CN104978890B - 一种减少测试接口的教学实验电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种减少测试接口的教学实验电路，包括：教学实验人机操作界面、实验项目应用软件、控制电路及控制逻辑、教学实验模块与公共输入、输出接口之间的开关组件。本发明的减少测试接口的教学实验电路，通过开关组件实现多个功能独立的教学实验模块输入、输出端到公共输入、输出接口的切换，在不影响开展功能独立的教学实验功能的情况下，可大幅减少教学实验模块的输入、输出接口数量，降低教学实验电路输入、输出接口的损坏风险；同时可大幅减少教学实验模块的实验连接次数，降低因频繁连接导致的实验连接电缆的损坏风险，并提高教学实验效率。

Description

一种减少测试接口的教学实验电路

技术领域

本发明涉及教学实验装置领域，特别涉及一种减少测试接口的教学实验电路。

背景技术

在电子信息类教学实验设备(如实验箱)中，为加深学生对知识点的理解，提升教学实验效果，培养学生的实践操作能力和工程应用能力，需要为教学实验设备中的各个功能独立的教学实验模块引出实验测试接口，通过实验测试电缆将测试仪器连接至教学实验模块电路的实验测试接口，开展教学测试实验。

现有技术方案中，每个功能独立的教学实验模块具有单独的输入、输出接口，集成了数量众多的教学实验模块的教学实验设备中，具有大约两倍于教学实验模块数量的实验测试接口。

图1为现有的教学实验电路测试接口的示意图，其中图1(a)为每种功能独立的电路采用独立模块设计的教学实验电路，图1(b)为采用一体化设计、每种功能独立的电路具有独立输入输出接口的教学实验电路，图1(a)和图1(b)的共同缺点是每开展一种功能独立的实验测试时，都要找到对应的输入输出接口，并进行一次测试连接。

现有技术方案其具有以下缺点：

(1)每开展一个功能独立的教学实验模块的实验，都要进行一次输入输出的连接，由于接插件是易损件，寿命有限，频繁连接很容易导致接插件性能降低，甚至损坏；

(2)每开展一个功能独立的教学实验模块的实验，都要进行一次输入输出连接，频繁的实验连接导致实验测试电缆损坏的风险增大；

(3)每开展一个功能独立的教学实验模块的实验，都要进行一次输入输出连接，实验效率也较低。

发明内容

针对上述现有技术中的缺点，本发明提供了一种减少测试接口的教学实验电路，通过开关组件实现多个功能独立的教学实验模块输入输出接口的切换，在不影响开展功能独立的教学实验功能的情况下，可大幅减少教学实验模块的输入输出接口数量，降低教学实验电路输入输出接口的损坏风险；可大幅减少教学实验模块的实验连接次数，降低因频繁连接导致的实验连接电缆的损坏风险，并提高教学实验效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种减少测试接口的教学实验电路，包括：教学实验人机操作界面、实验项目应用软件、控制电路及控制逻辑、教学实验模块之间的开关组件；

其中，教学实验人机操作界面是在计算机平台设计教学实验的人机操作界面，开展教学实验时，通过人机操作界面的实验菜单选择对应的实验项目；

实验项目应用软件是采用软件设计各项实验项目的应用软件和驱动程序，通过人机操作界面选择实验项目时，启动相应的应用软件和驱动程序，驱动控制电路发出控制信号，实现对开关组件的控制，选择对应的信号通路，开展教学实验；

控制电路及控制逻辑是采用数字信号处理芯片设计控制电路，根据各种实验项目设计控制逻辑程序并固化在存储单元电路中；

教学实验模块与公共输入、输出接口之间的开关组件是基于射频开关的切换，将相应的教学实验模块输入、输出切换到公共输入接口和公共输出接口。

可选地，各个教学实验模块的输入端通过电路板微带线连接至输入开关组件，各个教学实验模块的输出端通过电路板微带线连接至输出开关组件，输入开关组件和输出开关组件在控制信号的控制下，将相应的教学实验模块切换到公共输入接口和公共输出接口。

可选地，采用正逻辑控制时，当控制信号中的某位为高电平、其它位为低电平时，将对应的教学实验模块输入、输出通过输入开关组件和输出开关组件分别连接至公共输入接口和公共输出接口。

可选地，采用负逻辑控制时，当控制信号中的某位为低电平、其它位为高电平时，将对应的教学实验模块输入、输出通过输入开关组件和输出开关组件分别连接至公共输入接口和公共输出接口。

