传感器部分由传感器安装台、信号源/数据采集/显示仪表、信号处理电路三部分组成。传感器部分集传感器、检测对象、信号处理电路、激励源、显示仪表为一体。全透明制作的教学传感器结构明了、原理清晰,整套仪器结构紧凑、操作简单、功能完善,性价比高,是一款了解、掌握传感器基本原理与特性的理想实验仪器。
SMT32和单片机部分系统专为专业群实训、新工科创新、卓越工程师、创客教育、项目化实训量身打造;系统支持市场上主流MCU、20多种应用传感器模块,满足各种场景下的智能控制、有线/无线通信、传感检测、综合项目开发的要求,是全网综合性最强的实验实训系统。
系统采用全模块组合方式,包含主流MCU:51单片机、STM32F 407,是集单片机、嵌入式ARM电子设计的实践教学、项目开发于一体的多MCU的综合实验实训平台。
1、 产品结构:实验底板+核心板+应用模块组成;技术上采用统一标准的CPU总线设计,可以灵活互换不同的核心板来搭建不同的MCU系统。
2、 2种MCU应用功能的大综合,非常适合专业群的建设需要,涵盖新工科的全部处理器课程教学和实训创新。
3、 系统采用全独立模块设计,设计优点:部分硬件损坏不需要整机返厂,后续维护方便,产品软/硬件升级、更新简单;
4、 ★要求具有硬件自检测功能:设备开机自动检测底板上的硬件是否完好;检测结果从液晶显示屏中直观显示出来,节省老师在每次使用设备前排查设备好坏的时间,提供专利/软件著作权证明;
5、 CPU板可以独立使用,CPU板要求是资源的丰富学习板,4.3寸触摸屏可以插接在CPU板上的扩展口上,每个CPU板都可以能完成不小于20个实训项目,CPU板非常适合用于教学、课题项目开发、创新竞赛;
1、 ★采用统一的标准总线,物理接相同,支持插拔、灵活更换,模块在CPU板上可以通用,并开设相应的实验。
2、 CPU核心板配置表
序号 |
CPU板及技术参数 |
数量 |
1 |
8位单片机CPU板:STC12C5A60S2(兼容51) |
1 |
2 |
Cortex-M4 CPU板: STM32F407ZGT6 |
1 |
3 |
人工智能边缘计算机板 |
1 |
3、 51单片机CPU板硬件技术参数
1) STC12C5A60S2处理器:采用经典的MCS-51内核,完全兼容8051处理器,STC12C5A60S2是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,60K字节Flash,1280字节SRAM,1K E2PROM,10位AD,2路16位PCA、2路8位PWM,所有的IO口都引出来对用户开放;
2) 外部时钟单元:22.1184MHz;2MB的SPI接口flash(W25Q16VSFIG);2K的I2C接口EEPROM(AT24C02);
3) 1个以太网(NET)接口;2个232串口;RS485总线接口;
4) 1个USB Host接口;1个USB Device接口;
5) 1个内部ADC单元:ADC输出电位器;
6) 1个ISP下载接口;1个蜂鸣器单元;
7) 1个128X64液晶;
8) 2组扩展接口;全部IO扩展接口;
9) 1个功放单元:采用8002芯片;
10) 1个音频接口:3.5mm的耳机输出接口;
11) 1个REST复位键、4个用户按键、4位LED灯;
12) MP3单元:支持flash、U盘、TF卡存储音频文件;支持USB读写flash、U盘、TF卡;支持程序控制播放,MP3可以从耳机输出,也可从底板喇叭输出;
13) DC5V电源接口,电源指示灯;
14) 独立电源控制开关,减少不必要的损坏,方便学生使用;
15) ★CPU板可以独立使用,能单独能完成不小于20个实验项目,提供实践指导书目录截图(含页码),也可以与实验平台配合使用完成更多实验项目。
16) ★所有应用模块可以在各种CPU板:51单片机、MSP430、STM32F103、STM32F407、TM4C123GH6PGE(TI)、MK60 CPU板上通用。
4、 STM32F407 CPU板硬件技术参数
