CN203490878U - 电子信息综合实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子信息综合实验系统，该系统包括实验子系统(3)，该实验子系统(3)包括多个用于实验的级联的实验模块(31)，每个实验模块(31)选自接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模块、显示驱动模块中的任一个以使得该实验子系统构成一个LED示系统，所述实验模块(31)为其上设置有至少一个逻辑子模块(311)的电路板，不同实验模块(31)之间的级联由各自的至少一个逻辑子模块(311)通过信号线相连接，逻辑子模块(311)与电路板之间为物理可插拔式结构或者连接在逻辑子模块(311)之间的信号线与逻辑子模块(311)之间为物理可插拔式结构。该系统充分利用LED显示系统技术内涵丰富、系统开放、层次清晰及经济实用的独特优点，将典型的LED显示系统设计为动态可组的实验子系统。

Description

电子信息综合实验系统

技术领域

本实用新型涉及电子信息类教学实验领域，具体涉及一种电子信息综合实验系统。 

背景技术

现如今，高等院校为了对在校学生进行全方面的教育和培养，多会采用课堂教学与实验操作相结合的方式以培养学生的动手能力和实验能力，从而可以让学生在实际操作中理解课堂教授的内容。对于电子信息类专业，由于学习内容较为抽象，更是需要全方面的教学实验操作辅助课堂教学。 

目前，高校采用的与电子信息有关的教学实验设备或系统大致有以下几类： 

（1）实验箱：是一种简单而普及的教学实验设备，通常由一个金属箱和其内部叠放的若干实验电路板组成，这些实验电路板可以是通用面包板或印有电路图的PCB板。学生实验时，可选择某个实验电路板，进行插器件、连线、搭建电路。其优点是设备简单、实验范围广及符合实验大纲，缺点是缺乏启发性、实用性、系统性和综合性。因此，这种设备只适合课内基本电路的验证性实验，不适用于培养、提升学生动手能力、创新能力和综合素质的综合性、设计性及创新性实验。 

（2）专用实验系统：是一种针对某个特定课程设计的实验系统，一般会基于某种产品，可提供实物演示、逻辑测试、系统设置及操作使用等功能，如数字电视实验系统等。其优点是可以增加学生的感性认识，有助于课内理解。但由于其基本上是原产品的模块陈列，并没有进一步细化为可行的实验，其少数的几个模块过于复杂，使得大多数学生和教师都无从下手。另外，它 虽然提供了一些测试点，有些器件也带有插座，但没有提供方便可行的实验方法和手段。因此，这类设备较适合教学演示，而不适用于综合性、设计性及创新性实验，因为它不具备方便性、开放性、综合性和渐进性，因而也缺乏实用性。 

（3）开发系统：是针对某一种或某类可编程器件或微处理器设计的开发系统，如单片机开发系统等。学生在实验时，可在开发系统上编程和调试软件。这种设备的优点是功能单一、使用简单，具有一定的交互性和渐进性。但缺点是没有应用环境，系统过于单一，不具备启发性、实用性、综合性和系统性。因此，这种设备只适合于某些特定电路的编程实验，而不能满足提升学生综合素质的综合类实验。 

（4）仿真系统：是用软件实现的实验系统，如电路仿真软件等。学生在实验时，可以通过计算机上的仿真软件模拟各种电路实验。这种系统的优点是不受硬件条件限制，可以模拟各种实验。但模拟毕竟不同于物理实验，无法达到实验目的。 

通过对以上设备及系统的分析总结和对高校实验室的考察了解，我们知悉目前市场上有关电子信息的教学实验设备都存在一定的缺陷，特别是缺乏启发性、实用性、开放性、系统性、综合性、渐进性和方便性，缺少能培养和提升学生动手能力、创新能力和综合素质的具备综合性、设计性及创新性教学实验功能的综合实验系统。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电子信息综合实验系统，其相对于现有的各种电子信息综合实验系统而言，更为开放、灵活、全面、简单、方便，能够很好地适用于电子信息类专业的综合性、设计性及创新性教学实验以及某些行业的专业培训。 

