本实用新型涉及电气拓扑识别系统技术领域，特别涉及一种智能实验岛电气拓扑识别系统及其天线参数测控方法。
背景技术：
目前，电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据；无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性；无法构建、运行实验的数字双胞胎。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，以解决现有电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据；无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性；无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题；还用于解决智能标签阻抗采样插座分散灵活部署，多天线自动切换，阻抗智能匹配和多点分时采样rfid标签的问题。
本实用新型天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、天线智能测控拓扑、叠插式插头和智能标签阻抗采样插座，所述天线智能测控拓扑设置在信号智能处理端子上；
所述叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；
所述的插头前部包括管状的前绝缘护套、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体和设置在直槽体中的阻抗连接片a，所述阻抗连接片a上具有突出直槽体的弹性凸起部和伸出绝缘护套后端的插接端部；
所述的插头导电体芯包括实验信号导电体、导电弹簧套、装配固定环和连接导线；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上；
所述的插头后部包括后绝缘护套、智能标签天线线圈、阻抗连接片b、部署有智能标签和阻抗的电路板、阻抗连接导线及连接耳，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的阻抗连接片b的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装阻抗连接片b的前半段的插孔；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与阻抗连接片b连接，所述阻抗连接导线的一端经安装孔与阻抗连接片b连接，阻抗连接导线的另一端与电路板上部署的阻抗连接；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改；
所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上阻抗连接片a上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，阻抗连接片a的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在阻抗连接片b上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中；
在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的阻抗连接片a上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的阻抗连接片b上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗与后一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗构成并联关系；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中；
所述的智能标签阻抗采样插座包括插座体，所述插座体的上端设置有触发信号按钮、实验信号插座孔、环槽状的阻抗取样涧和用于读取智能标签的天线，实验信号插座孔和阻抗取样涧同轴布置，实验信号插座孔和阻抗取样涧之间形成实验信号插头套，阻抗取样涧内设置有阻抗取样片；所述插座体的下端设置有实验信号连接端子、与阻抗取样片连接的阻抗取样端子、与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子和与天线连接的天线端子；
在叠插式插头插装在智能标签阻抗采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在阻抗取样涧中，阻抗连接片a上的弹性凸起部压在阻抗取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、阻抗取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接；
所述天线智能测控拓扑包括天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑，所述天线接入控制拓扑用于将智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入信号智能处理端子，所述阻抗匹配阵列拓扑用于优化天线谐振频率、降低噪声和调整q值，所述发射频率调整拓扑用于改变天线发射的中心频率；所述谐波抑制拓扑用于抑制天线的谐波分量；
所述信号智能处理端子至少为一个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签阻抗采样插座连接；信号智能处理端子与以太交换机连接，或者信号智能处理端子与主机连接；信号智能处理端子用于采集阻抗数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据；
