时间:2023-03-02 14:57:43
导语:在单片机技术论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
1.1系统的整体结构设计整个系统采用了模块化的设计,各模块布局合理,整体的结构紧凑。主要功能是数据的传输和程序下载,USB转TTL模块的作用是给单片机供电以及上位PC机和下位单片机之间的电平转换,其原理图如图1所示。单片机与PC机是使用USB转TTL模块进行串口通信,它可以将USB虚拟成一个串口,解决笔记本电脑用户无串口的烦恼。此模块传输速度、传输准确性都满足实验需求,而且价格便宜,使用方便。
1.2系统各部分的功能介绍模拟信号采集部分的目的是为了采集所需要的原始的数据,即本系统中所需要的电压和电流。下位机以AT89C52RC单片机为控制单元,16路A/D转换芯片AD7705采集电压和电流信号转换为相应的数字信号,便于单片机后续的处理并以一定的协议将数据通过串口发送至PC机,最终通过运行在上位PC机的程序对接收到的数字信号进行处理和显示。微控制器STC89C52RC以一定的的协议将数据通过串口发送至PC机。单片机的晶振电路和复位电路是单片机正常工作的先决条件。PC机通过串行USB转串口接收单片机发送的数据,并进行实时处理和显示。
2系统硬件部分设计
2.1MCU芯片的选择STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗和超强抗干扰的CMOS8位微控制器,采用经典的MCS-51内核,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。工作电压:5.5~3.3V(5V单片机)/3.8~2.0V(3V单片机)工作频率范围:0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHZ,用户应用程序空间为8k字节。
2.2A/D转换器选择及采样设计模数转换器,是把经过与标准量(或参考量)比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器,简称ADC或A/D转换器。本系统模数转换器采用的是芯片AD7705,AD7705是AD公司推出的16位Σ-ΔA/D转换器,该转换器采用SPI兼容的三线串行接口,能够方便地与各种微控制器和DSP连接,也比并行接口方式大大节省了CPU的IO口,能直接将传感器测量到的多路微小信号进行AD转换。这种器件还具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压低功耗等特点,非常适合仪表测量、工业控制等领域的应用[7]。本系统是采集两路信号(电压和电流),AD7705芯片精度为16位(Δ=(5/65536)V≈0.076mV,其精度满足实验需求),高精度A/D转换芯片AD7705有两个双端模拟信号输入通道,分辨率为16位无丢失代码,增益、信号极性以及更新速率等可由软件设置[8-10]。片内可编程增益放大器的增益范围为1~128,这使AD7705可与多种传感器直接相连,无须外接放大器,并且内置可编程的自校准电路,通过对零点和满度的校准,可有效去除零点漂移和增益误差的影响。接口为SPI串行总线,因而与单片机的接线大大减少,简化了硬件的设计。在测量电流时,我们对两种实验方案进行了比较,第一种是利用电流变送器进行电流的测量;第二种是利用采样电阻进行电流的测量。采用了第二套方案,原因是其价格低、精度满足实验要求。
3系统软件部分的设计
PC端主程序框架如图2所示。
3.1数据采集PC端软件设计PC端软件是基于MFC对话框进行程序的编写,其主要包括以下几部分:1.窗口界面的绘制(包括开始界面绘制、控件绘制、坐标系绘制、网格绘制、LIST表格绘制等);2.串口通信控件的连接、初始化和设置;3.数据库的嵌入(包括数据库的连接、读写、修改等);4.采集数据时的动态响应(包括动态图形绘制、动态数据表数据显示等)。
3.2界面介绍首先是开始界面,如图3所示。1.菜单栏区域:包括串口设置、开始采集、暂停、停止采集(同时关闭串口)四部分是本程序所有功能的体现;2.绘图区域:包括两个TABLE,一个是励磁电流不变、励磁电流变化两个子窗口。每个窗口中包含一个二维坐标系进行图形的绘制;3.数据表区域:包含一个LIST控件,对实时采集的数据进行显示;4.系统控制区域:与菜单栏区域功能相同,都是对采集整个过程进行控制,同时能够实时的对数据进行一个显示、也能够对偏差的数据进行手动删除,避免实验错误对绘制出的图像造成的影响,而影响实验效果。根据端口信息,选择串口端号,点击打开串口后,绿灯变为红灯,打开串口按钮变为灰色,表示串口已经连接,可以进行串口通信(即采集可以开始)。选择两种模式,“励磁电流不变”、“励磁电流变化”,并点击进入相应的子窗口。然后就可以进行采集。传输电流电压时,图像会实时显示,数据表也会同时显示。图5显示了励磁电流不变时,工作电流和霍尔电压之间的关系曲线。
4结论
关键词:电机控制,单片机,降压启动
随着科技的发展,供暖供热电机控制系统正在由传统的继电器控制方式逐渐转换为变频器控制方式。虽然变频器控制方式有着功能强大,节省能源等优点,但成本过高,短时期内还无法全部普及。传统的继电器控制方式又无法满足现代化控制的需要。所以急需一种功能强大的,廉价的过渡方案来对现有控制系统进行改造。
近年来单片机技术快速发展,涌现了一大批价格低廉,功能强大,灵活性好,可靠性高的原件和产品。特别是51系列单片机,使用广泛,并且具有价格低廉,内部硬件资源丰富,IO端口充足的优点。所以本人采用AT89S52单片机为核心部件,设计了一个新的电机控制系统。
本系统可以用来控制小功率全压启动电机和大功率降压启动电机。每个全压启动电机需要两个输入引脚,连接启动和停止按钮;三个输出引脚,其中两个连接红绿指示灯,作为电机工作状态的指示,一个连接继电器作为电机的控制信号。每个降压启动电机需要两个输入引脚,连接启动和停止按钮;四个输出引脚,其中两个连接红绿指示灯,作为电机工作状态的指示,一个连接继电器作为电机的常压控制信号,另外一个连接继电器作为电机的降压控制信号。
一、硬件部分
1、单片机及控制、信号部分
图1:单片机及控制、信号部分图
本系统采用AT89S52单片机作为系统的核心控制部分,图中略去单片机的电源和晶振。免费论文。四个指示灯的工作电压为5V。
P0.0:为全压启动电机的启动按钮
P0.1:为全压启动电机的停止按钮
P0.2:为降压起动电机的启动按钮
P0.3:为降压起动电机的停止按钮
P2.0:为全压起动电机的运行指示灯(绿色)
P2.1:为全压起动电机的停止指示灯(红色)
P2.2:为全压起动电机的启动控制信号(外接部分未画出)
P2.4:为降压起动电机的运行指示灯(绿色)
P2.5:为降压起动电机的停止指示灯(红色)
P2.6:为降压起动电机的常压控制信号(外接部分未画出)
P2.7:为降压起动电机的降压启动控制信号(外接部分未画出)
2、弱强电转换、电机控制部分
图2:全压启动电机弱强电转换、电机控制部分图