可选地，所述输入开关组件和输出开关组件为单刀多掷电子开关或单刀多掷开关的组合。

可选地，所述输入开关组件的动端与公共输入接口相连接，输出开关组件的动端与公共输出接口相连接，输入开关组件的n个不动端分别与对应的教学实验模块的输入端相连接，输出开关组件的n个不动端分别与对应的教学实验模块的输出端相连接，在控制信号的控制下，将相应的教学实验模块切换到公共输入接口和公共输出接口。

本发明的有益效果是：

(1)实现了教学实验电路各功能独立的教学实验模块之间的选择与切换；

(2)实现了教学实验电路测试接口数量的大幅减少；

(3)实现了教学实验电路实验连接次数的大幅减少；

(4)有效降低了教学实验电路测试接口接插件和实验连接电缆的损坏风险；

(5)有效提高了教学实验效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为现有的采用独立模块设计教学实验电路实验测试接口的示意图；

图1(b)为现有的一体化设计、每种功能独立的教学实验电路实验测试接口的示意图；

图2为本发明一种减少测试接口的教学实验电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种减少测试接口的教学实验电路，包括：教学实验人机操作界面设计，实验项目应用软件设计，控制电路及控制逻辑设计，多个功能独立的教学实验模块输入、输出开关组件的设计。

其中，教学实验人机操作界面设计的实现方法是在计算机平台设计教学实验的人机操作界面，开展教学实验时，可通过人机操作界面的实验菜单选择对应的实验项目。

实验项目应用软件设计的实现方法是采用软件方法设计各项实验项目的应用软件和驱动程序，通过人机操作界面选择实验项目时，启动相应的应用软件和驱动程序，驱动控制电路发出控制信号，实现对开关组件的控制，选择对应的信号通路，开展教学实验。

控制电路及控制逻辑设计的实现方法是采用数字信号处理芯片设计控制电路，根据各种实验项目设计控制逻辑程序并固化在存储单元电路中。控制电路可以选用FPGA、DSP、ARM或者单片机等数字信号处理芯片。

教学实验电路中多个功能独立的教学实验模块输入、输出开关组件电路设计的实现方法是基于射频开关设计教学实验模块，通过开关切换，可方便地选择功能电路，进行相应的教学实验。

下面结合附图对本发明的一种减少测试接口的教学实验电路进行详细说明，图2所示为本发明一种减少测试接口的教学实验电路的原理图。

如图2所示，本发明将教学实验电路中各个功能独立的教学实验模块50设计在一块印制电路板上，按功能相对独立性划分为单个的功能区域501、502、…、50n，每个功能区域构成一种功能独立的教学实验模块。各个教学实验模块的输入端通过电路板微带线连接至输入开关组件kin，各个教学实验模块的输出端通过电路板微带线连接至输出开关组件kout，输入开关组件kin和输出开关组件kout在控制信号c1、…、cn的控制下，将相应的教学实验模块切换到公共输入接口IN COM和公共输出接口OUT COM。

本发明减少测试接口的教学实验电路的具体实现过程为：采用软件方法将教学实验项目10设计在实验人机操作界面20上，通过人机操作界面20实现实验项目的选择；选择对应的实验项目后，启动对应的应用软件30，驱动FPGA控制电路40向输入、输入开关组件的控制信号c1、…、cn设置控制电平，驱动教学实验电路50的输入开关组件kin以及输出开关组件kout。

输入开关组件kin和输出开关组件kout为单刀多掷电子开关或单刀多掷开关的组合，输入开关组件kin的动端与公共输入接口IN COM相连接，输出开关组件kout的动端与公共输出接口OUT COM相连接，输入开关组件kin的n个不动端分别与对应的教学实验模块的输入端相连接，输出开关组件kout的n个不动端分别与对应的教学实验模块的输出端相连接，在控制信号c1、…、cn的控制下，将相应的教学实验模块输入、输出切换到公共输入接口IN COM和公共输出接口OUT COM。输入开关组件kin和输出开关组件kout可以采用正逻辑控制，也可以采用负逻辑控制。通过输入开关组件kin和输出开关组件kout的切换，本发明教学实验电路的测试接口数量大幅度减少，进而实现开展多项实验测试时拆卸、连接次数的减少。

