初探实验教学平台的研究论文
第1篇：初探实验教学平台的研究论文
初探实验教学平台的研究论文
1实验平台方案
设计本实验平台以Freescale公司的DSPMC56F8346评估板为基础，通过外扩资源形成完整的硬件电路。该评估板以DSPMC56F8346为核心处理单元，配备外设扩展接口、CAN总线接口、512KB外部存储器和一对子板接口，可方便进行外围电路的设计，拓展评估板功能，实现实验平台的设计。实验平台以DSP为核心算法处理单元，通过外接FPGA实现外围设备控制功能的扩展。DSP与FPGA之间采用外部存储器总线(EMI)连接，将液晶、键盘等外部设备映射到相应存储器地址，通过读写外部存储器的方式来控制外部设备。本文利用MC56F8346评估板丰富的硬件资源，并结合教学实际，设计了LED灯闪烁、人机交互、电机控制、SPI及I2C通信和4－20mA电流环输出等基础性实验以及闭环控制、FIR滤波和FFT变换等拓展实验。
2硬件平台搭建
实验平台通过对MC56F8346评估板的扩展，具有128×64点阵液晶、4×4键盘、步进电机、直刷电机、SPI接口存储器和I2C接口D/A转换芯片外围设备。下面针对电源模块、电机模块和通讯模块进行详细介绍。电源模块实验箱采用220V交流供电，经开关电源稳压整流后得到12V直流电压。实验箱拥有众多外围设备，不同的设备所需供电电压均有所差别。为提高实验平台的电源质量，降低电源噪声，在SE1117系列电源转换芯片输入端接入一个100uF电解电容与一个0．1uF电容进行滤波，并在输出端接入一个22uF电解电容进行去耦，以保证芯片稳定工作。实验箱通过LED灯指示各设备电源是否正常工作。电机模块电机模块包括直刷电机步进电机、旋转编码盘及光电检测开关。MC56F8346DSP内部拥有PWM模块，通过输出PWM波控制电机。电机上安装有旋转编码盘及光电检测开关，光电检测开关的'输出经过电压比较器后变成方波信号，DSP通过检测方波信号而实现电机转速测量和转动圈数累计。由于DSP通用输入输出接口的驱动能力有限，需外接驱动器以驱动电机，因此实验平台采用L298P芯片与DSPPWM模块直接相连，DSP通过驱动芯片控制电机转动。光电检测开关通过电压比较器与FPGA相连，电压比较器检测光电开关所输出信号并将其转换为方波信号后送入FPGA，DSP通过EMI总线读取相关信息。
由于MC56F8346DSP内部集成RS232，且评估板设有标准串口，因此可直接利用评估板实现串口通信。SPI为同步串行通信总线，是微电子通信领域广泛采用的总线标准，在外围拓展电路中选用具备SPI通信能力的铁电存储器，通过读取写入的数据检验SPI通信是否正常。在工业控制过程中，与传送电压调制信号的方式相比，4～20mA的电流环具有很强的抗干扰能力，逐渐成为标准的工业信号。为让学生对实际工业应用有一定认识，实验平台开发了相应的功能。实验平台选用MAX5822型D/A转换芯片，该芯片为12位数字输入，具有良好的线性度与较高的精度，能满足教学实验的需求。D/A转换芯片通过I2C总线与FPGA进行通信，DSP通过FPGA将数字信号传送至D/A转换芯片，D/A转换芯片将其转换为模拟信号输出。利用运算放大器与三极管实现V－I变换，实现电流控制，将D/A转换芯片输出接至运算放大器同相输入端，运算放大器反向输入端与三极管射极相连构成反馈系统，通过对射极电流的调节使得同相输入端与反相输入端电压相等，电压转化为电流输出。选用高精度电阻可以提高电流输出精度。
3软件开发环境