所述主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。
进一步，所述主机包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线、第一spi总线、第一电源总线、第一电源模块、标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一usb接口转换模块、显示模块、键盘模块、第一单片机最小系统；
所述的第一电源模块与电源总线连接；
标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一usb接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一spi总线和第一电源总线连接。
进一步，所述的第一单片机最小系统为采用msp430f5529单片机的msp430最小系统，所述的标签读写模块为采用trf7960芯片的7960rfid标签读写模块；所述的第一数据与程序存储模块包括采用mx25l6436芯片的mx25l6436数据与程序存储模块和采用mx35lfge芯片的mx35lfge数据与程序存储模块；所述的第一以太网总线接口模块为采用ch395芯片的ch395以太网总线接口模块；所述的显示模块为采用ra8876芯片的显示模块；所述的键盘模块采用ch451芯片的键盘模块。
进一步，所述信号智能处理端子包括由数据总线、地址总线、控制总线组成的第二数据地址控制总线、第二spi总线、第二电源总线、第二电源模块、天线匹配与标签识别拓扑、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二usb接口转换模块、jatg监测接口模块、按钮触发信号接口、编码信号接口电路、按钮地址计算模块、插头阻抗接口、插头阻抗采样计算拓扑和第二单片机最小系统；
第二电源模块与第二电源总线连接；
第二单片机最小系统与第二数据地址控制总线和第二spi总线连接；
天线匹配与标签识别拓扑、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二usb接口转换模块及jatg监测接口模块分别与第二spi总线和第二电源总线连接；
插头阻抗接口与插头阻抗采样计算拓扑连接，插头阻抗采样计算拓扑与第二数据地址控制总线连接，从而构成插头阻抗采样接口电路；
按钮触发信号接口与编码信号接口电路连接，编码信号接口电路与按钮地址计算模块连接，按钮地址计算模块与第二数据地址控制总线连接，从而构成按钮触发采样接口电路；
所述天线智能测控拓扑的天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑均由第二单片机最小系统测控。
进一步，所述的天线接入控制拓扑由多路模拟开关或多路模拟复用器与第二单片机最小系统的部分i/o构成，用于将不同智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入到天线匹配与标签识别拓扑，且每次只接入一个插座的天线电感线圈；
所述的阻抗匹配阵列拓扑由数字可变电容和数字可变电阻通过串并联组成阵列，阻抗匹配阵列拓扑在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑分别接入天线匹配与标签识别拓扑。
所述的发射频率调整拓扑由数字可变电容通过串并联组成阵列，在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑接入天线匹配与标签识别拓扑。
所述的谐波抑制拓扑由数字可变电容通过串并联组成阵列，在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑接入天线匹配与标签识别拓扑。
进一步，所述的第二单片机最小系统为采用msp430f5529单片机的msp430最小系统，所述的天线匹配与标签识别拓扑为采用trf7960芯片的trf7960天线匹配与标签识别拓扑；所述的第二数据与程序存储模块包括采用mx25l6436芯片的mx25l6436数据与程序存储模块和采用mx35lfge芯片的mx35lfge数据与程序存储模块；所述的第二以太网总线接口模块为采用ch395芯片的ch395以太网总线接口模块；所述的编码信号接口电路为采用ls148d优先编码器的编码信号接口电路；所述的按钮地址计算模块为采用74ac11008芯片的74ac11008按钮地址计算模块。
本实用新型的有益效果：
本实用新型天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，天线位于智能标签阻抗采样插座上，插座能根据实验岛的系统要求分布式灵活部署；天线智能测控拓扑一体化部署在信号智能处理端子上，天线智能测控拓扑是多天线自动切换，阻抗智能匹配和多点分时采样rfid标签的基础。信号智能处理端子智能测控匹配不同天线，迅速准确地得到不同标签的信息；通过处理叠插式插头并联阻抗，得到插头叠插数量，能通过智能标签标定电气连接拓扑和记录电气连接事件；能利用智能标签阻抗采样插座上的按钮触发信号标定实验电气拓扑，确定连接关系。本实用新型天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统能解决目前电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据，无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性，无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题。
附图说明
图1为天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统示意图；
