白广新
(深圳职业技术学院 广东深圳 518055)
摘要： 本文介绍了Electronics Pioneer口袋仪器系列实验平台的组成、特点，及其在项目化教学中的应用。该实验平台为高职电子技术课程实施项目化教学改革提供了便利，使学生拥有一个可移动的“口袋”实验室。
关键词：便携式；“口袋”；实验平台；电子技术；项目化教学；应用
电子技术课程一直是电类学生的一门重要的基础课，同时也是学生公认的难学难懂的一门课程，因此，很多高职院校都在探索课程改革，项目化教学应运而生，很大程度上提高了学生的学习热情，有效地激发了学生的学习兴趣，最大程度的发挥了学生的主观能动性，成为了一种新型有效的教学模式。为了更好的实施这种以项目驱动为导向的教学改革，迫切需要一套与之相适应的电子技术实训装置，为学生提供一个灵活、有效、功能完善的实验平台。苏州硬木智能科技有限公司开发的Electronics Pioneer口袋仪器系列实验平台，通过实验箱及上位机软件，完美的为学生提供了一个可移动的“口袋”实验室。
一．实验平台组成
Electronics Pioneer口袋仪器系列实验平台是一套便携式虚拟仪器多功能数模混合实验平台，它由实验箱和上位机软件两大部分组成。
（一） 实验箱部分
图1所示为EPI-EWB204型实验箱，图中，1为直流电源对外供电的接线插口；2为可编程数字I/O接线插口；3为四通道示波器和双通道信号发生器接线插口；4和5分别为16通道数字I/O接线插口；6为数字万用表接线插口；7为USB接口及香蕉头插口；8为磁吸可替换的专用实验模块，可在购买时根据需要选配；9为由3条面包板组成的实验区域。
图1 EPI-EWB204实验箱
（二） 软件部分
Electronics Pioneer（也称作易派）是Electronics Pioneer口袋仪器系列实验平台的上位机软件。图2所示为该软件的主界面，该软件提供了十二种常用的虚拟电子仪器，这些虚拟仪器分别为：直流稳压电源、数字万用表、四通道示波器、信号发生器、数据采集卡、波特图仪、幅频特性测试仪、多通道逻辑分析仪、多通道脉冲信号发生器、数字量静态输入、数字量静态输出等，充分保证了多样化的教学和实验要求。
图2 易派软件的主界面
二．实验平台特点
（一） 便携式可移动的“口袋”实验平台
实验箱的体积很小，面积只相当于B5纸大小，连同常用的电子元器件、实验工具、导线等，全部装入一个相当于电脑包的一个工具包内，学生可以随时借用带走。同时，学生在自己的电脑中安装好上位机软件， 就可以在宿舍、图书馆等继续完成自己的实验项目，避免了传统电子实验室的约束。这样一个可移动的“口袋”实验室，使得学生可以充分利用大量的课外时间，为实施项目化教学改革提供了便利的实验条件。
（二） 友好的人机界面
上位机软件中所提供的虚拟仪器，和真实电子仪器的面板相类似，使学生使用起来非常方便。
（三） 丰富的接口
EPI-EWB系列实验箱和计算机之间采用USB通信接口。面板上提供2.54间距黄色排母供接线使用。除此之外，还提供了业界标准的BNC接口供示波器和信号源使用，提供了香蕉头插孔供万用表使用，使得虚拟仪器和真实仪器两者可兼顾。
（四） 完善的性能指标
Electronics Pioneer口袋仪器系列实验平台，为用户提供了完善的模拟信号和数字信号输入输出，其性能指标可完全满足电子技术的所有实验。表1给出了模拟信号的功能及性能指标。其中对外供电电源默认为无输出状态，需要在Electronics Pioneer软件中的电源功能中开启对外供电，才能使能电源输出。所有电源带有短路保护和过流关断功能。表2给出了数字信号的功能及性能指标。
表1 模拟信号的功能及性能指标
三．实验平台的应用
下面分别以模拟电子技术和数字电子技术项目化教学中的子任务为例，介绍实验平台的使用。
（一） 在模拟电子技术项目化教学中的应用
1. 教学任务描述
该教学任务是利用μA741集成运算放大器，实现如下要求：。要求学生自己设计电路图，然后利用EPI-EWB实验箱搭建电路，利用Electronics Pioneer软件提供的虚拟仪器，完成对电路的测试。图3所示为某学生设计的电路原理图。
图3 反相比例放大电路原理图
2. 教学任务的实施