实验平台采用CodewarriorIDE为开发环境。CodewarriorIDE是一款高度智能化、集成化的开发环境。与其它开发环境不同，CodewarriorIDE不是按传统的命令行方式进行代码的设计和输入，用户只需要在Bean选择器中选择所需要的端口、寄存器、外设等对应的Bean，在Bean监视器中设置相应模块的参数，就能将程序的基本构架搭建起来。使用CodewarriorIDE时，用户不用输入冗长的代码、添加修改头文件等，只需考虑一些核心的程序段，大大提高了开发效率。
4实验教学内容
以基础性实验为主，待其对DSP开发有一定的理解之后再进行其它硬件实验，最后结合DSP的特点进行数字信号处理实验，通过循序渐进的方式引导学生快速入门，并在此基础上加深对DSP的理解与认识。LED灯闪烁实验LED灯闪烁实验是最经典的基础性实验之一。评估板拥有12个调试用LED灯，LED通过反相器与DSP相连。该实验分为两部分:点亮LED灯实验与跑马灯实验，主要目的是让学生能熟悉Codewar-riorIDE开发环境，熟悉利用专家系统(PE)建立工程，掌握添加Bean及获取Bean说明的方法，为后续实验做准备。电机实验电机模块拥有两种电机:步进电机与直刷电机。利用该模块可实现不同难度的电机控制实验。基本实验为利用旋钮电阻控制电机的转速与转向，旋钮电阻变化引起电压变化，DSP片上ADC将电压值读入并转换为数字信号，经解算后输出PWM波，对电机进行控制。步进电机控制实验流程。码盘与光电开关能采集电机转速信息，并通过EMI总线传回DSP，可在此基础上拓展电机实验。
DSP将处理后的转速经EMI总线送至FPGA，并控制液晶显示转速。另外，可通过键盘设定电机转速，形成闭环，利用控制理论相关知识实现对电机转速的精确控制。通过一系列的电机实验，学生不仅能对DSP有更深入的了解，还能更直观的认识闭环控制。FIR滤波器实验该实验可结合Matlab软件进行。首先利用Matlab编程实现滤波器，并对不同的信号进行滤波，观察输出波形。将Matlab程序移植至DSP，外部信号经BNC接头接入DSP，经滤波器滤波后由片外DA输出，利用示波器观察输出波形。通过对比输出波形与输入波形以及理论波形，学生能对数字信号处理有更清晰的认识。选择采样周期为0．004s，生成含有10Hz和50Hz的正弦信号，对信号进行傅里叶变换，得到信号的频谱。利用所设计的FIR滤波器进行滤波即可得到所需信号。
5结束语
6FIR滤波器滤波效果图本文开发了一款基于FreescaleMC56F8346型图6FIR滤波器滤波效果图本文开发了一款基于FreescaleMC56F8346型DSP的实验教学平台。通过对MC56F8346评估板进行拓展，实验平台拥有众多的硬件资源，实验内容丰富，完全满足教学实验需求。实验平台核心板通过总线与外部电路相连，可方便升级，并通过对外围电路进行适当优化后应用于高级DSP实验教学。该实验平台经过不断测试与完善，目前已成功应用于本科生实验教学，并取得了良好的教学效果。
第2篇：初探实验教学平台的研究论文
1实验平台方案
设计本实验平台以Freescale公司的DSPMC56F8346评估板为基础，通过外扩资源形成完整的硬件电路。该评估板以DSPMC56F8346为核心处理单元，配备外设扩展接口、CAN总线接口、512KB外部存储器和一对子板接口，可方便进行外围电路的设计，拓展评估板功能，实现实验平台的设计。实验平台以DSP为核心算法处理单元，通过外接FPGA实现外围设备控制功能的扩展。DSP与FPGA之间采用外部存储器总线(EMI)连接，将液晶、键盘等外部设备映射到相应存储器地址，通过读写外部存储器的方式来控制外部设备。本文利用MC56F8346评估板丰富的硬件资源，并结合教学实际，设计了LED灯闪烁、人机交互、电机控制、SPI及I2C通信和4－20mA电流环输出等基础性实验以及闭环控制、FIR滤波和FFT变换等拓展实验。
