單片機電氣控制綜合實驗教學平臺
功能、作用介紹
在單片機相關課程改革中,提出了開放性、設計性和工程性的實驗教學基本理念。市面上目前沒有合適的實驗教學裝置,能夠適合這些教學理念。為此,專門開發研制了一套獨具特色的實驗教學平臺,并反復試用、改進后批量裝備實驗室。
實驗教學實踐證明,該實驗教學平臺滿足了實驗教學改革的需要,取得了良好是實驗教學效果。
1、 基本實驗教學理念
1)開放性
實現實驗教學“三開放”:實驗內容開放(實驗原理、方案由學生自主選定)、實驗時間開放(課上、課下相結合)、實驗地點開放(部分實驗內容學生可在寢室完成);
2)綜合設計性
實現了實驗教學的“兩綜合”:不同課程知識的綜合應用、軟件和硬件的綜合應用,為綜合設計性實驗的開展創造條件;
3)工程性
面向工程設計,注重創新能力的培養:實驗對象源自工程實際,學生可以通過各種綜合性的設計,提高創新能力。
2、結構及功能
基于上述實驗教學理念,開發出單片機實驗平臺,其硬件結構由三個層次構成:
1)核心實驗板
核心實驗板包括CPU及相應的外圍電路??梢愿鶕枰x用MCS51系列、ARM系列單片機和TMS320LF240X系列DSP等機型。核心實驗板也可以獨立做一些基本的實驗,如指令的熟悉、開發系統的試用、基本I/O的實現等。
核心實驗板本身就是一套實驗裝置,只需與個人計算機USB連接就可以做一定數量的實驗,不需要電源等其他配套設備,學生可以借到寢室或其他實驗室做實驗。
2)通用實驗板
通用實驗板是實驗箱的本體,用于擴充核心實驗板的功能。在實驗箱上插上不同CPU核心實驗板,就能做相應機型的擴展實驗。
通用實驗板上包括常見的課程實驗所必須的實驗內容,包括按鍵、開關、發光二極管、數碼管、液晶顯示器、A/D、D/A電路等。
核心實驗板和通用實驗板主要包括基本的課程教學實驗內容,力爭內容全面多樣,包括一定的設計性內容,可供學生選做。比如LED數碼管顯示實驗,可以分別設置動態、靜態和串行、并行等方式供學生選做。
通用實驗板上包括有豐富的擴展接口,以與專門的實驗對象連接。
3)專用實驗對象
在實驗箱之外,配備一定數量的各種測量、控制對象,供學生做設計性、綜合性實驗時選用。
專用實驗對象包括一定數量的電氣類測量控制對象,以增強學生對工程實際的了解。
3、效果及效益
該實驗平臺自2009年開始研發,經反復改進,2011年批量生產出70臺裝備單片機實驗室,已用于2009級、2010級、2011級、2012級學生的《單片機原理及應用》課程實驗及相關課程設計,并用于少量本科生、研究生的畢業設計,受到實驗師生的普遍好評。
先后在《中國電力教育》雜志、電工理論學會學術年會上,發表了介紹相關教學理念、教學經驗的學術論文。
2012年華中科技大學出版社出版的教材《DSP原理及應用》、《單片機原理及應用》均以該實驗平臺支撐相關的應用部分的內容。
該項目2010年通過華中科技大學實驗技術項目驗收。2012年,該項目通過了華中科技大學組織的專家鑒定,鑒定基本結論為:該項目具有兼容性和開放性的特點,已經在實驗教學實踐中取得了良好的效果;實驗教學平臺在將單片機和電氣工程相結合的實驗教學應用方面,達到了水平。
2012年該項目被評為華中科技大學“實驗技術研究成果”一等獎。
作品名稱:單片機電氣控制綜合實驗教學平臺
學?;騿挝唬喝A中科技大學電工電子實驗教學示范中心