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關(guān)鍵詞:單片機RS—485總線數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換鍵盤處理
一、前言
目前檢測溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器,這種傳感器至儀表之間一般都要用專用的溫度補償導(dǎo)線,而溫度補償導(dǎo)線價格很貴,并且線路太長也會影響測量精度。在實際應(yīng)用中往往需要對較遠處(1KM左右)的溫度信號進行監(jiān)視。現(xiàn)有的解決方案有很多,例如:
1、在現(xiàn)場用智能儀表對溫度信號進行測量,用計算機作上位機與智能儀表進行通訊來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測(采用這種方案要增加計算機設(shè)備及相關(guān)計算機軟件)。
2、NCU+DDC實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。用兩個DDC,一個安裝在現(xiàn)場測量溫度,另一個安裝在監(jiān)視地,兩個DDC通過NCU進行通訊從而實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。
但以上方案都存在成本高的問題,有沒有低成本的解決方案呢?其實,在單片機應(yīng)用日益廣泛的今天,完全可以用單片機以極低的成本來實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)測。
二、問題的提出
我單位管理的鍋爐房同時給兩棟建筑物內(nèi)的兩家酒店供應(yīng)蒸汽,由安裝在兩棟建筑物地下室的熱交換器進行熱交換后產(chǎn)生熱水送給客房。從鍋爐房至兩個熱交換站的距離分別約600米,值班人員要不停地奔波于兩個熱交換站與鍋爐房之間進行設(shè)備巡視,檢查熱水溫度是否控制在規(guī)定的范圍,這樣不僅增加了值班人員的勞動強度,同時也使鍋爐房經(jīng)常無人(因每班1人值班)。如果能在鍋爐房顯示兩個熱交換站內(nèi)各熱交換器的熱水溫度,則值班人員僅在熱水溫度異常時才需到各熱交換站檢查設(shè)備,這樣便可解決上述問題。我公司曾就此問題找專業(yè)公司作過方案,其報價在人民幣10萬元左右,后因種種原因該項目未實施。經(jīng)過分析,本人發(fā)現(xiàn)可以用單片機+智能儀表以低成本實現(xiàn)溫度遠程顯示,并且經(jīng)過實驗取得了成功,現(xiàn)將設(shè)計方案簡述如下:
三、控制要求及解決方案選擇
1、兩個熱交換站分高低區(qū)共安裝有8個熱交換器,正常水溫在45oC至65oC之間;兩個熱交換站與鍋爐房的距離分別為500米和600米左右。
1步進電機原理簡介
步進電機是數(shù)字控制電機,它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移,即給一個脈沖信號,步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度,因此非常適合于單片機控制。步進電機可分為反應(yīng)式步進電機(簡稱VR)、永磁式步進電機(簡稱PM)和混合式步進電機(簡稱HB)。
步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是,它是通過輸入脈沖信號來進行控制的,即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定,而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。
步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作,控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本原理作用如下:
(1)控制換相順序
通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如:三相步進電機的三拍工作方式,其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C,D相的通斷。
(2)控制步進電機的轉(zhuǎn)向
如果給定工作方式正序換相通電,步進電機正轉(zhuǎn),如果按反序通電換相,則電機就反轉(zhuǎn)。
(3)控制步進電機的速度
如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖,它就轉(zhuǎn)一步,再發(fā)一個脈沖,它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短,步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率,就可以對步進電機進行調(diào)速。
(4)步進電機的靜態(tài)指標及術(shù)語
相數(shù):產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。
拍數(shù):完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示,或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù),以四相電機為例,有四相四拍運行方式AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
步距角:對應(yīng)一個脈沖信號,電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度(轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)),以常規(guī)二、四相,轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/(50*4)=1.8度(俗稱整步),八拍運行時步距角為θ=360度/(50*8)=0.9度(俗稱半步)。
定位轉(zhuǎn)矩:電機在不通電狀態(tài)下,電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩(由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的)
靜轉(zhuǎn)矩:電機在額定靜態(tài)電作用下,電機不作旋轉(zhuǎn)運動時,電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積(幾何尺寸)的標準,與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比,與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān),但過份
采用減小氣隙,增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的,這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。
(5)、步進電機動態(tài)指標及術(shù)語:
步距角精度:步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示:誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同,四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi),八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。
