CN104751690A - 模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模拟电子技术实验系统。本发明针对现有技术中实验数据的测量是人工读取等问题，提供一种模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，电源模块分别与模拟电路实验箱及电源控制模块连接，所述模拟电路实验箱与信息检测模块连接，信息检测模块与信息存储模块连接，信息存储模块分别与对比模块及统计模块连接，对比模块及统计模块分别与实验课程管理系统连接通过数据库技术自动进行实验报告的数据检查，若测试数据有误，系统能自动提示，并对实验结果进行自动批改，无需实验指导员一一查看，节约实验时间，提高工作效率，同时使电子技术实验实现了无纸化，绿色环保。适用于高校实验课程。

Description

模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统及其方法

技术领域

本发明涉及模拟电子技术实验系统，特别涉及对实验数据进行自动测试及批改的模拟电子技术实验系统。

背景技术

电子技术实验(模拟、数字)是所有电气工程的专业最重要的实验之一，通过该实验，学生不仅对电子技术的理论有深入的理解，而且：

1)锻炼学生动手能力；

2)培养学生严谨的科学态度；

3)学生了解常用电子测量仪器的功能及使用方法。

现有技术中，学生实验方法是根据实验指导书的要求，在专门的实验箱上将电路接好，按照要求用实验室提供的测量仪器人工读取数据，填入事先纸质的实验报告，实验后交予老师教师检查。若老师检查实验数据有问题，会重新叫学生重做该部分实验。每一次实验报告学生交上来，教师批改后给成绩。

整个实验训练过程的缺点：

1)实验数据的测量是人工读取，容易抄袭，使学生养成不严谨的习惯；

2)由于每次实验人数较多，实验课结束时，等待教师检查实验数据的学生排很长队，效率低；

3)实验报告批改增加了教师的工作量；

4)学生无法接触到现代仪器的自动测试功能。

自动测试系统是对那些能自动完成激励、测量、数据处理并显示或输出测试结果的一类系统的统称。通常自动测试系统(ATS)由自动测试设备(Automatic Test Equipment，ATE)，测试程序集(Test Program Set，TPS)和TPS软件开发工具所组成。随着仪器仪表技术的发展,现代仪器仪表的功能越来越强大,结构也越来越复杂。仪器都具有各种自动测试接口,这为本次发明提供了技术基础。基于VXI和GPIB等仪器总线标准构建出实用的自动测试系统。这些自动测试系统的应用相对于以前单纯利用特定测试设备而言,极大地降低了整个测试系统的组建、开发、维护、替换和升级的成本,工作效率也成倍提高。

其中，自动测试设备(ATE)是指用来完成测试任务的全部硬件和相应的操作系统软件。ATE的心脏是计算机，该计算机用来控制复杂的测试仪器如数字多用表，波形分析仪，信号发生器及开关组件等。这些设备在测试软件的控制下工作，通常是提供被测对象中的电路或部件所要求的激励，然后在不同的引脚、端口或连接点上测量被测对象的响应，确定该被测对象是否具有规范中规定的功能或性能。ATE有着自己的操作系统，以实现内部事务的管理、跟踪维护要求及测试过程排序，并存储和检索相应的技术内容

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统及方法，通过数据库技术自动进行实验报告的数据检查，若测试数据有误，系统能自动提示，实验完毕，系统能自动完成实验报告的批改和评分，并自动完成实验成绩的综合评分和成绩汇总。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，包括电源模块及模拟电路实验箱，还包电源控制模块，信息检测模块，信息存储模块、实验课程管理系统、对比模块及统计模块，所述电源模块分别与模拟电路实验箱及电源控制模块连接，所述模拟电路实验箱与信息检测模块连接，信息检测模块与信息存储模块连接，信息存储模块分别与对比模块及统计模块连接，对比模块及统计模块分别与实验课程管理系统连接；

所述电源控制模块，用于根据实验条件控制电源输入量；

所述信息检测模块，用于检测模拟电路实验箱的实验结果并将其传输至信息存储模块；

所述信息存储模块，用于存储模拟电路实验箱的实验结果；还用于存储预设的各类模拟电路实验的标准实验数据、允许误差范围及成绩判定标准；

所述对比模块，用于将模拟电路实验箱的实验结果与标准实验数据及允许误差范围进行对比，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；