单片机的IO引脚驱动能力有限,所以使用三极管对电流进行放大。并且灌电流驱动能力远大于拉电流,所以采用PNP三极管9012,使用负逻辑控制。经过第一级继电器,控制220V强电,然后220V强电控制三相交流接触器,最终控制三相电机。大功率的降压启动电机,区别只是多使用了两个交流接触器,来控制提供给电机的是常压,还是经过变压器降压的低压。如下图所示。
图3:降压启动电机弱强电转换、电机控制部分图
二、软件部分
1、主程序部分
图4:主程序逻辑框图
主程序的主要工作是扫描四个按键,当有按键按下的时候,经过0.1秒的除抖动延时,再进行判断。按照按钮的相应含义,控制指示灯和电机启动信号。当按下的按钮违反控制逻辑的时候(比如在电机运行状态下按下启动按钮),系统不予理会。免费论文。
2、降压启动延时部分
图4:降压启动延时子程序逻辑框图
降压启动的子程序,完全位于中断处理程序中,所以可以独立于按键扫描主程序之外,互不干扰。在获得降压电机启动信号后,单片机先给出控制信号接通电机电源,同时给出降压控制信号。接下来,单片机重复100次每次0.1秒的延时程序。当延时共计10秒结束后,停止降压信号,延时0.5秒等待交流接触器动作结束,给出全压信号,电机进入全压工作状态。降压启动期间,每隔0.5秒,启动指示灯闪烁一次,表明电机处于降压启动阶段。
本系统具有以下优点:
1:价格低廉。完整系统的批量制造价格远低于变频系统,也低于现有的继电器控制系统。
2:可靠性高。本系统使用元器件少,所以系统故障率比较低。低压器件的寿命要长于使用强电工作的时间、中间继电器。
3:逻辑精确。使用单片机运行程序,各电机的运行状态由软件决定,避免了传统继电器控制系统可能产生的逻辑错误。免费论文。
4:功能强大。一个单片机系统扩展后可以控制多个全压启动电机和降压启动电机。
5:维护简单。本系统结构简单,无需专业人员维护。故障后,只需更换该系统电路板,就可以迅速解决问题,尽可能的减少修复故障的时间。
6:可网络化。本系统可以扩展出串口通信功能,可以将所有电机控制系统的控制单片机连入RS232串口总线,使用一台计算机远程控制所有电机的工作状态。
关键词: 防盗报警; AVR单片机; Android平台; LCD12864
中图分类号: TN70?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2015)08?0117?03
Study on home wireless anti?theft alarm system based on Android
CHEN Jing, WANG Zhi?hua
(School of Science, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)
Abstract: The household anti?theft alarm system based on Android platform and combined with the microcontroller not only can achieve low?cost detection, display and alarm, but also can transmit the system data to the users’ intelligent mobile phone in wireless transmission mode through the serial port WIFI equipment, and realize remote wireless control. The ultrasonic ranging module, vibration detection module and infrared emission circuit are used in the system to realize automatic detection function. The buzzer and LED are adopted to achieve sound and light alarm function. The AVR single chip microcomputer with built?in reduced instruction set is taken as data processing center. The system status data is sent to the module LAK?RMO4 through the asynchronous serial transceiver USART. The TCP/IP protocol stack is built in the module to realize data transmission and conversion among the user serial port, Ethernet and WIFI interface. Through programming of Android mobile phone application program, the user can achieve data transmission between AVR SCM and intelligent mobile phone in intelligent mobile phone, and realize setting and control of the whole system.
Keywords: anti?theft alarm; AVR MCU; Android platform; LCD12864
随着人们安全防范意识的逐步增强,作为智能家居系统的一个重要组成部分,家庭监控和防盗报警系统实现了自动监测报警,以使家庭财产免受损失的功能,其性能的好坏直接关系到整个智能家居系统的好坏。与境外安防产品的成熟程度相比,中国安防产品市场的产业结构上呈现出产业区域分布不均衡、垄断程度低、市场占有率低等特点。现在,急需能够低成本检测、显示和报警,并且能够通过智能手机等设备接收实时信息,并实现远程无线控制、具有一定市场竞争力的产品出现[1]。本文设计的家用防盗报警系统,通过各个传感器系统的自动检测,单片机收集传感器信号进行报警数据的处理,并通过串口?WiFi将数据发送到用户的手机上,同时用户也能发送控制命令给单片机,从而实现对整个系统的控制。本设计是单片机和Android平台的结合,不仅实现低成本检测、显示和报警,而且能够实现远程无线控制。
1 系统整体结构及软件流程设计
本设计整体分为4个部分:自动检测、声光报警、液晶显示和终端控制,其中AVR单片机是数据处理的中心,控制传感器模块及电路,采集和处理检测到的各种信号,进行计算和判断,从而决定是否启动声光报警系统,并将得到的数据信息显示在LCD12864上,供用户查看;单片机的串口与串口转WiFi模块的串口通过2×3串口线相连,单片机将系统状态信息通过串口发送数据,串口转WiFi模块自动将数据通过WiFi发射到空间,Android手机通过本设计中编写的客户端就可以实现系统控制[2],系统整体结构框图如图1所示。
图1 系统整体结构框图
