CN205943280U - 一种生物医学传感器教学实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生物医学传感器教学实验装置，包括实验箱，其特征在于，所述实验箱上表面设有核心处理器和摄像机，摄像机连有视频解码器，且视频解码器将解码后的数据传输到核心处理器，核心处理器的通信接口与以太网通信模块相连接，核心处理器通过以太网通信模块与上位机进行通信；所述核心处理器包括DSP处理器和FPGA控制器，FPGA控制器与DSP处理器的通信口相连接。所述教学实验装置能够进行综合性的实验探究，功能齐全，智能化程度高，人机交互性强，激发学生的学习兴趣。
Description
技术领域
本实用新型属于教学实验装置技术领域，尤其涉及一种生物医学传感器教学实验装置。
背景技术
实验是生物、医学等理工科专业的重要教学环节，是学好生物医学工程专业知识的主要实践形式。在教学过程中，医学图像处理、数字信号处理、医学成像技术、嵌入式医学仪器设计、医用传感器技术、DSP技术和高级程序语言等课程难度较大，学生学习起来枯燥无味，很多学生不能深入到课程的学习当中。课程实验以验证性为主，学生并不能真正的掌握这些课程的精髓，教学结构上也有许多的不合理之处，比如将一些综合性强、难度较大又具有很强实践性的课程放置过后，实践环节安排的太少，影响学生各类创新活动的开展。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种生物医学传感器教学实验装置，所述教学实验装置能够进行综合性的实验探究，功能齐全，智能化程度高，人机交互性强。
本实用新型的技术方案如下：一种生物医学传感器教学实验装置，包括实验箱2，所述实验箱2上表面设有核心处理器1和摄像机3，摄像机3连有视频解码器4，且视频解码器4将解码后的数据传输到核心处理器1，核心处理器1的通信接口与以太网通信模块7相连接，核心处理器1通过以太网通信模块7与上位机8进行通信；
所述核心处理器1包括DSP(数字信号处理)处理器9和FPGA控制器10，FPGA(现场可编程门阵列)控制器10与DSP处理器9的通信口相连接。
所述核心处理器1还连接有同步随机动态存储器5和非易失缓冲器6，同步随机动态存储器5和非易失缓冲器6以并行方式连接到核心处理器1的数据读写端口。
所述FPGA控制器10还连接有触摸显示屏11。
所述DSP处理器9与视频解码器4、同步随机动态存储器5和非易失缓冲器6相连接。
所述以太网通信模块7包括以太网访问控制器12，以太网访问控制器12通过双线串行接口13与FPGA控制器10进行通信，且以太网访问控制器12通过RS232接口14与上位机8进行通信。
所述实验箱2上还设有传感器组15，传感器组15的输出端连接有模数转换器16，模数转换器16的输出端连接到DSP处理器9的数据输入端。
所述实验箱2上还安装有隔离电源17，隔离电源17为核心处理器1、以太网通信模块7及传感器组15供电。
本实用新型工作原理：所述核心处理器1为本装置的主要模块，其中DSP处理器9主要进行数据处理和分析运算，FPGA控制器10主要控制以太网通信模块7和触摸显示屏11工作；所述摄像机3采集实验对象的高清图，通过视频解码器4将视频图片解码成DSP处理器9能够识别的代码；所述非易失缓冲器6用于缓存处理程序，同步随机动态存储器5用于存储待处理和已处理的数据；所述以太网通信模块7在FPGA控制器10的控制下与上位机进行通信，通过双线串行接口13将FPGA控制器10中的数据发送到以太网访问控制器12，以太网访问控制器12再通过RS232接口14将数据发送到上位机8端进行处理；所述传感器组15用于收集各类实验对象的状态量，包括力、位移、速度、加速度、流量、温度、时间、声、光、电、离子浓度等物理量或化学量，并将这些模拟量送入模数转换器16，模数转换器16将模拟量转换成数字量再送入DSP处理器9进行分析处理；所述触摸显示屏11用于设置工作状态、输入操作命令和显示当前状态，隔离电源17为各个模块单独供电，防止相互之间干扰。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的生物医学传感器教学实验装置，通过在试验箱上设置摄像机和传感器组，并结合核心处理器，能够进行多项综合实验探究，通过设置触摸显示屏，使操作更为简单直观，激发学生的学习兴趣，并且通过专用的DSP处理芯片的强大计算功能，提高实验结果精确度，设置实验装置与上位机进行通信，便于进行后期的实验结果处理；该装置功能多样，实用性强，也适用于学生们进行实训、竞赛的模拟和训练。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型剖面结构示意图。
图中标记：1-核心处理器，2-实验箱，3-摄像机，4-视频解码器，5-同步随机动态存储器，6-非易失缓冲器，7-以太网通信模块，8-上位机，9-DSP处理器，10-FPGA控制器，11-触摸显示屏，12-以太网访问控制器，13-双线串行接口，14-RS232接口，15-传感器组，16-模数转换器，17-隔离电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