本实用新型的发明人经过对电子信息类专业所涉及的各种实验进行详细地研究，发现了一种电子电路系统能够十分巧妙地支持电子信息类专业所涉及的各种综合实验项目（如大学生课程设计、大学生实习实训、大学生毕业设计、大学生开发设计、大学生科技活动、实验室开放实验等等），这就是LED显示系统。LED显示系统所涉及的技术内涵丰富，基本包含了电子信息的主要技术，如数字电路设计、计算机接口与通信、微处理器应用、可编程逻辑设计、网络底层设计、存储技术、图像采集技术、图像处理技术、扫描技术、LED显示技术、在线编程等等，并且系统开放、层次清晰、经济实用。因此，本实用新型的发明人想到，如果将几种不同的LED显示系统有机结合，并将相应的软硬件分解、细化，再经过重新设计，可以形成电子信息类专业所涉及的多种典型实验，并且具有综合性、设计性、创新性及延续性。 

基于上述目的，本实用新型提供一种电子信息综合实验系统，该系统包括实验子系统，该实验子系统包括多个用于实验的级联的实验模块，每个实验模块选自接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模块、显示驱动模块中的任一个以使得该实验子系统构成一个LED显示系统，所述实验模块为其上设置有至少一个逻辑子模块的电路板，不同实验模块之间的级联由各自的至少一个逻辑子模块通过信号线相连接，逻辑子模块与电路板之间为物理可插拔式结构或者逻辑子模块与连接在逻辑子模块之间的信号线之间为物理可插拔式结构。 

优选地，该系统可以包括并联的多个实验子系统，多个实验子系统构成多种不同类型的LED显示系统。所述LED显示系统可以为数码时钟系统、异步显示系统或同步显示系统。 

优选地，每个逻辑子模块包括至少一个作为接口的信号插头，所有的信号插头具有相同的规格，逻辑子模块之间通过可插拔的信号排线插入信号插 头而相连。 

优选地，该系统还可以包括至少一个实验电路板，所述实验电路板包括至少一个与逻辑子模块同规格的信号插头，通过将信号排线从一逻辑子模块拔出并插入到该实验电路板的信号插头中而将该逻辑子模块替换为实验电路板。 

优选地，所述逻辑子模块或实验模块可以包括至少两个并联的输入信号插头或输出信号插头，其中至少一个输入信号插头或输出信号插头直接接入实验电路板并与该逻辑子模块或实验模块、或后一级逻辑子模块或实验模块并行工作，并且通过逻辑子模块或实验模块与实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

优选地，所述实验子系统可以包括至少两个相同的并联的逻辑子模块或实验模块，并且任何两个相同的逻辑子模块或实验模块可以并行同步工作，其中一个逻辑子模块或实验模块被替换为实验电路板，并通过另一逻辑子模块或实验模块与该实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

优选地，该系统还包括主控计算机，主控计算机与实验子系统相连。 

优选地，该系统还包括实验辅助设备，实验辅助设备与主控计算机相连。所述实验辅助设备包括至少一个逻辑采集器或逻辑分析仪。 

优选地，该系统还包括操作台，该操作台上安装主控计算机、实验模块和实验辅助设备。 

优选地，所述微处理器类模块包括至少一种微处理器开发板，可编程逻辑类模块包括至少一种在线编程电路。 

优选地，所述微处理器类模块包括以下中的一者或几者：显示控制模块、图像处理模块、时钟控制模块、数据处理模块；可编程逻辑类模块包括以下中的一者或几者：扫描分配模块、数据接收与格式转换模块、网络发送模块、网络接收模块、扫描控制模块、数据处理模块、存储模块。 

本实用新型所提供的电子信息综合实验系统充分利用LED显示系统技术内涵丰富、系统开放、层次清晰及经济实用的独特优点，能够将典型的LED显示系统设计为动态可组的实验子系统，并系统地分解、细化、设计为多种典型的实验系列，而且在优选技术方案中通过提供方便、独特的逻辑替换与对比测试的实验功能与方法以及在线编程与在线开发调试功能，使得该系统能够很好地适用于电子信息类专业的综合性、设计性及创新性教学实验以及某些行业的专业培训，具有很好的启发性、实用性、开放性、系统性、综合性、渐进性和方便性。 