采用正逻辑控制时，当控制信号c1、…、cn中的某位为高电平、其它位为低电平时，将教学实验电路50对应的教学实验模块通过输入开关组件kin和输出开关组件kout分别连接至公共输入接口IN COM和公共输出接口OUT COM，通过开关的切换实现各教学实验模块的通路选择，开展对应的模块教学实验。

以开展501模块实验为例，说明实现过程：

在实验人机操作界面选择“501实验”，启动对应的应用软件30，驱动FPGA控制电路40将开关组件的控制信号c1、…、cn中c1设置为高电平，其它位均设置为低电平，驱动教学实验电路50的输入开关组件kin及输出开关组件kout分别将教学实验模块501的输入端、输出端切换到公共输入接口IN COM和公共输出接口OUT COM，选通501教学实验模块，其它模块断开。

同样，开展502模块实验时，在实验人机操作界面选择“502实验”，启动对应的应用软件30，驱动FPGA控制电路40将开关的控制逻辑信号c1、…、cn中c2设置为高电平，其它位均设置为低电平，驱动教学实验电路50的输入开关组件kin以及输出开关组件kout分别将教学实验模块502的输入端、输出端切换到公共输入接口IN COM和公共输出接口OUT COM，选通502教学实验模块，其它模块断开；依此类推，完成其它功能独立的模块电路的通路选择，开展对应的教学实验。

本发明也可采用负逻辑电平控制，只需要将控制信号c1、…、cn设为相反的电平即可实现。

本发明设计了教学实验人机操作界面，设计了实验项目应用软件，设计了控制电路及控制逻辑，设计了教学实验设备中多个功能独立的教学实验模块输入、输出开关组件电路。通过开关组件实现多个功能独立的教学实验模块输入输出接口的切换，在不影响开展功能独立的模块教学实验功能的情况下，可大幅减少教学实验模块的输入输出接口数量，降低教学实验电路输入输出接口的损坏风险；可大幅减少教学实验模块的拆卸、连接次数，降低测试电缆的损坏风险，提高教学实验效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种减少测试接口的教学实验电路，其特征在于，包括：教学实验人机操作界面、实验项目应用软件、控制电路及控制逻辑、教学实验模块与公共输入、输出接口之间的开关组件；

其中，教学实验人机操作界面是在计算机平台设计教学实验的人机操作界面，开展教学实验时，通过人机操作界面的实验菜单选择对应的实验项目；

实验项目应用软件是采用软件设计各项实验项目的应用软件和驱动程序，通过人机操作界面选择实验项目时，启动相应的应用软件和驱动程序，驱动控制电路发出控制信号，实现对开关组件的控制，选择对应的信号通路，开展教学实验；

控制电路及控制逻辑是采用数字信号处理芯片设计控制电路，根据各种实验项目设计控制逻辑程序并固化在存储单元电路中；

教学实验模块与公共输入、输出接口之间的开关组件是基于射频开关的切换，将相应的教学实验模块输入、输出切换到公共输入接口和公共输出接口；

各个教学实验模块的输入端通过电路板微带线连接至输入开关组件，各个教学实验模块的输出端通过电路板微带线连接至输出开关组件，输入开关组件和输出开关组件在控制信号的控制下，将相应的教学实验模块输入、输出切换到公共输入接口和公共输出接口。

2.如权利要求1所述的减少测试接口的教学实验电路，其特征在于，采用正逻辑控制时，当控制信号中的某位为高电平、其它位为低电平时，将对应的教学实验模块输入、输出通过输入开关组件和输出开关组件分别连接至公共输入接口和公共输出接口。

3.如权利要求1所述的减少测试接口的教学实验电路，其特征在于，采用负逻辑控制时，当控制信号中的某位为低电平、其它位为高电平时，将对应的教学实验模块输入、输出通过输入开关组件和输出开关组件分别连接至公共输入接口和公共输出接口。

4.如权利要求2或3所述的减少测试接口的教学实验电路，其特征在于，所述输入开关组件和输出开关组件为单刀多掷电子开关或单刀多掷开关的组合。

5.如权利要求4所述的减少测试接口的教学实验电路，其特征在于，所述输入开关组件的动端与公共输入接口相连接，输出开关组件的动端与公共输出接口相连接，输入开关组件的n个不动端分别与对应的教学实验模块的输入端相连接，输出开关组件的n个不动端分别与对应的教学实验模块的输出端相连接，在控制信号的控制下，将相应的教学实验模块切换到公共输入接口和公共输出接口。