电子电气综合实验平台

产品技术说明书

硬件底座与可换课程板卡

模拟采集、信号发生、数字实验与配套教学资源

用户提供实物参考图，型号及配置对应关系待确认。照片中的板卡与外观不作为标配清单依据。

面向高校教师、实验室负责人和采购人员

本册介绍平台功能、资源配置与技术指标，便于课程实验规划、设备选型和参数查阅。课程板卡可按教学内容选配或自主开发。

产品概述与平台架构

平台将仪器资源集成于硬件底座，通过上位机软件组织测量与输出功能。课程实验部分采用可更换板卡，便于围绕不同课程搭建实验。

底座与课程板卡

底座提供模拟采集、模拟输出及数字信号资源，并预留课程板卡放置区域。模拟电路、数字电路、电路原理、信号与系统等课程板卡可按需选配，也支持自主二次开发。

课程与资源使用

仪器功能概览

软件定义仪器不少于 12 种，涵盖示波器、数字万用表、函数发生器、数据采集、频谱与幅频分析、逻辑分析、脉冲输出和多功能数字 I/O 等。完整功能列表见第 7 页。

模拟采集功能

平台提供相互独立的两类模拟输入资源：高速模拟输入用于信号观测，高精度模拟输入用于精密测量。

高速模拟输入

高精度模拟输入

信号源与分析测量

三通道函数信号发生器支持同步输出和通道间相位调节。平台还提供频谱、幅频特性及电气参数测量。

三通道函数信号发生器

分析测量仪器

数字通道与对外供电

数字通道按输入、输出及可编程多功能三组组织。对外供电包含正负可调输出和固定输出，全部对外电源具备短路保护功能。

数字信号功能

对外供电输出

整机供电

整机采用 5 V 单电源供电。资料列明可使用普通手机充电器或充电宝，无需专用电源。选配电源时仍需明确输入电流、功率及接口要求。

结构接口与标配模块

底座与课程板卡采用分离结构。以下尺寸、接口数量及通用实验模块配置按技术资料列示，实物图与这些配置的对应关系仍待确认。

结构与接口

标配数模混合通用实验模块

通用实验模块可支持基于 74 系列芯片、运算放大器等基础实验项目的自由搭建。课程专用板卡、项目传感器及通信模块的供货配置需另行明确。

软件环境与教学资源

配套上位机软件免费提供，兼容 Windows、Linux 及国产操作系统。实验视频与项目式案例用于支持平台使用和课程教学。

软件定义仪器

教学平台对接

上位机内置“AI 赋能的电类实验教学管理平台”数据采集节点程序，支持对实验室现有四件套仪器进行设备发现、数据采集与上传。

配套教学资源

项目式实验案例

项目案例用于组织课程设计与综合实验。

01  全模拟架构智能循迹与跟随小车

围绕黑线循迹、超声波遇障停止与车距保持、红外热源方向及位置跟踪、电磁轨道循迹开展实验，结合三极管电流源、LC 谐振和峰值检波环节，完成传感器信号调理及电机驱动。

涉及知识点：三极管电流源、LC谐振、峰值检波、电压比较器、直流电机功率驱动。

02  电子设计竞赛信号链综合实训

包含电容测量与纸张计数、R2R 型 DAC、覆铜手写板、信号合成与分解、键控调频连续脉冲发生器及多波形发生器实验，围绕信号采集、转换、调理和产生组织综合实训。

涉及知识点：R2R 数模转换、信号调理、信号合成与频谱分解、脉冲调频。

03  实时数字音效处理平台

结合音频前端与 CODEC 的 I2S 数据通路，实现 FIR/IIR 滤波、均衡器、回声与混响、失真及调制音效，配合参数界面、预设存储和频谱显示。测试内容包括 THD、信噪比及端到端延迟。

涉及知识点：I2S、数字滤波、定点处理、实时嵌入式系统、音频算法。原文“<10 ms”为项目延迟目标。

04  多模态生命体征监测终端

涵盖应变片称重、心率与血氧信号处理、三导联心电、体温测量及超声波测距，配合 OLED 显示、BLE 上传、低功耗设计和对比实验，学习多种生理与环境信号的采集处理。

涉及知识点：仪表放大、光电传感、数字滤波、BLE、多传感器融合。案例为教学实验内容。

05  旋转机械状态监测与故障预警节点

从 IEPE 加速度传感器激励、放大和抗混叠滤波出发，开展同步采集、时域特征计算、FFT 频谱及包络解调，结合阈值或趋势报警、RS485 或 LoRa 上传及 SD 卡存储，在小型电机实验台上验证故障特征。

涉及知识点：IEPE 恒流源、时域与频域分析、FFT、包络解调、工业通信。≥10 kSa/s/通道为案例采集要求。

06  多通道高精度温度场测量系统

包括 PT100 三线制或四线制测量、24 位 ΣΔ ADC 配置、热电偶冷端补偿、多路扫描与自校准、非线性校正、巡检记录及报警，配合显示、数据导出和标准温度计比对完成测量系统设计。

涉及知识点：热电阻与热电偶、ΣΔ ADC、多路切换、校准和测量不确定度。24 位 ADC 为项目器件。

07  24GHz 零中频雷达测距系统

围绕电源变换、波形产生、高通滤波、窗口比较器与组合逻辑控制、模拟信号选通、测距与显示开展实验，并扩展中频放大、滤波链路增益分配、多普勒测速及多目标测距误差分析。

涉及知识点：零中频架构、FMCW、有源滤波、窗口比较器、模拟开关、多普勒效应。24 GHz 属于项目雷达系统。

案例与平台指标的区分

平台高精度模拟输入为 16 位、2 kSPS，不能用项目中的 24 位 ADC 代替。雷达项目的24 GHz 也不能作为平台示波输入或信号源的频率指标。

08  农田环境物联网感知系统

采集土壤温湿度、EC、空气温湿度、光照和 CO₂ 数据，设计 LoRa 节点与网关、太阳能及锂电池低功耗供电、4G/WiFi 回传和 MQTT 上报，配合数据看板、GIS、阈值报警与灌溉控制，并评估通信距离、丢包率和续航。

涉及知识点：传感器调理、LoRa、嵌入式低功耗、MQTT、云平台、GIS 数据可视化。

09  城市窨井智能监测终端

利用倾角、加速度、水浸和液位信号检测异动与环境状态，开展NB-IoT 入网、CoAP/MQTT 通信、PSM/eDRX配置、心跳与重传、告警推送、GIS 管理和弱信号天线测试，结合防拆逻辑完成节点设计。

涉及知识点：NB-IoT、低功耗模式、多传感器检测、物联网对接。3～5 年为案例续航设计目标，不是平台续航承诺。

10  无源网络阻抗特性辨识实验

对三角形、Y 型 RLC 及 RC、RL 黑盒进行测试，结合 DDS 多频点激励、自动平衡电桥或 I/V 转换、正交解调，求解阻抗、相角与 R/L/C 参数，并开展 Q 与 D 计算、量程切换、三点校准和标准元件比对。

涉及知识点：阻抗频域测量、交流电桥、相敏检波、DDS、系统校准、网络参数辨识。

实验实施资料

10个项目均配有实验指导书。开展项目时，应以相应指导书和实际选配器件资料确定电路、软件、接线及操作方法。本册仅介绍项目内容与知识点。