1) 主控制器采用(ST)基于ARM Cortex-M4的32位处理器STM32F407ZGT6;工作频率:168M,1MB FLASH,192K 的Data SRAM;3个I2C,3个SPI,6个USART,2路CAN,3个12位ADC转换器,2个12位DAC转换器,支持USB FS和JTAG调试;VDD监视器和温度传感器;
2) 外部时钟单元:高速:25MHz,通过锁相环可以别倍频到168MHz;低速:32.768KHz;
3) 2MB的SPI接口flash(W25Q16VSFIG);2K的I2C接口EEPROM(AT24C02);
4) 1个复位键、5个用户按键、4个用户LED灯;
5) 1个RTC后备电池;
6) ★板载丰富接口(提供相应实验项目):2路CAN接口单元;1个以太网接口(LAN8720A);1个USB接口;1个DB9串口;
7) 1个摄像头接口:可以外扩CMOS摄像头;
8) 1个TF卡(SDIO接口):最大支持32G;
9) 1个4.3寸液晶接口:支持触摸屏功能;
10) I2S音频单元(WM8978,播放SD卡里面的音频文件)
11) 1个3.5mm的耳机输出接口;
12) 1个20针的JTAG下载、调试接口;
13) ★CPU板可以独立使用,能单独能完成不小于20个实验项目,提供实践指导书目录截图(含页码),也可以与实验平台配合使用完成更多实验项目。
14) ★所有应用模块可以在各种CPU板:51单片机、MSP430、STM32F103、STM32F407、TM4C123GH6PGE(TI)、MK60 CPU板上通用。
5、 人工智能边缘计算机板
1) CPU:ARM Cortex-A53 主频1.6GHz 64-bit处理器;内存:4GB;32G MicroSD卡;32G MicroSD卡;
2) USB3.0接口;摄像头接口;
3) HDMI接口;支持H.264/MPEG-4高清解码器;
4) 1000M以太网接口;
5) 3.5mm音频接口;
6) 扩展GPIO接口;
7) WIFI单元;
8) 蓝牙单元;
9) 电源输入:5V 2.5A也可通过MicroUSB供电;
10) 摄像头
11) 110度广角摄像头
12) 帧率:30fps;
13) 人工智能机器视觉开发软件:
Ø 能完成代码的编写、视频数据的实时采集,观察窗口;
Ø 基于BSD许可发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库,可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。
Ø 所有API函数的源代码都开源,用户可以看到其内部实现的程序步骤;
Ø 用户可以修改OpenCV的源代码,编译生成所需要的特定API函数。
Ø 适用于科学研究,商业应用,项目开发;
1、 采用统一的标准总线,支持插拔、灵活更换,在51单片机、MSP430、STM32F103(M3内核)、飞思卡尔MK60(M4内核)、STM32F407(M4内核)、TI公司TM4C123G(M4内核)上通用。
2、 应用类模块技术参数
(一)《51单片机实验指导书》实验目录
第1章 51系列MCU实验系统的资源介绍 一、系统功能概述 二、核心板资源介绍 三、底板资源分布图 第2章 开发环境安装使用说明 一、Keil C51工具介绍 二、Keil C51安装 三、安装USB转串口线驱动 四、STC芯片组KEIL仿真设置 五、新建工程与工程配置 六、下载程序到目标单片机 第3章 基础实验 实验1 平台接线操作实验 实验2 跑马灯实验 实验3 独立按键实验 实验4 外部中断实验 实验5 定时器实验 实验6 计数器实验 实验7 串口实验 实验8 RS485通信实验 实验9 ADC采集实验 实验10 看门狗实验 实验11 掉电唤醒实验 实验12 内部EEPROM读写实验 实验13 外部EEPROM读写实验 实验14 SPI接口flash读写实验 实验15 12864液晶显示实验 实验16 MP3播放音乐实验 实验17 UDP通信实验 实验18 TCP服务端实验 实验19 TCP客户端实验 |
