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数电模电单片机实验箱

GC-K850医学电子教学仪器综合实验箱

  • GC-K850医学电子教学仪器综合实验箱,适配医学院校、职业院校医疗器械、医学电子专业,集成医学电子各类实训模块,设备标准合规,便携易操作,满足院校日常教学实训、技能训练与考核需求。...
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GC-K850医学电子教学仪器综合实验箱

医学电子教学仪器综合实验箱-产品概述
医学电子教学仪器综合实验箱是面向高校医学电子、生物医学工程、电子信息及护理信息化等专业设计的新一代综合教学实验平台。平台突破传统医学电子实验箱仅支持模拟电路的局限,首次将内置计算机、专业数字仪表、嵌入式开发平台与多类型医学传感器深度融合,构建「模拟 + 数字 + 嵌入式」三位一体的完整教学生态。

GC-K850医学电子教学仪器综合实验箱(图1)

                                                      (参考图)
适用专业与课程

适用专业对应核心课程
生物医学工程生物医学信号处理、医疗仪器设计、嵌入式系统开发
医学电子技术模拟电子电路、医学传感器原理、数字信号处理
电子信息工程单片机原理与应用、传感器技术、信号与系统
护理信息化 / 医疗器械医疗设备原理、生命体征监测技术

二、内置一体计算机
设备标配工业级嵌入式计算机,彻底解决传统实验箱「必须外配电脑」的痛点。所有编程IDE、上位机软件、数据分析工具均预装于内置计算机,实验室无需额外配置电脑资源。

参数规格
处理器x86架构,主频 2.16GHz,运行稳定流畅
内存DDR3L SODIMM 4GB
存储固态硬盘(SSD),系统启动快,读写稳定
显示屏14寸 IPS屏,1920×1080分辨率,60Hz,广视角高色准
UGC接口1× UGC 3.0 + 3× UGC 2.0(连接微控制器烧录器、外设)
视频输出1× HDMI + 1× VGA(可接投影仪或大屏,便于课堂演示)
音频接口耳机接口 + 麦克风
串口1× COM(RS-232,可直连串口设备)
网络2× 千兆以太网(校园网 + 实验局域网独立隔离)
无线扩展2× 天线接口,支持WiFi/蓝牙模块扩展
输入设备标配蓝牙无线键盘 + 无线鼠标
系统防护自恢复还原系统,一键还原出厂状态,有效防止病毒及误操作
启动方式支持上电自启动,减少课前准备时间

三、内置仪表 专业数字仪表
装置内嵌内置数字仪表多合一数字仪表,集成4位半精度万用表、50Msps数字示波器与信号发生器于一体,配备3.5寸触摸屏,彻底取代传统实验箱中分散的低精度测量单元,为学生提供专业级仪器操作体验。

仪表模块核心规格教学用途
数字万用表4位半精度,60000计数,5ppm基准,TRMS真有效值 直流/交流电压电流、电阻、电容、二极管、温度、通断精确测量各实验节点参数,TRMS功能用于非正弦波分析
数字示波器10位ADC采样,50Msps采样率,10MHz带宽,64Kpts深存储 3.5寸触摸屏操作实时观测生理信号波形、滤波效果、微控制器DAC输出、电刺激脉冲
信号发生器内置多种波形(正弦/方波/三角波等) 频率/幅值可调为滤波器、放大器实验提供标准测试信号

说明:【对比】内置仪表精度指标远超市场常见实验箱内置万用表(±1%):5ppm基准+TRMS真有效值,适合高要求的医学信号精密测量教学场景。
四、嵌入式开发平台
这是本平台相对所有同类产品*核心的差异化能力。平台内置ARM Cortex-M3微控制器微控制器开发环境与Arduino UNO,学生可直接在平台上完成嵌入式程序的编写、编译、烧录与调试全流程,无需额外购置开发板。

资源规格实验用途
处理器ARM Cortex-M3,72MHz嵌入式实时控制,FreeRTOS多任务实验
存储256KB Flash,48KB RAM完整例程库存储,多传感器并行数据缓存
ADC12位精度,*1Msps,8+通道生物电信号数字化采集,传感器数据读取
DAC12位,2通道学生编程实现DDS波形生成(由示波器观测验证)
通信总线I2C×2,SPI×2,UART×3驱动全部数字传感器,上传数据至内置计算机
定时器TIM1–TIM4,支持PWM/捕获精确定时,频率测量,PWM控制
烧录调试板载ST-Link V2,UGC直连内置计算机无需外部烧录器,一键下载程序
GPIO扩展全部引脚引出至2.54mm排针自由接线,兼容杜邦线实验

预装开发软件(内置计算机)

软件用途
Keil MDK / 微控制器CubeIDE微控制器专业开发IDE,支持在线调试(通过ST-Link)
Arduino IDEArduino开发环境,一键编译烧录
上位机传感器数据实时显示,FFT频谱分析,CSV/Excel数据导出
串口调试助手微控制器与内置计算机串口通信调试
全套例程库覆盖全部传感器与实验模块,开箱即用

五、生物电信号采集与处理
生物电信号采集是医学电子教学的核心实验内容。GC-K850配备专业级生物电信号放大前端电路,可直接采集人体心电(ECG)、肌电(EMG)、脑电(EEG)及皮肤电(GSR)等微弱生物电信号,并通过内置示波器实时观测波形。
1、生物电信号放大模块