单片机部分的程序主要完成自动检测、声光报警和液晶显示功能,其串口接收采用中断方式,只有单片机串口接收到数据时,才会将接收标志receverflag置1,这时才会运行串口数据发送子程序。本设计中,使用了三处中断进行数据处理,另外两处分别是超声波测距子程序和振动检测子程序,超声波测距时,单片机I/O口发送超过10 μs的高电平,然后计时器计时同时主程序循环等待PD2检测到上升沿电平;振动检测时,PD3检测到上升沿电平时进入振动检测子程序,该子程序包含报警设置及显示判断。在液晶显示部分,有3个显示页面,分别有Page_1,Page_2,Page_3作为显示标志,在每个子程序和主程序中,当要显示数据时,首先判断要显示的页面标志是否为1[3?4]。单片机部分程序流程如图2所示。
下面具体叙述报警系统各项功能的实现过程。
2 系统功能的实现
2.1 自动检测功能
2.1.1 超声波测距模块
HC?SR04超声波测距模块可以实现2~400 cm距离的测量,精度可达0.3 cm。模块主要包括超声波发射器、接收器和控制电路。模块的工作原理:
(1) 采用I/O触发测距,给至少10 μs的高电平信号;
(2) 模块自动发送8个40 kHz的方波,自动检测是否有信号返回;
(3) 有信号返回,通过I/O输出一高电平;
(4) 单片机计时的时间就是超声波从发射到返回的时间,距离=340×[t2]。
2.1.2 震动检测模块
震动检测模块用来检测系统的震动,本设计中用来检测窗户的震动。传感器采用的是SW?18020P,SW?18020P任何角度均可触发工作,适用于小电流电路触发。本模块不震动时,震动开关呈断开状态,输出端输出高电平,绿色指示灯不亮;震动时,震动开关瞬间导通,输出端输出低电平,绿色指示灯亮;输出端与单片机直接相连,通过单片 机来检测高低电平,由此来检测环境是否有震动,起到报警作用。
图2 单片机部分程序流程图
2.1.3 红外对射电路
在本设计中,红外发射电路和红外接收电路分别被安装在用户的门和门框上。在门正常关闭的情况下,红外接收管与红外接收管正对;当门打开时,红外接收管接收不到发射管发射出的红外线,此时,单片机检测到的电压数值发生变化。依据门打开的程度,电压变化不同,用户可以自行设定报警电压阈值[5]。
2.2 声光报警功能
2.2.1 蜂鸣器
在本设计中,采用的是有源蜂鸣器,只需要接上额定的电源就可以连续发声。但是在实际设计中,通常采用三极管驱动放大来保障通过蜂鸣器的电流大小,从而保障声音的质量。虽然直接利用高低电平输出能够实现报警功能,但若采用AVR T2的CTC输出功能,能够对频率进行编程,使蜂鸣器发声富有变化,更能够引起主人的注意。在这种模式下,蜂鸣器还可用于进行简单音乐的播放。
2.2.2 发光二极管
在本设计中每路检测都有一路LED相连,显示检测到的状态信息,同时任何一路都会触发蜂鸣器报警。
2.3 液晶显示
AVR单片机在运行过程中,通过传感器模块和电路,自动检测用户住宅的状态信息,并将传感器模块和电路测得的状态数据,通过I/O数据口传输到单片机内部。单片机一方面将这些数据与预先设定的阈值比较,从而判断是否启动声光报警;另一方面,将这些数据显示在液晶显示屏上,供用户实时查看当前的状态信息[6]。系统状态显示页面显示的内容是:门、窗关闭或打开,距离数值。当红外发射管与红外接收管之间有物体遮挡时,可以模拟门打开的状态,此时,门状态由“关闭”变为“打开”,如图3、图4所示。
图3 系统状态显示页面
图4 门由“关闭”变为“打开”
对于窗户和距离是同样的道理,本系统会实时监测用户住宅状态,并同步显示在液晶屏幕上。由于单液晶屏幕显示内容有限,作为交互性的智能设计,要求设计满足用户能够自行设置参数的功能,因此设计了多个液晶显示页面,作为演示,只显示2个页面,分别是状态显示页面和参数设置页面。系统初始界面是状态显示页面,显示当前系统状态。设计2个机械按键供用户切换页面和设计参数,用户可以通过按键切换到其他页面。在参数设置页面,用户通过参数设置按键可以设置灵敏度。灵敏度共分4种:10 cm,20 cm,30 cm,40 cm,代表距离是10 cm,20 cm,30 cm,40 cm时启动声光报警。参数设置页面如图5所示。
2.4 终端控制
终端控制功能的实现是通过编写一个Android客户端,该客户端可以进行Socket通信,即可以通过给定的IP和端口利用Android手机的WiFi功能连接服务器,进行数据的传输和系统的控制。在本设计中,单片机与Android手机之间进行数据传送时传送的是命令代码,该命令代码是一个16进制数,该数据由8位二进制数组成的单片机和Android手机通过对该数据的8位进行解析,从而得到系统的状态信息 [7] 。客户端使用方法:用户在Android手机上安装该客户端后,打开手机的WiFi功能,在IP,PORT输入框输入IP地址和端口,点击连接按钮,连接成功后,该按钮会显示“断开”;中间区域显示系统状态,当状态发生变化时,其显示会发生变化;下面区域为命令代码输入区域,用户可以根据需要输入相应的代码。
图5 参数设置页面
客户端功能实现:客户端程序初始化:为各个显示控件添加属性,并为按钮添加响应事件;接按钮响应事件:单击按钮时,与指定的IP、端口建立Socket连接;输入流线程:接收输入流,并根据输入流数据对显示区进行设置;命令代码确定按钮:将输入的命令代码通过已经建立的Socket通信通道已数据流的形式发送出去。
3 结 论
本文设计的家用无线防盗报警系统是基于单片机和Android平台,实现了以下几个功能:
(1) 自动检测功能,超声波测距模块检测陌生人与用户住宅的实际距离,振动检测模块检测窗户的振动,该模块与单片机的I/O口直接连接,实时检测模块电平变化,红外对射电路检测房门的开关,房门正常关闭情况下红外接收电路接收红外发射管发射的红外线,与单片机相连的I/O口检测到一定的模拟电压,通过A/D转换将电压数值存储在AVR单片机内部,当房门打开时红外接收电路接收不到红外线,该电压值发生变化,单片机通过与存储的电压数值比较,判断处理。
(2) 声光报警功能,该功能主要有蜂鸣器和LED组成,该部分电路与单片机对应的I/O口连接,当单片机输出相应的电平时,三级管导通,电路就会工作,实现报警功能。
(3) 液晶显示,通过LCD12864将系统的状态信息显示出来供用户查看,同时按键与单片机I/O口连接,通过对按键的判断处理实现系统灵敏度的设置。
(4) 终端控制功能,该部分功能由HLK?RM04模块和Android智能手机实现,HLK?RM04模块的串口与单片机的串口连接,单片机将状态数据通过串口发送出去,HLK?RM04模块自动将串口接收的信息通过WiFi发送到空间,Android手机通过WiFi功能连接到该模块,通过本设计编写的客户端就能实现信息的接收和显示,同时发送对应的命令代码给单片机,单片机接收到命令代码解析后实现系统设置。
根据设计思想制作实物,经验证功能实现良好。本系统利用单片机和Android平台的结合,不仅实现低成本检测、显示和报警,而且通过串口?WiFi设备还能将系统数据无线传输到用户的智能手机上,真正实现了交互式的智能控制。 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT
参考文献
[1] 朱丹.基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统[J].绍兴文理学院学报,2010,30(10):69?72.
