专利名称：个人实验室系统集成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种个人实验室系统集成装置，特别是涉及一种多通道独立可调电压 输出、实时电流测量、多通道独立可调电流源、多通道独立电压输入检测、电平可调的数字 IO控制、产生PWM信号、支持I2C，SPI通讯协议的系统集成装置。
背景技术：
在进行电子产品开发时，虽然开发人员只想对关键技术部分进行验证和评估，但 往往会为此做大量重复和看似重要的工作，例如为系统提供多种电压、实时监测多组数据、 数字电平转换、外接使能控制信号，常用通讯协议(I2C、SPI)的驱动实现等等。为实现上述 工作需要购买多种仪器和仪表，重复打样，手动测量大量实验数据，投入大量时间、人力、物 力和财力。
发明内容
本发明提供了一种将实验室中的资源集成为一体的装置。该装置集成了多通道独 立可调电压输出、实时电流测量、多通道独立可调电流源、多通道独立电压输入检测、电平 可调的数字IO控制、产生PWM信号、支持I2C，SPI通讯协议。可快速开展实验，轻易的获得 大量的测试数据，关注实验的关键点，达到节约资源，简化实验或测试步骤，缩短实验或测 试周期的目的。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种个人实验室系统集成装置，该装置能在PC或操作面板的控制下，实现多通道 独立可调电压输出、实时电流测量、多通道独立可调电流源、多通道独立电压输入检测、电 平可调的数字IO控制、产生PWM信号、I2C，SPI通讯协议。优选地，多通道独立可调电压输出，该个人实验室系统集成装置主板上设有CPU 和FPGA，其中CPU接收输出电压的指令并将其转换成控制指令，该控制指令被传递至FPGA， FPGA根据该控制指令产生DAC转换控制时序，输出模拟电压，该模拟电压经电压、电流放大 驱动�？榍螅倬缌鞅；ず偷缌骷觳饽？椋ü迳系氖笛榻涌诘缪故涑� 端输出。优选地，实时多通道电流检测。电流检测�？槭凳奔觳獾缪故涑鐾ǖ懒鞴牡缌� 信号，该电流检测�？榘ú裳缱韬筒疃糯竽？椋渲胁裳缱枞〉玫缌餍藕牛� 动放大和幅值调理后，再通过模拟输入通道送入主板上的A/D转换器进行模数转换。通过 FPGA读取ADC转换结果，送入CPU，经CPU补偿计算后转换成相应的电流值。优选地，多通道电压检测。外部输入的模拟电压信号经由过电压保护电路后，再送 入模拟电压输入缓冲�？榻谢撼搴偷缙阶唬笏腿胫靼迳系腁/D转换器进行模数转 换，通过FPGA读取ADC转换结果，送入CPU，经CPU补偿计算后转换成相应的电压值。优选地，多电流源输出通道，CPU接收电流源输出电流的指令，计算出相应的控制 量，并将其转换成控制指令，该控制指令被传递至FPGA，FPGA根据该控制指令产生D/A转换器控制时序，经DAC输出模拟控制电压值，该模拟电压值输入驱动板上的电流源驱动�？椋� 该电流源驱动�？榻玫缪怪底怀傻缌髟矗ü迳系牡缌髟词涑鼋涌谑涑�。优选地，该装置还包括输入、输出电平可调的数字I/O接口，采用如下所述的电压 输出方式输出三路数字IO控制电压，分别是数字信号高电平电压、低电平电压和门限电 压=CPU接收输出电压的指令并将其转换成控制指令，该控制指令被传递至FPGA，FPGA根据 该控制指令产生DAC转换控制时序，输出模拟电压，该模拟电压经电压、电流放大驱动模块 驱动后，再经过过电流保护和电流检测�？椋缌鞅；ず偷缌骷觳饽？楹笞魑諭O 输入和输出的参考基准；其中高电平电压、低电平电压通过多路模拟开关器件切换，实现数 字IO输入、输出电平的调节，门限电压连接到多路模拟开关用作数字IO输入信号0和1门 限判别。优选地，数字IO的输出采用高速模拟多路开关直接连接到高电平电压或低电平 电压，运用数字IO的扫描输出，配合对高电平和低电平参考基准的电流测量，实现对数字 IO连接开路和短路的检测。(数字IO开路或短路连接侦测)优选地，实验接口的数字10，通过FPGA灵活的配置指定的IO成为I2C、SPI通讯 协议的数据、时钟线和控制线，在FPGA控制下实现I2C、SPI的通讯时序，实现与实验对象的 数据交换。优选地，其还包括PWM信号输出。CPU接收PC或操作面板的指令，转换成对应的 PWM频率和占空比值并传送至FPGA，FPGA根据CPU的控制量输出对应的PWM信号。本发明的积极进步效果在于1、实现了多通道独立可调电压输出，并且其精度能控制在5%。以内，各通道输出电 压实现独立的数字调节，在输出电压的同时能实时测量输出电流(IOuA 1000mA)，并将该 电流信息反馈给用户，使用户能及时做出反应，另外还具有过流过压保护，使电子器件得到 很好的保护。2、实现了多通道独立电压输入检测，能同时检测多路模拟电压信号，且其精度能 控制在5%。精度以内，并具有过压保护。3、具有多通道独立可调电流源，允许通过的最大电流为IOOmA ；多路电流源能独