参数规格
核心芯片心电采集模块心电采集模块(内置放大+滤波)
电压增益10 – 1000 倍,连续可调
频率带宽0.1Hz – 20kHz(覆盖EEG至EMG全范围)
共模抑制比(CMRR)≥ 100dB(有效抑制50Hz工频干扰)
输入阻抗≥ 100MΩ(不影响皮肤电极接触阻抗)
输入保护TVS管 + 限流保护,防静电损坏
信号输出模拟输出端子(接内置示波器)+ 微控制器ADC同步采集
适用信号ECG心电(心电采集模块采集)、EMG肌电(肌电采集模块采集)、GSR皮肤电

说明:为什么需要专用前端放大?— 人体心电信号仅约1mV,内置仪表等通用仪表无法直接测量。仪表放大器前端将信号放大至可测范围,同时以≥100dB的CMRR抑制环境电磁干扰,确保波形清晰。
2、有源模拟滤波器模块
配置四种经典有源滤波器电路,供学生深入理解模拟滤波原理,并与微控制器数字滤波器(FIR/IIR)形成实验对比。

滤波类型典型教学应用
低通滤波器(LPF)滤除EMG中的高频噪声,保留有用生理信号
高通滤波器(HPF)消除ECG基线漂移(去除0.5Hz以下低频干扰)
带通滤波器(BPF)提取特定频段生理信号(如脑电α波8–12Hz)
带阻滤波器(BEF)50Hz工频陷波,去除电网干扰

六、电刺激实验模块
配置可编程PWM脉冲电刺激模块,用于神经肌肉电刺激原理实验、经皮电刺激(TENS)参数研究及电生理教学演示,适合医学院校生理学实验需求。

参数规格
频率范围1Hz – 150kHz,四档自动切换,精度约2%
脉冲占空比0% – *,独立连续可调
刺激幅值控制由实验箱可调电源(0–12V)控制PWM幅值,连续调节
显示LCD液晶实时显示当前频率与占空比参数
参数记忆掉电保存,重启后恢复上次设置
程序化控制微控制器控制频率/占空比,实现自动刺激序列
安全保护输出端串联限流保险,*电流限制,内置示波器实时监测输出波形

说明:【联动实验】微控制器联动实验:学生编程控制可编程PWM脉冲模块自动改变刺激参数(频率扫描/占空比渐变),实现「嵌入式系统控制医疗刺激仪器」的完整工程实践场景。
七、11种医学传感器原生支持
装置原生集成11种医学与环境传感器的标准化接口,覆盖生命体征监测、环境感知、运动检测等多个领域。
1、生命体征类传感器

传感器测量参数接口典型实验
表面肌电表面肌电传感器单通道干电极肌电信号模拟 → 生物电前端 → ADC肌电采集、手势识别原型
Grove GSR皮肤电传感器皮肤电阻/电导率(情绪应激)模拟 → ADC皮肤电与心理应激关系实验
光电血氧心率模块光电容积脉搏波(PPG)血氧+心率I2CSpO2/HR算法实现与验证
铂电阻精密温度传感器精密温度SPI体温精密测量,与内置仪表对比标定
心电电极套件体表心电(ECG)电极 → 生物电前端ECG波形采集与QRS识别

2、环境与特种传感器

传感器测量参数接口典型实验
TVOC气体传感器/TVOC/eCO2气体传感器TVOC / eCO2 空气质量I2C室内空气质量监测系统
TDS水质传感器溶解性固体(水质检测)模拟 → ADC水质检测与ADC线性化
微波多普勒雷达模块10.525GHz运动探测,数字Signal输出GPIO数字输入非接触运动检测,感应距离调节实验
脉搏传感器光电脉搏波模拟 → ADC脉率测量与波形分析

八、供电与安全系统
1、多路独立稳压电源

电源路数输出规格主要用途
路10 – 12V / 1A,连续可调通用实验供电 + PWM电刺激幅值控制
路20 – 24V / 1A,连续可调大功率模拟电路实验
路3固定 +5V / 2A(含UGC-A接口)内置仪表仪表供电 + 传感器模块供电
路4固定 +3.3V / 1A微控制器 / Arduino逻辑电路专用

2、安全保护设计
(1)短路/过载自动保护:各路独立保护,触发后自动切断,故障排除后手动恢复
(2)电刺激限流保险:输出端串联限流保护,*电流严格限制
(3)接地保护:接地电阻 ≤ 4Ω,整体绝缘电阻 ≥ 10MΩ
九、支持实验项目
1、模拟电路基础实验
(1)运算放大器特性实验(反相/同相/差动放大器)
(2)有源低通/高通/带通/带阻滤波器设计与频响测试
(3)整流稳压电源电路设计与参数测量
(4)电阻/电容/二极管/三极管特性综合测量
2、生物电信号实验
(1)心电(ECG)信号采集、放大与波形分析
(2)肌电(EMG)信号采集与频谱分析
(3)皮肤电(GSR)与情绪/应激关系实验
(4)信号放大与滤波综合实验——心电采集模块 ECG输出→有源滤波器(LPF/HPF/BPF/陷波)→内置示波器对比观测
3、嵌入式开发实验
(1)微控制器GPIO / 定时器 / 中断基础实验
(2)微控制器ADC多通道生理信号数字化采集
(3)微控制器DAC + DDS波形编程生成(示波器实时观测)
(4)I2C总线:血氧心率传感器血氧心率数据读取与算法实现
(5)SPI总线:铂电阻温度模块铂电阻精密温度测量
(6)UART串口:传感器数据实时上传内置计算机
4、电刺激实验
(1)神经肌肉电刺激原理与参数实验
(2)微控制器串口程序化控制刺激序列(嵌入式联动实验)
(3)频率-效应关系研究(频率扫描自动实验)
5、多传感器融合实验(综合进阶)
(1)多参数生命体征同步监测原型
(2)环境质量综合监测系统
(3)运动检测与感应距离调节实验
(4)肌电手势识别原型系统


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