[2] 桑顺,牛晓聪,赵媛媛,等.AVR单片机与51单片机的比较[J].企业技术开发,2011,30(8):96?97.
[3] 牛睿,刘飞.基于AVR单片机的过采样原理的实现方法[J].自动化与仪器仪表,2008(3):72?74.
[4] 陈慧,王宏远.一种基于AVR单片机的树状菜单界面的设计[J].电子工程师,2005,31(6):68?70.
【关键词】单片机 电子显示屏 硬件电路 软件设计 主函数
LED字母、数字、汉字点阵式显示系统是集信息技术、电子技术、光电技术于一体的高科技产品,具有高稳定性、低耗能、高亮度、长寿命、高清晰度和更新方便等特点,以广告宣传或传递信息的载体等方式广泛应用于车站、码头、商场等公共场所。
本论文在实验室条件允许的情况下,设计并实现了一个能显示1 个字母的8 *8 的LED点阵式显示屏。该系统以SPCE061A系列芯片为核心,结合软件实现了动态字母的显示、跳屏及自检等功能。
一、凌阳16位单片机的概述
1.1单片机SPCE061A的概念。SPCE061A 是继μ’nSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是,在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能,SPCE061A 是凌阳科技公司μ’nSPTM (Microcontroller And Signal Processor) 系列产品中的16位微控制器芯片, 内置32k闪存, 其较高的处理速度使芯片能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号, 适用于数字语音识别等应用领域。在2.6V~3.6V工作电压范围内, SPCE061A 的工作速度范围为0.32~49.152MHz, 具备8通道10位ADC 输入功能,内置的具有自动增益控制的麦克风输入功能,双通道10位DAC音频输出功能及A、B两个I/O口输入输出功能。
1.2发展单片机SPCE061A的必要性。凌阳SPCE061A单片机不仅具有体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展;较强的中断处理能力;高性能价格比;低功耗、低电压等优点外,还有很强的模块化,例如:位操作模块、自动语音录音以及播放模块。另外,它还配有专门的编译环境IDE,这些都为软件的设计提供了方便。在硬件方面,单片机有输入输出端口,这就方便了单片机与机器人、计算机的连接。利用凌阳SPCE061A单片机作为整个系统的主控板,驱动机器人中的五个电机和机器人头部的扬声器。另外增加了特定人语音识别的功能,通过命令来控制机器人,使机器人智能化。
SPCE061A单片机耗电少,可以满足很多手提设备、掌上设备低能耗的需求,低能耗也是电子技术一直在追求的一个目标。SPCE061A单片机可方便的用来实现声音录制、播放,Midi音乐合成和语音识别,相比别的单片机比较有特色。SPCE061A单片机可方便的完成一系列乘加的运数,实现一些数据处理比较容易,别的单片机一般都不具备这种功能。SPCE061A单片机芯片里具备在线仿真调试电路,使调试和程序下载更加方便,也把仿真器和烧录器的成本给节省下来了。单片机体积小、质量轻、价格便宜,为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
1.3单片机SPCE061A的应用领域。目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种手机、充电器、电话、电风扇、录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
二、基于单片机SPCE061A的字幕机
2.1字幕机背景介绍
2.1.1点矩阵的种类及结构
现在市面上已出现很多有关点矩阵显示器的商品,如广告活动字幕机、股票显示板、活动布告栏等。它的优点是可按需要的大小、形状、单色或彩色来组合,可与微处理器连接,做各种广告性文字或图形变化。 何谓点矩阵显示器?其实它是由 LED按矩阵方式排列而得名。 点矩阵显示器的种类,可分为 5*7、5*8、6*8、8*8 等 4 种;而按 LED 发光变化颜色来分,可分为单色、双色、三色;按LED的极性排列方式又可分为共阳极与共阴极,其结构如所示。以 5*7点矩阵为例,一般市售注明 CA-P(共阳极)、CC-P(共阴极)。
本论文设计采用共阴极为LED的外形及共阴极LED的阵列结构。通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平,就可以有效的控制各显示点的亮灭。
三、结论
3.1实验环境
3.2μ’nSP集成开发环境
本论文的实验开发环境为unSP IDE 2.0.0。
IDE2.0.0作为μ’nSP IDE 工具截止现在(2005-11-11)最新的一个版本,它不但继承以前版本IDE的特点,同时增加了一些新的功能,集纳了众多用户在使用μ’nSP IDE 过程中提出的一些意见,并包含了一些新的例程。 IDE2.0.0 在编译优化、代码查错定位等方面都有了一定的进步,用户在使用本版 IDE 时,应该可以体会到,其对代码的严谨性有了更高的要求。而在新版 IDE 的各个方面,都有所加强,用户在使用过程当用会有所体会。 新添加功能、加强原有功能等, 都没有改变 unSP IDE 一惯的使用方法, 所以用户可以参考 unSP IDE184的用户手册,以学习μ’nSP IDE 的基本操作及相关知识,这在 IDE2.0.0 的使用当中是保持不变的。
μ’nSPTM 集成开发环境集程序的编辑、编译、链接、调试以及仿真等功能为一体。具有友好的交互界面、下拉菜单、快捷键和快速访问命令列表等,使编程、调试工作方便且高效。此外,它的软件仿真功能可以在不连接仿真板的情况下模拟硬件的各项功能来调试程序。
3.3 硬件原理
系统设计
在这里使用 8*8 双色点矩阵进行说明。
根据题目要求画出系统框图,参考如下:
在程序中控制点矩阵按照从左到右依次显点,最后可以得到字符‘A’。具体说来先显示第一幅图片持续一小段时间(在程序中使用 4KHz 的时基信号进行扫描,即持续 1/4096 秒) ,然后再显示第二幅图片,显示第三幅图片,显示第四幅图片,显示第五幅图片,然后再重新显示第一幅图片……这样一直循环进行。由于扫描的时间非常快,应用视觉效应,就可以看见字符‘A’。
点阵式字母显示屏的结构。电路包含电源电路、复位电路、时钟电路、单片机控制电路、记录电路、驱动电路和 LED点阵屏显示电路等七大部分。电源电路通过变压元件为整个电路提供5V的工作电位,复位电路可在需要时为单片机手动 复位清零 ,使整个 电子显示屏初始化;时钟电路是单片机的工作驱动电路;单片机内的程序控制着整个电路,其输出通过译码器SN74LS154译码作为点阵屏的驱动;记录电路记录单片机的工作特性,当出现错误时报警,亦即报警电路;驱动 电路包含阳极驱动和阴极驱动 ,分别驱动\点阵屏阳极和阴极。译码器 SN74LS154的输出经三极管 TP后的输出为阳极驱动,移位寄存器 SN74LS595 的输出为阴极驱动,从而使整个点阵屏显示电路正常工作,显示出所要求的字母或汉字。
