[发明专利]多功能数据采集与输出教学实验装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集与数字通信技术领域中的多功能教学仪器实验设备，具体地说是一种多功能数据采集与输出教学实验装置及其控制方法。

背景技术

教学仪器是教学中的一项重要环节，它能使学生将课堂上所学的理论知识得到实践，但是由于常规的教学仪器是由专门的生产厂家开发的，出于技术上的保密或其它方面的原因，整个教学仪器的开放性不是很强，只能按照厂家规定好的步骤去操作，学生不能按照自己的想法去定制或实践所需要的实验内容。学校由于资金方面的原因，也不可能购买多种实验装置，只能做几种多年不变的实验。因此，学生在学习过程中对教学实验的兴趣也不是很大，又由于学生在学习期间没有多余的资金自己去实现教学实验，这使得教学和实验在时间和空间上造成脱节。

伴随教育向大众化发展，学生数量急剧增加，原有的教学设备无法满足现有的使用要求，供需矛盾在逐渐加剧。同时随着电子技术、传感器技术、通信技术的发展，实验设备也需要进一步更新换代，而教学设备要达到同步的更新也是不现实的，无法满足当代的教学实验需求。另外，现在大学毕业设计，由于经费上的原因，很多毕业设计都停留在纸面上，没有得到实际检验，毕业生的实践能力没有得到提高和锻炼，难于适应当今的就业要求。

发明内容

为了克服上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种具有多种信号类型接口，并且具有多种通信接口的可由使用者自行配置所需功能的多功能数据采集与输出教学实验装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

包括：单片机，存有控制程序，为整个装置的控制核心，可采集或输出数字量、模拟量信号；数字量输入接口，由单片机通过I/O扩展模块连接到数字量输入端子形成；数字量输出接口，由单片机通过锁存器接至数字量输出端子形成；模拟量输入接口，由单片机通过模拟量采集模块接至模拟量输入端子形成；模拟量输出接口，由单片机通过模拟量输出模块接至模拟量输出端子形成；显示接口，由显示端子与单片机的I/O管脚相连形成。

本发明装置还具有CAN协议网络接口，由单片机通过CAN协议模块、CAN驱动模块连接到CAN总线端子形成。

本发明装置还具有RS-232接口，由单片机的串行通信接口经RS-232协议模块接于232串口端子形成；RS-485接口，由单片机的串行通信接口经RS-485协议模块接于485串口端子形成；选择开关，对RS-232协议模块及RS-485协议模块以择一方式选通接于单片机的串行通信接口。

所述控制程序包括主程序和中断服务处理程序，主程序的具体流程为：

执行初始化后处于循环状态；

按程序设定的顺序对DI采集标志、AI采集完毕标志、CAN中断标志或串口通信模式进行判断，若相应的判断结果为真，则调用相应的程序处理模块进行处理，各程序处理模块的功能为通过DI数据采集模块进行DI数据采集、通过AI数据采集模块进行AI数据采集、通过CAN总线接收与发送模块进行CAN指令接收与CAN数据发送处理或通过接收串口指令和回送串口数据模块对串口通信数据进行处理；

若上述相应的程序处理模块执行完毕，或者与之相应的判断结果为假，则按程序设定的顺序向下执行；

执行用户应用程序；

按程序设定的顺序判断是否有DO输出标志、AO输出标志以及刷新显示标志，若上述相应的标志为真，则调用相应的程序处理模块进行处理，各语序处理模块的功能为通过DO数据输出模块输出DO数据、通过AO数据输出模块输出AO数据以及通过显示数据刷新模块刷新显示数据；

若上述相应的程序处理模块执行完毕，或者与之相应的判断结果为假，则按程序设定的顺序向下执行。

所述用户应用程序包括：对采集到的AI、DI数据和通过串口或CAN总线接收的命令根据用户需求进行处理，并置AO、DO和刷新显示数据的输出标志，生成对外通信输出数据。

所述中断服务处理程序分别为定时中断、AD中断、串口接收中断、串口发送中断和CAN中断，进入中断后，单片机根据中断类型转到相应的中断处理程序，每个中断处理程序处理完相应的任务后，返回到中断时的主程序，主程序继续执行。

如果判断是否有DI采集标志、AI采集完毕标志、CAN中断标志以及是否进入串口通信模式的结果若为真，则执行相应的子程序模块，若为假，则分别顺次执行下一步骤。若判断是否有DO输出标志、AO输出标志以及刷新显示标志的结果若为真，则执行相应的子程序模块，若为假，则分别顺次执行下一步骤。

本发明具有如下优点：