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的保护范围的限制。在附图中： 

图1是根据本实用新型一种实施方式的实验子系统的示意框图； 

图2是根据本实用新型一种实施方式的异步显示子系统的示例的框图； 

图3是根据本实用新型一种实施方式的实验模块的一种结构示意图； 

图4是根据本实用新型一种实施方式的实验模块的另一种结构示意图； 

图5是根据本实用新型一种实施方式的实验模块的另一种结构示意图； 

图6是根据本实用新型一种实施方式的实验模块的另一种结构示意图； 

图7是根据本实用新型一种实施方式的实验模块的另一种结构示意图； 

图8是根据本实用新型的一种实施方式的电子信息综合实验系统的框图； 

图9是根据本实用新型一种实施方式的操作台的示意图。 

附图标记说明 

1主控计算机            2实验辅助设备               3实验子系统 

4LED显示屏             31实验模块                  311逻辑子模块 

312电源插头            313固定孔                   3111信号插头 

3112测试点 

3111-1板间输入信号插头   3111-2板间输出信号插头 

3111-3板内输入信号插头   3111-4板内输出信号插头； 

3111-5主信号插头         3111-6从信号插头； 

3111-7并联输入信号插头   3111-8并联输出信号插头 

需要说明的是，图4-7使用了标记3111-1、3111-2、3111-3、3111-4、3111-5、3111-6、3111-7、3111-8，这些标记的使用只是为了描述的方便，仅用于说明和解释信号插头3111的不同用途，并不用于限制本实用新型。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。 

在详细描述本实用新型的技术方案之前，首先需要说明的是，在本文中使用了一些属性词，例如“板间”、“板内”、“输入”、“输出”、“并联”、“前”、“后”、“主”、“从”等，这些属性词的使用仅仅是为了描述的方便，通常是参照相应的附图而言的，并不构成对本实用新型的限制。 

如图1所示，本实用新型提供的电子信息综合实验系统包括实验子系统3，该实验子系统3包括多个用于实验的级联的实验模块31，每个实验模块31选自接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模块、显示驱动模块中的 任一个以使得该实验子系统3构成一个LED显示系统，所述实验模块31为其上设置有至少一个逻辑子模块311的电路板，不同实验模块31之间的级联由各自的至少一个逻辑子模块311通过信号线相连接，逻辑子模块311与电路板之间为物理可插拔式结构或者逻辑子模块311与连接在逻辑子模块311之间的信号线之间为物理可插拔式结构。 

需要说明的是，本实用新型结合具体实验的需要，基于LED显示系统的主要技术部分（除显示屏4、主控计算机1外）将LED显示系统经过合理分解、细化，分为接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模块、显示驱动模块，因此，将这些模块划分为相应的多个实验模块31，每个实验模块31可以对应于上述其中任一种模块。也就是说，每个实验模块31选自接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模块、显示驱动模块中的任一个，以使得该实验子系统3构成一个LED显示系统。 

需要重点说明的是，出于实验全面和系统简洁的目的，本实用新型的实验子系统3正好是由LED显示系统的全部电路组成的，这与通常的LED显示系统的不同在于不包括主控计算机和显示屏，主控计算机和显示屏无需提供于电路实验，但是它们可以作为该实验系统的一个组成部分与每个实验子系统3动态构成不同的LED显示系统（稍后结合图8介绍）。在本文的陈述中使用了“LED显示系统”的广义概念，这仅仅是为了系统优化的目的和叙述的方便，并不构成对本实用新型的限制。 

另外需要说明的是，在本文的陈述和附图中使用了“显示屏”和“LED显示屏”两个名词，这些名词的含义都是指不包括任何控制和驱动电路的屏体，也就是指由单独的LED形成的LED模组或多个该类模组的组合，这些名词的使用仅仅是为了描述和说明的方便，通常是针对某一具体的陈述或参照某一具体的附图而言的，并不构成对本实用新型的限制。 

实验子系统3中具体包括接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模 块、显示驱动模块中的哪些模块是依据所要构成的LED显示系统的类型的具体结构而确定的。一般而言，LED显示系统可以分为数码时钟系统、异步显示系统和同步显示系统，因此实验子系统3可以为数码时钟子系统、异步显示子系统或同步显示子系统，图2给出的就是异步显示子系统的实例。如图2所示的示例的异步显示子系统中，包括4个实验模块31，分别为接口模块、显示控制模块（ARM）、扫描分配模块（CPLD）以及显示驱动模块，这4个实验模块31分别选自接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模块以及显示驱动模块，并级联构成了LED显示系统。 