在主函数流程图中调用点亮整屏显示包括红色与绿色,调用显示字符,调用动态效果,调用显示时钟等函数。
先对相关变量进行初始化;循环扫描亮 8行LED( 称点亮一帧图象);一帧图象扫描完毕后, 列指针向右移动 1位, 再扫描下一帧图象。为了控制字母共动的速度, 有时候要对一帧图象扫描数次后才将列指针移位……依次类推,列指针共向右移动 8位。这样,主观上感觉到图象向左滚( 移) 动;移动一个字母( 列指针右移 8位)后,字指针向下一个字母。再重复上述过程。这样,我们就能在显示屏上看到持续不断的滚动字母信息了。
显示字符函数、向左、向右、向上、向下移动字符函数中对计数变量进行初始化,对这几种模式用变量进行标识,初始化需要显示的字符指针,初始化列扫描指针。
3.4软件设计方案
硬件电路决定了LED点阵屏是以动态的方式点亮, 流动是以位进行的, 与字母模存放的形式有关。表1是以左移位,横向字母,从上往下方式取模。来说明流动程序算法。
设计基本思路
第一步: 先对相关变量进行初始化。
第二步:循环扫描亮 8行L E D( 称点亮一帧图象)。
第三步: 一帧图象扫描完毕后, 列指针向右移动 1位, 再扫描下一帧图象。为了控制字母共动的速度, 有时候要对一帧图象扫描数次后才将列指针移位……依次类推, 列指针共向右移动 8位。这样, 主观上感觉到图象向左滚( 移) 动。
第四步: 移动一个字母( 列指针右移 8位)后,字指针向下一个字母。再重复上述过程。这样 , 我们就能在显示屏上看到持续不断的滚动字母信息了。
四.实验步骤
4.1 设计思路
4.1.1 如何用单片机写字母显示器的系统
LED点阵电子显示屏我设计两种方案:
方案一:采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生LED点阵的行、列驱动信号。由于该系统不仅要实现信息的显示,还要具备键盘控制器、显示亮度连续可调、实时时钟显示、与PC机通讯等功能及其他发挥功能,这就要求需要用中大规模的PLD,设计多个接口电路,开发周期长,不易进一步扩展,同时系统的成本会急剧上升(相对于第二种方案)。因此,本设计并未采用这种方案。
方案二:采用单片机系统来实现。鉴于SPCE061A单片机比传统的SPCE061A系列8位单片机具有更加丰富的资源,而且数据处理速度快,同时“61板除了具备单片机最小系统电路外还包括有电源电路、音频电路(含MIC输入部分和DAC音频输出部分)、复位电路等,体积小,可靠性高。本系统的设计采用双单片机系统,一个主要用于完成多功能显示控制功能,另一个主要用于实时时钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能,这样提供了充足的内部空间和更多的外部接口;同时由于安装和调试工作可以并行进行,极大地缩短了总体设计和制造的时间。
4.1.2 点阵信息提取方案
将标准的点阵信息字模数据的字库文件(本系统中采用汉字库文件HZK16、ASCII码库文件ASC16)装入外扩ROM存储器,采用与PC机相同的编码(机内码),先进行基于PC机的预处理,提取需显示内容的机内码,通过串口发给单片机,单片机首先进行判断,若是ASCII码,则直接计算出起始地址,在ASC16文件中指定位置取出连续的16个字节即为其字模信息;若为汉字,单片机将机内码转换为区码和位码,再计算出起始地址,在HZK16文件中指定位置取出连续的32个字节即为其字模信息,然后送到显示器去显示。另外,PC机与单片机之间串口通信只是传输机内码,而不是传输字模信息,传输信息量小,不需要复杂的通信协议。这样既可以减轻单片机的负担,而且可以根据要求随时改变显示内容,非常简单灵活。
4.1.3 硬件电路设计
在日常生活中,经常可以看到各种各样的电子显示牌,有大型的也有小型的;有很多都是利用点阵LED 显示器组合而成的,掌握点阵 LED 的原理及使用方法有助于了解这类产品的工作原理、设计思想等。
4.1.4 硬件和软件设计
综合所有资料,总体设计硬件部分和软件部分。
题目:数字式温度计的设计(要用单片机写) 51系列单片机,程序,c语言
图用protel 99 se 画,只要是温度计就行了,论文写十多页就可以,大专水平
1、封面(见附图);
2、标题:题目简要、明确,一般不宜超过20个汉字;
3、论文类字数不少于5000字(不含图片);
4、工程设计类的设计图幅量为折合零号图2张,设计说明书字数不少于4000字(不含图片);
5、艺术类的设计图、效果图以全面反映作品风貌为目的,并要求制作出实物,其设计说明书字数不少于3000字(不含图片);
6、外语类论文要求用中文或外文书写,用外文书写字数不少于4000字(不含图片);
7、毕业设计(论文)及说明书正文字体格式:统一用a4纸打印,目录、标题:小三宋体,正文:五号宋体,参考文献:五号宋体;
8、毕业设计(论文)及说明书顺序:题名、作者姓名、作者单位、摘要、关键词、正文、参考文献、英文摘要和关键词;
9、参考文献格式:
著作:作者、书名、出版社、出版时间、页码。
论文:作者、论文、篇名、出版地、出版年、卷(期)、页码。
10、毕业设计(论文)使用统一封面、评语,并按封面、评语、正文的顺序装订(左侧)成册。
深圳信息职业技术学院
电子通信技术系
毕业论文(设计)
题 目:
学生姓名:
学 号:
专业班级:
指导教师:
年 月 日
深圳信息职业技术学院
毕业论文(设计)指导教师评语
学生姓名 学号
专业班级
毕业论文(设计)题目
评语:
成 绩:
指导教师:
关键词:角度传感器,C8051F005单片机,角度预置,步进电机,显示联动
0.引言:
传感器在现代信息技术中有着举足轻重的地位,传感器为系统提供进行处理和决策所必需的原始信息,很大程度上影响和决定着系统的性能,本设计采用以单片机为控制单元,用单轴倾角传感器检测平衡板倾斜角度,采取步进电机控制平衡板角度自动旋转目的。
1.硬件电路设计
角度传感器硬件连接图如图1所示,当步进电机带动平衡板倾斜到使角度传感器SCA60C处于水平位置时,Vo端输出+0.5V的模拟电压。传感器SCA60C仅可精确检测到0~90度的角度范围,当平衡板转到使角度传感器与水平面成90度的角度时,此时Vo端输出+5V的模拟电压。在0~90度的倾角范围内,Vo端输出的是正比于倾角大小的+0.5~+5V的模拟电压信号,当平衡板转动到使角度传感器与水平面间的角度从90度到180度的范围变化时,输出端Vo输出的是从+5V依次变化到+0.5V 的模拟电压信号[1][2],因此通过测定传感器SCA60C输出端Vo电压的大小即可确定平衡板与水平面的夹角。
步进电机驱动电路的设计本系统中,我们选择4相5线步进电机,其驱动电路主要由L297+L298组成,该驱动电路集驱动与保护于一体。L297是脉冲分配器,只要步进电机A、B、C、D四项依次连接到J1的1、2、3、4各点,且将剩下的一条线接地,L297就会自动的将输入到端口CW/CCW的脉冲分配给步进电机的各个相序,此时步进电机便可转动[3][4]。控制电机时只需单片机通过I/O口向L297的cw/ccw和clock端发送控制信号即可控制它的转速和正反转。驱动电路原理如下图2。论文参考。论文参考。