实验20 存储器块清零实验 实验21 二进制转BCD码实验 实验22 二进制转ASCII码实验 实验23 程序跳转表实验 实验24 存储器移动实验 实验25 数据排序实验 实验26 IO口模拟串口与PC机通信实验 实验27 计算器实验 第4章 外扩模块实验 实验1 核心板按键测试 实验2 3路继电器控制实验 实验3 直流电机正反转实验 实验4 直流电机测速实验 实验5 步进电机正反转实验 实验6 人体红外传感器实验 实验7 可燃气体传感器实验 实验8 加速度传感器实验 实验9 气压传感器实验 实验10 光照度传感器实验 实验12 16X16点阵实验 实验13 7279数码管实验 实验14 7279键盘实验 实验15 13.56M RFID读卡实验 验16 温湿度采集实验 实验17 交通灯实验 实验18 超声波测距实验 实验19 陀螺仪实验 第5章 相关软件使用说明 一、串口调试助手使用说明 二、网络调试助手使用说明 三、点阵LED字模生成工具使用说明 |
(二)《Cortex-M4实验指导书》实验目录----STM32F407实践教材
第1章 实验系统资源介绍 一、系统功能概述 二、核心板资源介绍 三、底板资源分布图 第2章 开发环境安装与使用说明 一、RealView MDK简介 二、安装RealView MDK5.17环境: 三、ARM仿真器介绍与安装 四、安装STM32F4xx系列芯片的开发包 五、在MDK中新建一个工程模板 六、ARM仿真器配置 七、编译、下载和调试程序 八、代码缩进设置: 九、代码自动补全功能设置: 第3章 基础实验 实验1. 平台接线操作实验 实验2. 跑马灯实验 实验3. 外部中断实验 实验4. 系统滴答定时器(SysTick)实验 实验5. 通用定时器(TIM2)实验 实验6. 独立看门狗(IWDG)实验 实验7. 窗口看门狗(WWDG)实验 实验8. 串口实验 实验9. RTC实验 实验10. STOP模式实验 实验11. SPI flash读写实验 实验12. EEPROM_24C02实验 实验13. TF卡实验 实验14. 音频实验 实验15. CAN总线通信实验 实验16. 基于USB设备的DEVICE实验 实验17. 基于USB设备的HOST实验 实验18. TCP/IP网络组件Lwip之 Ping实验 实验19. TCPIP网络组件Lwip之TCP Server实验 实验20. TCPIP网络组件Lwip之TCP Client实验 实验21. TCPIP网络组件Lwip之UDP |
Server实验 实验22. TCPIP网络组件Lwip之UDP Client实验 实验23. LCD实验 实验24. 触摸屏实验 第4章 操作系统UCOS-II实验 实验1. 任务调度实验 实验2. 信号量实验 实验3. 邮箱实验 实验4. 消息队列实验 实验5. 事件标志组实验 实验6. Ucosii(2.86)+ucgui(3.90a)+ ucgui_demo实验 第5章 外扩模块实验 实验1. 核心板按键实验 实验2. 3路继电器控制实验 实验3. 直流电机正反转实验 实验4. 直流电机测速实验 实验5. 步进电机正反转实验 实验6. 可燃气体传感器实验 实验7. 人体红外传感器实验 实验8. 加速度传感器实验 实验9. 气压传感器实验 实验10. 光照度传感器实验 实验11. 16X16点阵实验 实验12. 7279数码管实验 实验13. 7279键盘实验 实验14. 13.56M RFID读卡实验 实验15. 温湿度采集实验 实验16. 交通灯实验 实验17. 超声波测距实验 实验18. 陀螺仪实验 第6章 综合实验 第7章 相关软件设置 一、串口调试助手的设置 二、网络调试助手的设置 三、点阵LED字模生成工具 四、液晶图片数据获取说明 |
(三)《人工智能实验指导书》实验目录