图2为主机原理示意图；
图3为主机的msp430f5529单片机的接口电路原理图；
图4为主机7960rfid标签读写模块接口原理图；
图5为主机ch395以太网接口原理电路图；
图6为主机pl2303glusb接口电路原理图；
图7为主机的ra8876显示模块的接口图；
图8为主机的键盘模块ch451芯片的接口图；
图9为主机的数据与程序存储模块的接口图；
图10为主机的spi总线原理图；
图11为信号智能处理端子的原理示意图；
图12为trf7960天线匹配与标签识别拓扑；
图13为天线智能接入拓扑；
图14为信号智能处理端子ne555多谐振荡变换器接口电路原理图；
图15信号智能处理端子adg408多路复用接口电路原理图；
图16为信号智能处理端子触发按钮信号接口电路原理图；
图17为信号智能处理端子的以太网总线接口模块ch395芯片接口电路原理图；
图18为信号智能处理端子的pl2303gl芯片接口电路原理图；
图19为信号智能处理端子msp430f5529接口电路原理图。
图20为信号智能处理端子的spi总线原理图；
图21为主信号智能处理端子的数据与程序存储模块的接口图；
图22为智能标签阻抗采样插座的示意图；
图23为智能标签阻抗采样插座的另一视角示意图；
图24为叠插式插头的组装结构示意图；
图25为插头前部的示意图；
图26为插头导电体芯的示意图；
图27为插头后部的示意图；
图28为插头后部的示意图的另一视角示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
本实施例中天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统包括以太交换机1、主机2、信号智能处理端子3、智能标签阻抗采样插座4和叠插式插头5，还包括天线智能测控拓扑6，所述天线智能测控拓扑设置在信号智能处理端子上。
所述叠插式插头包括插头前部51、插头导电体芯52、插头后部53和插头外壳54。
所述的插头前部51包括管状的前绝缘护套511、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体512和设置在直槽体中的阻抗连接片a513，所述阻抗连接片a上具有突出直槽体的弹性凸起部5131和伸出绝缘护套后端的插接端部5132。
所述的插头导电体芯52包括实验信号导电体521、导电弹簧套522、装配固定环523和连接导线524；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上。通过连接导线524可将不同的叠插式插头的插头导电体芯连接。
所述的插头后部53包括后绝缘护套531、智能标签天线线圈532、阻抗连接片b533、部署有智能标签和阻抗的电路板534、阻抗连接导线535及连接耳536，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的阻抗连接片b的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装阻抗连接片b的前半段的插孔537；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与阻抗连接片b连接，所述阻抗连接导线的一端经安装孔与阻抗连接片b连接，阻抗连接导线的另一端与电路板上部署的阻抗连接，所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，本实施例中的智能标签为rfid标签，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改。
所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上阻抗连接片a上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，阻抗连接片a的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在阻抗连接片b上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中。
在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的阻抗连接片a上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的阻抗连接片b上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗与后一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗构成并联关系，并联阻抗的大小将反映插头叠插的个数；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中。
所述的智能标签阻抗采样插座4包括插座体41，所述插座体的上端设置有触发信号按钮42、实验信号插座孔43、环槽状的阻抗取样涧44和用于读取智能标签的天线45，实验信号插座孔和阻抗取样涧同轴布置，实验信号插座孔和阻抗取样涧之间形成实验信号插头套46，阻抗取样涧内设置有阻抗取样片47；所述插座体的下端设置有实验信号连接端子48、与阻抗取样片连接的阻抗取样端子49、与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子410和与天线连接的天线端子411。
在叠插式插头插装在智能标签阻抗采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在阻抗取样涧中，阻抗连接片a上的弹性凸起部压在阻抗取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、阻抗取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接。