立调节。4、实现40路电平自动可调(0V 5V)的数字10，输出数字IO可做开路、短路连接 的测试。5、具有2路独立的PWM通道，PWM信号的输出频率和占空比单独可调。6、支持多种协议，如I2C，SPI协议。7.所有输出电压、电流测量、数字IO控制电压、输入电压测量均通过标定和校验， 通过软件补偿后控制在5%。以内。
图1为本发明个人实验室系统集成装置的结构框图。图2为本发明的实施例1的主板上的信号走向示意图。图3为本发明的实施例1的驱动板上的信号走向示意图。图4为本发明的实施例1的标定和校验示意图。
图5为本发明个人实验室的接口结构框图。图6为本发明的实施例2的主板上的信号走向示意图。图7为本发明的实施例2的驱动板上的信号走向示意图。图8为本发明的实施例3的主板上的信号走向示意图。图9为本发明的实施例3的驱动板上的信号走向示意图。图10为本发明的实施例4的主板上的信号走向示意图。图11为本发明的实施例5的主板上的信号走向示意图。图12为本发明的实施例5的驱动板上的信号走向示意图。图12A为本发明的实施例5的IO电平转换电路示意图。图13为本发明的实施例5的短路检测示意图。图14为本发明的实施例5的断路检测示意图。图15为本发明的实施例6的主板上的信号走向示意图。图16为本发明的实施例6的驱动板上的信号走向示意图。图17为个人实验室系统集成装置应用平台示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案，为了描述 清楚，附图中的空心箭头表示各个�？橹涞牡ハ蛄踊蛩蛄樱敌募繁硎镜缧藕� 的走向。首先对附图标记进行说明。为了符合本领域技术人员的习惯，本发明的附图中存 在多处英文标识，在此列出其中英文的术语对照COM RS-232个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association, EIA)所制定的异步传输标准接口。通常RS-232接口以9个引 脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口， 分别称为COMl禾口 COM2。RJ-45RJ-45接口可用于连接RJ-45接头，适用于由双绞线构建的网络，这种端口 是最常见的，一般来说以太网集线器都会提供这种端口。我们平常所讲的多少口集线器，就 是指的具有多少个RJ-45端口。I2C I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是一种由 PHILIPS 公司开发的两线式 串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。SCL Serial Clock Line 串行通讯时钟线SDA Serial Data Line 串行通讯数据线SPI Serial Peripheral Interface 串行外围设备接口，SPI 是 Motorola 公司推 出的一种同步串行通讯方式，是一种四线同步总线。JTAG JTAG是英文“Joint Test Action Group (联合测试行为组织)”的词头字 母的简写，该组织成立于1985年，是由几家主要的电子制造商发起制订的PCB和IC测试标 准。JTAG建议于1990年被IEEE批准为IEEE1149. 1-1990测试访问端口和边界扫描结构标 准。该标准规定了进行边界扫描所需要的硬件和软件。UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, fflM^/vft^/^i^^置，UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上256 COLOR LCD 256 色液晶显示器LCD CONTROL 液晶显示控制器KB & LED CONTROL 按键和LED指示灯控制DATA&ADDR BUS 数据和地址总线MEMORY CONTROL 存储器控制LCD&KEYB0ARD DRIVER 液晶和按键板驱动NOR FLASH 一种非易失闪存SDRAM 艮Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存储器, 同步是指Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态 是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是 自由指定地址进行数据读写。