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關鍵詞:STM32單片機 原理 硬件電路設計
中圖分類號: TP368.1 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2015)11-0000-00
STM32是一種ARM Cortex-O內核,是專門針對低功耗、低成本、高性能嵌入式應用所設計的,根據其不同的內核架構,可分為很多種不同的產品。在STM32單片機當中,采用了ARM較為先進架構的內核,其實施性能和功耗控制等都較為優良,能夠最大限度的進行整合與集成,同時便于開發,能夠讓產品更加迅速的進入市場。在實際應用中,主要分為基礎型、智能型、高級型等產品類型。
1 STM32單片機的原理
1.1系統架構
STM32單片機的研發和應用,成功的取代了過去的低端單片機,是一種處理速度較高的新型處理器,具有十分豐富的內置資源,集成了兩路高級定時器和12位的AD,同時涉及了針對嵌入式應用底層化的新型內核。在STM32單片機當中,根據存儲空間的大小和使用性能的強弱,主要可分為通用型和增強型。在時鐘頻率方面,二者存在著較為明顯的差別,增強型單片機的MCU時鐘能夠達到72兆赫的最高頻率,性能十分突出。在兩種不同類型的STM32單片機中,都設置了相應的閃存,其區別在于外設接口方式和容量大小不同。
1.2 I/O模式和速率選擇
采用軟件進行編程,能夠使STM32單片機輸出50兆赫、10兆赫、2兆赫等不同的輸出功率。通過提高GPIO端口相應內部電路的速率,能夠將單片機的輸出速率提高。在設置GPIO速率的過程中,可以利用軟件的MODE寄存器來進行。在STM32單片機的GPIO輸入模式中,主要包含浮空輸入、下拉輸入、上拉輸入、模擬輸入等模式,而在輸出模式當中,則主要包括開漏復用輸出、推挽輸出、推挽復用輸出、開漏輸出等模式。
1.3 GPIO模式配置
在STM32單片機的模式配置中,可利用相關軟件配置成8種不同的模式,從而實現單片機通用的輸出和輸入模式,其通用輸入輸出引腳被劃分為不同的組別。
1.4 功能
由于STM32單片機中應用了72兆赫的CPU,因此基本上能夠實現零等待。在處理數據的過程中,無需額外的響應時間,僅在一個及其周期內,就能夠完成運算乘除法。該單片機的GPIO接口十分豐富,引腳的數量能夠達到114個。其中,能夠兼容5V的通用I/O接口數量為80個,因而STM32單片機能夠有效的處理很多的5V模塊。此外,其中還配置了16個外部中斷,并將兩個12位的模數轉換器掛載到內部總線上,從而實現了保持采集數據和多重采集數據的功能。在其內部,還集成有溫度傳感器。在處理器的定位方面,STM32是ARM類型的處理器,因此相比于普通的單片機,其在各個方面都具有更為優良的性能。在單片機內部集成了高級定時器、通用定時器、基本定時期,總數能夠達到7個。在與設備進行通信的過程中,集成了SPI接口、USB接口、CAN接口、USART接口等,從而與大多數的接口協議芯片都能夠實現順利的信息通信。此外,在單片機內部還集成了DMA直接存取寄存器,在向處理器傳輸數據的時候,不會占用CUP的處理時間,從而提高了單片機的整體工作效率。
2 STM32單片機硬件電路設計
2.1復位電路
如果STM32單片機處于休眠狀態或程序不可控狀態,可以通過重新上電的方式來進行初始化。不過,更好的方式是加裝一個復位按鍵,從而避免了重復上電對系統所帶來的影響。復位功能是連接單片機引腳和電容,使之形成回路,在按鍵時通過充放電實現初始化。因此,只需在按鍵位置設置一個電容形成回路,這樣在按下按鍵的時候,電容就能夠完成充放電,具體電路如圖1所示。
2.2供電模塊
