CN204010389U - 基于arm7的新型光电传感实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于ARM7的新型光电传感实训装置，其特点在于，包括实训装置总板及总板上设有的器件，器件分模拟部分和数字部分，模拟部分是由前端传感器模块，模拟扩展模块组成，其中模拟扩展模块由实训者自主设计信号调理电路；传感器模块独立设置，根据设计要求可扩展至n个；数字部分由控制单元ARM7-LPC2290，液晶显示模块，独立按键模块组成；传感器模块检测待测物的物理量的变化，从而产生变化的电信号，将变化的电信号输入模拟扩展模块，经采样、滤波、放大作用后产生有效的电信号输入控制芯片ARM7-LPC2290,控制芯片ARM7-LPC2290完成A/D转换、数据处理与人机交互界面的控制。本实用新型给实训者提供自行设计电路和信号调理的平台。

Description

基于ARM7的新型光电传感实训装置

技术领域

本实用新型属于电子信息类教学检测仪器，具体涉及一种基于ARM7的新型光电传感实训装置。

技术背景

光电传感检测技术，是一种非接触测量的高新技术，以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过光电传感器检测待测信号，并转换为电信号，经检测电路，A/D变换，计算机运算、处理，最后得到所需信息，是现代检测技术重要的手段和方法技术的，也是未来计量技术的一个重要发展方向。

《光电检测技术》是测控技术与仪器专业的一门重要专业课程，实验环节在该课程中的学习中尤为重要，以提高学生设计能力及动手能力为目的，是整个光电检测技术学习的重要部分。然而现有的光电检测教学实验仪设计方法单一，功能局限于理论验证，很难达到培养学生综合实训及创新能力的要求。其次，国内现有的光电传感教学实验仪，多数外形美观，价格昂贵，大部分的电路以及所用元器件隐藏于实验箱体内部，学生无法直接接触到内部电路，更不用说进行创新型实验设计。

实用新型内容

本实用新型的目的就是研制新型光电传感实训装置，以满足现行普通高校光电检测实验教学需求的教研平台。

本实用新型的技术方案：

一种基于ARM7的新型光电传感实训装置，包括实训装置总板及总板上设有的器件，器件分模拟部分和数字部分，

模拟部分是由前端传感器模块，模拟扩展模块组成，其中模拟扩展模块由实训者自主设计信号调理电路；传感器模块独立设置，根据设计要求可扩展至n个；

数字部分由控制单元ARM7-LPC2290 ，液晶显示模块，独立按键模块组成；

传感器模块检测待测物的物理量的变化，从而产生变化的电信号，将变化的电信号输入模拟扩展模块，经采样、滤波、放大作用后产生有效的电信号输入控制芯片ARM7-LPC2290, 控制芯片ARM7-LPC2290完成A/D转换、数据处理与人机交互界面的控制。

还包括：

电源模块，向新型光电传感实训装置各模块供电；电源模块采用双排欧式插座供电；

供电后ARM7启动初始化并驱动液晶显示模块显示人机交互界面，通过操作独立按键使核心控制单元ARM7-LPC2290调用不同子程序进入待做实验流程；

进入相应实验后，前端传感器采集的被测信号输入模拟扩展模块，实训者在模拟扩展模块上自行设计并完成信号调理电路，并将处理后的信号输入控制芯片ARM7-LPC2290，控制芯片ARM7-LPC2290完成数据采集与算法处理后驱动液晶屏进行实验结果显示。

优选：

控制芯片ARM7-LPC2290作为嵌入式微控制器，其内部集成有10位逐次逼近式A/D转换器；

传感器模块包括：红外热释电、对射式光电开关、反射式光电开关、光电池、光电二极管，热敏电阻，光敏电阻；

模拟扩展模块包括：采样电路，滤波电路,放大电路；

独立按键模块包括：设置于上方和下方独立按键,确定独立按键，返回独立按键；

液晶显示模块采用LCM12864。

进一步优选：

电源模块采用U1～U2；

传感器模块采用7个独立的传感器模块U3～U7、U16、U17；

模拟扩展模块采用U8～U10；

独立按键模块采用U12～U15；

核心控制单元ARM7- LPC2290 采用U11；

液晶显示模块采用U18；

传感器模块中的U3～U7的输出端连接到模拟扩展模块U8～U10的输入端， U8～U10的输出端连接U11的23号引脚，23号引脚端口为10位逐次逼近式A/D转换器的输入端口，传感器模块中的U16、U17连接到U11的49号引脚，U11的100、101、121、122号引脚分别连接到独立按键的上U12、下U13、确定U14、返回U15，U11的50、58、59、61、68、69、75、76、78、83、84、85、92、99号引脚分别连接到液晶显示模块U18的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17号引脚，实现人机交互功能。