第1章 实验平台介绍 1.1 系统功能概述 1.2 实验平台资源介绍 1.3 摄像头资源介绍 第2章 镜像烧写和备份 2.1 安装SD卡格式化工具 2.2 格式化SD卡 2.3 烧写系统镜像 2.4 备份镜像 第3章 实验平台使用方法 3.1 平台支持两种使用方式 3.2 本地使用步骤 3.3 远程使用步骤 第4章 linux常用命令 4.1 目录切换命令 cd 4.2 目录查看命令 ls 4.3 查看当前目录命令 pwd 4.4 创建目录命令 mkdir 4.5 创建文件目录 touch 4.6 vim编辑器 4.7 文件查看目录 cat 4.8 复制文件命令 cp 4.9 移动文件命令 mv 4.10 删除目录或文件命令 rm 4.11 删除目录命令 rmdir 4.12 关机命令 poweroff 4.13 重启命令 reboot 第5章 python编程基础 5.1 基本数据类型 5.2 函数 5.3 类 5.4 模块 5.5 异常 5.6 网络编程 |
5.7 多线程 5.8 GUI实验 5.9 日期和时间 5.10 Numpy 5.11 Matplotlib 第6章 计算机视觉/机器视觉实验项目 实验1. 图像的反色实验 实验2. 图像的平移实验 实验3. 图像的高斯平滑实验 实验4. 图像的均值滤波实验 实验5. 图像的中值滤波实验 实验6. 图像的sobel边缘检测实验 实验7. 图像的Canny边缘检测实验 实验8. 图像的种子填充实验 实验9. 图像全局阈值分割实验 实验10. 图像的OTSU(大津法)阈值分 割实验 实验11. 图像的形态学膨胀实验 实验12. 图像的形态学腐蚀实验 实验13. 图像的直方图均衡化实验 第7章 自然语言处理 实验1. 文本处理实验 实验2. 文本识别实验 实验3. 文本分类实验 实验4. 文本情感分析实验 第8章 人工智能综合应用项目 实验1. 人脸追踪实验 实验2. 前景检测算法实验 实验3. 边界检测实验 实验4. 虚拟绊线入侵检测实验 LineRegionDetection 实验5. 运动方向检测实验 实验6. 遗留物体检测实验ObjectLeft 实验7. 通用目标识别算法实验 |
类别 |
序号 |
设备名称 |
规格型号 |
数量 |
单位 |
主体设备 |
1 |
实验底板 |
尺寸(长宽高)41cm*35cm*19cm |
1 |
个 |
2 |
实验底板 |
MPTS-II-V1.1 |
1 |
个 |
|
3 |
51单片机CPU板 (带屏) |
STC12LE5A60S2-V1.2 |
1 |
个 |
|
4 |
Cortex-M4 CPU 核心板 |
STM32F407ZGT6-V8.4 |
1 |
个 |
|
5 |
人工智能边缘计算机板 |
EM-AI |
1 |
个 |
|
9 |
4.3寸触摸屏 |
SSD1963QL9-V1.51 |
1 |
个 |
|
10 |
3路光耦隔离继电器模块 |
EM-RELAY-V1.3 |
1 |
个 |
|
11 |
直流电机模块 (带测速) |
EM-DC/STEP-MOTOR-V1.3 |
1 |
个 |
|
12 |
步进电机模块 |
EM-DC/STEP-MOTOR-V1.3 |
1 |
个 |
|
13 |
人体红外/可燃气体传感器模块 |
EM-PIR/GAS-V1.3 |
1 |
个 |
|
14 |
气压计/加速度/光照度模块 |
EM-BAI-V1.3 |
1 |
个 |
|
15 |
点阵/键盘/数码管模块 |
EM-DL/7279-V1.31 |
1 |
个 |
|
16 |
温湿度/交通灯模块 |
EM-TH/TL-V1.3 |
1 |
个 |
|
17 |
RFID模块 |
EM-RFID-13.56M-V1.3 |
1 |
个 |
|
18 |
超声波传感器模块 |
EM-US-V1.32 |
1 |
个 |
|
19 |
陀螺仪传感器模块 |
EM-MPU6050-V1.32 |
1 |
个 |
|
20 |
ARM仿真器 |
USB接口 |
1 |
个 |
|
21 |
|
|
|
|
|
配件清单通用 |
1 |
电源适配器 |
DC5.5/2.5,5V/3A |
1 |
个 |
2 |
13.56RFID卡片 |
频率13.56M |
1 |
个 |
|
3 |
USB转串口线 |
1.8米 |
1 |
根 |
|
4 |
网络线 |
2米 |
1 |
根 |
|
5 |
跳线帽 |
|