图1角度传感器硬件连接图图2步进电机驱动电路原理图
本系统主要由主控制器模块、角度检测模块、A/D转换模块、键盘模块和显示器模块等部分组成,系统连接图如图3所示:
图3系统框图
系统分为两个工作模式,工作于模式一时,可通过键盘模块预置一个角度,主控制器接收到此信息后,通过控制电机控制模块来使角度检测模块做出转动动作以使平衡板按输入角度完成倾斜动作。同时,角度传感器输出的模拟量经A/D转换模块转换后送入主控制器,主控制器据此输入判定平衡板是否已倾斜到预置的角度,并据此来控制电机控制模块,并且主控制器模块通过控制显示模块实时的显示平衡板的倾斜角度。通过按键模块可将系统切换到模式二,模式二的功能是能始终保持平衡板的水平,且能使显示模块显示的内容与平衡板联动,两种工作可通过按键来切换。系统使用c8051f00作为控制核心,128*64作为显示器,4*4键盘来输入需要预置的角度。程序具有角度预置和自动寻找平衡点两种模式,根据不同需要选择,具有友好人机界面,操作简单易懂。软件流程图如下图4所示:
图4 程序流程图
2.系统测试与分析
表1系统性能测试
基本要求测试 发挥部分测试 输入角度大小 平衡时角度 误差 起始倾斜角度 平衡时角度 误差 30o 29.07 o
0.70% 14 o
0 o
0 65 o
65.6 o
0.90% 32 o
0.3 o
0.90% 94 o
94.2 o
0.20% 80 o
0.3 o
0.38% 110 o
110.4 o
0.36% 76 o
0.7 o
0.92% 176 o
175.7 o
0.17 121 o
【关键词】液位检测;探测式水位传感器;步进电机
液位的检测是过程控制技术的重要构成部分,在国民经济发展上发挥了很大的作用。
一、探测式水位传感器
探测式水位传感器由步进电机、限位开关、拉线盘、传动齿轮以及测杆、测针等零部件组成,结构如图1所示。此传感器的基本测量原理是它将步进电机的正、反向的旋转通过齿轮和拉线的传递,转换为测针的竖直方向的位移。步进电机的运行是在脉冲信号控制下进行的,脉冲数据变化能够直观的反映电机转动角度的变化(测针的位移距离变化),测针的作用是产生水位信号。在水中放置一个零V的电极,测针触水时,即可使测针和电极之间形成电路回路,此时的测针为低电平——“0”,若测针离开水面,则测针的电平为高——“1”状态。
传感器的上部限位位置在测量时是固定的,一般将上部的限位点作为基准,在测量前是可以随意设置的。在进行测量时,首先使测针处于上限位置,同时对计数器赋值,作为基准测量初值。然后电机运行,使测针向下运行,停止在水面上方,进行水位的数据测量,并将数据存储。存储数据后,设置软件,使电机反向运行牵引测针上升到原上限点处,完成一次测量。
二、测量方式的选择
探测式水位计是由步进电机的转动驱动测杆进行运动,步进电机的转速是由其接受到的脉冲信号控制的,接受一个脉冲信号步进电机就会转动一个固定的角度。所以,我们可以控制脉冲的产生个数,进而控制步进电机的角度转变。还可以控制脉冲的频率的高低来控制步进电机的转动速率,进行调速。
采用单片机的定时计数器即可达到脉冲信号的产生与频率的控制,此种驱动方式具有易控制、高精度、不受水的温度和水质变化影响、测量水位变化快的特点。静态和动态水位都可进行测量。电机的步进角为1.5度,相应测针步进距离为0.1mm,全行程是300mm。
三、硬件设计
根据上面的传感器和水位测量方式的介绍与选择,本模块由步进电机驱动电路、水位探测式传感器组成。具体的实现框图如图2所示。
先由单片机检测水位传感器的初始状态,包括限位状态与确保测针处于水面上方,在确保检测无误后,然后执行水位测量程序,开始测量,首先执行触水信号的产生,使探针触水时返回信号,传递给单片机,得知水平面的具置。单片机接收后,再控制步进电机转动使探针进行多次的触水运动,且将多次的步进电机步进数存储,根据存储的数据计算出水位,由单片机显示在LED上。
单片机产生的控制步进电机进行转动的脉冲信号由P1.0产生,控制转动方向的脉冲由P1.1产生。脉冲分配器和功率放大电路将自动将此脉冲信号转换为步进电机三相的信号,由此来控制步进电机转动,实现对探针上下运动的控制。其结构组成框图如图3所示。
图3 单片机控制探针的组成框图
单片机接口电路产生的脉冲信号,通过脉冲分配器将单片机产生的脉冲信号进行分配后传输到步进电机。
由于单片机的驱动能力不足,这里采用的功率放大部分,是采用PMM8713组成的驱动电路,通过此驱动电路放大脉冲信号后,驱动步进电机牵引探针运动来实现水位的测量。
四、传感器控制信号
探针触水信号:因为探针触水的瞬间即可产生,且将信号送与单片机。所以它的响应时间直接影响到水位测量的精度。要想测量精度高,就必须要求其响应时间短。中断响应是一种立即响应,由此可以将响应时间减到最短。所以我们用中断来响应探针触水信号。
限位开关信号:它的作用是控制探杆运动的临界范围,使用单片机的P1.2口进行查询和控制。
参考文献:
关键词:单片机;交流阻抗特性;等效电路参数
中图分类号:TP216 文献标识码 A 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT
Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for
Two Port Passive Circuit
TANG Zhengming1 , ZHANG Sanmei2 , Zeng Jing1
(1 School of Electronic Information and Engineering, China West Normal University, Nanchong Sichuan 637009,China;
2 Experiment Center, China West Normal University, Nanchong Sichuan 637009, China)
Abstract: Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance, a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system, MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends , the load impedance characteristic is determined. Finally, the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed, which can be obtained under different operating frequency.