电源模块采用 AMS1117，液晶显示模块采用 LCM12864R，采用波长650nm的光电二极管，红外热释电探头采用LHI778，转速测量采用对射式槽形光耦GK122。

本实用新型将传统的实验仪改变为设计创新型实验平台：ARM7处理器结合独立按键模块和液晶显示模块，将多个不同实验集成在同一操作平台完成，大大节约了实验仪的成本；模拟扩展模块给学生提供自行设计电路和信号调理的平台，增强学生设计和创新的实践能力；模块化的开放式设计思想，使学生能够充分接触实验所需的传感器件及电路元件，可以灵活搭建实验平台并自行维修仪器，为锻炼学生综合创新动手能力提供平台。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构图。

图2为本实用新型实施例的传感器模块示意图。

图3为本实用新型实施例的液晶显示电路示意图。

图中电源模块采用U1～U2，传感器模块U3～U7、U16、U17，模拟扩展模块U8～U10，独立按键模块U12～U15，核心控制单元U11，液晶显示模块U18。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述,所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。因此，本实用新型的范围并不限于下述实施例。

实施例1：

一种基于ARM7的新型光电传感实训装置，包括实训装置总板及总板上设有的：电源模块U1～U2、7个（可扩展至n个）独立的传感器模块U3～U7、U16、U17、模拟扩展模块U8～U10、独立按键模块U12～U15、核心控制单元ARM7- LPC2290 U11、液晶显示模块U18。电源模块采用双排欧式插座供电，供电后ARM7启动初始化并驱动U18显示人机交互界面，通过操作独立按键使U11调用不同子程序进入待做实验流程；进入相应实验后，前端传感器采集的被测信号输入模拟扩展模块，学生在模拟扩展模块上自行设计并完成信号调理电路，并将处理后的信号输入U11，U11完成数据采集与算法处理后驱动液晶屏进行实验结果显示。

控制芯片ARM7-LPC2290作为嵌入式微控制器U11，其内部集成有10位逐次逼近式A/D转换器；传感器模块包括：红外热释电U3、对射式光电开关U16、反射式光电开关U17、光电池U7、光电二极管U5，热敏电阻U4，光敏电阻U6；模拟扩展模块包括：采样电路U8，滤波电路U9,放大电路U10；独立按键模块包括：上U12，下U13,确定U14，返回U15；LCM12864作为液晶显示模块U18。

传感器模块中的U3～U7的输出端连接到模拟扩展模块U8～U10的输入端， U8～U10的输出端连接U11的23号引脚，23号引脚端口为10位逐次逼近式A/D转换器的输入端口，传感器模块中的U16、U17连接到U11的49号引脚，U11的100、101、121、122号引脚分别连接到独立按键的上U12、下U13、确定U14、返回U15，U11的50、58、59、61、68、69、75、76、78、83、84、85、92、99号引脚分别连接到液晶显示模块U18的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17号引脚，实现人机交互功能。

模拟扩展模块作为信号调理电路,包括采样电路U8，滤波电路U9，放大电路U10。此模块作为学生创新实训的平台，由学生自行设计完成。

再结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1中，当U1～U2向系统供电后，U12～U15自动启动初始化并驱动U18显示人机交互界面，显示待选实验菜单。学生通过操作U12～U15选择待作实验，选择成功后，U18仅显示待做实验名称。 接通传感器模块以及模拟扩展模块的电源，传感器模块检测待测物的物理量变化，并将其转化为相应的电信号传输给U8～U10。在U8～U10中，学生自行设计完成相应的采样电路U8，滤波电路U9，放大电路U10，然后将调理后的信号传输进入U11进行信号的A/D转换以及计算处理，最后通过U18显示。

传感器模块结构如图2所示，由红外热释电传感器U3、热敏电阻传感器U4、光电二极管传感器U5、光敏电阻传感器U6、光电池传感器U7、对射式光电开关U17、反射式光电开关U18组成的传感器模块，每个传感器都引出独立的输出测试点，实验时只需将对应实验的输出连接到对应的下一模块的输入即可。

