一种基于平板电脑的模块化信息处理实验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于平板电脑的模块化信息处理实验系统和方法，该实验系统包括具有显示、触控和网络通信技术的平板电脑，还包括实验设备主机和实验模块。实验设备主机结构采用模块化的设计，其具有通用性，可以安装符合总线标准的各类实验模块。本发明专利技术的一种基于平板电脑的模块化信息处理实验系统和方法，充分利用平板电脑的便携性和易开发性，在平板电脑上显示实验设备的实验内容及其开发与实验过程，使整个实验系统可以提供多层次的实验项目。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息处理
，具体涉及ー种基于平板电脑的模块化信息处理实验系统及方法。
技术介绍
实验设备是电子信息类学生必不可少的实践工具。根据不同的专业和课程安排，实验室需要不同的实验设备。现有的实验设备主要利用PC机和系统自带的CPU(如嵌入式系统)进行数据分析和结果显示，系统自带的CPU (如嵌入式系统)往往比较简单，不具备让学生二次开发的能力，实验箱的实验内容确定后，只能进行固定的操作，使用者没有开发的空间，影响系统的使用价值。利用附帯PC机进行数据显示处理和开发的方法比较传统，其二次开发能力強，但PC机价格较贵，不易移动，且必须附带专门的数据采集器才能进行エ作,也逐渐被淘汰。 随着嵌入式技术和软件技术的发展，平板电脑得到了的大量使用，平板式电脑集移动商务、移动通信和移动娱乐为一体，具有手写识别和无线网络通信功能，利用平板电脑作为实验设备的主控机已经成为技术发展的方向。同时在电子信息类多专业群建设的基础上，多专业和学科的知识交融，要求在一款实验设备中包含移动软件编程、硬件设计开发、传感器技术、无线通信等多个技术点的实践。在这样的大背景下，本专利技术设计了ー款基于平板电脑的模块化信息处理实验系统，该系统包括通用平板电脑、实验主机和实验模块三大部分。系统以商用平板电脑作为设备的数据处理核心，通过实验主机搭配不同的实验模块的方式来完成不同专业的实验内容。现有还没有类似的专利或产品出现，相接近的专利包括申请号为200920167638. 9的中国技术专利，它提供了ー种传感器实验系统，包括测控单元，用于对被测对象进行测试并获取模拟测试信号；传感器单元，用于将来自测控単元的模拟测试信号转换为数字测试信号；还包括第一控制单元和第二控制单元。在本专利技术的优选方案中，设置无线收发单元能够将有线技术和无线技术结合起来，从而能够在实验中对传感器技术进行综合应用。虽然该技术方案的特点是利用无线技术进行数据采集，但还是利用PC机作为主要的数据显示和处理器，没有通用实验平台的概念，而且并没有使用平板电脑作为设备的主控。另外，申请号为201010518718. I的中国专利技术专利公开了ー种ー站式实验室控制系统，集显示、触控、网络通讯技术为一体的平板电脑及触摸屏，触摸屏上显示有时钟、空调系统、灯光操、报警状态、事件记录、主画面主操作等触摸按键，通过触摸按键和主机相应的程序控制各实验室的灯光、空调、警铃或红绿灯，并对各个程序进行的时间、事件描述、事件类型进行记录。控制屏中可以完全控制实验房间环境的所有要求，如温度、湿度、压カ等，并可为事件进行详细记录，为实验的条件分析保存和积累了数据，方便查询。对设备运行状态电脑屏幕显示，发生故障会安全报警，使实验安全得到充分的保障。实验结束后，通过显示屏方便地关闭灯光或空调等设备，避免出现忘记关闭电器的情况发生，有效节约了电能。虽然该一站式实验室控制系统利用平板电脑作为主要的控制器，但主要是利用平板电脑进行实验室环境的监控，并没有涉及到具体实验的完成。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了ー种新的实验系统，以集显示器、触控、网络通讯技术为一体的平板电脑和实验主机、实验模块三部分为核心，充分利用平板电脑的便携性和易开发性，在平板电脑上显示实验设备的实验内容及其开发与实验过程，使整个实验系统可以提供多层次的实验项目。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。 