第一模拟硬件接口模块（２）、……、第Ｎ模拟硬件接口模块（４）的各第一伪电路接口（２６）、第二伪电路接口（２７）、第三伪电路接口（２８）和第四伪电路接口（２９）间进行数据交换；第一外部总线（３），……，第Ｎ外部总线（５）连接在第一模拟硬件接口模块（２）、……、第Ｎ模拟硬件接口模块（４）的各第二外部总线接口（２２）上，进行数据交换；　所述显示器（１０）是将信息显示给用户的功能单元，提供本专利技术的全部显示功能，它接收主机系统（１１）发送的显示参数，提供给操作者与真实仪器相同的视觉感受；　所述主机系统（１１）物理和逻辑结构与普通计算机的主机系统相同，其提供给操作者设置命令、显示信息的运算、功能单元之间通讯和实验过程，是运算、管理和实现的核心功能单元；　所述第一外部总线接口（１２）位于主机系统（１１）内部，是计算机系统（１）和第一模拟硬件接口模块（２），……，第Ｎ模拟硬件接口模块（４）数据交换的接口，其通过第一外部总线（３），……，第Ｎ外部总线（５）分别同Ｎ个模拟硬件接口模块中的各第二外部总线接口（２２）进行连接和数据交换；　所述键盘鼠标（１３）是计算机系统（１）的输入设备，负责接收操作者对计算机系统（１）的操作命令，以便进行实验参数的设置；　所述存储设备（１４）是存储计算机系统（１）的指令和数据的功能单元，位于主机系统（１１）内部，是一种硬盘存储器。（１０）以及键盘鼠标（１３）位于主机系统（１１）机箱外；主机系统（１１）和显示器（１０）连接，...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：路辉，毛可飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]