需要说明的是，图2仅仅是作为实验子系统3的一个示例，其它类型的LED显示系统（比如同步显示系统、数码时钟系统等）也同样可以实施。比如，同步显示系统可以包含接口模块（DVI接口和视频采集A/D接口）、图像处理模块（DSP）、数据接收与格式转换模块（FPGA/CPLD）、网络发送模块（FPGA/CPLD）、网络接收模块（FPGA/CPLD）及扫描控制模块（FPGA/CPLD）等实验模块，并可以涵盖A/D、FPGA、CPLD及DSP等技术手段。 

其中，接口模块是指用于接收外部数据的电路，其中的逻辑子模块311可以为LED显示系统适用的各种类型接口，如串口、网络接口、USB接口、DVI接口、A/D视频接口等等，并且优选地，接口模块中可以包括多个不同类型接口的逻辑子模块311。如图2所示的接口模块中就包括两个逻辑子模块311，分别为网络接口子模块和USB接口子模块。 

微处理器模块是指包含有如单片机、嵌入式微处理器（ARM）、数字信号处理器（DSP）等微处理器的模块，其中包括至少一种微处理器开发板（提供在线编程与调试功能），就其功能而言可以包括以下中的一者或几者：显示控制模块（如图2）、图像处理模块、时钟控制模块、数据处理模块等等。 

可编程类模块是指包含有如FPGA、CPLD等可编程逻辑电路的模块， 其中包括至少一种在线编程电路，就其功能而言，可以包括以下中的一者或几者：扫描分配模块（如图2）、数据接收与格式转换模块、网络发送模块、网络接收模块、扫描控制模块、数据处理模块、存储模块等等。 

另外，在一个实验子系统3中，微处理器类模块和可编程逻辑类模块可以单独存在，也可以同时存在，更可以有多个微处理器类模块或可编程逻辑类模块。如图2所示，分属微处理器类模块和可编程逻辑类模块的显示控制模块（ARM）与扫描分配模块（CPLD）二者就是同时存在的。又如，在一些较为复杂的LED显示系统中，如上述的同步显示系统中，微处理器类模块可以有图像处理模块（DSP），可编程逻辑类模块可以有数据接收与格式转换模块（FPGA/CPLD）、网络发送模块（FPGA/CPLD）、网络接收模块（FPGA/GPLD）、扫描控制模块（FPGA/CPLD）等等，并且每个可编程逻辑类模块可以用FPGA或CPLD不同的途径实现。 

需要说明的是，实验子系统3的实验模块31是基于相应的LED显示系统的技术内容并依据实验全面、实验方便、实验彻底的原则经过合理划分而成的，这样的划分是优选的和合理的但并不是唯一的，比如对于上述的同步显示子系统，可以将所列的实验模块部分地合并或进一步细化，再比如将所列实验模块中的乒乓式存储电路单独划为存储模块，等等。所有的这些划分都可视为本实用新型的具体实施方式，都应当落入在本实用新型的保护范围之内。 

显示驱动模块是指用于驱动LED或显示屏的驱动电路，其中的逻辑子模块311可以包括行驱动子模块和列驱动子模块。 

优选地，本实用新型所提供的电子信息综合实验系统可以包括并联的多个实验子系统3，多个实验子系统3可以构成多种不同类型的LED显示系统，从而使得该实验系统集成多种类型的LED显示系统，这样该综合实验系统就可以支持更多的技术内容和实验。 

由于本实用新型并不涉及LED显示系统的具体类型与规格型号，并且LED显示系统对于本领域普通技术人员来说是熟知的，因此在此不再对LED显示系统的具体实施（如显示控制模块如何具体实施等）作详细说明。 

实验模块31为其上设置有至少一个逻辑子模块311的电路板，其中逻辑子模块311是指实施该实验模块31的其中至少一部分逻辑功能的电路模块。如图2所示，接口模块可以包括两个逻辑子模块311，分别为网络接口子模块和USB接口子模块。逻辑子模块311可以为分离元件、数字电路、模拟电路以及相互组合的电路模块，也可以为单片机开发板、ARM开发板或DSP开发板，还可以为本实用新型的实验子系统3所涉及的其它各种电子元器件、电路或电路模块。本实用新型提供的这些逻辑子模块就是进行各种电子信息实验的实验部分，学生可以根据实验内容学习搭建逻辑子模块、设计逻辑子模块、在线编程、在线开发调试等等教学内容。 