STM32單片機是32位低功耗的高速MCU,具有較高的性價比。在工作中,只需要利用USB線與計算機相連,就能夠實現其運行和工作。不過,由于STM32中采用的處理器內核具有較寬的供電范圍,因此在大多數時候,會采取適中的電壓進行供電。在實際操作中,可以基礎過去的51單片機電源,利用ASM1117進行壓降,從而滿足STM32的供電需求。該供電電路能夠兼顧到電源自身的波動性和系統的穩定性,從而在電源的輸入端和輸出端加裝濾波電容,具體的電路如圖2所示。
2.3外設ADC轉換電路
由于濃度、濕度、光強、電流等無法直接顯示,因此需要將模擬量轉化為數字量,從而方便單片機的數據處理和人機交互。在STM32單片機的核心芯片中,掛載了ADC外設,同時在單片機內部嵌入了3個相互獨立的12位ADC,從而實現了模擬量和數字量的轉化。
3結語
STM32單片機相關領域當中一個十分重要的設備,該單片機以其優良的性能、較高的工作效率,受到了十分廣泛的應用。隨著相關領域工作研究的不斷發展和進步,為了進一步提高STM32單片機的性能,應當對其原理和硬件電路設計進行研究,從而針對實際工作進行優化和改善,使STM32單片機能夠發揮出更為良好的作用。
參考文獻
[關鍵詞]線路故障 監測 設計思路
中圖分類號:TM769 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)37-0237-01
1 概述
興茂采油作業區作為方興油田的主力產油區塊共有2條10kV配電線路,配電線路總長度153.2km,其中干線長度69.2km,分支線長度84km,分別從采油七廠臺肇聯變電站、頭臺一次變電站引電。
2 存在問題
由于變電運行調度權不在我公司,在出現電力線路故障時,電力調度即停電,因配電線路干線較長、分支較多、地貌多為稻田地,導致故障排查困難,且調度要求不徹底排除故障不予送電,致使配電線恢復供電時間較長。目前興茂采油作業區采用電伴熱工藝在停電期間整個生產鏈基本屬于癱瘓狀態,特別在冬季,如停電集油管線極易發生凍堵。因此盡快在電力線路發生故障時恢復送電成為保障油田正常生產和職工正常生活的重點。為了解決這一問題,在2013年,經過技術調研,規劃設計了電力線路故障監測系統。
3 電力線路故障監測系統原理
3.1 監測系統的組成
該系統由故障指示器(FI)、通信終端(ST)、信號源、主站(CS)組成。故障指示器和通信終端判斷故障,回傳故障信息,信號源主要是在發生單項接地故障時使用,主站進行信息匯總。
3.2 相間短路故障檢測原理
自適應型的故障指示器動作判據原理是根據配電線路故障時,線路電流一般會有如下變化規律:
在發生相間短路故障時電流I從運行電流突增到故障電流,發生一個正的I變化。經過一段時間T上級斷路器的電流保護裝置會驅動斷路器跳閘或熔斷器的熔絲熔斷,線路停電,電流和電壓下降為零。當線路上的電流突然發生一個正的突變,且其變化量大于一個設定值(正常電流),然后在一個很短的時間內電流和電壓又下降為零,則判定這個線路電流為故障電流。故障指示器在監測到故障電流后開始工作。
3.3 接地故障檢測原理
單相接地故障檢測是采用信號注入法。在發生單相接地故障后安裝在變電站的信號源主動向母線注入一個特殊的編碼電流信號,這個特殊的信號在接地點和信號源的構成的回路上流過,故障指示器檢測到這個特殊信號后指示接地故障,為主動檢測,對于現場干擾不敏感,具有較強的魯棒性。
3.4 通訊系統
3.4.1 故障指示器通信終端
故障指示器內置無線通信模塊,可將動作信號遠傳給通信終端;具有通信傳輸雙向確認功能,傳輸未成功時故障指示器應具備異常告警指示功能。
3.4.2 通信終端主站系統
通過GSM移動通訊網絡的通訊服務進行SMS(短消息)傳輸。
數據流程:
每1組故障指示器或開關設備配置一臺通信終端,通信終端采集指示器狀態和故障信息。
通信終端配置GSM通訊模塊,采用SMS方式傳送信息至故障定位主站。
