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1、實踐課程的實施與效果的研究ok3designisapracticalapplicationandhaveastrongcurriculum.Inordertofullystimulatethecreativityofstudentssothatstudentsarefamiliaranddevelopmentprocess,tomasterthesingle-chipdesignanddevelopmentoftheprinciple,designpracticecourses.Thisarticledescribesthepracticeofintegr
2、atedcurriculumimplementationplan,givesatypicalexampleofthedesign.Afterseveralyearsofteachingpractice,thiscoursehasbeenagoodteachingresults.Key;thepracticeofintegratedcurriculum;teachingpractice1前言單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計是一門實踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計實驗教學(xué),具有:①實驗應(yīng)用機(jī)會少;②缺乏具體的實驗教學(xué)內(nèi)容和完善的考試、考核方法;③驗證性多,創(chuàng)新性少;
3、④實驗教學(xué)內(nèi)容與實踐應(yīng)用脫節(jié)的弊端[1]。這樣的教學(xué)模式和方法,很難讓學(xué)生完全掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本原理和開發(fā)方法,更不用說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此,為了培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生具備獨(dú)立設(shè)計簡單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、編寫系統(tǒng)控制程序的能力和技能,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,我校在學(xué)生完成了《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計》的理論課和匯編程序設(shè)計、七段數(shù)碼顯示、鍵盤掃描、AD轉(zhuǎn)換、串行通訊等實驗教學(xué)后,特開設(shè)了為期2周的綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。此教學(xué)環(huán)節(jié)讓學(xué)生完成一個單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試的完整過程,整個綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)完成后,學(xué)生對單片機(jī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用興趣更濃了,而且具備了自行設(shè)計、開發(fā)簡單
4、的單片機(jī)系統(tǒng)的能力。2任務(wù)與要求利用偉福Lab6000系列單片機(jī)仿真實驗系統(tǒng)構(gòu)成簡單實用的單片機(jī)系統(tǒng),要求如下:(1)充分應(yīng)用MCS-51系列微處理器和偉福Lab6000系列單片機(jī)仿真實驗系統(tǒng)所提供的硬件資源,自由選題實現(xiàn)一個簡單實用的單片機(jī)系統(tǒng)。(2)要求具備必需的人機(jī)接口。(3)可以選用匯編或C51語言進(jìn)行控制程序開發(fā)。設(shè)計的系統(tǒng)性能如下:(1)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,具有一定的抗干擾和故障自測能力。(2)系統(tǒng)設(shè)計安全可靠,具有出錯報警和應(yīng)急關(guān)閉能力。(3)系統(tǒng)精度達(dá)到一般民用品的基本要求。(4)人機(jī)接口界面友好、直觀、操作簡單。另外,我們提供了一些選題供學(xué)生拓
5、展思路,主要有:(1)出租車計價器。(2)溫度控制系統(tǒng)。(3)可編程交通燈系統(tǒng)。(4)P電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。(5)數(shù)字溫度計。(6)數(shù)字頻率計。3設(shè)計范例3.1P電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)P電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示,系統(tǒng)包含電機(jī)驅(qū)動電路和測速電路,兩者構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動采用脈寬P調(diào)壓電路,測速電路的核心部件是霍爾元件。圖1P直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖[2]霍爾元件是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。在外磁場的作用下,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過霍爾元件導(dǎo)通閾值BOP時,霍爾元件輸出管導(dǎo)通,輸出低電平。若外加磁場的B值降低到BRP時,輸出管截止,輸出高電
6、平。在直流電機(jī)的轉(zhuǎn)盤上粘貼著一枚小磁鐵,霍爾元件安裝在轉(zhuǎn)盤附近,每當(dāng)磁鐵靠近霍爾元件時霍爾元件導(dǎo)通,輸出低電平,遠(yuǎn)離時霍爾元件截至,輸出高電平。這樣,直流電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈,霍爾元件就會輸出一個脈沖,通過這個原理能夠測出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。P是單片機(jī)系統(tǒng)中常用的模擬量輸出方法,通過外接的轉(zhuǎn)換電路,可以將脈沖的占空比轉(zhuǎn)化成電壓。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動電壓呈近似線形關(guān)系,改變脈沖的占空比,就可以改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2,閉環(huán)工作時,測速電路測得的轉(zhuǎn)速和給定的轉(zhuǎn)速相減獲得差值e,根據(jù)差值e運(yùn)用PID增量控制算法獲得控制量,即占空比,通過MCS-51的口線輸出給定占空
7、比的脈沖,再通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成電壓來驅(qū)動直流電機(jī)。系統(tǒng)控制算法采用增量型PID控制算法,如果k時刻電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速是y(k),給定轉(zhuǎn)速是r(k),PID控制器輸入信號為e(k),輸出信號為u(k),則離散的PID遞推算法如下:圖2P直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2數(shù)字溫度計數(shù)字溫度計的核心電路——溫度傳感器調(diào)理電路如圖3所示,溫度傳感器采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC),NTC的阻值隨著溫度的上升而非線性下降,具體溫度-阻值特性為(4)式中,RT、RT0是溫度分別為T、T0時的電阻值;B為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的材料常數(shù)[3]。固定電阻和NTC組成的電阻橋輸出電壓隨N
8、TC阻值的變化而變化,這種變化經(jīng)過差動放大器的放大后送給AD轉(zhuǎn)換器