一种基于平板电脑的模块化信息处理实验系统，包括具有显示、触控和网络通信技术的平板电脑，还包括实验设备主机和实验模块。实验设备主机结构采用模块化的设计，其具有通用性，可以安装符合总线标准的各类实验模块。优选的是，所述实验设备主机包括主机数据调理模块。在上述任一方案中优选的是，所述实验设备主机还包括模拟总线、数字总线、数据采集与WIFI模块。在上述任一方案中优选的是，所述主机数据调理模块包括主机模拟数据调理模块和主机数字数据调理模块。在上述任一方案中优选的是，所述主机模拟数据调理模块模拟总线上数据采集通道的信号调理。在上述任一方案中优选的是，所述主机数字数据调理模块控制数字IO接ロ的电平转换和传输方向。在上述任一方案中优选的是，所述模拟总线配置成具有电源供给、接地、数据采集通道和其它控制信号通道。在上述任一方案中优选的是，所述模拟总线的AD米样幅度为0-5V,其最大输入频率为 IOOkHz。在上述任一方案中优选的是，所述数字总线配置成具有电源供给、接地和数字IO接ロ。在上述任一方案中优选的是，所述数据采集与WIFI模块选用带EP2C5T144C8芯片的FPGA器件，以实现数据通道选择、AD采样控制、数字IO接ロ控制和WIFI模块的串行通信及命令解析工作。在上述任一方案中优选的是，所述数据采集与WIFI模块的FPGA器件通过编程模拟串行通信接ロ，直接与WIFI模块的串行ロ进行通信，传输ADC数据和数字IO接ロ控制命令。在上述任一方案中优选的是，所述WIFI模块选用WifimodII核心板，以实现WIFI与UART接ロ的数据转换。在上述任一方案中优选的是，所述WIFI模块的串行ロ是异步双向通信格式，设置为115200波特率，ー帧8位数据位，I位起始位,无校验位，I位停止位。在上述任一方案中优选的是，所述WIFI模块与平板电脑的通信采用专用通信协议，所述专用通信协议包括握手命令、AD控制命令、数字IO接ロ控制命令、数字通道批量数据传输指令。在上述任一方案中优选的是，所述模拟总线配置联通四个模拟模块插槽，每个插槽设置两个AD采样通道。在上述任一方案中优选的是，所述数字总线配置联通两个数字模块插槽，共有24BIT数字IO接ロ连接到每个插槽。在上述任一方案中优选的是，所述数据采集及WIFI模块配置为可控制数字IO接ロ的选通和数据传输方向。在上述任一方案中优选的是，所述WIFI模块配置为支持点对点连接及基础模式连接，WIFI模块的点对点连接可实现与终端设备直接连接，WIFI模块的基础模式连接可实现连接至已有无线网络。在上述任一方案中优选的是，所述WIFI模块的基础模式连接可实现连接至AP、 WLan无线网络中的ー种。在上述任一方案中优选的是，所述平板电脑与WIFI模块通过无线路由器连接，其设置无线网络名称SSID为test，取消网络接入时连接用户名和密码。在上述任一方案中优选的是，该实验系统选用AD7888转换器。在上述任一方案中优选的是，该实验系统选用LM324通用运算放大器构成转换电路。按照本专利技术的一种基于平板电脑的模块化信息处理实验系统完成一个实验的整体工作流程步骤如下 实验开始； 确定实验要求，连接硬件模块，设计实验方案； 在平板电脑上进行软件开发，设计实验界面； 根据系统传输协议，编写控制命令； 通过平板电脑WIFI发送控制指令给实验设备主机WIFI模块； 实验设备主机通过WIFI成功接收指令； 实验设备主机通过WIFI串ロ发送指令给FPGA芯片； FPGA启动AD采样或数字信号传输； AD米样结束或信号传输结束； 通过WIFI回传AD数据或结果给平板电脑显示； 开始新的实验如果“是”，再一次实验开始，如果“否”，实验结束。在上述方案中优选的是，当实验设备主机通过WIFI未成功(即出现“否”)接收指令，则根据系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于平板电脑的模块化信息处理实验系统，包括具有显示、触控和网络通信技术的平板电脑，其特征在于：该实验系统还包括实验设备主机和实验模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元盛，李哲英，路铭，张欢，彭涛，张军，刘振恒，张姝，孙连英，
申请(专利权)人：北京联合大学，
类型：发明
国别省市：