主站配置GSM通訊模塊,可以按SMS方式接收通信終端發送的故障信息,并可以SMS方式將通訊狀態和故障結果發送至用戶手機。
主站與通信終端之間的短信息內容遵照標準通信協議或自定義協議。
4 設計思路
4.1 設備安裝
4.1.1故障指示器與通訊終端安裝
故障指示器與通訊終端為捆綁式使用,故障點位置的判斷與安裝故障指示器的位置有密切的關系。首先,在線路上安裝的故障指示器數量越多,定位的故障區段就越精確。其次,在合理的位置安裝故障指示器可以更快捷準確的定位故障點。
(1)變電站出口:
在變電站出口處安裝故障指示器,可判明站內或站外的故障,以及故障選線;
(2)主干線路分段處。
(3)線路重要分支處:對于支線長度超過0.5公里或者支線承擔重要負荷采用故障指示器指示線路故障分支。
線路分段和分支開關:
(4)線路上裝設了分段開關、支線開關、跌落式熔絲等具備開斷能力的設備后側。
(5)電纜線與架空線連接處。
(6)產權分界點。
經與現場情況結合,在兩個作業區電力線路上每隔3km安置一個故障指示器,也可滿足需求,并可減少工程費用。
4.1.2 信號源安裝
在興茂作業區臺茂甲線、臺茂乙線變電站出站處分別安裝兩臺信號源。由于七廠臺肇聯變電站已經安裝有信號源,因此興源作業區可省去安裝。
4.1.3 主站系統安裝
主站系統主要用接收全部故障定位系統終端匯報的指示器動作信息,對故障指示器遙信變位信息的糾錯和補漏,進行網絡拓撲分析和邏輯判斷,確定故障位置和進行短信通知,不需要值班人員。為降低成本,設計兩個作業區共用一套主站系統安裝在生產指揮中心。
4.2 工程投資
4.2.1主要工程量
4.2.2費用估算
5 結論和認識
電力線路監測技術于2012年在采油八廠、采油九廠等采油廠得到大規模應用,據使用單位反映效果良好,故障檢測準確率達到90%以上。該項技術適用于6~10kV配電系統,尤其是一些不帶開關、或原為手動開關不準備(或暫不適合)改造為電動開關的架空線主干線及分支處,并且不需要改造一次設備、投資省、見效快、容易實施、容易推廣。如我公司引進該項技術可確保在電力線路發生故障時,在最短時間內找到故障點進行維修,為油田正常生產和職工的正常生活提供電力保障。
關鍵詞:光伏發電系統;DC/DC仿真;DC/AC仿真
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.142
獨立型光伏發電系統系統結構如圖1所示,主要有太陽電池組件(方陣)、控制器、儲能蓄電池(組)、直流/交流逆變器等部分組成。光伏陣列發出的直流電通過器將其逆變為交流電供給負載,蓄電池將光伏陣列在白天發出的電能存儲起來,并在夜間和陰雨天給負載供電。
1 獨立型光伏發電系統構成
1.1 光伏電池組
光伏電池板又稱太陽能電池板 Solar panel,是由若干個太陽能電池組件按一定方式組裝在一塊板上的組裝件,通常作為光伏方陣的一個單元。通常做法是把片單體多晶硅電池串聯在一起。在實際應用時,根據負載要求,自由組合組件達到輸出功率的條件。
1.2 蓄電池組
蓄電池組是用電氣方式連接起來的用作能源的兩個或者多個單體蓄電池。白天太陽光照射到太陽能組件上,使太陽能電池組件產生一定幅度的直流電壓,把光能轉換為電能,再傳送給智能控制器,經過智能控制器的過充保護,將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進行儲存。
1.3 控制器
蓄電池充放電過程需要控制器來調節。光伏控制器是用于太陽能發電系統中,控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負載供電的自動控制設備。
1.4 逆變器
逆變器是一種由半導體器件組成的電力調整裝置,主要用于把直流電力轉換成交流電,一般由升壓回路和逆變橋式回路構成。升壓回路把太陽電池的直流電壓升壓到逆變器輸出控制所需的直流電壓;逆變橋式回路則把升壓后的直流電壓等價地轉換成常用頻率的交流電壓。
