一、產品概述

近年來，隨著《國家集成電路產業發展推進綱要》、《中國制造2025》、《關于積極推進“物聯網+”行動的指導意見》等國家戰略指導意見的出臺，計算機技術及集成電路技術的發展，智能傳感器與微控制器日漸普及，技術日漸成熟，應用日漸廣泛，其在電子信息、網絡通信、工控技術、醫療產業、技術等領域也發揮著越來越重要的作用。GLCG-XS-2300型智能傳感器實驗箱充分考慮到教學需求，采用核心板+底板的方式，限度的配備了各種常用接口，并配備了傳感器應用擴展接口。

二、產品配備

1、本智能傳感器實驗箱采用Cortex-M4的核心作為實驗平臺主控制器，支持STC51系列控制器擴展模塊；

2、配備4寸、分辨率800*480的電容觸摸屏做為顯示與操控終端；

3、具備 10M/100M以太網接口，可擴展網絡實驗。配備1路RS232接口、1路RS485接口、1路 CAN2.0 總線接口；

4、配備無線網絡模組接口，配備 Wi-Fi,藍牙，ZigBee 通信模塊；

5、接口資源包含：USB 轉串調試接口、1個13pin 傳感器接口、1路2*7擴展IO接口、1個可調電壓輸出接口、1個可控電流輸出接口、1個電流測量接口、一組±12V對外供電接口、一組±5V對外供電接口、無線網絡模組仿真器調試接口；

6、主板資源：

（1）具有兩路DCDC電路和三路LDO電路，底板，傳感器板和核心板分別獨立供電。

（2）板載聲光報警器。

（3）板載4*4工業矩陣按鍵和數碼管。

（4）傳感器板磁吸座和2*9的傳感器接線口。

（5）1個2*7的2.54mm擴展IO接口。

（6）搭配4.3寸LCD屏，帶電容觸摸屏。

（7）以太網接口。

（8）2*6的2.54mm無線網絡模組程序下載接口。

（9）USB轉串口調試接口。

（10）啟動模式配置撥鍵開關。

（11）串口RS232(使用DB9母頭)。

（12）1路RS485。

（13）1路CAN2.0總線接口。

（14）2個獨立按鍵。

（15）TF卡接口及存儲卡。

（16）電路板鎖。

（17）RTC實時時鐘后背電池座，配帶電池。

（18）無線網絡模組接口以及對應下載口和調試接口。

（19）復位按鍵。

（20）0-40V自適應電壓測量接口。

（21）1-9.9V可控電壓輸出接口。

（22）4-20ma可控電流輸出接口。

（23）0-1500ma電流測量接口。

（24）具有±12V和±5V電壓接口。

（25）傳感器板和底板連接方式有兩種，既可以通過香蕉線連接，也可以通過2*10的連接線直接連接。

（26）板載13pin擴展插槽，可插接溫濕度、直流風扇、光強、光電傳感、火焰、可燃氣、電位器、蜂鳴器、繼電器、觸摸、人體紅外，超聲波測距等傳感器。

7、傳感器實驗裝置：

（1）自動測速傳感裝置：

傳感器實驗裝置與底板采用磁吸固定，方便快速更換。主要由電機驅動、轉速測量和自檢三個部分組成。PCB板上印有原理框圖，具有2*10 排線接口，關鍵信號測試環6個。單片機通過輸出 PWM信號驅動微型高速直流電機旋轉，光電檢測則將轉速信號輸出到單片機，單片機經過處理和計算可以得到單機的轉速，同時在也可用PID使速度形成閉環。自檢電路則通過單片機發出一段固定頻率的 PWM 經過光電檢測輸后經單片機計算，若為此頻率即自檢成功，否則自檢失敗。

（2）智能光照測量傳感裝置：

傳感器實驗裝置與底板采用磁吸固定，方便快速更換。主要由恒流驅動、發光、測光和電流轉電壓電路組成。RGB燈光作為光源，驅動電路采用電流控制，具有暗室，PCB上印有形象的原理框圖，具有 2*10 排線接口，關鍵信號含有測試環15個。恒流驅動電路可以將單片機的電壓信號轉換成穩定的電流信號，這樣可以使燈的發光更加的穩定。發光部分則采用了一顆 RGB燈，分別獨立驅動三種顏色的燈光，可以組合形成各種顏色的光。測光部分采用的是硅光電池，當有一定強度的光照時可以輸出電流信號，經過運放大轉換成電壓可以使單片機檢測到。在本裝置中同時配有暗室，可以有效的隔絕2062外界光線，使干擾降到。