2硬件平台搭建
实验平台通过对MC56F8346评估板的扩展，具有128×64点阵液晶、4×4键盘、步进电机、直刷电机、SPI接口存储器和I2C接口D/A转换芯片外围设备。下面针对电源模块、电机模块和通讯模块进行详细介绍。电源模块实验箱采用220V交流供电，经开关电源稳压整流后得到12V直流电压。实验箱拥有众多外围设备，不同的设备所需供电电压均有所差别。为提高实验平台的电源质量，降低电源噪声，在SE1117系列电源转换芯片输入端接入一个100uF电解电容与一个0．1uF电容进行滤波，并在输出端接入一个22uF电解电容进行去耦，以保证芯片稳定工作。实验箱通过LED灯指示各设备电源是否正常工作。电机模块电机模块包括直刷电机步进电机、旋转编码盘及光电检测开关。MC56F8346DSP内部拥有PWM模块，通过输出PWM波控制电机。电机上安装有旋转编码盘及光电检测开关，光电检测开关的输出经过电压比较器后变成方波信号，DSP通过检测方波信号而实现电机转速测量和转动圈数累计。由于DSP通用输入输出接口的驱动能力有限，需外接驱动器以驱动电机，因此实验平台采用L298P芯片与DSPPWM模块直接相连，DSP通过驱动芯片控制电机转动。光电检测开关通过电压比较器与FPGA相连，电压比较器检测光电开关所输出信号并将其转换为方波信号后送入FPGA，DSP通过EMI总线读取相关信息。
由于MC56F8346DSP内部集成RS232，且评估板设有标准串口，因此可直接利用评估板实现串口通信。SPI为同步串行通信总线，是微电子通信领域广泛采用的总线标准，在外围拓展电路中选用具备SPI通信能力的铁电存储器，通过读取写入的数据检验SPI通信是否正常。在工业控制过程中，与传送电压调制信号的方式相比，4～20mA的电流环具有很强的抗干扰能力，逐渐成为标准的工业信号。为让学生对实际工业应用有一定认识，实验平台开发了相应的功能。实验平台选用MAX5822型D/A转换芯片，该芯片为12位数字输入，具有良好的线性度与较高的精度，能满足教学实验的需求。D/A转换芯片通过I2C总线与FPGA进行通信，DSP通过FPGA将数字信号传送至D/A转换芯片，D/A转换芯片将其转换为模拟信号输出。利用运算放大器与三极管实现V－I变换，实现电流控制，将D/A转换芯片输出接至运算放大器同相输入端，运算放大器反向输入端与三极管射极相连构成反馈系统，通过对射极电流的调节使得同相输入端与反相输入端电压相等，电压转化为电流输出。选用高精度电阻可以提高电流输出精度。
3软件开发环境
实验平台采用CodewarriorIDE为开发环境。CodewarriorIDE是一款高度智能化、集成化的开发环境。与其它开发环境不同，CodewarriorIDE不是按传统的命令行方式进行代码的设计和输入，用户只需要在Bean选择器中选择所需要的端口、寄存器、外设等对应的Bean，在Bean监视器中设置相应模块的参数，就能将程序的基本构架搭建起来。使用CodewarriorIDE时，用户不用输入冗长的代码、添加修改头文件等，只需考虑一些核心的程序段，大大提高了开发效率。
4实验教学内容
以基础性实验为主，待其对DSP开发有一定的理解之后再进行其它硬件实验，最后结合DSP的特点进行数字信号处理实验，通过循序渐进的方式引导学生快速入门，并在此基础上加深对DSP的理解与认识。LED灯闪烁实验LED灯闪烁实验是最经典的基础性实验之一。评估板拥有12个调试用LED灯，LED通过反相器与DSP相连。该实验分为两部分:点亮LED灯实验与跑马灯实验，主要目的是让学生能熟悉Codewar-riorIDE开发环境，熟悉利用专家系统(PE)建立工程，掌握添加Bean及获取Bean说明的方法，为后续实验做准备。电机实验电机模块拥有两种电机:步进电机与直刷电机。利用该模块可实现不同难度的电机控制实验。基本实验为利用旋钮电阻控制电机的转速与转向，旋钮电阻变化引起电压变化，DSP片上ADC将电压值读入并转换为数字信号，经解算后输出PWM波，对电机进行控制。步进电机控制实验流程。码盘与光电开关能采集电机转速信息，并通过EMI总线传回DSP，可在此基础上拓展电机实验。