2 獨立光伏發電系統逆變電源的要求
要求具有較高的效率。由于目前太陽電池的價格偏高,為了最大限度地利用太陽能電池,提高系統效率,必須設法提高逆變電源的效率。 要求具有較高的可靠性。目前光伏發電系統主要用于邊遠地區,許多電站無人值守和維護,這就要求逆變電源具有合理的電路結構,嚴格的元器件篩選,并要求逆變電源具備各種保護功能,如輸入直流極性接反保護,交流輸出短路保護,過熱,過載保護等。同時,逆變電源的輸出應為失真度較小的正弦波。
3 單相獨立型光伏發電系統逆變電源主電路仿真
3.1 DC/DC變流電路仿真
直流升降壓斬波電路仿真模型如圖2所示,直流電源電壓為100V,負載為帶有電容濾波的電阻負載,電阻為2Ω ,濾波電容為1000μF 。開關采用IGBT,驅動信號由“Pulse Generator”環節產生,驅動信號頻率為1000Hz,占空比為50%。此時電路的仿真波形為圖3所示。
三幅波形中波形依次為驅動信號、負載電流、負載電壓,此時電路已接近穩態。
3.2 DC/AC逆變電路仿真
單相全橋逆變電路仿真模型如圖4所示,直流電源電壓為100V,負載為電阻電感負載,電阻為1Ω,電感為0.01H,開關采用MOSFET,逆變器工作頻率為50Hz,驅動信號由兩個“Pulse Generator”環節產生,占空比為49.5%。此時電路的仿真波形為圖5所示。
三幅波形中波形依次為負載電流、負載電壓和開關管1的電壓和電流,此時電路已接近穩態。
【關鍵詞】DX型中波發射機 控制板 555集成定時器 占空比 計數器
1 前言
PB200單元控制板的作用是提供低、中、高功率電平下實行本地/遠程步進啟動的順序控制,監視PB200單元工作狀態,對外部或內部故障情況進行保護性響應及提供故障狀態指示。下面分別介紹控制板時鐘電路采用器件和時鐘電路的工作原理。
2 555集成定時器工作原理
在數字電路系統中,為了使各部分控制電路在時間上協調動作,需要有一個統一的時間基準,用來產生時間基準信號的電路稱為時基電路。555集成定時器就是其中一種,它是由模擬電路與數字電路組合而成多功能中規模集成電路,只要配少量外部器件,就可組成觸發器、振蕩器等電路。圖1A所示555集成定時器的外形引腳圖。
其中1腳為電源地端;2腳為觸發端;3腳為輸出端;4腳為強制復位端;5腳為閾值電壓控制端;6腳為閾值端;7腳為放電端;8腳為電源電壓端。圖1B所示555集成定時器原理框圖,整個電路包括分壓器、比較器、基本RS觸發器、放電開關和輸出級五部分。
(1)分壓器:由三只5kΩ電阻串聯組成分壓器,其上端接電源(8腳),下端接地(1腳),為兩個比較器C1、C2提供基準電平。使比較器C1“-” (5腳)端接基準電平 ,比較器C2“+”端接 。如果在控制端(5腳)外加控制電壓,可以改變兩個比較器的基準電平。不用外加控制電壓時,可用0.01uF的電容使5流接地,旁路高頻干擾。
(2)比較器:C1、C2是兩個比較器。其“+”端是同相輸入端,“-”端是反相輸入端。由于比較器的靈敏度很高,當同相輸入端電平略大于反相端輸入電平時,其輸出端為高電平;反之,輸出低電平。因此,當高電平觸發端(6腳)的觸發電平大于 時,比較器C1輸出為高電平;反之輸出低電平。當低電平觸發端(2腳)的觸發電平略小于 時,比較器C2輸出為高電平;反之,輸出為低電平。
(3)基本RS觸發器:基本RS觸發器主要由或非門G1、G2構成,比較器C1和C2的輸出端就是基本RS觸發器的輸入端R和S。因此,基本RS觸發器的輸出狀態(3腳)受6腳和2腳的輸入電平控制。圖中的4腳是低電平復位端,如果在4腳施加低電平,此信號經G0(非門)輸出高電平,再經G3(或非門)輸出低電平,然后經G4(非門)輸出高電平,再經G5(非門)使3腳輸出低電平。平時一般將4腳接電源Vcc,取消強制復位功能。
