[实用新型]智能数字电子实验箱

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种供教学使用的数字电子实验箱，可供完成数字电子电路实验，且具有更多的扩展功能。

背景技术

智能数字电子实验箱是电学类专业数字电子电路实验教学中必备的实验仪器，其性能的好坏直接影响教学的效果。目前，一般的数字实验箱均会包含电平指示、电平输出、译码显示、方波信号等模块。但是这些模块的电路相互独立，其功能由分立的电路及其器件各自实现，比如方波输出信号有单独的信号发生电路，逻辑开关有单独的去抖电路，同时数据开关与逻辑开关相互分开。实验箱的各个模块无法形成统一的整体进行管理，仪器的可靠性与性能均得不到保障。实验中得到的逻辑电平等数据往往需要借助示波器观察，分析处理不便。

实用新型内容

本实用新型提供了一种智能数字电子实验箱，各功能模块由微控制器统一控制，增强了实验箱的可靠性与灵活性。通过实验箱上的计算机接口，实验箱亦可以与上位机进行通信，实验箱上所得数据可以直接通过上位机显示并分析，同时上位机亦可以进行对实验箱的控制。

一种智能数字电子实验箱, 所述的实验箱包括中央区域和四周区域，所述的中央区域为IC插座区，所述的四周区域分布多个模块，包括计算机接口、上位机、频率输出模块、电平指示模块、电平输出模块、译码显示模块、十六进制输出模块；上述各个模块均由微控制器统一控制。

所述的计算机接口为USB接口，经由USB接口，实现实验箱与上位机的通信。

所述的上位机与微控制器相互通信，实验箱上得到的数据直接传送到上位机，亦可以从上位机发送指令操作实验箱的。

所述的频率输出模块的方波信号由微控制器的时钟系统提供。

所述的频率输出模块包括基准频率输出与可调频率输出，可调频率经由微控制器处理得到移相90度输出，与原输出形成正交编码，从而可以实现测速功能。

所述的电平输出模块中逻辑按键的去抖由微控制器直接实现；所述的电平输出模块中逻辑按键在按下去的时刻提供高质量的下降沿或上升沿触发，按下去之后提供一个恒定的高电平或低电平，实现了数据开关与逻辑开关的合二为一。

所述的电平输出模块的电平指示发光二极管的阴极、十六进制输出模块的数码管的引脚、以及频率输出模块的数码管的引脚与频率单位指示发光二极管的阴极均同74HC595的8位并行输出端相连，74HC595共用移位输出时钟信号与存储时钟信号，通过串行输入口级联并最终连接到微控制器的一个输入输出引脚；而所述的电平指示模块的电平指示发光二极管的阴极、译码显示电路数码管的引脚连入另一组74HC595并行输入口，串行口级联到的另一个输入输出引脚。通过74HC595的串入并出移位寄存功能，经由串行口发送布尔数组，可以统一刷新显示数据。

所述的电平指示模块与译码显示模块的控制中，将输入的电平作为微控制器的中断源，通过中断程序发出指令，实现对相应电平指示发光二极管与数码管显示的控制。

所述的电平输出模块的逻辑按键、十六进制输出模块的数码管按键、以及频率输出模块的数码管按键均与74HC165的并行输入端相连，74HC165共用时钟输入信号与移位信号，并通过串行输出口级联，将键盘上读取的并行信号串行送入微控制器，微控制器处理得到的数据并发出指令，控制相应发光二极管以及数码管的显示。

所述的电平输出模块与十六进制输出模块的电平输出口均与74HC595的并行输出端相连，74HC595共用移位输出时钟信号与存储时钟信号，串行输入口级联并最终连接到微控制器的一个输入输出引脚；通过74HC595的串入并出移位寄存功能，微控制器经由串行口发送布尔数组，统一刷新电平输出。

本实用新型的有益效果是：

1、各功能模块由微控制器统一控制，增强了可靠性与灵活性；

2、将传统数电实验箱的逻辑开关与数字开关合二为一，节省了资源；

3、可以与上位机进行全双工通信，方便实验数据的处理和实验逻辑波形的显示，亦可利用上位机进行对实验箱的控制，实现了实验箱的智能化。

附图说明

图1是智能数字电子实验箱的结构示意图；

图2是译码显示模块示意图；

图3是电平指示模块示意图；

图4是十六进制输出模块示意图；

图5是电平输出模块示意图；

图6是频率输出模块中的基准频率输出模块示意图；

图7是频率输出模块中的可调频率输出模块示意图；