所述统计模块，用于统计模拟电路实验箱的实验结果，并根据实验结果与预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩反馈给实验课程管理系统；

所述实验课程管理系统，用于管理实验者信息、实验结果、对比信息及实验成绩。

具体的，还包括提示模块，所述提示模块与实验课程管理系统连接；

所述提示模块，用于根据对比模块反馈的对比结果提示实验者实验数据是否正确，并通过实验课程管理系统进行提示。

具体的，所述信息检测模块为仪器仪表，所述仪器仪表至少包括交流电压表、直流电压表、直流毫安表及示波器。

具体的，所述模拟电路实验箱上设置有分离元件接线区，所述分离元件接线区为双列直插式芯片锁紧座。

具体的，所述模拟电路实验箱上设置有扩展功能区，所述扩展功能区用于连接显示屏和/或单片机。

具体的，所述实验课程管理系统通过excel表格管理实验者信息、实验结果、对比信息及实验成绩。

具体的，所述模拟电路实验箱至少为一个，且与电源管理模块一一对应。

模拟电子技术实验数据自动测试及批改方法，包括以下几个步骤：

步骤1、注册用户登录实验课程管理系统后选择待实验课程，实验课程管理系统验证实验课程是否存在，是则进入步骤2，否则重复步骤1；

步骤2、系统检测与实验课程对应的模拟电路实验箱，建立通信连接，并提示注册用户进行实验操作；

步骤3、系统自动检测实验结果，并将其与预设的标准实验数据、允许误差范围进行比较，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；

步骤4、系统统计模拟电路实验箱的实验结果，并根据实验结果与预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩反馈给实验课程管理系统。

具体的，所述步骤3中，实验结果至少包括数值型数据及波形图数据。

具体的，其特征在于，所述步骤3还包括：当实验结果在允许误差范围外时，系统提示注册用户实验错误，重复步骤1；当实验结果在允许误差范围内时，进入步骤4。

本发明的有益效果是：通过数据库技术自动进行实验报告的数据检查，若测试数据有误，系统能自动提示，系统可以用时提示多个实验箱是否连接是否正确，无需实验指导员一一查看，节约实验时间，提高工作效率；同时，实验数据无需实验人员手动填写，而必须要实验人员进行试验后，系统自动获取实验数据，这样有效防止了实验人员之间进行抄袭；

当实验完毕时，系统能自动完成实验报告的批改和评分，并自动完成实验成绩的综合评分和成绩汇总，无需实验者一一等待实验指导员进行批改，进一步节约时间，提高实验课程效率，同时使电子技术实验实现了无纸化，绿色环保。

附图说明

图1为本发明模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统及方法实施例中的系统结构示意图；

图2为本发明模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统及方法实施例中的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详细描述本发明的技术方案：