NAND FLASH 一种非易失闪存EEPROM EEPROM(ElectricalIy Erasable Programmable Read-Only Memory)，电 可擦可编程只读存储器I2C EEPROM I2C接口的电可擦可编程只读存储器DDR-SDRAM DDR SDRAM 是 Double Data Rate Synchronous Dynamic RandomAccess Memory (双数据率同步动态随机存储器)的简称，是由VIA等公司为了与 RDRAM相抗衡而提出的内存标准。DDR SDRAM是SDRAM的更新换代产品，采用2. 5v工作电 压，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍 提高SDRAM的速度，并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽，例如DDR 266与PC 133 SDRAM相比，工作频率同样是133MHz，但内存带宽达到了 2. 12GB/s,比PC 133 SDRAM高一 倍。目前主流的芯片组都支持DDR SDRAM，是目前最常用的内存类型。DATA [63. · · 0]数据线(63. · · 0 位)DQS 即 Bi-directional Data Strobe 双向数据控制引脚DM即data mask数据流中的同步标志Addr地址信号简写Ctrl控制信号线DAC Digitalto Analog Converter Wi^M^kADC Analog to Digital Converter WMM^kFPGA_JTAG FPGA 的 JTAG 调试接 口FPGA program flashFPGA 的程序存储器PLL 锁相环(phase-locked loop)ARM CLKARM 芯片时钟PLL_CLK_out 锁相环时钟输出Analog out 模拟输出通道Analog in 模拟输入通道实施例1实现8通道的独立电压输出
参考图1-5，本发明所述的个人实验室系统集成装置，其包括电源1，其还包括与 电源1相连的主板2和驱动板3，以及驱动板3上的电压输出接口 V0UT0-V0UT7，该主板2 上设有CPU201和FPGA202，其中CPU运行操作系统(例如LINUX)和应用软件(用户可以根 据需要自行编写)的执行，应用软件负责解释外部输入设备(通讯口或面板操作)的指令 并将其转换控制指令；FPGA接受CPU发来的控制指令，产生各种不同的控制时序，控制D/A 转换器203、A/D转换器204读写信号，PWM信号，I2C, SPI协议时序等。在本实施例中，CPU 接收输出电压的指令并将其转换成控制指令，该控制指令通过控制通道被传递至FPGA， 该FPGA根据该控制指令产生电压输出时序以控制D/A转换器输出模拟电压值，该D/A转 换器通过模拟输出通道将该模拟电压值输入驱动板上的电压电流放大驱动�？�301，该模 拟电压值经过该电压电流放大驱动�？榈男藕欧糯笄笸ü迳系牡缪故涑鼋涌� V0UT0-V0UT7输出，电信号走向参考图2和图3的实心箭头方向。在本实施例中D/A转换器 (可产生4路电压信号)配合多路开关(图未示)可分别同时产生8通道的电压输出，每路 电压单独可调，即用户输入指令时将电压参数同时输入。8通道的电压输出能够满足大部分 的电子电路实验需求。在本实施例中，用户只需将实验对象连接至该驱动板上的实验接口 即可作为电压源，且实验过程中倘若需要调整电压大小，用户只需将调整电压值的指令输 入CPU即可，无需购买多个可调电源，通过旋钮等粗调微调装置进行电压调整，至于具体的 电压输入方式，可通过与主板连接的PC机或者控制面板进行，用户的指令通过PC机的USB 接口、串口等或者控制面板的控制通道被传送至主板的CPU，这里仅是举例说明，本领域技 术人员可根据自身需要选择其他的公知手段进行指令控制。为了防止输出电压过流过压损坏负载以及周边元器件，经电压、电流放大驱动模 块驱动后的电压源，经由过电流保护和电流检测�？