失步:電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù),不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。
失調(diào)角:轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度,電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角,由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差,采用細分驅(qū)動是不能解決的。
1.1概念
電子臺歷對于人們來說并不陌生,是日常生活中的一種計時工具,顯示內(nèi)容比較具體,包括:年、月、秒等,以其自身精確、使用方便等優(yōu)勢受到人們越來越多的關(guān)注。在電子臺歷使用過程中,能夠在兩個方面體現(xiàn)其特點,一方面,能夠與軟、硬件更新同步,為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù),具有實時性特點;另一方面,結(jié)構(gòu)簡單,主要是將單片機作為基礎(chǔ),與LED顯示電路等構(gòu)成,而且在特殊環(huán)境影響下,能夠進行實時調(diào)試,極大地提高了工作效率。
1.2設(shè)計原理
電子臺歷軟件主要包括程序初始化、按鍵檢測等,硬件則為單片機,由于單片機芯片接口數(shù)量較多,在實際應(yīng)用中比較復(fù)雜。誠然,電子臺歷體積小,但是,其內(nèi)部系統(tǒng)包含電源電路、時鐘等部件,能夠確保其穩(wěn)定、正常運行,另外,在其設(shè)計中,臺歷前板顯示屏幕是價格比較昂貴的數(shù)碼管液晶顯示器,能夠有效突破傳統(tǒng)僅能夠顯示一種字體的弊端,通過這種設(shè)計,不僅能夠滿足個性化需求,有效節(jié)約成本,還能夠提高電子臺歷市場占有率。目前,Proteus系統(tǒng)電子臺歷應(yīng)用范圍比較廣泛。
2在電子信息中單片機電子臺歷的應(yīng)用
2.1激發(fā)學(xué)生興趣,挖掘創(chuàng)新潛能
傳統(tǒng)教學(xué)主要采用標準模塊,學(xué)生被動地在課前對相關(guān)實驗進行預(yù)習(xí),并將事先編好的程序錄入系統(tǒng)中進行驗證即可,在很大程度上寫弱了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和熱情,而單片機教學(xué)不同,學(xué)生在教師引導(dǎo)下,可以利用單片機軟件進行創(chuàng)新設(shè)計,有效激發(fā)學(xué)生興趣,拓展學(xué)生思維,能夠深入挖掘創(chuàng)新潛能。另外,該技術(shù)自身結(jié)構(gòu)簡單、學(xué)生操作難度較低,能夠為學(xué)生進行自主實驗提供支持,不僅能夠優(yōu)化教學(xué),提升教學(xué)有效性,還能夠充分調(diào)動學(xué)生積極性和熱情。
2.2豐富教學(xué)內(nèi)容,拓展知識范圍
電子信息工程作為計算機應(yīng)用科學(xué)的重要組成部分,是適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎(chǔ),在社會經(jīng)濟迅速發(fā)展影響下,電子信息技術(shù)已經(jīng)在社會各個領(lǐng)域中得到了廣泛推廣和普及,在推動社會、經(jīng)濟發(fā)展等方面具有重要作用。傳統(tǒng)電子信息工程中的設(shè)計與運用,已經(jīng)不能夠更好地幫助學(xué)生參與現(xiàn)代社會發(fā)展,特別是在單片機在人們生活中的應(yīng)用,使得人們對電子信息工程提出了更高的要求情況下。因此,將單片機技術(shù)引入教學(xué)中成為未來主要趨勢,在教學(xué)中滲透,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)容,豐富知識范圍,還能夠進一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力,提升自身專業(yè)技能。在實際教學(xué)中,教師要認識到單片機添加到教學(xué)中的重要性,并引導(dǎo)學(xué)生全面、系統(tǒng)了解和掌握單片機知識,從而推動電子信息工程實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。
2.3提供實驗素材,培養(yǎng)綜合能力
電子信息工程發(fā)展過程中,實驗在促進其不斷發(fā)展中占據(jù)不可替代的重要位置,傳統(tǒng)教學(xué)中,教師普遍將理論知識的傳授作為課堂教學(xué)核心,在很大程度上限制學(xué)生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,無法真正理解和掌握單片機技術(shù)相關(guān)內(nèi)容,為了能夠突破傳統(tǒng)單一模式的缺陷,教師可以引導(dǎo)學(xué)生認識并掌握此設(shè)計相關(guān)知識,例如:臺歷結(jié)構(gòu)等,并將單片機在電子臺歷中的運用作為實驗課題,圍繞實踐操作進行模擬實驗,在實驗過程中,教師通過正確引導(dǎo),使得學(xué)生在體會實驗的同時,扎實的掌握基礎(chǔ)知識,從而為進一步開展電子信息工程教學(xué)奠定堅實的基礎(chǔ)。除此之外,教師還需要放手讓學(xué)生自主進行實驗,并及時發(fā)現(xiàn)自身存在的不足之處,參照原始實驗過程進行對比,加以調(diào)整和優(yōu)化,提高學(xué)習(xí)效率。通過這種方式,不僅能夠使得學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識,豐富知識面,還能夠有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等綜合能力,從而進一步挖掘電子信息工程。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞: 單片機; MSP430F149; 模糊PID控制; 電阻爐
中圖分類號: TP273.4 文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2011)05-0056-02
電阻爐是一種具有純滯后的大慣性系統(tǒng),開關(guān)爐門、加熱材料、環(huán)境溫度以及電網(wǎng)電壓等都影響控制過程,傳統(tǒng)的加熱爐控制系統(tǒng)大多建立在一定的模型基礎(chǔ)上,難以保證加熱工藝要求。故引入模糊控制,采用模糊PID算法,運用MSP430F149單片機對電阻爐實現(xiàn)智能的溫度控制,可以解決上述種種不足,從而實現(xiàn)可靠的控制,達到生產(chǎn)實際的需要。
一、智能溫度控制的硬件系統(tǒng)
智能溫度控制系統(tǒng)利用MSP430F149單片機及其接口電路實現(xiàn)對電爐所加熱的水或空氣等介質(zhì)溫度進行控制,可以方便快捷地調(diào)節(jié)和控制所要設(shè)定的溫度。此系統(tǒng)由電源、控制算法、溫度檢測、鍵盤輸入、溫度顯示等幾大部分組成,如圖1。
用MSP430F149作為控制芯片,熱電偶采集溫度數(shù)據(jù),由于控制芯片集成有外部8路A/D轉(zhuǎn)換器,再者對溫度信號又沒有很高的要求,可以達到預(yù)期的效果。采用1602顯示,顯示兩行,每行顯示16個字符,上面一行顯示設(shè)定值,下面一行顯示當前值。4X4鍵盤用來輸入0~9數(shù)字、“*”、“確定”和“小數(shù)點”。熱電偶采集溫度范圍選擇在400℃~1000℃范圍。留些余量,實際采集范圍500-900℃。如果溫度范圍不滿足采集需要,可以用合適范圍的熱電偶替換,再對A/D轉(zhuǎn)換部分程序做小的改動就可以了。報警模塊:對超出設(shè)定值±10℃進行報警。
二、模糊PID控制算法設(shè)計
1.模糊控制原理
s:系統(tǒng)的設(shè)定值。
x1、x2:模糊控制的輸入(精確量)。