本发明针对现有技术中实验数据的测量是人工读取，容易抄袭，使学生养成不严谨的习惯；同时，由于每次实验人数较多，实验课结束时，等待教师检查实验数据的学生排很长队，效率低，实验报告批改增加了教师的工作量；且，学生无法接触到现代仪器的自动测试功能等问题，提供一种模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，包括电源模块及模拟电路实验箱，其特征在于，还包电源控制模块，信息检测模块，信息存储模块、实验课程管理系统、对比模块及统计模块，所述电源模块分别与模拟电路实验箱及电源控制模块连接，所述模拟电路实验箱与信息检测模块连接，信息检测模块与信息存储模块连接，信息存储模块分别与对比模块及统计模块连接，对比模块及统计模块分别与实验课程管理系统连接；所述电源控制模块，用于根据实验条件控制电源输入量；所述信息检测模块，用于检测模拟电路实验箱的实验结果并将其传输至信息存储模块；所述信息存储模块，用于存储模拟电路实验箱的实验结果；还用于存储预设的各类模拟电路实验的标准实验数据、允许误差范围及成绩判定标准；所述对比模块，用于将模拟电路实验箱的实验结果与标准实验数据及允许误差范围进行对比，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；所述统计模块，用于统计模拟电路实验箱的实验结果，并根据实验结果与预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩反馈给实验课程管理系统；所述实验课程管理系统，用于管理实验者信息、实验结果、对比信息及实验成绩。一种模拟电子技术实验数据自动测试及批改方法，首先，注册用户登录实验课程管理系统后选择待实验课程，实验课程管理系统验证实验课程是否存在，是则系统检测与实验课程对应的模拟电路实验箱，建立通信连接，并提示注册用户进行实验操作；否则重复上述步骤；其次，系统自动检测实验结果，并将其与预设的标准实验数据、允许误差范围进行比较，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；最后，系统统计模拟电路实验箱的实验结果，并根据实验结果与预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩反馈给实验课程管理系统。通过数据库技术自动进行实验报告的数据检查，若测试数据有误，系统能自动提示，系统可以用时提示多个实验箱是否连接是否正确，无需实验指导员一一查看，节约实验时间，提高工作效率；同时，实验数据无需实验人员手动填写，而必须要实验人员进行试验后，系统自动获取实验数据，这样有效防止了实验人员之间进行抄袭；当实验完毕时，系统能自动完成实验报告的批改和评分，并自动完成实验成绩的综合评分和成绩汇总，无需实验者一一等待实验指导员进行批改，进一步节约时间，提高实验课程效率，同时使电子技术实验实现了无纸化，绿色环保。

实施例

本例的模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，如图1所示，包括电源模块及模拟电路实验箱，还包提示模块，电源控制模块，信息检测模块，信息存储模块、实验课程管理系统、对比模块及统计模块，所述电源模块分别与模拟电路实验箱及电源控制模块连接，所述模拟电路实验箱与信息检测模块连接，信息检测模块与信息存储模块连接，信息存储模块分别与对比模块及统计模块连接，提示模块、对比模块及统计模块分别与实验课程管理系统连接。上述连接均通过网络模块进行连接，也可以利用总线技术进行连接，亦或者利用其他连接协议进行连接，本发明不对连接方式做具体限制。其中，模拟电路实验箱至少为一个，且与电源管理模块一一对应。可以实现系统同时管理多台模拟电路试验箱的效果，这样指导老师无需一对一去检查每个学生的实验是否正确，系统可以自动检测，节约师生时间，提高实验效率。

其中，所述提示模块用于根据对比模块反馈的对比结果提示实验者实验数据是否正确，并通过实验课程管理系统进行提示；电源控制模块，用于根据实验条件控制电源输入量；所述信息检测模块，用于检测模拟电路实验箱的实验结果并将其传输至信息存储模块；所述信息存储模块，用于存储模拟电路实验箱的实验结果；还用于存储预设的各类模拟电路实验的标准实验数据、允许误差范围及成绩判定标准；所述对比模块，用于将模拟电路实验箱的实验结果与标准实验数据及允许误差范围进行对比，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；所述统计模块，用于统计模拟电路实验箱的实验结果，并根据实验结果与预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩反馈给实验课程管理系统；所述实验课程管理系统，用于管理实验者信息、实验结果、对比信息及实验成绩。

在日后踏入工作后，学生们将接触仪器仪表的应用，而现有的试验箱并不具有这一功能，不能是学生在实验课程中学习仪器仪表知识，为了改善上述问题，本例中，利用仪器仪表作为信息检测模块。信息检测模块检测到的实验结果一般情况下包括数值结果及波形结果，所以本例中的仪器仪表至少包括交流电压表、直流电压表、直流毫安表及示波器。信息检测模块分为波形测试区及电压、电流测试区，可将待测信号通过信号线引至相应测试区，使实验布局更直观，特别是波形测试区配有BNC接口，可通过BNC信号线将实验箱与示波器可靠连接；

优选的，为了使得实验教学更加全面和完善，本例的模拟电路实验箱上设置有分离元件接线区及扩展功能区，所述分离元件接线区为双列直插式芯片锁紧座。一方面使芯片插拔更加方便；同时，在锁紧座未插芯片时，锁紧座引出测试孔可作为独立测试孔使用；所述扩展功能区用于连接显示屏和/或单片机。增加的扩展功能区可通过数据接口与液晶屏，单片机最小系统连接，使实验教学内容更加全面和完善，增强学生学习和实验的效果，特别是为优秀人才培养提供最优的实验设备；