�302后，通过驱动板上的电压输出接 口输出。在本实施例中，每路电压输出都设有过流过压保护，以防止对实验对象或者周边电 子元器件的损坏。过流过压保护�？榈木咛迨迪挚捎杀玖煊蚣际跞嗽备葑陨硇枰≡窈� 适的公知手段。此外在输出一定值的电压的同时，用户还可以实时测量当前时刻电压输出通道的 电流大小，所述经过流过压保护�？榧觳夂蟮哪Ｄ獾缪剐藕疟凰椭烈坏缌骷觳饽？�303，电 流检测�？槭凳奔觳獾缪故涑鐾ǖ懒鞴牡缌餍藕牛玫缌骷觳饽？榘ú裳缱韬筒疃� 放大�？椋渲胁裳缱枞〉玫缌餍藕牛疃糯蠛头档骼砗螅偻üＤ馐淙胪ǖ� 送入主板上的A/D转换器进行模数转换。通过FPGA读取ADC转换结果，送入CPU，经CPU补 偿和计算后转换成相应的电流值。本实施中所述输出电压、输出电流测量、数字IO控制电压、输入电压测量均通过 标定和校验，并且其精度能控制在5%。以内，对于精度的控制可以通过采用一高精度的数字 万用表为基准来标定。个人实验室系统集成装置的输出和测量每个输入和输出通道均需分 别进行标定，参考图4，标定步骤如下1、计算机400向个人实验室系统集成装置500发送输出或测量目标值指令；2、个人实验室系统集成装置500转换后输出目标值到假负载800或读入测量值；3、计算机400从高精度数字万用表600读入测量的真实值；4、PC根据目标值与真实值的关系，计算出一个适当的补偿系数并将其写入个人实 验室系统集成装置，个人实验室系统集成装置将使用相应的补偿系数修正输出和输入的控制量；5、重复以上步骤，可以获得一组补偿系数，存入个人实验室中，实验室用这组数据 进行输入和输出量的补偿计算，使目标值与真实值之间的差距缩小到一个极小的范围内。下面以输出电压的标定为例，本实施例中采用吉时利的高精度万用表来标定，如 图4所示，通过计算机400向个人实验室系统集成装置500发出指令，输出一个电压值到假 负载，然后采用高精度万用表600测量该输出的电压并将测量值传送回计算机，经计算得 到一组补偿系数，将计算后的这组补偿系数存入个人试验室装置中，再通过计算机发出输 出电压的指令，新的输出值使用经补偿计算后的结果，再次用高精度万用表测量此时的输 出电压值并反馈回PC机进行验证，如此反复，不停修正补偿系数直至输出电压的精度在要 求的范围内，本例中为5%。。由于实验对象的不同，电子元器件的参数也有所不同，本领域技 术人员可以根据实验或者研发的需要选择其它的现有标定方法和标定基准对输出电压进 行校验标定。8通道的电压输出和实时电流检测可应用于多种场合，例如对二极管、三极管等电 子元件的特性测试。以测试一个三极管的输出特性曲线为例，传统的方法需要两个可调电 压源，两个电流表，一个电压表，搭建一个测试平台，手动逐点测量描点，耗时耗力。采用个 人实验室集成装置，则只需要一个待测试的三极管、三根连接线和一个电阻，通过PC接口， 发送一组电压、电流控制和测量指令，简单、快速和自动的完成实验数据的采集。如配合绘 图显示工具(Excel或其它软件)，则可直接显示特性曲线。用户还可根据实验室集成装置 提供的指令，运用多种开发工具(如VC++，VB，Labview)，快速实现多种专用仪器和仪表的 功能。实施例2实现8通道独立电压输入检测参考图1、图5-7，为了实现8通道独立电压输入检测，该驱动板30上还包括一 与该过流过压保护模块302相连的模拟电压输入缓冲�？�304，外部输入的模拟电压依次 经过过压保护、缓冲隔离和信号幅度调整，即外部(实验对象)通过电压输入接口 ΑΙΝ_0， AIN_1. . . AIN_7输入模拟电压信号，经由过电压保护电路后，再送入模拟电压输入缓冲模块 进行缓冲和电平转换，之后送入主板上的A/D转换器进行模数转换，通过FPGA读取ADC转 换结果，送入CPU，再经CPU补偿和计算后转换成相应的电压值，显示在操作面板上或通过 PC接口送到PC中处理。实施例3实现2通道独立电流源参考图1、图5、图8-9，为了实现2通道独立电流源，CPU接收输出电流的指令并将 其转换成控制指令，该控制指令被传递至FPGA，该FPGA根据该控制指令，产生D/A转换器 203的控制时序逻辑，输出一个模拟电压值，该模拟电压值输入驱动板上的电流源驱动�？� 305，该电流源驱动模块305将该模拟电压值转换成电流源，从实验室接口 I_SoUrCeO、1_ Sourcel输出。每路电流源输出电流均单独可调，用户通过PC通讯或面板操作实现对输出 电流的调节，电压源转电流源电路为现有技术，本领域技术人员可以根据自身需要选择合 适的功能�？榛蛘呦钟械缏肥迪�。另外，考虑到实际应用，电流源电路设计中包含了过电流保护电路。