Keywords: MCU; AC Impedance Characteristics; Equivalent Circuit Parameters
0引 言
电路交流阻抗随信号源的频率变化,其具体表现为一定电阻R、电容C和电感L的串联、并联或混联在给定信号频率下所得到的等效阻抗。频率相对较高时,电路还可能产生相对较大的寄生电容、电感,从而出现寄生阻抗。如何快捷准确地获取电路在不同工作频率下的等效电路参数,对电路的分析与设计来说有着特殊重要的现实意义[1]。
已有的交流参数测试仪,其测量对象主要锁定在对交流电路频率、有效值、功率,或者单个元件阻值、电感量、电容量的测试,而对交流阻抗的智能化测量的探讨研究仍旧较少,且未曾涉及到负载为黑盒子电路(其可能为RLC元件,某用电器或电路模块,以下统称为负载电路)的等效参数测量[2-6]。本设计所实现的电路交流等效电参数分析仪的核心即为交流阻抗特性分析,通过采用单片机产生激励信号,能分析出给定工作频率下负载电路的交流阻抗特性,并进一步得到其等效电路参数。
1硬件电路
系统原理框图如图1所示。主要电路模块包括单片机(MCU)、放大电路、整流滤波电路、含双可调电容的RC振荡器等[7-8]。
图1 等效电参数分析仪原理图
Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer
MCU的型号为MSP430F169。放大电路用于将采集到的弱信号放大,再送入整流滤波电路,便于单片机(MCU)接收识别,放大电路型号为AD620。整流滤波电路,用于将采样信号转化为单向脉动波并滤除附带产生的杂波信号,使有用信号免受干扰,易于下一级电路的操作处理。可变电容C结合555定时电路模块构成RC振荡器,所产生的信号频率送入单片机识别,进而确定出接入电路的电容值。其中,可调电容C与电路的连接通过开关控制,该可调电容C为特制的双可调电容(构成RC振荡器的电容与接入测量电路的电容相同,并由同一旋钮控制调节),这样,可在隔离电路影响的情况下,获得接入电路电容的精确值。 为定值电阻,主要起限流作用,如当电路串联谐振时,使电路电流不至于过大,损坏仪器。 为采样电阻,为小阻值锰铜电阻,用于将负载电流转换为电压信号,再送入放大电路。 为负载电路。
2算法设计
根据有效值、功率因素的计算结果[9],可得到电路总阻抗
(1)
其中, 、 、 分别表示电路电压有效值、电流有效值、功率因素。 的正负与负载的特性有关,若负载为非电容性;则 ,若负载为非电感性则 。令 ,则有
(2)
系统采用调节可变电容C并结合单片机采集到的电流大小变化情况的方法,确定(2)中的正负符号,即实现负载阻抗特性的判定。由于可调电容与被测负载并联,设被测负载的电导和电纳分别为 和 , 可调电容电纳为 ,其等效电路如图2所示。
图2 阻抗特性的判断原理图
Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic当端电压有效值恒定时,电流有效值
(3)
即: (4)
可见,当 与 同号,即被测负载为电容性时,电容增大,电流 单调上升;而当 与 异号,即被测负载为电感性负载时,电容增大,电流 将先减小而后增大。因此,单片机可根据电容调节过程中采集到电流变化情况,判断出负载的阻抗特性。在此基础上,设负载 的等效阻抗为 ,由于测量电路为可调电容C与负载 并联,然后再与定值电阻 串联,根据电路串并联关系,则有:
(5)
联立(1)-(2)和(5),在已判断得到负载的特性的情况下,便可以解出 中的电阻R和电抗X。结合频率值即可得
(6)
(7)
因此,对于给定负载(如某单元电路),该测试仪能够获得给定工作频率下的交流等效电路参数,便于电路的分析与设计。
3 系统测试
系统设计完成后,通过键盘设定激励信号幅值和频率,调节电容旋钮,即可读出负载的等效电路参数。首先测试并选取了三个R、L、C电路元件,其参数值分别为10,10mH,1uF。再将电路元件安插在万用板上,借助万用板连接线使其形成简单的串联电路和并联电路,并同时具有典型的二端口结构,然后分别测试了信号频率为1KHz时,负载的等效电路参数。用 Idealization(I)和Test (T)分别表示理论值和测量值,结果如表1所示。
表1 测试结果
Tab.1 Test results
电阻() 电感(mH) 电容(uF) 串联(;uF) 并联(,mH)
I T I T I T I T I T
10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ; 1.65 9.97;1.59 9.91;0.15 10.04;0.23
测量 结果表明,在1KHz频率下,所搭建的串联电路具有阻容特性,而并联电路具有阻感特性。等效电路参数测量结果与理论值存在一定差异的可能原因主要在于:除工艺等因素外,导线等所引入的分布阻抗。
4 结束语
本文设计了一种电路交流等效电参数分析仪,可用于完成无源二端口电路的等效电参数测量。在测量交流等效参数时(特别在用作RLC测试仪的情况下),若测量频率较高,分布参数影响将较为显著,对低标称值元件的测量尤为不利。如何减小分布参数对测量结果的影响,还有待进一步研究。
参考文献:
[1]陈鹏,李固,边雁,等.采用RLC激励的EMAT圆柱探头设计参数分析[J].传感器与微系统2012,31(2):77-80. 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT
[2]王秀霞 电阻电容电感测试仪的设计与制作[J].电子技术,2012,30(2):47-49.