实验课程管理系统通过软件算法实现，为了使用的通用性和方便性,选用Excel表格作为在线测试系统的主界面，管理实验者信息、实验结果、对比信息及实验成绩。因此相应的编程技术选用了Excel VBA编程方法,即使用VBA技术编程。作为一种编程控制环境的工具,VBA集成方法不仅可以采用与VB类似的语言作为脚本,而且还能将功能强大的VBA集成开发环境集成到软件中,丰富了脚本的编辑功能。Excel用面向对象的方式处理工作表的单元格,并且添加可视化元件(例如按钮)也很容易,同时根据需要可方便地定义宏操作。

实验具体流程如图2所示，首先，学生进入实验课程管理系统进行实验课的选择，选择后系统对选择的课程进行验证，验证通过后，验证通过后学生点击实验室管理系统下的“开始试验”钮，系统通过对联机设备的地址信息进行查询检测出与实验课程对应的模拟电路实验箱，与之建立通信连接，并提示注册用户进行实验操作；若没有验证通过，则提示学生重新进行实验课选择并验证，直至验证正确。本例中，被系统所选用的实验设备均为基于VISA接口标准的智能设备，可以通过USB、LAN或GPIB等仪器总线与PC进行通信。在VBA开发环境下，结合标准SCPI(Standard Commands for Programmable Instruments)命令可对实验设备进行编程控制。而所有的控制初始必然是PC与实验设备建立联机通道，故联机设备的地址信息非常重要。对于LAN连接的实验设备，可对其预设固定IP地址，与所处实验组建立固定对应，方便学生选择。

其次，学生进行实验操作后，系统自动检测实验结果，实验结果包括数值型数据及波形图数据。并将其与预设的标准实验数据、允许误差范围进行比较，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；如果实验结果有误，则通过实验课程管理系统进行提示，指导学生重新实验，直至实验结果在允许误差范围内后，系统根据检测结果生产实验报告。其中，在线测试系统中针对每一个实验建有专门的实验报告模板，程序只需将学生最终确认的所有实验数据填入模板中相应的位置，并另存到预设的计算机目录下，文件名字按实验课程管理系统提供的学生身份信息统一编制。最后，根据实验报告及预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩及实验结果反馈给实验课程管理系统。

本例中的成绩判断标准如下，在具体实验者，也可以根据具体实验事先预设不一样的判定标准，本发明不对成绩判断标准作任何限制。首先，定义变量score，使score＝100。其次，对自动测试数据进行检测：如测出数据超出误差范围将用红色单元格背景进行提示，学生根据提示，可以调整电路，进行重新测试，单元格背景为红色，根据单元格设定分值对变量score进行相应的“减”计算；如数据正确，单元格背景将变为灰色，变量score值不变。然后对“计算数据”进行检测：学生通过测试数据，用理论公式计算相应值，并填入对应单元格中，若该数据与理论值进行比较，超出误差允许范围，则单元格背景变为红色，表示计算数值有误，对变量score进行相应分值“减”计算；否则，对应单元格背景为灰色，变量score不变。再然后，系统对实验报告中复合框进行检测：将复合框中选中字符串出入数据表格中，再用标准答案与数据表格中的字符串进行比较，若与正确答案相符，则变量score值不变；若与正确答案不符，则变量score值减去相应分值；还包括，系统对实验报告中复选框进行检测：将多个复选框定义为单项选择模式，当正确项被选中时，则变量score值不变；否则，变量score值减去相应分值；系统还对波形进行检测：读取波形峰值，将其与理论峰值进行比较，若超出误差允许范围，则视作波形有误，对变量score进行相应分值“减”计算。最后将变量score的值放在成绩显示对应的单元格中，学生可实时查看本次实验成绩。实验成绩≥90分，为优80分≤实验成绩<90分，为良好，对应单元格背景为蓝色；，对应单元格背景为绿色；80分≤实验成绩<90分，为良，对应单元格背景为紫色；60分≤实验成绩<70分，为及格，对应单元格背景为黄色；实验成绩<60分，为不及格，对应单元格背景为红色。