在上述技术方案中，与现有的实验箱及开发系统不同，完全采用实用产品作为实验对象，因此具有很好的启发性、实用性和系统性。另外，与现有的专用实验系统不同，通过集成几种不同类型的LED显示系统，使得可提供的实验包含软硬件的各个层面（电路、嵌入软件及应用软件）并可覆盖电子信息有关的大部分主要技术（比如计算机接口与通信、微处理器应用、可编程逻辑设计、图像处理、网络底层设计、存储技术及扫描技术等），因此具有很好的系统性和综合性。 

另外，学生在进行实验时，经常需要使用自己搭建的逻辑子模块来替换实验系统中的其中一个逻辑子模块，甚至使用自己设计的实验模块来替换实验系统中的一个实验模块，因此，如何方便、可靠地进行替换性实验也是该教学实验系统的一个独特之处。本实用新型为了便于学生进行替换性实验，还提供下面所述的实用、方便、独特的替换方式。 

本实用新型提供的替换方式有两种，一种是逻辑子模块311与电路板之 间为物理可插拔式结构，另一种是逻辑子模块311与连接在逻辑子模块311之间的信号线之间为物理可插拔式结构。 

第一种通常也可以称为子母板式结构，实验模块31可以设计成子、母板结构，子板为逻辑子模块311，母板为电路板，子板、母板是相对独立的电路模块，通过拔出子板并插入新的实验电路板就可以实现电路替换。 

但是，这种替换方式使用时需要常常将整块电路板拔出、插入，不够方便，并且频繁地进行拔插也会造成电路板之间接触不良，缺乏可靠、耐用性，因此本实用新型优选使用第二种方式，也就是“逻辑替换”的方式。这是由于该系统的实验模块基本都是数字电路，体现的是逻辑功能与逻辑关系，因此可以不考虑器件的物理分布，将每个实验模块31根据实验需要及逻辑内涵划分为1个或多于1个功能相对独立的逻辑子模块311，逻辑上的替换就是输入输出之间的替换。 

第二种方式中，每个逻辑子模块311包括至少一个作为接口的信号插头，逻辑子模块311之间通过可插拔的信号排线插入信号插头而相连，所有的这些信号插头具有相同的规格，因此具有统一性。这样，所有实验模块31上的逻辑子模块311都可以通过这样的信号排线与信号插头的方式互联，因此，如果需要进行替换性实验，只需要将用于替换的实验电路板上同样设置有相同规格的信号插头就可以简单完成替换。 

因此，在这种情况下，该系统还可以包括至少一个实验电路板，所述实验电路板包括至少一个与逻辑子模块311同规格的信号插头，通过将信号排线从一逻辑子模块311的信号插头中拔出并插入到该实验电路板的信号插头中而将该逻辑子模块311替换为实验电路板。对于每个逻辑子模块311，可以将所有与其信号插头相连的信号排线的一端拔出并接插到另外的与其具有相同插头的实验电路板，使得所接入的实验电路板从逻辑上取代或替换该逻辑子模块。其中实验电路板是指实验者自行设计、定制并经过电子焊接的 电路板或该系统配套的经过实验者插线的模块实验电路板，该模块实验电路板与相应的逻辑子模块具有相同的逻辑功能或相同的作用（可以作用相同但是以不同的逻辑实现）。 

因此，上面提到的互联不但体现在同一实验模块31上的不同逻辑子模块311之间或逻辑子模块311与实验电路板之间的连接，也可以体现在不同实验模块31上的逻辑子模块311之间或逻辑子模块311与实验电路板之间的连接。 

根据本实用新型的一种实施方式，其中所述信号插头可以为双排针式插头。 

一个实验模块31的逻辑子模块311组成大致有4种情况： 

（1）如图3所示，该实验模块31包含1个或1个以上相互独立的逻辑子模块311，每个逻辑子模块311包含两个信号插头3111，分别用于级联前一级和后一级的实验模块31。在此需要说明，图3-图7中示出的312为用于供电的电源插头，313为用于将实验模块31固定到操作台上的固定孔。 

