本實用新型涉及大中專院校的傳感器、虛擬儀器類課程實驗的教學(xué)教具領(lǐng)域，尤其是多功能綜合虛擬教學(xué)實驗平臺。

背景技術(shù)：

最早于上世紀(jì)90年代又美國國家儀器(National Instrument)公司提出概念；主要思想是利用模塊化的硬件，結(jié)合軟件完成各種測試、測量和自動化應(yīng)用；使測控領(lǐng)域充分利用計算機技術(shù)發(fā)發(fā)展，帶來儀器技術(shù)的革新；

虛擬儀器一般分為軟件和硬件兩部分，軟件一般采用的是NI的LabView；硬件則多種多樣，本實用新型就是對虛擬儀器硬件的創(chuàng)新。

現(xiàn)有的硬件方案多為整體式結(jié)構(gòu)，把所有功能集成在一塊主板上，一旦選定了型號功能就固定了；或者是采用模塊化硬件，但硬件模塊脫離了主板不能單獨運行。

對于目前這種采用集成式設(shè)計的虛擬儀器實驗設(shè)備來說，使用者無法根據(jù)需求進(jìn)行選配，且功能比較固定，無法進(jìn)行升級和二次開發(fā)，缺乏靈活性和一些技術(shù)基礎(chǔ)性實驗，造成使用門檻過高。在教學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)有虛擬硬件實驗平臺主要缺點有“功能單一”，“缺乏靈活性”，“使用門檻過高”等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種包含標(biāo)準(zhǔn)機箱、控制板卡、高速區(qū)板卡、低速區(qū)板卡和綜合實驗面板等，能夠隨時進(jìn)行擴展，并且功能板卡能夠獨立運行，功能多樣、結(jié)構(gòu)緊湊、現(xiàn)代化程度高的多功能綜合虛擬教學(xué)實驗平臺。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：多功能綜合虛擬教學(xué)實驗平臺，包括標(biāo)準(zhǔn)機箱和綜合實驗面板，所述標(biāo)準(zhǔn)機箱底部嵌入通信主板，標(biāo)準(zhǔn)機箱上設(shè)有控制板卡插槽、高速區(qū)板卡插槽和低速區(qū)板卡插槽，控制板卡、高速區(qū)板卡和低速區(qū)板卡分別插入控制板卡插槽、高速區(qū)板卡插槽和低速區(qū)板卡插槽內(nèi)；綜合實驗面板與標(biāo)準(zhǔn)機箱連接。

作為本實用新型的進(jìn)一步方案：所述標(biāo)準(zhǔn)機箱采用標(biāo)準(zhǔn)工控3U機箱，其底部設(shè)有通信主板。

作為本實用新型的進(jìn)一步方案：所述控制板卡的主控器為Cortex-M4處理器，設(shè)有USB、以太網(wǎng)、RS232通信接口，連接PC端和顯示器。

作為本實用新型的進(jìn)一步方案：所述高速區(qū)板卡包括高速ADC板卡、高速DAC板卡和高速數(shù)字輸入板卡三種板卡。

作為本實用新型的進(jìn)一步方案：所述低速區(qū)板卡包括可調(diào)電源板卡、萬用表板卡和綜合測試板卡三種板卡。

作為本實用新型的進(jìn)一步方案：所述綜合實驗面板上設(shè)有68Pin的高密度接口，通過68Pin連接線與綜合測試板卡相連，該綜合實驗面板上安裝數(shù)個實驗?zāi)K，包含有八個按鍵、八個撥碼開關(guān)、八個LED、兩個電位器、兩個編碼器、三個電源接口、三個傳感器擴展接口、兩個繼電器、兩個數(shù)碼管、一個直流風(fēng)扇和一個面包板。

作為本實用新型的進(jìn)一步方案：所述綜合實驗面板上還設(shè)有電流調(diào)節(jié)旋鈕、電壓調(diào)節(jié)旋鈕、直流電機步進(jìn)電機舵機信號輸入接口、步進(jìn)電機輸出接口和舵機輸出接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：該多功能綜合虛擬教學(xué)實驗平臺具有以下優(yōu)點：一、采用機箱加板卡式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需求自由搭配硬件平臺；二、功能豐富，不但含虛擬儀器比不可少的高速ADC板卡、高速DAC板卡、高速數(shù)字輸入板卡、可調(diào)電源板卡、萬用表板卡，還含有非常實驗高校學(xué)生入門所使用的綜合測試板卡；三、接口豐富：提供USB、以太網(wǎng)、RS232通信接口與PC端虛擬軟件進(jìn)行通信。

本實用新型包含標(biāo)準(zhǔn)機箱、控制板卡、高速區(qū)板卡、低速區(qū)板卡和綜合實驗面板等，能夠隨時進(jìn)行擴展，并且功能板卡能夠獨立運行，功能多樣、結(jié)構(gòu)緊湊、現(xiàn)代化程度高、成本較低，能夠更好的滿足各高校相關(guān)專業(yè)對硬件平臺的需求，值得大力推廣。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的整體示意圖；