所述天线智能测控拓扑包括天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑，所述天线接入控制拓扑用于将智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入信号智能处理端子，所述阻抗匹配阵列拓扑用于优化天线谐振频率、降低噪声和调整q值，所述发射频率调整拓扑用于改变天线发射的中心频率；所述谐波抑制拓扑用于抑制天线的谐波分量。
所述信号智能处理端子至少为一个，其具体数量可根据智能实验岛的规模大小选择确定，每个信号智能处理端子与若干个智能标签阻抗采样插座连接。
各个信号智能处理端子与以太交换机连接，信号智能处理端子用于采集阻抗数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据。当然在不同实施例中，信号智能处理端子还可以通过现场总线与主机连接。
所述主机为若干台，各台主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子和其他网络设备的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。
本实施例中，所述主机2包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线21、第一spi总线22、第一电源总线23、第一电源模块24、标签读写模块25、第一数据与程序存储模块26、第一以太网总线接口模块27、第一usb接口转换模块28、显示模块29、键盘模块210和第一单片机最小系统211。所述的第一电源模块与电源总线连接；标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一usb接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一spi总线和第一电源总线连接。
本实施例中，所述的第一单片机最小系统为采用msp430f5529单片机的msp430最小系统，所述的标签读写模块为采用trf7960芯片的7960rfid标签读写模块；所述的第一数据与程序存储模块包括采用mx25l6436芯片的mx25l6436数据与程序存储模块261和采用mx35lfge芯片的mx35lfge数据与程序存储模块262；所述的第一以太网总线接口模块为采用ch395芯片的ch395以太网总线接口模块；所述的显示模块为采用ra8876芯片的显示模块；所述的键盘模块采用ch451芯片的键盘模块。当然，主机的具体组成结构还可采用现有技术中的其它形式。
具体的，7960rfid标签读写模块由trf7960芯片和天线匹配电路构成，中心频率13.58mhz。trf7960的spi接口u7-mosi、u7-miso、u7-sclk分别与msp430最小系统的spi总线接口u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；通过u7-ss到u20连接选通spi总线通讯。7960rfid标签读写模块在msp430最小系统1c的控制下用于智能标签读写。
具体的，ra8876显示模块的spi总线u21-sosi、u21-siso、u21-sclk分别与msp430最小系统的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u21-ss到u20的连接用于选通spi。显示模块用于显示智能卡、设备存储数据、设备工作状态、设备工作方式设定等信息。
具体的，键盘模块采用ch451芯片和4*4键盘模块，通过ch451芯片的spi总线u22-sosi、u22-siso、u22-sclk分别与msp430最小系统的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u22-ss到u20的连接用于选通spi。键盘用于输入智能标签信息、设定主机工作方式参数、调用主机存储信息及诊断主机故障等。
具体的，第一ch395以太网总线接口模块由ch395q芯片和外围电路组成；通过跳线选择使用spi总线或串口；其spi总线接口u10-sdi、u10-sdo、u10-sck分别与msp430最小系统1c的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u10-ss到u20的连接用于选通spi；ch395以太网总线接口模块用于接收信号智能处理端子20的数据及向网络设备发送信息和计算结果。
具体的，第一usb接口转换模块包括msp430f5529单片机自带的usb接口和由pl2303gl芯片构造的一个usb接口。通过pl2303gl芯片转换成串口与msp430f5529连接成usb接口，其中pl2303gl芯片的u8-txd、u8-rxd分别与msp430f5529的u20-uca1rxd、u20-uca1txd相连接。ubs接口用于连接本地操作与调试终端，通过终端可以对电气智能实验岛系统主机进行功能设定、数据读写等操作。
具体的，mx25l6436数据与程序存储模块通过其spi总线u11-sosi、u11-siso、u11-sclk分别与msp430最小系统1c的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u11-ss到u20的连接用于spi选通。u11-wsp#与u20、u11-hold与u20连接用于控制。mx35lfge数据与程序存储模块通过其spi总线u12-sosi、u12-siso、u12-sclk分别与msp430最小系统1c的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u12-ss到u20的连接用于spi选通；u11-wsp#与u20、u11-hold与u20的连接用于控制。