实施例4实现2路独立的P丽通道参考图1、图5和图10，为了实现2路独立的PWM通道，主板上还设有PWM输出接 口，其中CPU接收产生PWM信号的指令，该控制指令被传递至FPGA，该FPGA根据该控制指令 产生PWM信号。PWM经驱动板上的接口电路直接输出到实验室接口供实验对象使用。用户 可以随时通过输入指令来调节PWM信号的输出频率和占空比。实施例5实现40路电平可调的数字IO参考图1、图5、图11-12，图12A为了实现40路电平可调的数字10，参考实施例1 的方式输出三路数字IO控制电压高电平电压VhighJg电平电压Vlow和门限电压Vth，数 字IO的输出采用高速模拟多路开关直接连接到高电平电压或低电平电压实现数字IO电平 的调节和输出，数字IO输入则依据Vth来判定输入数字信号1或0。举例来说，用户分别设 置高电平电压Vhigh为5V，低电平电压Vlow为0. 8V，门限电压Vth为1. 3V，则输出数字 信号1时，实验接口的数字IO为5V电平，0时输出0.8V到实验接口的数字10。当数字IO 做输入时，输入信号大于门限电压1. 3V读入值为1，小于门限电压1. 3V读入值为0。当数字IO与外部器件相连接时，还可用作连接的短路和断路测试。参考图13，为 短路测试的示意图，将η个IO接口与实验对象相连，η小于等于40，设置Vhight输出VDD 电压例如3. 3V，Vlow输出0V，依次扫描所有的数字10，扫描数据格式1111110，1111101， 1111011，....，0111111，同时测试数字 IO 电源的电流 I_High，I_Low.根据 I_High，I_Low 可以很容易的得到是否有IO短路的结论。参考图14，为断路测试的示意图，设置VHight输 出VDD电压，VLlow输出一个很小的负电压(如-0.4V)，依次扫描所有的数字10，同时测试 数字IO电源的电流I_High，I_Low，如测试电流过小则可判定此数字IO连接是断路的。实施例6支持多种协议参考图15-16，为了支持多种协议，CPU根据通讯协议的配置指令，分配对应的10， 设置数据格式和数据传输频率，该协议控制指令送入FPGA，FPGA按照该协议控制指令产生 相应的控制时序信号。当需要通过设定的协议传输数据时，只需通过数据访问指令即可完 成，其中所述协议为I2C、SPI协议。即用户可以任意配置使用哪几个数字IO为通讯接口，以 I2C协议为例，需要时钟信号、数据信号、使能信号等，用户可以定义数字IO :103，1020，1021 分别为时钟信号、数据信号、使能信号，之后启动I2C传输数据，数字IO :103，1020，1021将 按照I2C协议进行数据传输。具体的数据，直接使用数据访问指令实现。参考图17，为个人实验室系统集成装置应用平台示意图。其中PC 400或操作面板 300产生控制或操作指令，试验室500执行相应的命令，为试验对象900提供驱动信号或测 试必要的数据，并将结果返回输出到显示面板，或者把结果返回用户自编的测试程序，或者 通过通讯协议传送至PC。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些 仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背 离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更 和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
一种个人实验室系统集成装置，其包括电源，与电源相连的主板和驱动板，其特征在于，该个人实验室系统集成装置还包括电压输出�？椋糜谑涑龆嗤ǖ蓝懒⒖傻鞯牡缪梗皇凳钡缌鞑饬磕？椋糜谠谑涑龅缪沟耐辈饬康缪雇ǖ懒鞴牡缌鳎坏缌髟茨？椋糜谑涑龆嗤ǖ赖缌鞫懒⒖傻鞯牡缌髟矗坏缪故淙爰觳饽？椋糜诓饬慷嗦吠饨邮淙氲缪梗皇諭O电平转换�？椋糜谑迪质諭O输入和输出的电平转换；通讯协议控制�？椋糜谑迪侄嘀滞ㄑ缎榈氖辗ⅰ�
2.如权利要求1所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，输出多通道独立可调 的电压，该个人实验室系统集成装置主板上设有CPU和FPGA，其中CPU接收输出电压的指令 并将其转换成控制指令，该控制指令被传递至FPGA，FPGA根据该控制指令产生DAC转换控 制时序，输出模拟电压，该模拟电压经电压、电流放大驱动�？榍螅倬缌鞅；� 和电流检测�？椋ü迳系氖笛榻涌诘缪故涑龆耸涑�。