若干 |
个 |
|
6 |
485导线(3芯40cm) |
485通信实验的配件 |
1 |
根 |
|
7 |
USB线 |
A对mini 1.5米 |
1 |
根 |
|
8 |
小螺丝刀工具(十字) |
调485用螺丝刀 |
1 |
把 |
|
配件清单专用 |
1 |
USB OTG转接线 |
20cm,mini转U盘 |
1 |
根 |
2 |
1个排针的杜邦线(40厘米) |
40厘米 |
2 |
根 |
|
3 |
小螺丝刀工具(一字) |
调节电位器的小螺丝刀 |
1 |
把 |
|
教学资源 |
1 |
实践教材1 |
《51单片机实验指导书》 |
1 |
本 |
2 |
实践教材2 |
《Cortex-M4实验指导书》 |
1 |
本 |
|
7 |
光盘(U盘) |
源程序、电路图、芯片手册、电子版实验指导书等 |
1 |
套 |
1、 工作电压:220v±10%,50Hz±1Hz;
2、 工作环境:温度:-10℃~+40℃,相对湿度:≤85%(25℃)。
3、 配套教材:
九、传感器部分技术要求
1、 平行振动梁:平行振动梁为悬臂式结构,一端固定、另一端是自由端,自由端装有振动圆盘及位于激振线圈中的永久磁钢,振动圆盘上装有各类传感器,利用测微杆和激振信号可完成传感器的静态特性和动态特性实验。
2、 平行应变梁:平行应变梁采用不锈钢材料,悬臂式结构,一端固定、另一端是自由端,在固定端附近存在较好的力-位移线性关系,在这一区域贴有金属BHF泊式应变片、加热器和各种温度传感器,自由端装有振动传感器和位于激振线圈中的永久磁钢,利用测微杆和激振信号可完成传感器的静态特性和动态特性实验。
双孔悬臂梁称重传感器:利用砝码可完成应变传感器的静态特性实验和称重实验。
3、 电加热器二组:由电热丝组成,加热时可获得高于环境温度30℃左右的升温。
4、 测速电机一组:由可调低噪声高速轴流风机组成,与光电,光纤,涡流传感器配合进行测速实验。
5、 光电变换器:由红外发射、接收管组成
6、 传感器配置:
(1) 电阻应变式传感器:由BHF泊式应变片构成,6片工作片、2片补偿片。
(2) 霍尔式传感器: 由JVC公司生产的HZ型线性半导体霍尔片和永久磁钢构成,信号线性范围±≥3mm。
(3) 电容式传感器:由两组定片和一组动片组成的差动变面积电容式传感器,线性范围≥±3mm。
(4) 电感式传感器(差动变压器)传感器:由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈,铁芯为软磁体氧体,测量范围≥10mm。
(5) 电感式传感器(自感式)传感器:由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈,铁芯为软磁体氧体,测量范围
(6) 电涡流位移传感器: 由多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。直流电阻:1Ω-2Ω,量程:≥3mm。
(7) 压电加速度传感器:由PZT-5双压电晶片和金属质量块构成。f≥10KHZ、Q≥20pc/g。
(8) 磁电式传感器: 由多股漆包线绕制的线圈和永久磁钢构成,直流电阻:30Ω-40Ω,灵敏度:0.5V/M/S。
(9) 热电偶传感器:直流电阻:由两个铜——康铜(分度号为T)的热电偶串接而成,自由端是环境温度。
(10) 光电式传感器:反射型红外光电开关。
(11) 光纤传感器: 由半圆分布的多模光纤探头和红外线发射、接收电路组成的导光型传感器,线性范围≥2mm。
(12) 压力传感器:美国MPX型扩散硅压阻式压力传感器。
(13) P-N结温度传感器:利用半导体P-N结良好的温度-电压特性制成的测温传感器。
(14) 热敏电阻传感器:由热敏电阻MF-51为探头的测温传感器,灵敏度高。
(15) 气敏传感器:灵敏度:50-5000ppm。介质 CH4(酒精)
(16) 湿敏传感器: 高分子薄膜材料:Rh:10﹪-95﹪。
(17) 热释电红外线传感器:远红外式
(18) 光敏电阻:cds材料:电阻:几欧姆-几千欧姆
(19) 硅光池:Si日光型