X1、X2:模糊量化處理后的模糊量。
U:經(jīng)過模糊控制規(guī)則和近似推理后得出的模糊控制量。
u:經(jīng)模糊判決后得到的ΔKp、Δki、ΔKd
v:經(jīng)PID算法計算的PWM波占空比。
Y:對象的輸出。
常規(guī)PID參數(shù)自調(diào)整的模糊控制器采用二輸入三輸出的形式,該控制器是以e和Δe即上圖的x1、x2,以ΔKp、Δki、ΔKd作為輸出。
2.模糊化設(shè)計
電阻爐溫度控制系統(tǒng)將采樣得到的溫度信號與系統(tǒng)溫度設(shè)定值進行比較,得到系統(tǒng)的輸入語言變量溫度誤差e、溫度誤差變化Δe,輸出語言變量為PID的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的變化ΔKp、Δki、ΔKd。將溫度誤差e、溫度誤差變化Δe定義為模糊集上的論域:E,ΔE={-10,-5,0,5,10}。
其模糊子集為:E,ΔE={NB,NS,ZO,PS,PB},子集中的元素風(fēng)別為負大、負小、零、正小、正大。
3.模糊推理及模糊決策
(1)根據(jù)控制規(guī)則表編寫對應(yīng)的模糊推理語句,例如:
If e is NB and Δe is NB then ΔK is PB[0]
If e is NS and Δe is NS then ΔK is PS[0]
……….
(2)模糊推理
模糊推理是不確定性推理方法的一種,其基礎(chǔ)是模糊邏輯。這里為了程序的簡單,給這二十五條規(guī)則分別對應(yīng)一組ΔKp、Δki、ΔKd值,計算輸出時加在系統(tǒng)的基礎(chǔ)PID值上,作為修正。
3.精確化計算
由于模糊推理機得出的控制量是一個經(jīng)過修正的PID量,經(jīng)過計算也不能對系統(tǒng)進行控制。因此,接了常規(guī)的PID控制器,讓其控制輸出有一定占空比的PWM波,來控制電阻爐的加熱功率,從而控制溫度。
三、系統(tǒng)軟件設(shè)計
為便于程序的使用和維護,系統(tǒng)全部程序采用模塊化結(jié)構(gòu),由一個主程序和若干中斷響應(yīng)子程序組成,這里給出主程序流程圖如圖4所示。
增量型PID控制器計算程序流程圖如圖5所示
采用模糊PID控制,系統(tǒng)響應(yīng)速度加快,調(diào)節(jié)精度提高,穩(wěn)態(tài)性能變好;無超調(diào)和振蕩,具有較強的魯棒性;在同樣的精度要求下,系統(tǒng)過渡時間變短。在電阻爐的溫度控制中,避開了對電阻爐建立精確的數(shù)學(xué)模型這一難題,取得了較好的控制效果。
參考文獻:
[1] 潘笑,高玉玲等.基于模糊PID的AT89C2051單片機智能溫度控制系統(tǒng)[EB/OLD].兵工自動化網(wǎng),2006.
[2] 劉金錕.智能控制[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.
關(guān)鍵詞:切削力,測量,單片機
前言
切削力的測量不僅可以研究切削機理、計算功率消耗、優(yōu)化切削用量和刀具幾何參數(shù)、校核切削力和切削溫度理論計算的準確性,更重要的是,可以通過切削力的變化來監(jiān)控切削過程,反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機床故障、顫振等切削狀態(tài)。
1 計算機向單片機傳輸命令和數(shù)據(jù)
通過對單片機的編程來控制USB接口芯片,接收和響應(yīng)主機對設(shè)備發(fā)出的命令。在測力系統(tǒng)中,單片機的編程設(shè)計程序通常由三部分組成:
第一、初始化單片機和所有的外圍電路。
第二、主循環(huán)部分,其任務(wù)是可以中斷的。
第三、中斷服務(wù)程序,其任務(wù)是對時間敏感的,必須馬上執(zhí)行。
當應(yīng)用程序中的“數(shù)據(jù)采集”按鈕按下后,USB進入主循環(huán)函數(shù),將從端點緩沖區(qū)中提取命令,并按照命令的要求,調(diào)用相應(yīng)的函數(shù),如采集數(shù)據(jù),橋路調(diào)零,設(shè)置頻率等。關(guān)鍵的幾個函數(shù)如下:
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite);//啟動一個線程,調(diào)用傳輸命令函數(shù)
(2) open_ file(threadParam->pipe-name);//創(chuàng)建文件句柄
(3) open_dev();//創(chuàng)建設(shè)備句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice,IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK),NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動上,使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸出的功能。論文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer,threadParam->uiLength,&nBytes,NULL);
//寫文件函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到單片機的緩沖區(qū)中。論文格式。
2 單片機向計算機傳輸數(shù)據(jù)其流程
單片機向計算機傳輸流程
經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)首先保存在單片機的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中,當單片機接收到主機發(fā)來的IN命令時,調(diào)用如下函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到計算機的內(nèi)存中。論文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead);//啟動一個線程,調(diào)用讀取數(shù)據(jù)函數(shù)
2) open_ file(threadParm一>pipe name);; //創(chuàng)建文件句柄,準備讀取數(shù)據(jù)
3) open dev ();//創(chuàng)建設(shè)備句柄
4) DeviceIoControl (hDevice,IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IO_BLOCK),NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動上,使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸入的功能。
5) ReadFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer, threadParam->uiLength,&nBytes, NULL);
//讀文件函數(shù)將數(shù)據(jù)從單片機的緩沖區(qū)讀入到threadParam->pcIoBuffer內(nèi)存中。
3結(jié)論
利用單片機實現(xiàn)切削力測量中USB數(shù)據(jù)傳輸功能,以達到對切削力的測量的監(jiān)控。實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中連續(xù)自動采樣、實時顯示、過載報警。
參考文獻:
[1]師漢民.金屬切削過程中的分叉與突變現(xiàn)象兼論切削過程的可控性問題[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報,1999,16(1):15~20.
