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1、实践课程的实施与效果的研究ok3designisapracticalapplicationandhaveastrongcurriculum.Inordertofullystimulatethecreativityofstudentssothatstudentsarefamiliaranddevelopmentprocess,tomasterthesingle-chipdesignanddevelopmentoftheprinciple,designpracticecourses.Thisarticledescribesthepracticeofintegr
2、atedcurriculumimplementationplan,givesatypicalexampleofthedesign.Afterseveralyearsofteachingpractice,thiscoursehasbeenagoodteachingresults.Key;thepracticeofintegratedcurriculum;teachingpractice1前言单片机系统设计是一门实践性、应用性很强的课程。传统的单片机系统设计实验教学,具有:①实验应用机会少;②缺乏具体的实验教学内容和完善的考试、考核方法;③验证性多,创新性少;
3、④实验教学内容与实践应用脱节的弊端[1]。这样的教学模式和方法,很难让学生完全掌握单片机系统设计的基本原理和开发方法,更不用说培养学生的创新能力。因此,为了培养和训练学生具备独立设计简单的单片机应用系统、编写系统控制程序的能力和技能,激发学生的创造力,我校在学生完成了《单片机系统设计》的理论课和汇编程序设计、七段数码显示、键盘扫描、AD转换、串行通讯等实验教学后,特开设了为期2周的综合实践教学环节。此教学环节让学生完成一个单片机系统的设计、开发、调试的完整过程,整个综合实践教学环节完成后,学生对单片机系统的学习和应用兴趣更浓了,而且具备了自行设计、开发简单
4、的单片机系统的能力。2任务与要求利用伟福Lab6000系列单片机仿真实验系统构成简单实用的单片机系统,要求如下:(1)充分应用MCS-51系列微处理器和伟福Lab6000系列单片机仿真实验系统所提供的硬件资源,自由选题实现一个简单实用的单片机系统。(2)要求具备必需的人机接口。(3)可以选用汇编或C51语言进行控制程序开发。设计的系统性能如下:(1)系统运行稳定,具有一定的抗干扰和故障自测能力。(2)系统设计安全可靠,具有出错报警和应急关闭能力。(3)系统精度达到一般民用品的基本要求。(4)人机接口界面友好、直观、操作简单。另外,我们提供了一些选题供学生拓
5、展思路,主要有:(1)出租车计价器。(2)温度控制系统。(3)可编程交通灯系统。(4)P电机调速系统。(5)数字温度计。(6)数字频率计。3设计范例3.1P电机调速系统P电机调速系统如图1所示,系统包含电机驱动电路和测速电路,两者构成闭环系统。电机驱动采用脉宽P调压电路,测速电路的核心部件是霍尔元件。图1P直流电机调速系统原理图[2]霍尔元件是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。在外磁场的作用下,当磁感应强度超过霍尔元件导通阈值BOP时,霍尔元件输出管导通,输出低电平。若外加磁场的B值降低到BRP时,输出管截止,输出高电
6、平。在直流电机的转盘上粘贴着一枚小磁铁,霍尔元件安装在转盘附近,每当磁铁靠近霍尔元件时霍尔元件导通,输出低电平,远离时霍尔元件截至,输出高电平。这样,直流电机转动一圈,霍尔元件就会输出一个脉冲,通过这个原理能够测出电机的转速。P是单片机系统中常用的模拟量输出方法,通过外接的转换电路,可以将脉冲的占空比转化成电压。直流电机的转速和驱动电压呈近似线形关系,改变脉冲的占空比,就可以改变直流电机的转速。系统结构图如图2,闭环工作时,测速电路测得的转速和给定的转速相减获得差值e,根据差值e运用PID增量控制算法获得控制量,即占空比,通过MCS-51的口线输出给定占空
7、比的脉冲,再通过转换电路转化成电压来驱动直流电机。系统控制算法采用增量型PID控制算法,如果k时刻电机当前转速是y(k),给定转速是r(k),PID控制器输入信号为e(k),输出信号为u(k),则离散的PID递推算法如下:图2P直流电机调速系统结构图3.2数字温度计数字温度计的核心电路——温度传感器调理电路如图3所示,温度传感器采用负温度系数的热敏电阻(NTC),NTC的阻值随着温度的上升而非线性下降,具体温度-阻值特性为(4)式中,RT、RT0是温度分别为T、T0时的电阻值;B为负温度系数热敏电阻的材料常数[3]。固定电阻和NTC组成的电阻桥输出电压随N
8、TC阻值的变化而变化,这种变化经过差动放大器的放大后送给AD转换器
