基于arudino平台的电子课堂模拟实验系统

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1、基于arudino平台的电子课堂模拟实验系统朱琳武汉铁路职业技术学院摘要：高等职业教育屮，电工棊础和模数电子等课程实践条件相对紧张，开放式实验室等举措不能完全满足培养对象的实训实践需要，大量验证性实践只能由计算机仿真实验实现，采用以简arudino单片机与开源库为基础，设计一个以电池供电的可移动电子实践平台，能满足电工基础与模数电课程基木实践需要，还可以在后续课程中提高学生实践动手能力，推进课堂教学改革。关键词：Arduino;开放实骑;电工基础;模拟电子技术;实践教学;1需要解决的问题由于电子信息产业是国民经济重要组成部分，高职院校中大量开设了弱电类专业，但高职电工和模拟教学屮

2、往往存在实践条件受限的矛盾。由于历史发展的限制，目前高等职业教育中专业课实践条件改善明显，但相对于学生规模，专业基础课程的实践条件仍然有限，台位仍显不足。尤其是在电工基础，模拟电子技术等电类专业的基础性课程中，由于实践训练量大，在H常教学计划的执行当屮往往是进实验室难，实践培养效果难以满足人才培养方案的要求。另一方面，目前广泛投入电工试验箱以电工基础的安装训练为主要实践闪容，这样的配置便于学生完成电工职业资格证书所耍求的训练。但无法实施基本理论中的验证性实验，如果学生需要实践，只能通过仿真或是课外自行实验来完成。目前现有的计算机仿真需要从计算机抽象图像数字转移到现场实物的思维能力

3、，适合抽象思维能力强，综合素质较高的学生。对于高职层次学生，其教学效果差异性很大。模数电课程也有类似的问题，棊础部分实验时间比较少，不利于学生进行多次尝试。教学实践中，采用一体化教学可以解决上述问题，但对实验台位数提出了极高的要求。如果有一种不依托统一供电的实践设备，就可以保证电工基础甚至部分模数电教学中的实践环节可以放在普通课堂完成，学生在课下也可以方便的同吋学生可以完成和应的实践任务。如果实验模块和后续课程统一起来，也便于学生学习理解后续专业课程。在此指导思想下，以arduino平台为基础设计一个可以电池供电的简易的实验系统，用简易显示测量模块加上信号源配合自由插孔电路板就能

4、完成大多数基本电路验证实验。同时系统电路和源程序均为公开资源，学生可以进一步对程序电路调整实验。当学生后续学到单片机等课程以后，这套系统可以让学生在后续专业课程学习与实践中，提供一个实践对象，理解与实践电子产品软硬件结合项目。2实践系统组成本系统主耍组成部分测量显示模块，lKHz交流发生模块，具体电路由学生自行用面也板或者万用板实现。显示测量模块采用arduino平台构成核心检测显示模块，采用Arduino平台是因为Arduino封装了atmega128单片机ATmegal28。该单片机是ATMEL公司的8位系列单片机的最高配置的一款单片机，稳定性极高，被广泛的应用在丫汽车电车管

5、理、门禁系统、遥控器、智能家居以及计量电表等领域。相比51等传统单片机该CPU采用AVR内核，拥有16MHz工作频率，工作电压为2.7-5.5V。工作于16MHz、拥有4K字节的EEPROM与128K字节的系统内可编程Flash,运算速度快，存储容量大适应简易示波器的开发需求。同时arduion平台的开发环境ArduinoIDE棊于processingIDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发，是对avr-gcc库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，学生也可以快速的进行二次开发。由于arduino平

6、台可以使用4节1.5V供电，同时能对外提供3.3V和5V稳压输出，所以可以将交流信号发生模块与学生自主电路接入arduino平台。整个系统结构精简，移动性好，可以由学生上课自主携带。测量显示模块的测量平台为ARUDINOUNO系统板，被测电压通过引脚引入arduino实验板并通过内置的10位AD模数转换器转换成数字信号。由于整个实验班由实验板供电，被测电压控制在5V以下，所以一般不存在电压超范围问题。测量信号经过模数转换后，以申行模式输入一块棊于ST7920驱动的12864单色液晶显示屏，进行动态显示。动态阁每秒刷新屏幕25次，信号扫描周期可由外罝按键可调，由于信号发生模块产生信

7、号固定为IKHz左右，扫描周期调整范围不大，可以由软件调整实现。TkHz信号发生电路采用自激振荡器实现，由arduion实验平台供电，频率范围l-3kllz,振幅范围在200-400mV，用滑动变阻器调整频率与幅值输出范围。3系统成本与扩展性本设计总体成本不高，搭建简便便于学生自学研宄。ARUD1N0UNO的成品板价格在20元左右，基于液晶屏的模块成本为70元左右，1kHz信号发生模块电路成木在20元左右，所以此基于arduino的自主试验平台仅为120元。无论是学生自行采购还是