[2]叢力,叢貴梁等.功率監(jiān)控在機床中的應(yīng)用[J].組合機床與自動化加工技術(shù),10:29~31,1999.
[3]李熙亞,王衛(wèi)平.車削切削力不確定性的模糊-灰色預(yù)測[J].工具技術(shù),2002,36(8):26-29.
[4]陶永蘭,等.切削力數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)[J].試驗技術(shù)與試驗機,1997,37(2):49-50.
[5]X.Li,P.K. Venuvinod and M.K. Chen. Feed Cutting Force Estimationfrom the Current Measurement with Hybrid Learning[J]. Advanced ManufacturingTechnology,2000,(16):859-869
關(guān)鍵詞:單片機;課程實踐;答辯;KEIL C
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)36-8369-02
單片機課程實踐是高校自動化專業(yè)集中實踐環(huán)節(jié)的必修課,是學(xué)生學(xué)習(xí)《單片機原理》課程后,進行的一次全面的綜合實踐,其目的旨在加深對單片機基礎(chǔ)理論和基本知識的理解,培養(yǎng)學(xué)生具有單片機系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計和開發(fā)的能力,在具體實現(xiàn)過程中強化學(xué)生的實踐意識,提高應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識和合作精神。在項目的實踐中,使得學(xué)生掌握一定的理論與技術(shù)知識,而且應(yīng)該樹立管理理念,建立項目工程思維觀念,而這一點正是高級語言編程思維的一種體現(xiàn)。
通過將單片機課程實踐和高級語言程序設(shè)計實驗相結(jié)合,使學(xué)生在理解單片機理論和高級語言編程思想的基礎(chǔ)上,實際動手開發(fā)一個實際的應(yīng)用系統(tǒng),來提高綜合運用所學(xué)理論知識的能力。
1 研究內(nèi)容或?qū)ο?/p>
引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)的單片機理論知識、單片機程序設(shè)計方法和高級語言編程思想,具體設(shè)計一個實用的小型單片機應(yīng)用系統(tǒng),開發(fā)設(shè)計過程按以下順序進行――選定課題、調(diào)查用戶需求、總結(jié)歸納數(shù)據(jù)流程、分析性能、書寫需求分析及總體設(shè)計報告(包括組成原理圖、硬件連接、程序流程、系統(tǒng)功能模塊)、完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、撰寫課程實踐報告、系統(tǒng)驗收、組織課程實踐答辯。讓學(xué)生在這一系列工作中綜合運用單片機系統(tǒng)原理以及編程語言等相關(guān)課程知識,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。
根據(jù)單片機課程實踐和專業(yè)課程實踐兩個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)各有4~5周但分散的實際情況,考慮將其進行整合。并在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中安排相應(yīng)的指導(dǎo)老師對學(xué)生進行必要的指導(dǎo)和幫助,為學(xué)生提供分析思路,解決學(xué)生項目完成中碰到的實際問題。
2 研究擬達到目標
通過在單片機課程實踐中結(jié)合高級語言編程思想,使學(xué)生在掌握單片機理論基礎(chǔ)知識的同時,通過參與項目的分析、設(shè)計與實現(xiàn),建立軟件工程理念,具備一定的理論與單片機實物實踐相結(jié)合、解決實際應(yīng)用問題的能力。同時在完成項目的過程中,鍛煉科研開發(fā)能力和科研論文寫作能力,為大四的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文的順利完成奠定基礎(chǔ),并為以后工作中的理論與實踐相結(jié)合奠定良好的基礎(chǔ)。
使學(xué)生在單片機課程實踐和高級語言程序編程實踐相結(jié)合的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,利用所學(xué)的單片機系統(tǒng)原理和C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)知識設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng),解決單片機系統(tǒng)應(yīng)用中的實際問題,掌握高級語言編程思想,借助相關(guān)編程工具,完成一個小型項目的自主分析、設(shè)計與實現(xiàn)。
3 主要研究方法
教師提供部分項目供學(xué)生選擇,學(xué)生亦可自擬項目,但課題的選擇要由教師審查核準。項目盡量選擇實際需求的題目,讓學(xué)生走出校園,通過調(diào)查走訪,了解國內(nèi)單片機應(yīng)用發(fā)展的狀況,開闊眼界,而且在開發(fā)一個真實項目的過程中,帶來求知的源動力,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的渴望以及創(chuàng)造力;對于虛擬項目,要求學(xué)生做到切合實際需求,能解決一定的應(yīng)用問題,有一定的應(yīng)用價值。
編程開發(fā)工具原則上推薦學(xué)生使用KEIL C,如果學(xué)生認為其它開發(fā)工具更適合可由學(xué)生自主選擇。由于實際可用的編程開發(fā)工具與日俱增且不斷更新,為此在課程實踐中,對學(xué)生開發(fā)工具的選擇不做過多限制,使得學(xué)生可以選擇自己感興趣的程序設(shè)計工具進行項目開發(fā),既鍛煉了學(xué)生自學(xué)的能力,又能讓學(xué)生成為項目開發(fā)的決策者,這種主人翁意識使得學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí),從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。