综上所述，本发明通过数据库技术自动进行实验报告的数据检查，若测试数据有误，系统能自动提示，系统可以用时提示多个实验箱是否连接是否正确，无需实验指导员一一查看，节约实验时间，提高工作效率；同时，实验数据无需实验人员手动填写，而必须要实验人员进行试验后，系统自动获取实验数据，这样有效防止了实验人员之间进行抄袭；当实验完毕时，系统能自动完成实验报告的批改和评分，并自动完成实验成绩的综合评分和成绩汇总，无需实验者一一等待实验指导员进行批改，进一步节约时间，提高实验课程效率，同时使电子技术实验实现了无纸化，绿色环保。

Claims (10)

1.模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，包括电源模块及模拟电路实验箱，其特征在于，还包电源控制模块，信息检测模块，信息存储模块、实验课程管理系统、对比模块及统计模块，所述电源模块分别与模拟电路实验箱及电源控制模块连接，所述模拟电路实验箱与信息检测模块连接，信息检测模块与信息存储模块连接，信息存储模块分别与对比模块及统计模块连接，对比模块及统计模块分别与实验课程管理系统连接；

所述电源控制模块，用于根据实验条件控制电源输入量；

所述信息检测模块，用于检测模拟电路实验箱的实验结果并将其传输至信息存储模块；

所述信息存储模块，用于存储模拟电路实验箱的实验结果；还用于存储预设的各类模拟电路实验的标准实验数据、允许误差范围及成绩判定标准；

所述对比模块，用于将模拟电路实验箱的实验结果与标准实验数据及允许误差范围进行对比，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；

所述统计模块，用于统计模拟电路实验箱的实验结果，并根据实验结果与预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩反馈给实验课程管理系统；

所述实验课程管理系统，用于管理实验者信息、实验结果、对比信息及实验成绩。

2.根据权利要求1所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，其特征在于，还包括提示模块，所述提示模块与实验课程管理系统连接；

所述提示模块，用于根据对比模块反馈的对比结果提示实验者实验数据是否正确，并通过实验课程管理系统进行提示。

3.根据权利要求1所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，其特征在于，所述信息检测模块为仪器仪表，所述仪器仪表至少包括交流电压表、直流电压表、直流毫安表及示波器。

4.根据权利要求1所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，其特征在于，所述模拟电路实验箱上设置有分离元件接线区，所述分离元件接线区为双列直插式芯片锁紧座。

5.根据权利要求1所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，其特征在于，所述模拟电路实验箱上设置有扩展功能区，所述扩展功能区用于连接显示屏和/或单片机。

6.根据权利要求1所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，其特征在于，所述实验课程管理系统通过excel表格管理实验者信息、实验结果、对比信息及实验成绩。

7.根据权利要求1所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改系统，其特征在于，所述模拟电路实验箱至少为一个，且与电源管理模块一一对应。

8.模拟电子技术实验数据自动测试及批改方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1、注册用户登录实验课程管理系统后选择待实验课程，实验课程管理系统验证实验课程是否存在，是则进入步骤2，否则重复步骤1；

步骤2、系统检测与实验课程对应的模拟电路实验箱，建立通信连接，并提示注册用户进行实验操作；

步骤3、系统自动检测实验结果，并将其与预设的标准实验数据、允许误差范围进行比较，并将对比信息反馈给实验课程管理系统；

步骤4、系统统计模拟电路实验箱的实验结果，并根据实验结果与预设的成绩判定标准计算出实验成绩，并将实验成绩反馈给实验课程管理系统。

9.根据权利要求8所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改方法，其特征在于，所述步骤3中，实验结果至少包括数值型数据及波形图数据。

10.根据权利要求8所述的模拟电子技术实验数据自动测试及批改方法，其特征在于，所述步骤3还包括：当实验结果在允许误差范围外时，系统提示注册用户实验错误，重复步骤1；当实验结果在允许误差范围内时，进入步骤4。