（2）如图4所示，该实验模块31包含2个逻辑子模块311且为前后级联关系，其中前模块（左边的逻辑子模块）的板内输出信号插头3111-4连接后模块（右边的逻辑子模块）的板内输入信号插头3111-3，前模块的板间输入信号插头3111-1连接前一级实验模块，后模块的板间输出信号插头3111-2连接后一级实验模块。 

（3）如图5所示，该实验模块31包含2个逻辑子模块311且为主从嵌入关系，其中主模块（左边的逻辑子模块）的主信号插头3111-5连接从模块的从信号插头3111-6，主模块的板间输入信号插头3111-1及板间输出信号插头3111-2分别连接前一级实验模块和后一级实验模块。 

（4）包含由（1）、（2）、（3）组合的至少3个逻辑子模块。 

需要说明的是，在以上4种情况中如果某一逻辑子模块311处于级联的 第一级则需通过外部信号线与主控计算机1或视频源相连，如果处于最后一级则通过信号排线与显示屏相连。这些处于级联两端的逻辑子模块或实验模块的特殊性并不影响逻辑子模块或实验模块的定义、划分及功能，因此在本文的其它陈述中，也并未特别加以区别，所有这些都仅仅是为了突出共性和叙述方便，并不能构成对本实用新型的限制。 

另外需要说明的是，本文中在描述特定属性的信号插头时，均采用了“个”的数量单位，这只是旨在最小化插头数量的优选方案，如果采用“组”的数量单位也是可行的，比如上述的“该逻辑子模块311包含两个信号插头3111”也可以是“该逻辑子模块311包含两组信号插头3111”。所有这些内容都应当落入在本实用新型的保护范围之内。 

对于任何一个逻辑子模块，总可以通过拔、插信号排线接入另外的实验电路板，并以逻辑替换的方式实现电路替换实验。在上述的替换方案中，与第一种子母板式物理替换不同，采用的统一的信号排线接插和逻辑替换的方式，因此具有明显的方便性、可靠性与耐用性。 

除了替换性实验之外，本实用新型还提供了方便、实用、独特的对比测试功能和方式。 

对比测试按照测试的形式，可以分为以下两种： 

（1）单个对比测试： 

单个对比测试是指逻辑子模块或实验模块与外接旁路的实验电路板之间的对比。 

逻辑子模块与实验电路板的对比：如图6、图7所示，所述逻辑子模块311可以包括至少两个并联的输入信号插头或输出信号插头，其中至少一个输入信号插头3111-7或输出信号插头3111-8可以直接接入实验电路板并与该逻辑子模块311或后一级逻辑子模块311并行工作，并且通过逻辑子模块311与实验电路板上对应的测试点3112进行对比测试。 

实验模块与实验电路板的对比：类似地，实验模块31可以包括至少两个并联的输入信号插头或输出信号插头，其中至少一个输入信号插头或输出信号插头可以直接接入实验电路板并与该实验模块31或后一级实验模块31并行工作，并且通过实验模块31与实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

（2）冗余对比测试： 

冗余对比测试是指至少两个相同的并联的逻辑子模块或实验模块中的一个逻辑子模块或实验模块被替换成实验电路板，该实验电路板与其他的并联的逻辑子模块或实验模块进行对比测试。 

逻辑子模块与实验电路板的对比：所述实验子系统3可以包括至少两个相同的并联的逻辑子模块311，并且任何两个相同的逻辑子模块311可以并行同步工作，其中一个逻辑子模块311可以被替换为实验电路板，并通过对另一逻辑子模块311与该实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

实验模块与实验电路板的对比：所述实验子系统3包含至少两个相同的并联的实验模块31，并且任何两个相同的实验模块31可以并行同步工作，，其中一个实验模块31可以被替换为实验电路板，并通过对另一实验模块31与该实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

逻辑测试是电路实验的必要手段，在上述的测试方案中，与现有的孤立测试不同，采用实验电路板与样板的对比测试，因此可以有效引导实验进行、实时验证实验结果并增加趣味性，特别是采用并联输入接入的方法可以节省资源、方便使用。 