[3]任斌, 余成, 陈卫等.基于频率法和 MCU 的智能 RLC测量仪研制[J].微计算机信息,2007,23(10):129-130.
[4]陈小桥,黄恩民,张雪滨,等.基于单片机与 AD9851 的信号发生器[J].实验室研究与探索2011,30(8):98-102.
关键词:单片机;一体化;教学模式
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)08-0041-02
目前,计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片化三个方向高速发展。自1975年第一块单片微型计算机芯片问世以来,在短短的三十多年间,单片机技术已发展成为计算机技术一个非常有前途的分支,它具有体积小、性能优越、价格低廉等优点。一方面,单片机芯片是自动控制系统的核心部件,广泛应用于工业控制、智能化仪器仪表、通信终端设备、家用电器、高档电子玩具等领域;另一方面,单片机也是电子技术数字化的核心部件之一,在数字化电子产品中承担着数字信号处理的重任。鉴于单片机技术在实践中的广泛应用,很多高职院校电类专业均开设了《单片机技术》课程,但是院校之间的教学模式及教学效果存在着一定的差别,为了找到此类课程的理想教学方法,有必要对单片机课程的教学模式进行研究。
一、传统的单片机教学模式
传统的高职院校《单片机技术》课程存在一些比较普遍的问题,主要体现在适合高职学生的优质单片机教材较少,很多教材偏重于理论,相应的教学计划针对性不强,传统教学方法因过多体现“讲授式”特点,缺乏对学生主动学习与实践创新能力的关注。传统的“单片机技术”课程教学模式往往是“理论课+实验课”。理论课在教室采用多媒体或“粉笔+黑板”的方式,以逐个知识点的讲授为主。实验课在实验室环境下练习,且实验内容多为验证性实验。这种教学模式的缺点是教学中以教师为中心,理论与实践相脱节,学生被动地接受知识,学习过后不易理解和掌握。因此,开展《单片机技术》课程教学方法改革,探索适应新形势要求的教学方法已是必然。
二、单片机一体化教学模式
《单片机技术》自身就是一项实践性非常强的技术,光靠理论讲授和后续的实验验证根本不可能使学生很好的掌握这项高新技术,为了改变现状使学生掌握这项受之有用的技术,唯有在教学过程中加大实践的力度,使得学生能够在做中学,学中做,通过自己动手做而获得成就感,通过自己动手做而找到学习的乐趣,进而自主的学习。基于此,本文对单片机一体化教学模式进行探究,采用“教学做一体化”的教学方式,以项目情景和工作过程为导向,突出学生的主体地位,在做的过程中由教师教和学生学来共同完成教学活动。
三、单片机一体化教学具体实施
整个课程教学过程的实施按照“理论引导普通项目实训典型项目实训综合(创新)项目实训竞赛”的系列步骤展开。
1 实施方案。每个教学过程均安排在实训室采用“理论讲解-分析设计-学生编程-仿真-实训-设疑-再编程-再仿真-再实训”的方式进行,边讲边动手,有目的、有计划地带领学生先完成普通项目实训,再完成典型项目实训,然后完成综合(创新)项目实训。例如,要完成“8个发光二极管轮流点亮”的任务,教师先讲解完成这个实例需要掌握的相关电路原理和指令规则,接着引导学生一起来分析思考如何实现任务功能,待学生发现指令和任务之间的联系之后,让学生动手写程序,并仿真看结果对不对。如果仿真正确。再尝试将程序代码下载到实验板看结果是否正确。接下来再适当改变任务要求,让学生动手完成新任务。通过这样的过程,调动学生的主观能动性,提高学生学习兴趣,真正将“学-思-知-行”统一起来。
2 实施方法。本课程实践教学环节的实施按照“普通项目实训典型项目实训综合(创新)项目实训竞赛”的步骤循序渐进地展开,其组织形式也有相应的区别。
(1)普通实训项目。普通实训项目采用集中进行,统一指导和个别辅导相结合的方式进行。实训后学生必须根据要求,写出项目实训报告。实训过程中,教师的作用是导向、纠偏、督促、检查。重在培养学生自主创新地完成:资料查找、方案构思、电路设计与制作、编程及调试等工作,注重讲练结合,教师一般先有统一的入门指导,讲解实训的原理、方法、步骤、注意事项,根据需要作必要的现场操作演示,然后巡回指导。通过普通项目的实训使学生掌握单片机开发工具、单片机仿真软件、应用软件的使用方法,获得基本实训技能。掌握单片机指令应用、程序设计基本方法和技巧,提高了动手能力。
(2)典型实训项目。教师下达典型实训项目任务,提供参考资料书目,学生自己查阅资料,确定设计方案。在教师对设计方案检查无误后开始进行硬件原理图的设计和软件程序编制,调试硬件电路、调试设计程序直至成功,整个过程由老师提供技术支持。学生根据任务书的时间内容要求完成设计任务。典型实训项目采用相对集中、任务分散,小组讨论,个别辅导相结合的方式进行。通过典型实训项目的实训使学生进一步理解单片机的组成及工作原理,掌握接口电路的工作原理,理解接口技术、中断、定时/计数器等功能部件的基本原理和设计应用方法,培养学生的单片机应用与开发能力以及团队协作的能力。
(3)综合(创新)项目实践。综合(创新)项目实践采用课题组形式,每组学生进行任务分工,共同完成一个相对完整的设计任务:审题、查阅资料、方案构思、绘制原理图、电路板设计与制作、编程及调试、论文撰写等工作。教师采用相对集中、任务分散,小组讨论,个别辅导相结合的方式进行。教师在实训全过程中起技术指导作用。要真正提高学生单片机实际应用能力,单靠课堂(理论、实验)教学是不够的。为了巩固、提高学生单片机理论教学的效果,单片机应用设计综合项目,旨在继续强化学生单片机应用能力的培养,要求学生完成一个比较全面的单片机综合应用项目,对学生进行全面综合的训练,有效地提高学生的创造性思维和独立分析、解决问题的能力。
(4)竞赛。竞赛主要采用学生自由创作的形式,教师只对作品进行评价,通过学生独立对整个作品的设计制作、设计报告的撰写及答辩,使学生真正达到能够独立面对实际问题,独立分析及解决问题。
通过以上实施步骤有效地解决了传统理论课加实验课的单片机教学中遇到的问题,增强了学生的参与感,提高了学生的学习兴趣和动手能力,使理论教学与实际应用相结合,实现了一体化教学,对教学产生了积极的影响,增强了学生的创新意识和实践能力,具有一定的理论价值和实际意义。
参考文献: