电子线路远程实验平台的设计与实现

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电子线路实验是电子信息类相关专业学生最重要的实验课程之一。当学生疫情期间不能到实验室开展实验课的时候,只能做一些仿真实验。但仿真实验较为理想化,实际电路实验中可能出现的干扰、噪声、元器件误差等问题,在仿真实验中均难以体现。为了让学生能更好地分析和理解电路,电子线路实验课必须基于实际电路开展。此外,随着高校的扩招,很多高校存在实验资源紧张的问题,而传统实验仪器和实验箱体积大、价格昂贵、分散凌乱、操作不便,这给电子线路实验教学带来一定的困难。针对传统实验设备和仿真实验不能很好满足学生电子线路实验教学的问题,及现有远程实验设备集成度低、功能单一、成本高的局限性,本文提出了一种基于实际电路的电子线路远程实验平台。实现了电子线路实验常用实验仪器和实验电路的集成与远程控制,并且设计成本较低、界面整齐美观、操作方便。主要工作如下:(1)基于LabVIEW、FPGA和实验仪器的功能电路,设计了一种集成直流稳压电源、信号发生器、示波器和数字万用表的电子线路综合实验仪器。该综合实验仪器涵盖了电子线路实验中常用的四个实验仪器,能够利用设计实现的电子线路远程实验平台上位机软件的客户端对其进行远程操作。与传统仪器设备相比,该综合实验仪器具有体积小、成本低、集成度高和操作方便等优点。(2)基于LabVIEW、STM32单片机和实验电路,设计了7个能够远程操作的电子线路实验。实验电路中放置了大量能够远程调节的继电器和数字变阻器等元器件,能够利用设计实现的电子线路远程实验平台上位机软件的远程客户端改变实际电路的连接状态,调节实际电路参数,并将实验结果实时传至上位机软件的客户端。测试结果表明,本文所设计的电子线路综合实验仪器具有低频信号精度高、可以远程操作等优点,7个远程实验与传统实验箱实验结果一致,电子线路远程实验平台上位机软件中的实验仪器界面和实验电路界面整齐美观、操作方便。
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