DSP将处理后的转速经EMI总线送至FPGA，并控制液晶显示转速。另外，可通过键盘设定电机转速，形成闭环，利用控制理论相关知识实现对电机转速的精确控制。通过一系列的电机实验，学生不仅能对DSP有更深入的了解，还能更直观的认识闭环控制。FIR滤波器实验该实验可结合Matlab软件进行。首先利用Matlab编程实现滤波器，并对不同的信号进行滤波，观察输出波形。将Matlab程序移植至DSP，外部信号经BNC接头接入DSP，经滤波器滤波后由片外DA输出，利用示波器观察输出波形。通过对比输出波形与输入波形以及理论波形，学生能对数字信号处理有更清晰的认识。选择采样周期为0．004s，生成含有10Hz和50Hz的正弦信号，对信号进行傅里叶变换，得到信号的频谱。利用所设计的FIR滤波器进行滤波即可得到所需信号。
5结束语
6FIR滤波器滤波效果图本文开发了一款基于FreescaleMC56F8346型图6FIR滤波器滤波效果图本文开发了一款基于FreescaleMC56F8346型DSP的实验教学平台。通过对MC56F8346评估板进行拓展，实验平台拥有众多的硬件资源，实验内容丰富，完全满足教学实验需求。实验平台核心板通过总线与外部电路相连，可方便升级，并通过对外围电路进行适当优化后应用于高级DSP实验教学。该实验平台经过不断测试与完善，目前已成功应用于本科生实验教学，并取得了良好的教学效果。
第3篇：初探实验教学平台的研究论文
初探实验教学平台的研究论文（精选19篇）由网友 “Kingsucculent” 投稿提供，以下是小编为大家汇总后的初探实验教学平台的研究论文，希望对大家有所帮助。
篇1：初探实验教学平台的研究论文
初探实验教学平台的研究论文
1实验平台方案
设计本实验平台以Freescale公司的DSPMC56F8346评估板为基础，通过外扩资源形成完整的硬件电路。该评估板以DSPMC56F8346为核心处理单元，配备外设扩展接口、CAN总线接口、512KB外部存储器和一对子板接口，可方便进行外围电路的设计，拓展评估板功能，实现实验平台的设计。实验平台以DSP为核心算法处理单元，通过外接FPGA实现外围设备控制功能的扩展。DSP与FPGA之间采用外部存储器总线(EMI)连接，将液晶、键盘等外部设备映射到相应存储器地址，通过读写外部存储器的方式来控制外部设备。本文利用MC56F8346评估板丰富的硬件资源，并结合教学实际，设计了LED灯闪烁、人机交互、电机控制、SPI及I2C通信和4－20mA电流环输出等基础性实验以及
第4篇：高中物理实验教学有效性研究论文
高中物理实验教学有效性研究论文
实验是引导学生构建物理知识的重要途径。在高中物理教学中，通过引导学生参与实验，让学生在实验中观察现象，在参与和问题解决过程中获得结论，这对学生理解物理概念，掌握物理知识都具有积极意义。但一直以来，在物理教学中大多教师都是按照实验操作流程引导学生实验，对实验目的不够重视，在实验中也缺少问题引导，从而影响了实验的有效性。为此，本文就结合高中物理实验教学，就物理实验的有效性作简单分析。
一、激发实验兴趣，引导学生主动参与