(20) 光敏二极管:红外型
(21) 光敏三极管:红外型
十、信号源/数据采集/显示部分:
1、三套显示仪表
(1) 数字式电压/频率表:3位半显示,电压范围0-2V,0-20V,频率范围3Hz-2KHz,10Hz-20KHz,灵敏度≥50mV。
(2) 数字式测温仪表(选配)
(3) 指针式毫伏表:85C1表,分500 mV,50 mV,5 mV三档,精度2. 5%。
2、 两套振荡器:
(1) 音频振荡器: 0.4KHz — 10KHz输出连续可调,V-P-P =20V, 180°、0°反相输出,Lv端最大功率输出电流0.5A。
(2) 低频振荡器: 1-30HZ输出连续可调,V-P-P=20V,最大输出电流0.5A,Li端可提供用做电流放大器。
3、二组稳压电源:(A).直流±15V电源,主要提供整机工作电源和温度实验时的加热电源,最大激励电流1.5A。(B)±2V-±10V分五档可调输出直流稳压电源,最大输出电流1.5A。主要提供传感器的直流激励源。
5、配套整套全部实训视频播放,便于学校教学,直观,学生易学易懂。
十一、信号处理电路部分:
(1) 电桥平衡网络:用于组成测试电桥,提供组桥插座,标准电阻和交,直流调平衡电位器。
(2) 差动放大器:通频带0—10KHz,可接成同相、反相增益为1—100倍的交/直流放大器。
(3) 电容变换器(放大器):由高频振荡器,放大器和双T电桥组成的信号处理电路。
(4) 电压放大器:增益约为5倍的同相输入放大器,通频带0—70KHz。
(5) 移相器:增益为1,移相范围≥±40°(与fi有关)。
(6) 相敏检波器:由整形电路与电子开关构成的检波电路。可检波电压频率0-10KHz,允许最大输入电压10Vp-p。
(7) 电荷放大器:电容反馈型放大器,用于放大/转换压电传感器的电荷输出信号。
(8) 低通滤波器:由50Hz陷波器和RC滤波器组成,转折频率35Hz左右。
(9) 电涡流变换器:由变频调幅变换电路,检波器、跟随器组成,传感器是振荡电路中的一个电感元件。输出电压≥|8|V(探头离开被测物)。
*(10)三折点线性修正传感器调理电路:该电路应具备对非线性信号进行明显有效的三折点线性化修正。折点电压范围应达到2V、5V、8V。
十二、传感器实验项目
1、金属箔式应变片性能—单臂电桥 2、金属箔式应变片:单臂、半桥、全桥比较 3、金属箔式应变的温度效应及补尝 4、热电偶的原理及分度表的应用 5、移相器实验 6、相敏检波器实验 7、金属箔式应变片—交流全桥 8、激励频率对交流全桥的影响 9、交流全桥的应用—振幅测量之一 10、交流全桥的应用—电子秤之一 11、差动变压器(互感式)的性能 12、差动变压器(互感式)零点残余电压的补尝 13、差动变压器(互感式)的标定 14、差动变压器(互感式)的应用—振幅测量之二 15、差动变压器(互感式)的应用—电子秤之二 16、差动螺管式(自感式)传感器的静态位移性能 17、差动螺管式(自感式)传感器的振幅测量 18、激励频率对差动螺管式传感器的影响 19、电涡流传感器的静态标定 20、被测体材料对电涡流传感器特性的影响 21、电涡流传感器的应用—振幅测量之 22、电涡流传感器的应用—电子秤之三 223、霍尔式传感器的直流激励特性 |
24、霍尔传感器的应用—电子秤之四 25、霍尔式传感器的交流激励特性 26、霍尔式传感器的应用—振幅测量之 27、磁电式传感器的性能 28、压电传感器的动态响应实验 29、压电传感器引线电容对电压放大器的影响、电荷放大器 30、差动变面积式电容传感器的静态特性 31、差动变面积式电容传感器的动态特性 32、双平行梁的动态特性—正弦稳态响应 33、综合传感器组成—平力衡式传感器系统 34、半导体扩散硅压阻式压力传感器实验 35、光纤位移传感器静态实验 36、光纤位移传感器的动态实验(一) 37、光纤位移传感器的动态实验(二) 38、PN结温度传感器测温实验 39、热敏电阻演示实验 40、气敏传感器(MQ3)实验 41、湿敏电阻(RH)实验 42、热释电传感器 43、光电开关的转速测量实验 44、硅光电池 45、光敏电阻 |