远程在线模拟实验室的控制系统

1.本实用新型属于智能教学技术领域，具体涉及一种远程在线模拟实验室的控制系统。

背景技术：

2.随着各大高校开设电子类专业，逐渐重视相关学生的实践动手能力，电工电子实验室应运而生。实验室作为实验教学的场所，配有相关的实验设备，可以满足学生实验要求，提升学生的专业能力。而目前，许多实验室依旧沿用早期购置的电工电子实验箱，采用导线连接的直插式电子元器件的方式，普遍存在分立元件过多导致电路构建紊乱，错误频现的情况，再考虑到实验场所数量不足的情况，难以满足学生日益增长的创新性实验需求，缺乏时间与空间上的灵活性，造成了实际利用率低的后果。
3.目前，各高校陆续出现了一些模拟教学设备，但是往往需要每人配置一台模拟设备，进行本地实验，从而导致需要购买的设备数量庞大，而且每个模拟设备仅能进行特定的实验，受限较大。

技术实现要素：

4.针对上述现有技术中描述的不足，本实用新型提供一种远程在线模拟实验室的控制系统。
5.本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种远程在线模拟实验室的控制系统，包括服务器、主控模块、被测模块和电源模块，所述主控模块，包括主控电路板，主控电路板上设有主控制器、复位电路、晶振电路i、swd程序烧录电路、数字电位器、信号发生器、稳压电路、串行接口和以太网接口；
7.复位电路、晶振电路i、swd程序烧录电路分别与主控制器连接；
8.主控制器通过以太网接口与服务器通过以太网通讯连接，并且主控制器与服务器之间通过mqtt协议进行通讯；
9.主控制器的控制端口与数字电位器和信号发生器连接，并根据服务器的相应指令对数字电位器和信号发生器进行调控；所述数字电位器为ad5292数字电位器，所述信号发生器采用ad9833信号发生器；
10.主控制器的输入端与稳压电路连接，主控制器将采集的稳压电路的电压信息通过以太网传输给服务器；
11.主控制器通过串行接口与被测模块的被测控制器插接式连接，并给被测控制器发送继电器动作指令；电源模块为12v或24v电源，通过自锁开关后给主控制器供电。
12.所述被测模块，包括被测电路板，被测电路板上安装有被测控制器、晶振电路ii、继电器和被测电路；晶振电路ii与被测控制器连接；被测控制器的输出端通过继电器与被测电路连接，被测控制器根据主控制器发送的指令控制相应的继电器动作，接通对应的被测电路，各被测电路的输出端与稳压电路插接式连接；且被测电路与数字电位器和信号发
生器插接式连接，数字电位器根据主控制器接收的指令改变数值，进而改变被测电路的阻值信息；信号发生器根据主控制器接收的指令改变并给被测电路发送所需信号。
13.作为本实用新型的一种优选方案，所述串行接口包括串行接口i、串行接口ii和串行接口iii，串行接口i与ch340串口电路连接，主要用于主控制器打印输出接收到的消息以及主控制器发送出去的消息；串行接口ii与485接口连接，接收处理485电平转换成ttl电平的数据；串行接口iii与被测控制器的对应接口连接。
14.作为本实用新型的一种优选方案，所述主控电路板上还安装有状态指示灯，状态指示灯与主控制器连接，状态指示灯指示主控制器与服务器之间的连接状态，成功连接，则状态指示灯常亮，请求连接中，则状态指示灯闪烁，使用者根据状态指示灯的状态，可直观知晓主控制器与服务器之间的连接关系。
15.作为本实用新型的一种优选方案，所述以太网接口采用w5500以太网模块。
16.作为本实用新型的一种优选方案，所述主控制器为单片机，型号可采用stm32f429vet6，所述被测控制器也采用单片机，型号为stc8a8k32ks4a12。
17.本实用新型主控制器通过以太网接收服务器的控制指令，并根据具体指令给数字电位器或信号发生器或被测控制器发送相应的指令，数字电位器和信号发生器接收主控制器的调节，数字电位器在被测电路中充当可变电阻，能够改变被测电路中的阻值，信号发生器在被测电路中充当信号源，给被测电路提供信号源，由于数字电位器和信号发生器是安装在主控电路板上的，所以为了与被控电路板上相应电路连接，数字电位器和信号发生器在主控电路板上可设置成插接端子形式，使被测电路板上相应位置的插接端子插接连接；当服务器发送来的指令中有继电器吸合指令时，主控制器给被测控制器发送相应的继电器动作指令，被测控制器控制相应的继电器吸合，接通对应的被测电路，被测电路的输出端是与主控电路板上的稳压电路连接的，主控制器检测获得稳压电路的电压信息并将检测信息通过以太网传输给服务器，当需要更换实验内容时，只需更换被测模块即可，而且只有在获取测量数据时，主控制器才会从被测模块中获取数据，取数据时间短，使得一个被测电路板可以同时对应多个学生。
附图说明
18.图1为本实用新型的控制原理框图。
具体实施方式
19.实施例：
20.一种远程在线模拟实验室的控制系统，包括服务器、主控模块、被测模块和电源模块，所述主控模块，包括主控电路板，主控电路板上设有主控制器、复位电路、晶振电路i、swd程序烧录电路、数字电位器、信号发生器、稳压电路、串行接口和以太网接口；
21.复位电路、晶振电路i、swd程序烧录电路分别与主控制器连接；所述主控制器为单片机，型号可采用stm32f429vet6，复位电路、晶振电路i、swd程序烧录电路为单片机对应的基本电路。
22.主控制器通过w5500以太网模块充当的以太网接口与服务器通过以太网通讯连接，并且主控制器与服务器之间通过mqtt协议进行通讯；
23.主控制器的控制端口与数字电位器和信号发生器连接，并根据服务器的相应指令对数字电位器和信号发生器进行调控；所述数字电位器为ad5292数字电位器，所述信号发生器采用ad9833信号发生器；
24.主控制器的输入端与lm358稳压电路连接，主控制器将采集的lm358稳压电路的电压信息通过以太网传输给服务器；
25.所述串行接口包括串行接口i、串行接口ii和串行接口iii，串行接口i与ch340串口电路连接，主要用于主控制器打印输出接收到的消息以及主控制器发送出去的消息；串行接口ii与485接口连接，接收处理485电平转换成ttl电平的数据；串行接口iii与被测控制器的对应接口连接。
26.主控制器通过串行接口iii与被测模块的被测控制器插接式连接，并给被测控制器发送继电器动作指令；电源模块为12v或24v电源，通过自锁开关后给主控制器供电。
27.所述被测模块，包括被测电路板，被测电路板上安装有被测控制器、晶振电路ii、继电器和被测电路；晶振电路ii与被测控制器连接；被测控制器也采用单片机，型号为stc8a8k32ks4a12。
28.被测控制器的输出端通过继电器与被测电路连接，被测控制器根据主控制器发送的指令控制相应的继电器动作，接通对应的被测电路，各被测电路的输出端与稳压电路插接式连接；且被测电路与数字电位器和信号发生器插接式连接，数字电位器根据主控制器接收的指令改变数值，进而改变被测电路的阻值信息；信号发生器根据主控制器接收的指令改变并给被测电路发送所需信号。被测电路为基础教学电路，根据教学需要选择。
29.为了监控主控制器与服务器的连接状态，所述主控电路板上还安装有状态指示灯，状态指示灯与主控制器连接，状态指示灯指示主控制器与服务器之间的连接状态，成功连接，则状态指示灯常亮，请求连接中，则状态指示灯闪烁，使用者根据状态指示灯的状态，可直观知晓主控制器与服务器之间的连接关系。
30.主控制器通过以太网接收服务器的控制指令，并根据具体指令给数字电位器或信号发生器或被测控制器发送相应的指令，数字电位器和信号发生器接收主控制器的调节，数字电位器在被测电路中充当可变电阻，能够改变被测电路中的阻值，信号发生器在被测电路中充当信号源，给被测电路提供信号源，当服务器发送来的指令中有继电器吸合指令时，主控制器给被测控制器发送相应的继电器动作指令，被测控制器控制相应的继电器吸合，接通对应的被测电路，被测电路的输出端是与主控电路板上的稳压电路连接的，主控制器检测获得稳压电路的电压信息并将检测信息通过以太网传输给服务器，当需要更换实验内容时，只需更换被测模块即可。