在以上方案中，与现有的其它实验系统不同，将软、硬件逐层细化，并且采用逻辑替换与对比测试的特殊实验方法，使得实验可以由浅入深、循序渐进，具有很好的开放性、渐进性、方便性及实用性。 

基于以上的方案，本实用新型支持电路替换、电路设计、软件编程及软 件设计等实验方式，比如：给定原理图、电路图等，完成逻辑子模块、实验模块的替换；给定原理图、设计要求等，完成逻辑子模块、实验模块的设计与替换。本实用新型还支持验证性、设计性、创新性、综合性及延续性实验，比如：验证性实验可以是给定与原系统相同的原理图、电路图的逻辑替换，设计性实验可以是给定原理图、设计要求但不提供电路图的逻辑替换，创新性实验可以是给定设计要求且用其它方法实现的逻辑替换，综合性实验可以是针对某个或某些实验模块或实验子系统的包括软硬件各个层次的全面性实验，延续性实验可以是从单个模块到整个实验子系统的分级、分阶段进行的连续性实验。 

基于该实验系统的优选实施方式，本实用新型还提出了一种电子信息综合实验方法，该方法包括：提供一包括至少一个与逻辑子模块同规格的信号插头的实验电路板；通过将信号排线从一逻辑子模块拔出并插入到该实验电路板的信号插头中而将该逻辑子模块替换为实验电路板。 

优选地，所述逻辑子模块或实验模块包括至少两个并联的输入信号插头或输出信号插头，该实验方法还包括：将该逻辑子模块或实验模块的至少一个输入信号插头或输出信号插头接入实验电路板；使该实验电路板与该逻辑子模块或实验模块、或后一级逻辑子模块或实验模块并行工作；通过逻辑子模块或实验模块与实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

优选地，所述实验模块可以包括至少两个相同的并联的逻辑子模块或实验模块，该实验方法还包括：使任何两个相同的逻辑子模块或实验模块并行同步工作；将其中一逻辑子模块或实验模块替换为实验电路板；通过另一逻辑子模块或实验模块与该实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

需要说明的是，上面列举的实验方式与实验类型是为了解释与说明本实用新型实验系统支持的实验功能与实施可行性，并不用来限制本实用新型，所有在本实用新型特征之内的实验方式、实验类型、实验功能及实验内容都 应当落入在本实用新型的保护范围之内。另外，由于本实用新型并不涉及具体的实验内容，因此在本文中不再单独对实验内容的具体实施作详细说明。 

以下需要解释与说明的是本实用新型实验系统的其它特征功能。 

优选地，如图8所示，该系统还可以包括主控计算机1，主控计算机1与实验子系统3相连，主控计算机1可以同时控制或分时切换不同的实验子系统3。为了便于实验子系统3与主控计算机1通信，优选地，每个实验子系统3包含至少一种计算机接口，并且通过相应的外部信号线接入主控计算机1。上述计算机接口可以为串口、USB接口、网络接口、DVI接口等等。 

此外，为了进行验证和测试，如图8所示，该系统还可以包括实验辅助设备2，与主控计算机1相连，用于对实验子系统3中的实验结果进行测试。该实验辅助设备2可以包括至少一个逻辑采集器或逻辑分析仪。 

另外，该系统还可以包括LED显示屏4（指屏体），该LED显示屏4与实验子系统3连接，用于实现显示的实施。该LED显示屏4可以为一块显示屏或多块显示屏，优选地，多块显示屏可以为不同类型的显示屏，如数码管、单色、双色、全彩等，以用于针对不同的LED显示系统使用不同类型的显示屏。 

为了便于安置本实用新型的电子信息综合实验系统，该系统可以包括操作台，如图9所示，该操作台上可以安装主控计算机1、实验辅助设备2与实验模块31，并且构成独立的（无需其它仪器或设备辅助）整体式电子信息综合实验设备。图9所示的布局仅是一种示例，本实用新型并不限制操作台的具体布局设置。 

在上述的优选方案中，与现有的实验箱、开发系统及专用实验系统不同，该系统可以集成可编程器件与微处理器的在线编程与在线开发调试功能，并将所有的用于实验的实验模块和用于辅助实验的实验辅助设备按照合理的方式集成、安装于同一操作台，形成一种不依赖于任何其它仪器或设备的实 验设备，因此具有很好的方便性、实用性和有序性，可以更适合于综合性及延续性实验。 