圖3為本實用新型的工作原理圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-3，本實用新型實施例中，多功能綜合虛擬教學(xué)實驗平臺，包括標(biāo)準(zhǔn)機箱1和綜合實驗面板5，所述標(biāo)準(zhǔn)機箱1底部嵌入通信主板，標(biāo)準(zhǔn)機箱1上設(shè)有控制板卡插槽、高速區(qū)板卡插槽和低速區(qū)板卡插槽，控制板卡2、高速區(qū)板卡3和低速區(qū)板卡4分別插入控制板卡插槽、高速區(qū)板卡插槽和低速區(qū)板卡插槽內(nèi)；綜合實驗面板5與標(biāo)準(zhǔn)機箱1連接；

標(biāo)準(zhǔn)機箱1采用標(biāo)準(zhǔn)的工控3U機箱，其底部為通信主板，主板上設(shè)有控制板卡插槽、高速區(qū)板卡插槽以及低速區(qū)板卡插槽。(開放式體系機構(gòu)，可以根據(jù)需求自由搭配硬件模塊)；

控制板卡2采用高性能、低功耗的Cortex-M4處理器作為主控器，提供USB、以太網(wǎng)、RS232通信接口與PC端進(jìn)行通信，并提供4.3寸LCD顯示屏支持完備的人機交互

高速區(qū)板卡3包括高速ADC板卡、高速DAC板卡和高速數(shù)字輸入板卡三種板卡，三種板卡硬件結(jié)構(gòu)都是通過FPGA加功能芯片實現(xiàn)的；其中高速ADC板卡的采樣速率為250MSa/s、分辨率為8bit、通道數(shù)為2通道；高速DAC板卡的采樣率為275MSa/s、分辨率為12bit、通道數(shù)為2通道；高速數(shù)字輸入板卡的采樣率為200MSa/s、通道數(shù)為16通道。(體現(xiàn)功能豐富)

低速區(qū)板卡4包括可調(diào)電源板卡、萬用表板卡和綜合測試板卡三種板卡，三種板卡都是通過嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)；其中可調(diào)電源板卡能夠同時輸出2路0-12V電壓源；萬用表板卡 能夠?qū)﹄妷骸㈦娏鳌㈦娮琛㈦娙荨⒍O管進(jìn)行測量；綜合測試板卡包含8路12bit的模擬采樣通道、16路數(shù)字輸入通道、16路數(shù)字輸出通道。(體現(xiàn)功能豐富)

綜合實驗面板5采用68Pin的高密度接口17，綜合實驗面板5上提供的實驗?zāi)K包含：八個按鍵6、八個撥碼開關(guān)7、八個LED8、兩個電位器9、兩個編碼器10、三個電源接口11、三個傳感器擴展接口12、兩個繼電器13、兩個數(shù)碼管14、一個直流風(fēng)扇15和一個面包板16，通過68Pin連接線與綜合測試板卡相連。(體現(xiàn)功能豐富)。

進(jìn)一步，所述綜合實驗面板5上還設(shè)有電流調(diào)節(jié)旋鈕18、電壓調(diào)節(jié)旋鈕19、直流電機步進(jìn)電機舵機信號輸入接口20、步進(jìn)電機輸出接口21和舵機輸出接口22。

本實用新型的結(jié)構(gòu)特點及其優(yōu)點：一、采用機箱加板卡式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需求自由搭配硬件平臺；

二、功能豐富，不但含虛擬儀器比不可少的高速ADC板卡、高速DAC板卡、高速數(shù)字輸入板卡、可調(diào)電源板卡、萬用表板卡，還含有非常實驗高校學(xué)生入門所使用的綜合測試板卡。

三、接口豐富：提供USB、以太網(wǎng)、RS232通信接口與PC端虛擬軟件進(jìn)行通信。

本實用新型的具體運行的實施過程：一、確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)機箱1沒有上電，將高速ADC板卡、高速DAC板卡、高速數(shù)字輸入板卡插到高速區(qū)插槽中，將可調(diào)電源板卡、萬用表板卡、綜合測試板卡插到低速區(qū)插槽中。

二、標(biāo)準(zhǔn)機箱1背面接入220V標(biāo)準(zhǔn)市電，打開電源，并等待設(shè)備啟動完成；

三、用標(biāo)準(zhǔn)的方口USB數(shù)據(jù)線或交叉串口線或網(wǎng)線將控制板卡2與PC連接起來，在控制板卡2的LCD觸摸屏上選擇相應(yīng)的板卡并給其上電。

四、在PC端運行板卡相應(yīng)的程序。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新 型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。