為了防止學(xué)生對課程實踐任務(wù)敷衍了事,對課程實踐的考核方式由原來的提交程序和文檔改變?yōu)榇疝q的方式。且在集中教學(xué)環(huán)節(jié)之前就讓學(xué)生明確單片機課程實踐的任務(wù),同時考慮在集中教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束后適當放寬學(xué)生上交可運行的項目程序和課程實踐報告以及組織答辯的時間,讓學(xué)生能更好的延續(xù)自主學(xué)習(xí)的積極性并進一步完善項目的開發(fā)。
4 特色、創(chuàng)新及推廣應(yīng)用價值
通過將單片機課程實踐和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗相結(jié)合,讓學(xué)生在項目的分析、設(shè)計、與實現(xiàn)的過程中掌握單片機理論知識、單片機系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計方法和高級語言程序編程思想 ,提高自動化專業(yè)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性,提高學(xué)生解決實際應(yīng)用問題的能力。
《單片機原理》課程實踐教學(xué),將單片機課程實踐和高級語言程序設(shè)計實驗兩個教學(xué)環(huán)節(jié)有機整合,讓學(xué)生能在該實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中綜合運用單片機系統(tǒng)原理和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)以及相關(guān)編程思想等多種知識,培養(yǎng)初步的科研能力和科研論文寫作能力以及團隊合作精神。并通過組織課程實踐答辯使學(xué)生進行類似畢業(yè)答辯的演習(xí)。
在自動化專業(yè)學(xué)生的單片機課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,通過團隊合作的方式,以共同完成項目為目標,讓學(xué)生在單片機課程實踐中綜合運用所學(xué)的單片機系統(tǒng)原理和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)的理論知識來完成項目的分析與設(shè)計,并借助相關(guān)的編程語言來完成項目的編程實現(xiàn)。將原本獨立但有高度關(guān)聯(lián)的兩個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行有機整合,可以讓學(xué)生有更多的時間來系統(tǒng)而連續(xù)的綜合運用所學(xué)的相關(guān)知識,進而更好的將理論與實踐進行有機結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
【關(guān)鍵詞】Proteus 電子 虛擬實驗 EDA
一、引言
在電子技術(shù)理論和實驗教學(xué)中,經(jīng)常需要設(shè)計出電路,并連接實物進行原理分析和驗證,在電子線路設(shè)計過程中,不僅需要考慮各種元器件的參數(shù)、性能、功耗、封裝等多種因素,而且在電路的實現(xiàn)過程中還需要經(jīng)過大量多次的電路焊接、調(diào)試和實驗,費時費力,這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難適應(yīng)現(xiàn)代電子電路設(shè)計的規(guī)模化、低成本、短周期的設(shè)計要求,當然,也不能很好的適應(yīng)現(xiàn)代化電子技術(shù)的教學(xué)。隨著EDA(電子設(shè)計自動化)技術(shù)的發(fā)展,電子線路設(shè)計過程可以通過計算機軟件,搭建仿真實驗電路,靈活調(diào)整元件參數(shù)進行動態(tài)仿真,進而能顯著提高設(shè)計效率,降低成本,縮短設(shè)計周期。
Proteus是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件,它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及器件。可以從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與電路協(xié)同仿真,一鍵切換到PCB設(shè)計,真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。不僅對科研開發(fā),而且對于電子技術(shù)課程教學(xué)、學(xué)生實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)論文設(shè)計、電子技能競賽等都提供便捷的輔助功能,對培養(yǎng)電子技術(shù)創(chuàng)新型復(fù)合人才提供了最便捷的實驗條件。
二、Proteus在電子技術(shù)虛擬實驗教學(xué)中的優(yōu)勢
(一)Proteus軟件的資源豐富
1.Proteus可提供的仿真元器件資源:仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件,有30多個元件庫。
2.Proteus可提供的仿真儀表資源 :示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。
3.除了現(xiàn)實存在的儀器外,Proteus還提供了一個圖形顯示功能,可以將線路上變化的信號,以圖形的方式實時地顯示出來,其作用與示波器相似,但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標,例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。
4.Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。
(二)Proteus支持電路仿真
1.Proteus不僅可將許多單片機實例功能形象化,也可將許多單片機實例運行過程通過多媒體展示,這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學(xué)的功能。
2.Proteus提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫,提供了修改電路設(shè)計的靈活性、提供了實驗室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表,因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺。
(三)Proteus應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