所述信号智能处理端子3包括由数据总线、地址总线、控制总线组成的第二数据地址控制总线31、第二spi总线32、第二电源总线33、第二电源模块34、天线匹配与标签识别拓扑35、第二数据与程序存储模块36、第二以太网总线接口模块37、第二usb接口转换模块38、jatg监测接口模块39、按钮触发信号接口310、编码信号接口电路311、按钮地址计算模块312、插头阻抗接口313、插头阻抗采样计算拓扑314和第二单片机最小系统315。第二电源模块与第二电源总线连接；天线匹配与标签识别拓扑、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二usb接口转换模块及jatg监测接口模块分别与第二spi总线和第二电源总线连接。
插头阻抗接口与插头阻抗采样计算拓扑连接，插头阻抗采样计算拓扑与第二数据地址控制总线连接，从而构成插头阻抗采样接口电路。在具体实施中，阻抗采样接口电路可以是电容采样电路或电阻采样电路等。当插头阻抗采样接口电路为电阻采样电路时，插头阻抗接口为插头电阻接口，插头阻抗采样计算拓扑包括与插头电阻接口连接的加法器模块和与加法器模块连接的多路复用器，多路复用器与二数据地址控制总线；当插头阻抗采样接口电路为电容采样电路时，插头阻抗接口为插头电容接口，插头阻抗采样计算拓扑包括与多谐振荡器连接，多谐振荡器与第二数据地址控制总线连接构成。
按钮触发信号接口与编码信号接口电路连接，编码信号接口电路与按钮地址计算模块连接，按钮地址计算模块与第二数据地址控制总线连接，从而构成按钮触发采样接口电路。
所述天线智能测控拓扑的天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑均由第二单片机最小系统测控，具体如下：
所述的天线接入控制拓扑由多路模拟复用器与第二单片机最小系统的部分i/o构成，当然多路模拟复用器也可以换成多路模拟开关，本实施例中的多路模拟复用器为adg731多路模拟复用器，用于将不同智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入到天线匹配与标签识别拓扑，且每次只接入一个插座的天线电感线圈。
所述的阻抗匹配阵列拓扑由数字可变电容和数字可变电阻通过串并联组成阵列，阻抗匹配阵列拓扑在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑分别接入天线匹配与标签识别拓扑。
所述的发射频率调整拓扑由数字可变电容通过串并联组成阵列，在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑接入天线匹配与标签识别拓扑。
所述的谐波抑制拓扑由数字可变电容通过串并联组成阵列，在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑接入天线匹配与标签识别拓扑。
本实施例中的数字可变电容为可调电容器max1474，所述的数字可变电阻为可调电位器max5388。可调电容器max1474阵列调节天线谐振频率、降低噪声、发射中心频率；可调电位器max5388阵列调整q值。
阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑如图12中虚线矩形框围住部分，各自的接入端见图13中u7-1、u7-2、u7-3、u7-4、u7-5、u7-6，比如u7-1接入u7-1cp、u7-1cm，u7-2接入u7-2cp、u7-2cm，u7-3接入u7-3cp、u7-3cm，u7-4接入u7-4cp、u7-4cm，u7-5接入u7-5lb、u7-5wa，u7-6接入u7-6lb、u7-6wa。
本实施例中，所述的第二单片机最小系统为采用msp430f5529单片机的msp430最小系统，所述的天线匹配与标签识别拓扑为采用trf7960芯片的trf7960天线匹配与标签识别拓扑，trf7960天线匹配与标签识别拓扑通过spi总线与msp430相连；所述的第二数据与程序存储模块包括采用mx25l6436芯片的mx25l6436数据与程序存储模块361和采用mx35lfge芯片的mx35lfge数据与程序存储模块362；所述的第二以太网总线接口模块为采用ch395芯片的ch395以太网总线接口模块；所述的编码信号接口电路为采用ls148d优先编码器的编码信号接口电路；所述的按钮地址计算模块为采用74ac11008芯片的74ac11008按钮地址计算模块。
具体的，信号智能处理端子的按钮触发信号处理由按钮触发信号接口输入16路开关信号u4148-0至u4148-7和u5148-0至u5148-7到两片ls148d构成的16位编码电路进行编码处理；再将处理结果经74ac11008按钮地址计算模块计算后，通过u6-ya、u6-yb、u6-yc、u6-gs传送给msp430f5529；这一过程通过数据地址控制总线协同工作完成。最后通过msp430最小系统计算识别动作按钮。
具体的，信号智能处理端子的第二ch395以太网总线接口模块由ch395q芯片和外围电路组成；通过跳线选择使用spi总线或串口；spi其总线接口u10-sdi、u10-sdo、u10-sck分别与信号智能处理端子的msp430最小系统的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u10-ss到u20的连接用于选通spi总线。第二ch395以太网总线接口模块用于收发端子数据、向网络设备发送信息和计算结果。
具体的，信号智能处理端子的第二usb接口转换模块通过pl2303gl芯片转换成串口与msp430f5529连接成usb接口，其中pl2303gl芯片的u8-txd、u8-rxd分别与msp430f5529的u20-uca1rxd、u20-uca1txd相连接。第二usb接口转换模块用于连接本地操作与调试终端，通过终端可以对信号智能处理端子进行功能设定、数据读写等操作。