(4)放電開關:NPN型晶體管三極管VT構成放電開關,基極接基本RS觸發器G4(非門)輸出端。假設4端接電源Vcc時,取消強制復位功能,G0輸出為低電平,當 =0時,經G3輸出高電平,然后經G4輸出低電平,VT的基極電位為低電平,VT截止;反之,當 =1時,VT飽和導通。可見VT作為放電開關,其通斷狀態由觸發器的狀態決定。
(5)輸出級:由基本RS觸發器的輸出端 驅動,該輸出級通常為推挽式電路,或是簡單的緩沖器,通常能夠提供 200mA的輸出電流。
圖1C所示555集成定時器構成的無穩態自激多諧振蕩器。其工作原理:接通電源后,Vcc經R1、R2給電容C充電。由于電容C上的電壓不能突變,電源剛接通時VC< ,所以555定時器內部比較器C1輸出低電平,C2輸出高電平,即R=0,S=1,基本RS觸發器置1,輸出端Q為高電平。此時 =0,使內部放電管截止。當VC上升到大于 時,R=1,S=1,基本RS觸發器狀態不變,輸出端Q仍為高電平。
當VC上升到略大于 時,R=1,S=0,基本RS觸發器置0,輸出端Q為低電平,這時 =1,使內部放電管飽和導通。于是電容C經R2和內部放電管放電,VC按指數規律減小。
當VC下降略小于 時,內部比較器C1輸出低電平,C2輸出高電平,基本RS觸發器置1,輸出端Q為高電平。這時, =0,內部放電管截止。于是電容C放電結束,并重新開始充電。如此循環不止,輸出端就得到一系列矩形脈沖。
占空比定義為在一個振蕩周期內輸出為高電平所占時間的百分比。在充電期間T充內,輸出為高電平;在放電期間T放內,輸出為低電平。因此占空比為
3 74HC161同步計數器工作原理
74HC161為4位二進制同步加法計數器,帶異位清零端,具有輸出保持功能,具有n位級聯進位輸出端。圖2A所示74HC161同步計數器引腳圖:
其中: :異步清零端。低電平有效,即該端為低電平時計數器內部的四個觸發器清零。它的作用不受CLK脈沖的影響。CLK:時鐘脈沖輸入端,即計數器脈沖輸入端。上升沿有效。RCO:動態進位輸出端。用來作n位級聯使用。高電平有效,即通常處于低電平,出現進位信號時為高電平。進位信號為正脈沖。 :同步預置控制端。低電平有效,即該端為低電平時,可以通過輸入數據端A、B、C、D對輸出狀態進行預置。該端通常應為高電平。A、B、C、D:輸入數據端。預置時向各輸入數據端送入數據,就可使相應的輸出端QA、QB、QC、QD的狀態為輸入端的數據。QA、QB、QC、QD:計數器狀態輸出端。QD為最高位,QA為最低位。QD可作十六分頻輸出端,QC可作八分頻輸出端,QB可作四分頻輸出端,QA可作二分頻輸出端。ENT、ENP:使能端。在計數過程中使能端必須均為高電平,一旦有其中一個使能端ENT或ENP為低電平時,計數器禁止計數,計數器保持禁止之前的狀態。
圖2B所示74HC161同步計數器功能表。
4 控制器板時鐘電路工作原理
控制板時鐘電路主要由一只555集成定時器與的電阻、電容構成無穩態自激多諧振蕩器,產生8kHz的時鐘信號;它的輸出與五只74HC161同步計數器相連構成分頻器,分別輸出4kHz、128Hz、64Hz、32Hz、16Hz、1/64Hz的時鐘脈沖信號,這些信號分別送到各PAL和EPLD中,提供相應的控制。圖3所示PB200單元控制器板上時鐘信號產生電路。
U20(555定時器)與R16、R15、C70等元器件接成無穩態自激多諧振蕩器。因為電阻、電容數值誤差很大,因此時鐘脈沖精度不高。
U15、U16、U17、U18、U19 (74HC161)串在一起構成五級分頻器,它們的3(A)、4(B)、5(C)、6(D)引腳均接地為低電平;555時基電路輸出的8KHz時鐘信號都送到2腳(CLK)中去,U15的1、9、10、7腳接高電平,U15-14(QA)為二分頻輸出端,輸出4KHz時鐘脈沖信號。