上面通过具体实施方式对本实用新型的技术方案作了详细描述，但本实用新型并不局限于上述实施方式。通过阅读本实用新型的说明书，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的保护范围的前提下很容易做出各种各样的修改和替换。所有这些内容都应当落入在本实用新型的保护范围之内。 

另外需要重点说明的是，本实用新型的所有的技术特征均可以相互任意组合以形成新的实施方式，只要这种组合本身不存在矛盾或者不可实施的情况，并且所有的任意的组合均应当属于本实用新型所公开的内容。 

Claims (13)

1.一种电子信息综合实验系统，其特征在于，该系统包括实验子系统（3），该实验子系统（3）包括多个用于实验的级联的实验模块（31），每个实验模块（31）选自接口模块、微处理器类模块、可编程逻辑类模块、显示驱动模块中的任一个以使得该实验子系统构成一个LED显示系统，所述实验模块（31）为其上设置有至少一个逻辑子模块（311）的电路板，不同实验模块（31）之间的级联由各自的至少一个逻辑子模块（311）通过信号线相连接，逻辑子模块（311）与电路板之间为物理可插拔式结构或者逻辑子模块（311）与连接在逻辑子模块（311）之间的信号线之间为物理可插拔式结构。 

2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，该实验系统包括并联的多个实验子系统（3），多个实验子系统（3）构成多种不同类型的LED显示系统。 

3.根据权利要求1或2所述的实验系统，其特征在于，所述LED显示系统为数码时钟系统、异步显示系统或同步显示系统。 

4.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，每个逻辑子模块（311）包括至少一个作为接口的信号插头，所有的信号插头具有相同的规格，逻辑子模块（311）之间通过可插拔的信号排线插入信号插头而相连。 

5.根据权利要求4所述的实验系统，其特征在于，该系统还包括至少一个实验电路板，所述实验电路板包括至少一个与逻辑子模块（311）同规格的信号插头，通过将信号排线从一逻辑子模块（311）的信号插头中拔出并插入到该实验电路板的信号插头中而将该逻辑子模块（311）替换为实验 电路板。 

6.根据权利要求4所述的实验系统，其特征在于，所述逻辑子模块（311）或实验模块（31）包括至少两个并联的输入信号插头或输出信号插头，其中至少一个输入信号插头（3111-7）或输出信号插头（3111-8）直接接入实验电路板并与该逻辑子模块（311）或实验模块（31）、或后一级逻辑子模块（311）或实验模块（31）并行工作，并且通过逻辑子模块（311）或实验模块（31）与实验电路板上对应的测试点（3112）进行对比测试。 

7.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述实验子系统（3）包括至少两个相同的并联的逻辑子模块（311）或实验模块（31），并且任何两个相同的逻辑子模块（311）或实验模块（31）并行同步工作，其中一个逻辑子模块（311）或实验模块（31）被替换为实验电路板，并通过另一逻辑子模块（311）或实验模块（31）与该实验电路板上对应的测试点进行对比测试。 

8.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，该实验系统还包括主控计算机（1），主控计算机（1）与实验子系统（3）相连。 

9.根据权利要求8所述的实验系统，其特征在于，该实验系统还包括实验辅助设备（2），实验辅助设备（2）与主控计算机（1）相连。 

10.根据权利要求9所述的实验系统，其特征在于，所述实验辅助设备（2）包括至少一个逻辑采集器或逻辑分析仪。 

11.根据权利要求9所述的实验系统，其特征在于，该实验系统还包括 操作台，该操作台上安装主控计算机（1）、实验辅助设备（2）与实验模块（31）。 

12.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述微处理器类模块包括至少一种微处理器开发板，可编程逻辑类模块包括至少一种在线编程电路。 

13.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述微处理器类模块包括以下中的一者或几者：显示控制模块、图像处理模块、时钟控制模块、数据处理模块； 

可编程逻辑类模块包括以下中的一者或几者：扫描分配模块、数据接收与格式转换模块、网络发送模块、网络接收模块、扫描控制模块、数据处理模块、存储模块。 

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