具体的，信号智能处理端子的mx25l6436数据与程序存储模块通过其spi总线u11-sosi、u11-siso、u11-sclk分别与msp430最小系统的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u11-ss到u20的连接用于spi选通。u11-wsp#与u20、u11-hold与u20连接用于控制。信号智能处理端子的mx35lfge数据与程序存储模块通过其spi总线u12-sosi、u12-siso、u12-sclk分别与msp430最小系统的spi总线u20-somi、u20-simo、u20-msclk连接；u12-ss到u20的连接用于spi选通；u11-wsp#与u20、u11-hold与u20的连接用于控制。
本实施例中天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，天线位于智能标签阻抗采样插座上，插座能根据实验岛的系统要求分布式灵活部署；天线智能测控拓扑一体化部署在信号智能处理端子上，天线智能测控拓扑是多天线自动切换，阻抗智能匹配和多点分时采样rfid标签的基础。信号智能处理端子智能测控匹配不同天线，迅速准确地得到不同标签的信息；通过处理叠插式插头并联阻抗，得到插头叠插数量，能通过智能标签标定电气连接拓扑和记录电气连接事件；能利用智能标签阻抗采样插座上的按钮触发信号标定实验电气拓扑，确定连接关系。本实施例中天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统能解决目前电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据，无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性，无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
1.天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、天线智能测控拓扑、叠插式插头和智能标签阻抗采样插座，所述天线智能测控拓扑设置在信号智能处理端子上；
所述叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；
所述的插头前部包括管状的前绝缘护套、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体和设置在直槽体中的阻抗连接片a，所述阻抗连接片a上具有突出直槽体的弹性凸起部和伸出绝缘护套后端的插接端部；
所述的插头导电体芯包括实验信号导电体、导电弹簧套、装配固定环和连接导线；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上；
所述的插头后部包括后绝缘护套、智能标签天线线圈、阻抗连接片b、部署有智能标签和阻抗的电路板、阻抗连接导线及连接耳，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的阻抗连接片b的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装阻抗连接片b的前半段的插孔；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与阻抗连接片b连接，所述阻抗连接导线的一端经安装孔与阻抗连接片b连接，阻抗连接导线的另一端与电路板上部署的阻抗连接；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改；
所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上阻抗连接片a上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，阻抗连接片a的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在阻抗连接片b上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中；
在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的阻抗连接片a上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的阻抗连接片b上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗与后一个叠插式插头的电路板上部署的阻抗构成并联关系；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中；
所述的智能标签阻抗采样插座包括插座体，所述插座体的上端设置有触发信号按钮、实验信号插座孔、环槽状的阻抗取样涧和用于读取智能标签的天线，实验信号插座孔和阻抗取样涧同轴布置，实验信号插座孔和阻抗取样涧之间形成实验信号插头套，阻抗取样涧内设置有阻抗取样片；所述插座体的下端设置有实验信号连接端子、与阻抗取样片连接的阻抗取样端子、与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子和与天线连接的天线端子；
在叠插式插头插装在智能标签阻抗采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在阻抗取样涧中，阻抗连接片a上的弹性凸起部压在阻抗取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、阻抗取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接；