3.如权利要求2所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，还包括实时多通道电 流检测，电流检测�？槭凳奔觳獾缪故涑鐾ǖ懒鞴牡缌餍藕牛玫缌骷觳饽？榘ú裳� 电阻和差动放大�？椋渲胁裳缱枞〉玫缌餍藕牛疃糯蠛头档骼砗螅偻ü� 拟输入通道送入主板上的A/D转换器进行模数转换，通过FPGA读取ADC转换结果，送入 CPU,经CPU补偿计算后转换成相应的电流值。
4.如权利要求1所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，还包括多通道电压检 测，外部输入的模拟电压信号经由过电压保护电路后，再送入模拟电压输入缓冲�？榻� 缓冲和电平转换，之后送入主板上的A/D转换器进行模数转换，通过FPGA读取ADC转换结 果，送入CPU，经CPU补偿计算后转换成相应的电压值。
5.如权利要求1所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，该驱动板还包括多个 电流源输出通道，CPU接收电流源输出电流的指令，计算出相应的控制量，并将其转换成控 制指令，该控制指令被传递至FPGA，FPGA根据该控制指令产生D/A转换器控制时序，经DAC 输出模拟控制电压值，该模拟电压值输入驱动板上的电流源驱动模块，该电流源驱动�？� 将该电压值转换成电流源，通过驱动板上的电流源输出接口输出。
6.如权利要求1所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，该装置还包括输入、输 出电平可调的数字I/O接口，采用如下所述的电压输出方式输出三路数字IO控制电压，分 别是数字信号高电平电压、低电平电压和门限电压CPU接收输出电压的指令并将其转换 成控制指令，该控制指令被传递至FPGA，FPGA根据该控制指令产生DAC转换控制时序，输出 模拟电压，该模拟电压经电压、电流放大驱动�？榍螅缌鞅；ず偷缌骷觳饽？� 后作为数字IO输入和输出的参考基准；其中高电平电压、低电平电压通过多路模拟开关器 件切换，实现数字IO输入、输出电平的调节，门限电压连接到多路模拟开关用作数字IO输 入信号0和1门限判别。
7.如权利要求6所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，数字IO的输出采用高 速模拟多路开关直接连接到高电平电压通道或低电平电压通道，实现数字IO的电平调节， 运用数字IO的扫描输出，配合对高电平和低电平通道的电流测量，实现对数字IO连接开路 和短路的检测。
8.如权利要求1所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，实验接口的数字10，通 过FPGA灵活的配置指定的IO成为I2C、SPI通讯协议的数据、时钟线和控制线，在FPGA控 制下实现I2C、SPI的通讯时序，实现与实验对象的数据交换。
9.如权利要求1所述的个人实验室系统集成装置，其特征在于，其还包括PWM信号输 出，CPU接收PC或操作面板的指令，转换成对应的PWM频率和占空比值并传送至FPGA，FPGA 根据CPU的控制量输出对应的PWM信号。
全文摘要
本发明公开了一种个人实验室系统集成装置，该装置包括电源(1)，主板(2)，驱动板(3)，试验接口(4)和操作面板(5)。其中电源(1)为系统提供电源；主板(2)运行操作系统和测试程序执行，输出多路基准电压，对多路输入电压测量，IO和通讯控制；驱动板(3)实现主板输入、输出信号的驱动；试验接口(4)是该装置连接试验对象的信号接口；操作面板(5)显示交互界面和提供按键操作；PC通讯接口(6)提供PC与该装置的数据交换接口。该装置在PC或面板控制下，实现多通道独立可调电压输出、实时电流测量、多通道独立可调电流源、多通道独立电压输入检测、电平可调的数字IO、产生PWM信号、实现I2C、SPI通讯协议。
文档编号G01R31/02GK101957410SQ20101027326
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者尹东山, 徐晓燕 申请人:尹东山;徐晓燕
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