Proteus軟件是一個巨大的教學(xué)、仿真、開發(fā)資源庫,不僅可以用于:模擬電路與數(shù)字電路、單片機、嵌入系統(tǒng)、微控制器系統(tǒng)的教學(xué)、實驗與考評,也可以用于真實的項目設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)過程。
三、Proteus在電子技術(shù)虛擬實驗教學(xué)中的應(yīng)用案例分析
(一)Proteus在電路分析課程中應(yīng)用案例
應(yīng)用Proteus進行電路分析時,通過如下設(shè)置:點擊system――set Animation options――在對話框的Animation options 區(qū)域選擇show wire current with Arrows,即可以箭頭的方向表示電流的流向,幫助學(xué)生理解。同時,可以將電流表、電壓表、功率表等連接到電路中,對電路參數(shù)進行測試,快速得到仿真結(jié)果。
(二)Proteus在數(shù)字、模擬電子技術(shù)課程中應(yīng)用案例
應(yīng)用Proteus還可以進行數(shù)字、模擬電路的仿真分析,例如用譯碼器74LS138搭建的仿真電路,當控制信號E1接電源,E2、E3接地時,通過單刀雙擲開關(guān)選擇ABC三個輸入端子的不同組合,即可在八路輸出端子產(chǎn)生相對應(yīng)的譯碼輸出,控制相應(yīng)的發(fā)光二極管點亮。將抽象的高低電平用發(fā)光二極管和單刀雙擲開關(guān)形象的表示出來,從而更好地幫助學(xué)生理解數(shù)字邏輯器件74LS138的譯碼功能,同時也使枯燥的理論內(nèi)容變得生動形象。
(三)Proteus在單片機技術(shù)課程中應(yīng)用案例
單片機技術(shù)作為電子專業(yè)課程,一直以來都是學(xué)生們反映較難理解的課程,因為其內(nèi)容綜合性強、實踐性強、且比較抽象。單片機課程的實踐教學(xué)以往多采用驗證性實驗,學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書,將所需的器件在單片機實驗箱上進行連線,下載程序并調(diào)試。但是這種方法必須在實驗室內(nèi)依托硬件完成,對實驗室的設(shè)備數(shù)量要求較高,且對于一些綜合性實驗,需要較多的元器件支撐。為了提高實踐教學(xué)效率、改善教學(xué)效果、降低教學(xué)成本,在單片機理論、實踐教學(xué)過程中引入Proteus軟件。例如在矩陣按鍵控制實驗中,就只需將元器件從元器件庫中拖放到圖紙上,按照電路圖將元件連接,再將keil編譯好的程序下載到單片機中,按下play鍵即可進行仿真。需要修改電路只需在圖紙上進行,快捷方便。
四、結(jié)語
在電子技術(shù)課程教學(xué)中,利用仿真軟件將理論教學(xué)、實驗和課程設(shè)計有機結(jié)合,提高了電子技術(shù)課程的教學(xué)效果,開發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的潛在能力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識,開拓了學(xué)生的視野,增強了學(xué)生綜合運用知識的能力和實際動手能力,為后續(xù)高頻電路、單片機等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及參加電子設(shè)計競賽等奠定了夯實的基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1]朱清慧,張鳳蕊,翟天嵩,等.proteus教程――電子線路設(shè)計、制版與仿真(第2版)[m].北京:清華大學(xué)出版社,2011.
[2]周潤景,張麗娜.基于proteus的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真[m].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.
[3]周靈彬.單片機系統(tǒng)的proteus設(shè)計與仿真[m].北京:電子工業(yè)出版社,2007.
關(guān)鍵詞:卓越工程師計劃;單片機;教學(xué)改革
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)11-2563-02
Teaching Reform and Exploration of MCU Course for“A Plan for Educating and Training Outstanding Engineer”
XIE Guang-qian
(School of Computer Science & Information,Changzhou Institute of Technology, Changzhou 213002, China)
Abstract: Under the education background of“a plan for educating and training outstanding engineers”this paper analyzes some problems in traditional education models of the principle and application of MCU course and explains the necessity of teaching reform of MCU. The paper also elaborates the educational reform of the MCU from the aspects of the reform of theroy and practice teaching methods,and assessment methods of MCU. In this way,the student studies with clear objectives in order to develop their practice ability, engineering ability and innovative ability, which can help students becoming the outstanding embedded system engineers to satisfy the needs of society.
Key words: a plan for educating and training outstanding engineers(PETOE); MCU; teaching reform
“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中高等教育質(zhì)量提升的重要內(nèi)容。2009年12月教育部正式啟動“卓越工程師培養(yǎng)計劃”。實施“卓越計劃”是培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國的戰(zhàn)略[1]。
作為以“卓越計劃”為指導(dǎo)思想的應(yīng)用型本科院校,所培養(yǎng)的人才定位于面向生產(chǎn)、建設(shè)和管理的第一線,能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題,既有較厚實的理論基礎(chǔ)和人文素質(zhì),又有較強的實踐能力和創(chuàng)新精神。在課程建設(shè)的過程中,不能完全照搬研究型院校的課程模式,也要有別于高職高專類院校的教學(xué)方法。因此,作為一批新興的應(yīng)用型本科而言,在課程建設(shè)中,要以“卓越計劃”為大前提,從中探索出一種適合自己的教學(xué)方法改革模式[2]。
“單片機原理及應(yīng)用”作為工科院校電類或相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)必修課,是一門結(jié)合電子、計算機等技術(shù)的應(yīng)用性很強的課程。為達到培養(yǎng)目標,我們對傳統(tǒng)的,以課堂講授為主的教學(xué)模式進行改革,將項目實踐的教育理念引入單片機課程改革,對教學(xué)計劃、課內(nèi)課外的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式做重新設(shè)計,經(jīng)過幾個學(xué)期的教學(xué)實施過程,學(xué)生反映效果普遍較好。
1傳統(tǒng)的單片機教學(xué)存在的問題
1.1教學(xué)方式單一枯燥
傳統(tǒng)單片機教學(xué)理論課和實驗課分開,穿行,實際教學(xué)中根本不能滿足教學(xué)要求,存在較多問題。其教學(xué)基本思路是按教材編寫的順序,先講單片機硬件基礎(chǔ)知識,然后講解單片機的指令系統(tǒng)和匯編語言程序的編制、接口技術(shù)及應(yīng)用實例,教學(xué)形式單一,方法呆板,往往讓學(xué)生找不到學(xué)習(xí)重點,從而導(dǎo)致學(xué)生逐漸喪失對單片機學(xué)習(xí)的興趣,結(jié)果造成課堂教學(xué)效果越來越差。實驗課則以教師為中心,學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi),用統(tǒng)一的模式,按照指導(dǎo)書上規(guī)定的步驟做相同的實驗。再加上對實驗項目檢查手段的限制,使得很多學(xué)生動力不足,抄襲嚴重,導(dǎo)致實驗效果大大折扣。這與遵循“以應(yīng)用為先導(dǎo),強化學(xué)科基礎(chǔ),突出實踐能力,重視創(chuàng)新潛質(zhì)與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的卓越工程師人才培養(yǎng)思路相違背。
1.2課堂教學(xué)太抽象
單片機內(nèi)容涉及的概念較多,大量的操作命令貫穿始終,許多匯編指令既難理解又容易忘記。而單片機的硬件結(jié)構(gòu)知識本來就很枯燥,傳統(tǒng)的說教式的教學(xué)方法,使學(xué)生感到學(xué)習(xí)內(nèi)容晦澀抽象難以理解,缺乏直觀的表現(xiàn)形式,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不甚理想。
1.3理論學(xué)習(xí)和工程實踐脫離
單片機的課程比較抽象內(nèi)容單調(diào)而枯燥,同時它又是一門實踐性很強的學(xué)科。要求學(xué)生在學(xué)好理論課的同時,還要有較強的動手能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方式上采取的單一的書本教學(xué)法,不能很好的調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。即使做實驗,也是在老師的指導(dǎo)下,按照實驗指導(dǎo)書的說明和要求,在實驗箱上較容易實現(xiàn)。讓學(xué)生覺得單片機的實際使用,對自己還是遙不可及的事情。很明顯,傳統(tǒng)的單片機教學(xué)缺乏實際工程背景。
2面向卓越工程師的單片機教學(xué)改革
2.1改革教學(xué)形式,增強教學(xué)的趣味性
美國現(xiàn)代心理學(xué)家布魯納說:“學(xué)習(xí)最好的刺激,乃是對所學(xué)材料的興趣。”興趣是最好的導(dǎo)師[3]。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是面向卓越工程師的單片機教學(xué)改革的首要目標。因此,在對單片機的具體內(nèi)容講述之前,給學(xué)生展示一些往屆學(xué)生用單片機進行畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品:如溫度報警裝置、酒精濃度測試儀、電壓電流檢測儀、智能尋跡小車等。讓學(xué)生直接看到、聽到單片機的實際作用,從而拉近了單片機與學(xué)生之間的距離,學(xué)生對單片機的作用也有了立體的概念,接著介紹單片機在家用電器、工業(yè)控制測量及其它方面的應(yīng)用,使學(xué)生明白學(xué)習(xí)的目的。并且從中選取一簡單產(chǎn)品引申到理論教學(xué)中涉及的主要內(nèi)容,從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,在頭腦中形成理論知識框架。
在教學(xué)中選用C語言作為開發(fā)語言,摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言開發(fā)模式。眾所周知匯編語言抽象、晦澀難懂,對于較長的程序,學(xué)生更是難以理解。C語言是一種編譯型程序設(shè)計語言,它兼顧了多種高級語言的特點,并具備匯編語言的功能。目前,使用C語言進行程序設(shè)計已經(jīng)成為嵌入式軟件開發(fā)的一個主流。用C語言開發(fā)系統(tǒng)可以大大縮短開發(fā)周期,明顯增強程序的可讀性,便于改進、擴充和移植。而我們學(xué)生是學(xué)計算機的,大家都有很好的C語言基礎(chǔ)。從而使學(xué)生從心底里面有了學(xué)好單片機課程的信心。
2.2以工程項目為背景,使學(xué)生學(xué)習(xí)目標明確[4-5]