（1）电路的接线 在EPI-EWB实验箱的面包板区域接好电路，同时，为集成运算放大器连接正负双路电源，正电源由对外供电的+12V提供，负电源由对外供电的-12V提供。由模拟输出S1提供一个正弦波输入信号，接到电路的输入端，并利用模拟输入AIN1观察该输入信号。利用模拟输入AIN2观察电路的输出信号。图3中的接地处，和EPI-EWB实验箱的对外供电共地。完整的接线图如图4所示。
图4 电路及测试线的接线图
（2）电路的调试
①开启对外供电。
打开Electronics Pioneer软件，双击Power按钮，启动对外供电控制界面，打开启动开关后，将正负输出电源调节到±12V。
②开启信号源和示波器
打开信号源界面，开启信号源，使能S1，输出2KHz、200mVP-P的正弦信号。打开示波器界面，使能通道1和通道2，调节示波器参数，观察电路的输入和输出信号，以判断电路工作是否正常。
以上的操作界面见图5所示。
图5 对外供电、信号源及示波器界面图
（3）测试结果分析
示波器的测量结果如图6所示，从中可以看出，输出信号和输入信号相位相反，输出信号幅度是输入信号幅度的20倍，满足任务的要求。但是，CH1的输入幅度仅有190mVp-p，而信号源的输出幅度设定在200mVP-P，启发学生分析该现象的原因。最后发现，S1的输出阻抗和反向放大器的输入阻抗发生了分压作用，应提高反向放大器的输入阻抗，例如，将1K的电阻换成10K，将20K的电阻换成200K，分压带来的误差就减小到1mV。
图6 测量结果
（二） 在数字电子技术项目化教学中的应用
1.教学任务描述
该教学任务要求学生利用所学触发器，设计出分频电路，然后测试电路功能是否正确。图7所示是某学生用D触发器设计的结果，其中Q0为2分频，Q1为4分频。
图7 分频电路原理图
2.教学任务的实施
（1）电路的接线 该生采用SN74LS74集成双D触发器实现。在EPI-EWB实验箱的面包板区域按原理图接好电路，为集成双D触发器连接+5V电源，该电源由对外供电的+5V提供。CP信号由StaOUT0的时钟输出提供，接好的电路如图8所示。
图8 分频电路及示波器测试线的接线图
（2）电路的调试
①开启对外供电。
打开Electronics Pioneer软件，双击Power按钮，启动对外供电控制界面，打开启动开关后，使能±5V/3.3V电源。
②设置时钟信号
打开StaOUT，使能DOUT0时钟，使能S1，设定为1KHz、5V电平。
③用示波器测试
采用示波器测量时，将CP信号提供给AINI观察，Q0的输出接到AIN2观察，Q1的输出接到AIN3观察，接线参见图8。打开示波器界面，使能通道1、通道2和通道3，调节CH1、CH2、CH3的分辨率为2V，调节垂直位置，分开三个通道的波形，点击触发，选择触发源为CH3，移动触发位置到CH3的波形中，以获得最佳观察效果。
以上的操作界面见图9所示。
图9 对外供电、时钟及示波器界面图
④用逻辑分析仪测试
关闭示波器，去除示波器的接线，然后将CP信号接到DIN0，将Q0的输出接到DIN1，将Q1的输出接到DIN2，如图10所示。打开DigIn，开启电源，启动逻辑分析仪，波形开始滑动显示，设置触发通道为DIN2，触发类型为上升沿，这时波形就能稳定显示在界面上，如图11所示。
图11 逻辑分析仪的测试结果
（3）测试结果分析 从图9中示波器的测量结果和图11逻辑分析仪的测试结果可以看出，Q0的周期是CP信号周期的2倍，频率为其二分之一，达到了二分频的设计要求；Q1的周期是CP信号周期的4倍，频率是其四分之一，达到四分频的设计要求。
四．结束语
Electronics Pioneer口袋仪器系列实验平台完善的性能，满足了电子技术实践教学的要求。因其便携式可移动的特点，使项目化教学可以灵活、准确、直观的得以实施,取得了较好的教学效果。更有利于在电子技术的应用方面,拓宽学生知识面,开启新思路,进一步提高学生的设计和实训技能,为深化项目化教学改革创造更加有利的条件。
参考文献
[ 1 ] 秦曾煌 《电工学下册 电子技术》（第3版）高等教育出版社，2009
[ 2 ] 白广新 《应用电子技术实训教程》 机械工业出版社,2000，
[ 3 ] 苏州硬木智能科技有限公司 硬木课堂“互联网+” 实验教学解决方案 2018
作者简介：
白广新，女，1969年出生，硕士研究生，现任讲师 ,主要从事模拟和数字电子技术、PLC应用技术、机电传动控制技术等教学和研究