在高中物理实验教学中，很多学生总是懒洋洋的，无论是完成实验操作还是问题思考的参与度都不高，在实验后对学生进行调查发现，学生对实验缺乏兴趣是主要因素。的确，在实验教学中兴趣是促进学生主动参与实验的内部动机，要让学生能主动参与到实验中，那就得激发学生参与实验的兴趣。在物理实验教学中要激发学生的实验兴趣，不仅要注重从生活现象引入实验，还要注重结合知识的内部结构来创设实验情境。如“加速度与力和质量的关系”的实验中，可先借助多媒体而呈现足球运动中守门员扑球、赛车
第5篇：高中物理实验教学有效性研究论文
实验是引导学生构建物理知识的重要途径。在高中物理教学中，通过引导学生参与实验，让学生在实验中观察现象，在参与和问题解决过程中获得结论，这对学生理解物理概念，掌握物理知识都具有积极意义。但一直以来，在物理教学中大多教师都是按照实验操作流程引导学生实验，对实验目的不够重视，在实验中也缺少问题引导，从而影响了实验的有效性。为此，本文就结合高中物理实验教学，就物理实验的有效性作简单分析。
一、激发实验兴趣，引导学生主动参与
在高中物理实验教学中，很多学生总是懒洋洋的，无论是完成实验操作还是问题思考的参与度都不高，在实验后对学生进行调查发现，学生对实验缺乏兴趣是主要因素。的确，在实验教学中兴趣是促进学生主动参与实验的内部动机，要让学生能主动参与到实验中，那就得激发学生参与实验的兴趣。在物理实验教学中要激发学生的实验兴趣，不仅要注重从生活现象引入实验，还要注重结合知识的内部结构来创设实验情境。如“加速度与力和质量的关系”的实验中，可先借助多媒体而呈现足球运动中守门员扑球、赛车和飞机起飞的图片，在引导学生观
第6篇：开放式实验教学网络平台的设计论文
开放式实验教学网络平台的设计论文
开放式实验教学网络平台的设计论文
1开放式实验教学网络平台的功能结构
开放式实验教学网络平台根据功能结构进行划分，可以划分为系统管理结构、基础数据结构、实验教学管理结构、查询统计管理结构、办公信息管理结构和实验室开放管理结构六大主要模块。本部分将对六大模块结构进行逐一地深入分析。
1.1系统管理结构模块
系统管理结构模块是其他功能模块的定义。其他功能模块功能的实现需要建立在系统管理结构模块之上。该模块包括的主要功能模块有角色管理、用户管理、系统日志管理、备份管理等。角色管理功能主要区分教师、学生、管理员角色等。用户管理功能是对某某学生、某某教师、某某管理员的细化。系统日志管理是对系统运行状态的数据记录。
1.2基础数据结构模块
基础数据是对教师和学生属性的对象化管理。是教学行政管理的主要应用模块。该模块主要包括的功能有学生班级管理、教师队伍管理以及实验室信息管理等。
1.3实验教学管理结构模块
实验教学管理结构模块是整个开放式实验教学功能结构的核心模块。该模块主要包括教学任
第7篇：财经类实验教学平台构建与应用论文
财经类实验教学平台构建与应用论文
引言
随着信息化的快速发展，培养应用型、技术型人才成为高等院校财经类专业的目标定位。为了培养高素质、宽口径，强能力的财经类应用型人才，就必须提高学生动手和解决实际问题的能力[1]，因此开展财经类专业实验实训教学，建立符合自身专业特色的实验教学平台是财经类专业发展的重要途径。而传统的财经类实验室，大多存在教室独立固定，应用软件缺失，课堂之外学习困难等，难以满足财经类实验教学及时响应，灵活部署，快速搭建各类实验实训场景的需求，在这样的背景下，一种新型的实验教学辅助技术—云计算机技术应运而生了。云计算环境下实验教学平台是云计算技术在高校教学中的典型应用，该平台可以在任何时间，任何地点为不同的用户提供各种计算服务，老师和学生可以通过各种移动终端，如手机，Ipad等移动设备接入云实验平台，获取各种实验资源[2]。
1云计算对高校实验教学的影响
Google最先提出了云计算的概念，狭义是指IT基础设施的使用和交付模式，用户以按需、易扩展的方式，通过网络获得所需资源；广义指服务