所述天线智能测控拓扑包括天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑，所述天线接入控制拓扑用于将智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入信号智能处理端子，所述阻抗匹配阵列拓扑用于优化天线谐振频率、降低噪声和调整q值，所述发射频率调整拓扑用于改变天线发射的中心频率；所述谐波抑制拓扑用于抑制天线的谐波分量；
所述信号智能处理端子至少为一个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签阻抗采样插座连接；信号智能处理端子与以太交换机连接，或者信号智能处理端子与主机连接；信号智能处理端子用于采集阻抗数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据；
所述主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。
2.根据权利要求1所述的天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：
所述主机包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线、第一spi总线、第一电源总线、第一电源模块、标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一usb接口转换模块、显示模块、键盘模块、第一单片机最小系统；
所述的第一电源模块与电源总线连接；
标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一usb接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一spi总线和第一电源总线连接。
3.根据权利要求2所述的天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述的第一单片机最小系统为采用msp430f5529单片机的msp430最小系统，所述的标签读写模块为采用trf7960芯片的7960rfid标签读写模块；所述的第一数据与程序存储模块包括采用mx25l6436芯片的mx25l6436数据与程序存储模块和采用mx35lfge芯片的mx35lfge数据与程序存储模块；所述的第一以太网总线接口模块为采用ch395芯片的ch395以太网总线接口模块；所述的显示模块为采用ra8876芯片的显示模块；所述的键盘模块采用ch451芯片的键盘模块。
4.根据权利要求1所述的天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述信号智能处理端子包括由数据总线、地址总线、控制总线组成的第二数据地址控制总线、第二spi总线、第二电源总线、第二电源模块、天线匹配与标签识别拓扑、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二usb接口转换模块、jatg监测接口模块、按钮触发信号接口、编码信号接口电路、按钮地址计算模块、插头阻抗接口、插头阻抗采样计算拓扑和第二单片机最小系统；
第二电源模块与第二电源总线连接；
第二单片机最小系统与第二数据地址控制总线和第二spi总线连接；
天线匹配与标签识别拓扑、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二usb接口转换模块及jatg监测接口模块分别与第二spi总线和第二电源总线连接；
插头阻抗接口与插头阻抗采样计算拓扑连接，插头阻抗采样计算拓扑与第二数据地址控制总线连接，从而构成插头阻抗采样接口电路；
按钮触发信号接口与编码信号接口电路连接，编码信号接口电路与按钮地址计算模块连接，按钮地址计算模块与第二数据地址控制总线连接，从而构成按钮触发采样接口电路；
所述天线智能测控拓扑的天线接入控制拓扑、阻抗匹配阵列拓扑、发射频率调整拓扑和谐波抑制拓扑均由第二单片机最小系统测控。
5.根据权利要求4所述的天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述的天线接入控制拓扑由多路模拟开关或多路模拟复用器与第二单片机最小系统的部分i/o构成，用于将不同智能标签阻抗采样插座上的天线分时接入到天线匹配与标签识别拓扑，且每次只接入一个插座的天线电感线圈；
所述的阻抗匹配阵列拓扑由数字可变电容和数字可变电阻通过串并联组成阵列，阻抗匹配阵列拓扑在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑分别接入天线匹配与标签识别拓扑；
所述的发射频率调整拓扑由数字可变电容通过串并联组成阵列，在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑接入天线匹配与标签识别拓扑；
所述的谐波抑制拓扑由数字可变电容通过串并联组成阵列，在第二单片机最小系统的测控下由天线智能测控拓扑接入天线匹配与标签识别拓扑。
6.根据权利要求4所述的天线分布式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述的第二单片机最小系统为采用msp430f5529单片机的msp430最小系统，所述的天线匹配与标签识别拓扑为采用trf7960芯片的trf7960天线匹配与标签识别拓扑；所述的第二数据与程序存储模块包括采用mx25l6436芯片的mx25l6436数据与程序存储模块和采用mx35lfge芯片的mx35lfge数据与程序存储模块；所述的第二以太网总线接口模块为采用ch395芯片的ch395以太网总线接口模块；所述的编码信号接口电路为采用ls148d优先编码器的编码信号接口电路；所述的按钮地址计算模块为采用74ac11008芯片的74ac11008按钮地址计算模块。
技术总结