高级电工实验系统（AEES）智能数据采集分析与研究

【摘要】： 随着互联网及现代科技的发展，当今社会发生了重大的变化，对人才的培养也提出较高的要求，尤其是实践能力的培养。而高校作为知识传授的场所，就应将理论与实践紧密相结合，充分利用校园网来提高教学水平，以利于培养出动手能力强的创新型人才。在计算机网络教育模式下，开放式实验室是其中一个必不可少的环节。然而当前大多数高校的实验教学环节还比较薄弱，其中对电类实验来说存在诸多共性问题，比如：实验系统安全性差，仪表保护功能少，导致实验器材损坏严重：仪表性能不稳定，零漂、温漂现象严重，元器件线性度校正不够，仪表测量精度差；学生做一次实验要花大量时间记录数据、整理数据、写实验报告，真正用在做实验上的时间并不多，从而使实验效率大大下降；同时也没有充分利用校园网所带来的便利和信息共享及互动的功能。 本文基于计算机网络教育模式，在开放式实验室这一大课题下主要从事了高级电工实验系统(AEES，即ADVANCED ELECTRIC EXPERIMENT SYSTEM)智能仪表内部结构及其与PC机通信的设计研究这一子课题，目的在于有效解决目前在实验环节当中所存在的问题，并充分利用发挥校园网和互联网在实验中所应起的作用。 本文设计的智能仪表以智能单片机为核心，利用单片机的数据运算处理功能，对仪表实现数据采集、数据处理、显示及串行通信等功能。系统采用了中值滤波和滑动平均滤波相结合的多级数字滤波算法来减小随机误差，并以精密基准电压作为比较信号的输入，由智能系统通过线性运算，实时地修正、校准测量数据，减小系统的零漂，实现自动定标并提高测量的精度。同时模数转换用V／F变换器使系统易于实现数字和模拟信号的隔离，又可利用其信号变化平滑的特性来滤波，配以具有有效抑制噪声干扰的电路来提高单片机系统复位的可靠性。 此外，文中对智能仪表与PC机的通信作了详细的设计，其中包括主机与 d＼硕士学住论文 W AIASTER’S TI IESIS 各节点的通信规约，详细的软件设计框图。同时为了适应网络教学的发展，对 基于网络教育模式下的开放实验室进行了框架式规划设计。借助于校园网，学 生可以网上预览实验项目、下载、分析实验数据并参预电子白板讨论。最后详 细给出了实验管理系绞在VB基础上的功能设计及关键技术，系绞可以对学生 一次实验的报警次数、时间、成绩作出统计，并对采集来的数据提供三维立体 图、曲线走势图和表格三种方式显示。 基于以上的原理和方法，设计了高级电工实验系统（AEES），该系统可实 现对实验数据精确实时地采集和处理。目前，AEES挂入校园网的工作正在实 施之中。