液晶显示电路示意图如图3所示，将模拟扩展模块输出的有效信号接到LPC2290的23号引脚进行A/D转换，将转换结果存储在寄存器中。LPC2290的50、58、59号引脚分别接LCM12864的4、5、6号引脚。LCM12864的4号引脚是数据/命令选择位；5号引脚是读/写选择位；6号引脚是使能位；15号引脚是串行/并行数据传输方式选择位；17号引脚是复位端。在此项实用新型中令15号引脚为高电平，即选择并行数据传输方式，当4、6号引脚输出高电平，5号引脚输出低电平时，通过7、8、9、10、11、12、13、14号引脚向LCM12864写显示数据，在6号引脚的下降沿数据被存入LCM12864并被执行。当4、5号引脚输出低电平,6号引脚输出高电平时，通过7、8、9、10、11、12、13、14号引脚向LCM12864写控制命令，在6号引脚的下降沿命令被存入LCM12864并被执行。4个独立按键分别100、101、121、122号引脚相接，负责人机交互界面的控制，LPC2290 通过扫描独立键盘来获取操作命令，当有键被按下，相应的引脚出现低电平，则执行相应的程序，LPC2290扫描独立键盘的同时控制LCM12864显示菜单，提高了按键的响应速度。

Claims (5)

1.一种基于ARM7的新型光电传感实训装置，其特点在于，包括实训装置总板及总板上设有的器件，器件分模拟部分和数字部分，

模拟部分是由前端传感器模块，模拟扩展模块组成，其中模拟扩展模块由实训者自主设计信号调理电路；传感器模块独立设置，根据设计要求可扩展至n个；

数字部分由控制单元ARM7-LPC2290 ，液晶显示模块，独立按键模块组成；

传感器模块检测待测物的物理量的变化，从而产生变化的电信号，将变化的电信号输入模拟扩展模块，经采样、滤波、放大作用后产生有效的电信号输入控制芯片ARM7-LPC2290, 控制芯片ARM7-LPC2290完成A/D转换、数据处理与人机交互界面的控制。

2.根据权利要求1所述的基于ARM7的新型光电传感实训装置，其特点在于还包括：

电源模块，向新型光电传感实训装置各模块供电；电源模块采用双排欧式插座供电；

供电后ARM7启动初始化并驱动液晶显示模块显示人机交互界面，通过操作独立按键使核心控制单元ARM7-LPC2290调用不同子程序进入待做实验流程。

3.根据权利要求1所述的基于ARM7的新型光电传感实训装置，其特点在于，

控制芯片ARM7-LPC2290作为嵌入式微控制器，其内部集成有10位逐次逼近式A/D转换器；

传感器模块包括：红外热释电、对射式光电开关、反射式光电开关、光电池、光电二极管，热敏电阻，光敏电阻；

模拟扩展模块包括：采样电路，滤波电路,放大电路；

独立按键模块包括：设置于上方和下方独立按键,确定独立按键，返回独立按键；

液晶显示模块采用LCM12864。

4.根据权利要求3所述的基于ARM7的新型光电传感实训装置，其特点在于：

电源模块采用U1～U2；

传感器模块采用7个独立的传感器模块U3～U7、U16、U17；

模拟扩展模块采用U8～U10；

独立按键模块采用U12～U15；

核心控制单元ARM7- LPC2290 采用U11；

液晶显示模块采用U18；

传感器模块中的U3～U7的输出端连接到模拟扩展模块U8～U10的输入端， U8～U10的输出端连接U11的23号引脚，23号引脚端口为10位逐次逼近式A/D转换器的输入端口，传感器模块中的U16、U17连接到U11的49号引脚，U11的100、101、121、122号引脚分别连接到独立按键的上U12、下U13、确定U14、返回U15，U11的50、58、59、61、68、69、75、76、78、83、84、85、92、99号引脚分别连接到液晶显示模块U18的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17号引脚。

5.根据权利要求4所述的基于ARM7的新型光电传感实训装置，其特点在于：电源模块采用 AMS1117，液晶显示模块采用 LCM12864R，采用波长650nm的光电二极管，红外热释电探头采用LHI778，转速测量采用对射式槽形光耦GK122。