在單片機教學(xué)過程中,為了提高教學(xué)效果,我們將工程項目的思想引入到實際教學(xué)過程中,并貫穿于單片機教學(xué)的始終。經(jīng)過3年的教學(xué)實踐,取得了不錯的教學(xué)效果。該方法的基本思路是選擇合適的單片機開發(fā)板,作為課堂教學(xué)現(xiàn)場演示。通過現(xiàn)場程序的編寫,直接在開發(fā)板顯示結(jié)果,使學(xué)生有直觀的感覺,從而大大增強了學(xué)習(xí)效果。該開發(fā)板的選擇尤為重要,應(yīng)能實現(xiàn)單片機教學(xué)中所有的程序和實驗。類似的板子網(wǎng)上賣的也多,價格100元左右,通過USB接口下載程序,使用特別方便。作為培養(yǎng)學(xué)生以卓越工程師為目標,下一步的設(shè)想是帶領(lǐng)學(xué)生自己做出這樣的單片機開發(fā)板。我們學(xué)院正調(diào)整電子線路設(shè)計課程的教學(xué)計劃,從而實現(xiàn)與單片機課程有序銜接。每次上課之前,首先明確本次課程教學(xué)的目標,使學(xué)生知道本節(jié)課為了干什么?讓學(xué)生帶著目的去思考。一般情況下,我會用一堂課講理論,第二堂課編寫程序,并在開發(fā)板上實現(xiàn),讓學(xué)生即時對理論知識有了現(xiàn)場實際的實現(xiàn)。這里要注意,程序一定要現(xiàn)場寫,出了錯也沒關(guān)系,讓學(xué)生一起找程序的錯誤,提高了學(xué)生的專注力。例如,在講完了單片機的整體結(jié)構(gòu),我首先講解如何實現(xiàn)循環(huán)燈,當然之前要分析單片機開發(fā)板的硬件原理圖,穿插講解硬件的一些基本知識,為什么電路要這樣設(shè)計?為什么要這樣布板?接著用keil軟件編程實現(xiàn),現(xiàn)場演示。在實現(xiàn)定時器的實驗的時候,我們同樣使用循環(huán)燈實驗,只不過確定了循環(huán)間隔。講到外中斷的時候,我們還是用固定間隔的循環(huán)燈,只不過這次實驗只有家了觸發(fā),它才循環(huán)。從而使前后內(nèi)容進行了很好的銜接。學(xué)生們對學(xué)習(xí)的內(nèi)容和目標一目了然,大大增強了他們的學(xué)習(xí)興趣和動力。
2.3改變考核方式,提高學(xué)生的實際動手能力
單片機作為一門實踐性很強的學(xué)科,合適的實驗尤為重要。傳統(tǒng)的實驗方式以教師為中心,按照指導(dǎo)書的步驟實現(xiàn)實驗內(nèi)容,缺乏必要的考核手段。在面向卓越工程師背景下,已有所欠缺。按照近3年的實踐,我們提出了一套合適的實驗實現(xiàn)和考核辦法。作為一門實踐性很強的課程,應(yīng)提高實驗在整個單片機課程的比重。我們的實驗指導(dǎo)書只有每次實驗的內(nèi)容,實驗步驟簡略,讓學(xué)生自己去摸索。實驗的內(nèi)容就是在課堂上演示程序的基礎(chǔ)之上稍作修改即可,只要上課認真聽總該沒問題。同時要求學(xué)生自己購買單片機開發(fā)板,便于課后自己學(xué)習(xí)調(diào)試,而且開發(fā)板價格也不貴。根據(jù)近3年的統(tǒng)計,基本上2~3人就有一套單片機開發(fā)板。每次實驗內(nèi)容都是當堂布置的,建議用買的開發(fā)板實現(xiàn)。采取合適的實驗考核手段對學(xué)好單片機尤為必要。我們實驗時,原則上不超過3人一組,實驗分數(shù)占單片機課程分數(shù)30%。而實驗分數(shù)主要依據(jù)就是學(xué)生完成實驗的情況。最先完成的一組100分,最后完成的一組60分,至于其他組的分數(shù)按照60~100等間距劃分。實驗的目的是為了掌握知識本身,而不是純粹為了好的實驗成績,我們允許學(xué)生實驗時交流。在每組學(xué)生做完時,我會提兩個問題讓學(xué)生回答,當然問的是本組做的比較少的同學(xué)。如果問題沒有回答出來,20分鐘后再有資格被我檢查,還會問學(xué)生兩個問題。所以實驗時,每組學(xué)生都在認真的討論,達到了良好的學(xué)習(xí)效果,提高了學(xué)生的實際動手能力。
2.4通過課程設(shè)計,增強學(xué)生實際解決問題的能力[6]
由于單片機的實驗受課時的限制,每個實驗往往都是就單片機某一方面的功能進行實現(xiàn),缺乏單片機綜合設(shè)計。所以為了更好把單片機所有功能綜合在一起,增加了單片機課程設(shè)計這一環(huán)節(jié)。這也體現(xiàn)了卓越工程師計劃“以應(yīng)用為先導(dǎo),強化學(xué)科基礎(chǔ),突出實踐能力,重視創(chuàng)新潛質(zhì)與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的人才培養(yǎng)思路。就本學(xué)院而言,安排了兩周時間的課程設(shè)計,通過課程設(shè)計的實戰(zhàn)性,提高學(xué)生實際解決問題的能力。我們安排5個課題,讓學(xué)生進行選擇,通過實際項目的設(shè)計,極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更好的鞏固了單片機基本知識,知道了單片機的實際作用。例如我們當中之一的課題就是溫度控制器的設(shè)計,通過單片機測量現(xiàn)場溫度,并能實現(xiàn)溫度語言報警,而且結(jié)合所學(xué)軟件知識,實現(xiàn)上位機的通信和即時數(shù)據(jù)的圖形顯示和存儲。在課程設(shè)計過程中,也鍛煉了學(xué)生繪制電路板的能力。通過課程設(shè)計這一環(huán)節(jié),讓學(xué)生掌握實際項目開發(fā)過程,從而為以后的工作打好良好的基礎(chǔ)。
3結(jié)束語
卓越工程師計劃強調(diào)學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)知識的深入掌握和對專業(yè)知識的熟練應(yīng)用。通過對單片機課程的教學(xué)改革,增強了課程的實踐性和實用性,充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,培養(yǎng)了學(xué)生動手能力、分析和解決工程實踐問題的能力,為學(xué)生在今后的實習(xí)與工作奠定良好的基礎(chǔ)。(下轉(zhuǎn)第2578頁)
參考文獻:
[1]王少懷,劉羽,黃培明,等.實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”打造“雙師型”教學(xué)團隊[J].中國地質(zhì)教育,2010(4):63-65.
[2]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].清華大學(xué)教育研究,2011,32(2).
[3]張春晶,孫立宏.單片機教學(xué)方法的改革與研究[C].第六屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集,2009: 563-565.
[4]鄧文娟,朱兆優(yōu),王嵩.探索單片機教學(xué)改革提高學(xué)生工程實踐能力[J].東華理工大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版, 2010,29(4):383-386.