技术特征：

1.一种远程在线模拟实验室的控制系统，其特征在于：包括服务器、主控模块、被测模块和电源模块，所述主控模块，包括主控电路板，主控电路板上设有主控制器、复位电路、晶振电路i、swd程序烧录电路、数字电位器、信号发生器、稳压电路、串行接口和以太网接口；复位电路、晶振电路i、swd程序烧录电路分别与主控制器连接；主控制器通过以太网接口与服务器通过以太网通讯连接；主控制器的控制端口与数字电位器和信号发生器连接，并根据服务器的相应指令对数字电位器和信号发生器进行调控；主控制器的输入端与稳压电路连接，主控制器将采集的稳压电路的电压信息通过以太网传输给服务器；主控制器通过串行接口与被测模块的被测控制器插接式连接，并给被测控制器发送继电器动作指令；电源模块给主控制器供电；所述被测模块，包括被测电路板，被测电路板上安装有被测控制器、晶振电路ii、继电器和被测电路；晶振电路ii与被测控制器连接；被测控制器的输出端通过继电器与被测电路连接，被测控制器根据主控制器发送的指令控制相应的继电器动作，接通对应的被测电路，各被测电路的输出端与稳压电路插接式连接；且被测电路与数字电位器和信号发生器插接式连接。2.根据权利要求1所述的远程在线模拟实验室的控制系统，其特征在于：所述串行接口包括串行接口i、串行接口ii和串行接口iii，串行接口i与ch340串口电路连接；串行接口ii与485接口连接；串行接口iii与被测控制器的对应接口连接。3.根据权利要求1或2所述的远程在线模拟实验室的控制系统，其特征在于：所述主控电路板上还安装有状态指示灯，状态指示灯与主控制器连接。4.根据权利要求1所述的远程在线模拟实验室的控制系统，其特征在于：所述以太网接口采用w5500以太网模块。5.根据权利要求1或2所述的远程在线模拟实验室的控制系统，其特征在于：电源模块通过自锁开关给主控制器供电。

技术总结

本实用新型公开了一种远程在线模拟实验室的控制系统，包括服务器、主控模块、被测模块和电源模块。主控制器经以太网接收服务器的控制指令给数字电位器或信号发生器或被测控制器发送相应指令，数字电位器在被测电路中充当可变电阻，能够改变被测电路中的阻值，信号发生器在被测电路中充当信号源，给被测电路提供信号源；当服务器发送来的指令中有继电器吸合指令时，主控制器给被测控制器发送相应的继电器动作指令，被测控制器控制相应的继电器吸合，接通对应的被测电路，被测电路的输出端是与主控电路板上的稳压电路连接的，主控制器检测获得稳压电路的电压信息并将检测信息通过以太网传输给服务器，当需要更换实验内容时，只需更换被测模块即可。只需更换被测模块即可。只需更换被测模块即可。