所述生物医学传感器教学实验装置，包括核心处理器1、实验箱2、摄像机3，视频解码器4，同步随机动态存储器5，非易失缓冲器6，以太网通信模块7和上位机8，实验箱2的上表面安装有核心处理器1和摄像机3，摄像机3连接有视频解码器4，视频解码器4将解码后的数据传输到核心处理器1；
核心处理器1还连接有同步随机动态存储器5、非易失缓冲器6和以太网通信模块7，同步随机动态存储器5、非易失缓冲器6以并行方式连接到核心处理器1的数据读写端口，以太网通信模块7与核心处理器1的通信接口相连接，核心处理器1通过以太网通信模块7与上位机8进行通信。
核心处理器1包括DSP处理器9和FPGA控制器10，DSP处理器9直接与视频解码器4、同步随机动态存储器5和非易失缓冲器6相连接，FPGA控制器10与DSP处理器9的通信口相连接，FPGA控制器10连接有触摸显示屏11。
以太网通信模块7包括以太网访问控制器12，以太网访问控制器12通过双线串行接口13与FPGA控制器10进行通信，且以太网访问控制器12通过RS232接口14与上位机8进行通信；实验箱2上还安装有传感器组15，且传感器组15的输出端连接有模数转换器16，模数转换器16的输出端连接到DSP处理器9的数据输入端；实验箱2上还安装有隔离电源17，隔离电源17为核心处理器1、摄像机3、以太网通信模块7及传感器组15供电。
例如在进行细胞组织检测的实验时，使用者首先打开摄像机3，将摄像机3对准待观察的实验对象，采集到实验对象的高清图像，采集到的高清图像数据经过视频解码器4处理后送入DSP处理器9；同时通过传感器组15采集实验对象的质量、离子浓度等一系列参数的模拟量，经过模数转换器16转换成数字量后送入DSP处理器9，DSP处理器9从非易失缓冲器6读取实验者设定的程序，对采集到的图像数据和其他参量进行相应的分析处理，并将数据暂存到同步随机动态存储器5，通过通信接口将数据传输到FPGA控制器10；FPGA控制器10可将接收到的数据在触摸显示屏11上显示出相应的曲线图和表格，直观地进行展示；FPGA控制器10同时通过以太网传输模块7将数据传输到远程的上位机8上，从而实验者在远程的上位机8端直接对接收到的数据，可以清晰地绘制出细胞结构图，并且将细胞中各个成分含量利用专业软件进行分析。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
本实用新型的技术方案在以下基金项目的支持下完成，基金项目：国家自然科学基金资助项目(No:81060134；81371835；31560051；81560596)；云南省自然基金项目(No.2010CD221，2011FB244，2012FB011，2013FZ057，2014FA011，2014FB001)。
Claims (7)
1.一种生物医学传感器教学实验装置，包括实验箱(2)，其特征在于，所述实验箱(2)上表面设有核心处理器(1)和摄像机(3)，摄像机(3)连有视频解码器(4)，且视频解码器(4)将解码后的数据传输到核心处理器(1)，核心处理器(1)的通信接口与以太网通信模块(7)相连接，并通过以太网通信模块(7)与上位机(8)进行通信；
所述核心处理器(1)包括DSP处理器(9)和FPGA控制器(10)，FPGA控制器(10)与DSP处理器(9)的通信口相连接。
2.如权利要求1所述的生物医学传感器教学实验装置，其特征在于，所述核心处理器(1)还连接有同步随机动态存储器(5)和非易失缓冲器(6)，同步随机动态存储器(5)和非易失缓冲器(6)以并行方式连接到核心处理器(1)的数据读写端口。
3.如权利要求1所述的生物医学传感器教学实验装置，其特征在于，所述FPGA控制器(10)还连接有触摸显示屏(11)。
4.如权利要求2所述的生物医学传感器教学实验装置，其特征在于，所述DSP处理器(9)与视频解码器(4)、同步随机动态存储器(5)和非易失缓冲器(6)相连接。
5.如权利要求1所述的生物医学传感器教学实验装置，其特征在于，所述以太网通信模块(7)包括以太网访问控制器(12)，以太网访问控制器(12)通过双线串行接口(13)与FPGA控制器(10)进行通信，且以太网访问控制器(12)通过RS232接口(14)与上位机(8)进行通信。
6.如权利要求1所述的生物医学传感器教学实验装置，其特征在于，所述实验箱(2)上还设有传感器组(15)，传感器组(15)的输出端连接有模数转换器(16)，模数转换器(16)的输出端连接到DSP处理器(9)的数据输入端。
7.如权利要求6所述的生物医学传感器教学实验装置，其特征在于，所述实验箱(2)上还安装有隔离电源(17)，隔离电源(17)为核心处理器(1)、以太网通信模块(7)及传感器组(15)供电。
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| CN114677868A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-28 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种装备维修训练系统 |
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