（3）智能測溫傳感器：

傳感器實驗裝置與底板采用磁吸固定，方便快速更換。主要由加熱，散熱，保護和溫度檢測放大輸出等部分組成。具有加熱和散熱裝置，具有高溫自動保護功能，配有自檢電路，PCB 上印有形象的原理框圖，具有2*10排線接口，關鍵信號測試環12個。加熱使用半導體制冷片，通電后加熱快。同時配有散熱片和風扇，停止加熱后散熱也很快，可以有效的節省實驗時間。當溫度超過一定值時，電路自動進入保護模式，停止加熱可以有效的防止學生燙傷。測溫采用 PT100 經測溫電橋后放大信號最終輸出。單片機將采集的電壓信號，經過計算后可以得出此時 PT100的電阻值，最終查表可以得到此刻的溫度值。

（4）智能傳感器實驗箱應用擴展板：

配置接口兼容的13pin傳感器模塊，帶電橋電路的電子秤應變傳感器，霍爾傳感器、電渦流傳感器，直流風扇、繼電器、蜂鳴器、溫濕度、光強測量、觸摸、光電感應、火焰、可燃氣、人體紅外、超聲波測距等。

三、實驗項目

（一）自動測速傳感裝置實驗

編寫單片機程序，采集轉速信號，通過圖形方式顯示到液晶屏。并可以通過電容觸摸屏交互，控制電機，調節轉速。

（1）電機驅動

（2）轉速測量

（3）自動測速傳感裝置自檢功能

（4）PID轉速控制

（二）智能光照測量傳感裝置實驗

編寫單片機程序，采集光照強度信號，通過圖形方式顯示到液晶屏。并可以通過電容觸摸屏交互，控制 RGB燈，調節光強。

（1）電壓轉恒流，并驅動發光實驗

（2）RGB三色光實驗

（3）運放實驗

（4）電壓檢測實驗

（三）智能測溫傳感裝置實驗

編寫單片機程序，采集溫度信號，通過圖形方式顯示到液晶屏。并可以通過電容觸摸屏交互，控制加熱片，調節溫度。

（1）半導體制冷片加熱實驗

（2）風扇散熱實驗

（3）PT100溫度信號放大、采集實驗

（4）閉環溫控實驗

（四）傳感器應用擴展板

帶電橋電路的電子秤應變傳感器，霍爾傳感器、電渦流傳感器，直流風扇、繼電器、蜂鳴器控制實驗；溫濕度、光強測量實驗；觸摸、光電感應實驗；火焰和可燃氣報警實驗；人體紅外實驗等。

（1）直流風扇

（2）繼電器

（3）蜂鳴器

（4）溫濕度

（5）光強測量

（6）觸摸

（7）光電感應

（8）火焰

（9）可燃氣

（10）人體紅外

（11）超聲波測距

（12）電位器

（五）語音交互實驗：

（1）人工智能語音交互功能

（2）可以實現語音查詢傳感器數值

（3）語音控制

（六）Cortex-M4 部分：

（1）RealView MDK 簡介

（2）安裝及使用

（3）STM32CUBEMX簡介

（4）安裝及使用

（5）跑馬燈實驗

（6）聲光報警器實驗

（7）按鍵中斷實驗

（8）UART 串口1 數據收發實驗

（9）SysTick 系統滴答實驗

（10）按鍵掃描數碼管顯示實驗

（11）ADC 模數轉換實驗

（12）DAC 數模轉換實驗

（13）CAN 環回模式實驗

（14）RTC實時時鐘實驗

（15）讀寫NOR FLASH實驗

（16）NAND Flash訪問實驗

（17）SD卡FATFS 文件系統訪問實驗

（18）TCPIP 網絡組件Lwip 之Ping 實驗

（19）LCD屏顯示實驗

（20）LCD屏觸摸實驗