U15-15(RCO)與U16-10(ENT)相連,當對8KHz時鐘脈沖信號進行十六分頻后( ),U15-15輸出高電平,U16計數器開始工作,U16-13(QB)為四分頻輸出端,輸出128Hz時鐘脈沖信號;U16-12(QC)為八分頻輸出端,輸出64Hz時鐘脈沖信號;U16-11(QD)為十六分頻輸出端,輸出32Hz時鐘脈沖信號。
U16-15(RCO)與U17-10(ENT)相連,當對500Hz時鐘脈沖信號進行十六分頻后( ),U16-15輸出高電平,U17計數器開始工作,U17-14(QA)為二分頻輸出端,輸出16Hz時鐘脈沖信號。
U17-15(RCO)與U18-10(ENT)相連,當對32Hz時鐘脈沖信號進行十六分頻后( ),U17-15輸出高電平,U18計數器開始工作。
U18-15(RCO)與U19-10(ENT)相連,當對2Hz時鐘脈沖信號進行十六分頻后( ),U18-15輸出高電平,U19計數器開始工作,U19-12(QC)為八分頻輸出端輸出 Hz時鐘脈沖信號。
另外,我們可以從圖3上看到CUL信號接到U17-1、U18-1、U19-1腳( ),CUL信號是低壓電源故障信號,正常時為高電平;當控制板出現低壓電源故障時,U17、U18、U19計數器被異步清零,它們的輸出均為低電平,這樣16Hz、 Hz的時鐘脈沖無輸出。
5 結語
關鍵詞:proteus仿真賽 獨立學院 培訓方法
我校自 2012年以來,一直在組織培訓學生參加江西省電路仿真設計比賽,這個比賽是基于 proteus和 keil軟件進行的,要求參賽學生熟悉模擬電路、數字電路、傳感器技術以及單片機系統相關的知識,比賽以組委會組織專家組命題的形式進行,要求學生在 8小時內完成設計任務。那么,如何讓學生在有效的時間內,順利完成比賽任務,就和平時的準備和訓練息息相關,一套行之有效的培訓方法是學生成功獲獎的關鍵,本文給出了筆者多年來仿真比賽的培訓經驗,拋磚引玉,可以作為同行們培訓的參考。
電路仿真比賽涉及知識面廣,對培訓老師的要求比較高,同時比賽結果也是一所學校教學水平的側面反映,特別是那些注重工程實踐的課程的教學水平。以賽促改,是仿真設計比賽的直接目的,比賽過程中反映的各種問題都可以作為學校課程教學和實驗室建設的改革依據。競賽必將引起學院各級領導和廣大教師重視實踐教學環節,提高實踐教學水平,重視實踐環境的改善,全面提高學生的創新意識和創新素養。所以,電路仿真比賽積極促進了學校實踐教學的改革和實用性人才培養模式的建立和推行。
一、傳統電路仿真教學模式存在的問題
1、傳統培訓的方法存在缺陷
我校自2012年參賽,一直都在摸索有效的培訓方法和體系,從近三屆比賽中學生暴露的各種問題充分體現了傳統培訓方法的不足。其一,是掌握的知識面不夠寬,知識點分離,綜合能力不強。學生拿到一個設計任務之后,提出的設計方案存在不合理的地方,同時不能充分地論證和比較所給方案,設計也是采取生搬硬套的方式照搬參考模板,不會自己構思新的設計電路;其二,學生綜合分析的能力有待加強,他們分析問題只看點不看面,更不用說系統的整體配合了,究其原因是生硬地理解所學習的知識點,不能靈活地面對所接觸的各種電路。
2、課程理論教學脫離工程實踐
培訓過程中,布置給學生任務之后,學生不能迅速找準相關的資料參與設計,多數學生首先選擇的參考資料就是教材和教學參考書,說明學生的思維始終停留在傳統教學的培養模式中,缺乏工程意識,思維有局限性。同時也反映了平時我們的課程教學也存在脫離工程實際的缺陷。
3、教學工作中缺乏對學生實驗技能的培養
在培訓過程中,我們發現學生不太習慣計算元件參數的值,而采取實驗匹配的辦法來選擇使用的元件,而大多數同學不習慣使用實驗數據表格對設計進行分析,獲得實驗數據之后也不能正確總結歸納數據的規律,電路調試和故障排查的能力比較差。這些現象側面反映了我們的實驗教學內容驗證型的實驗過多,綜合設計型實驗過少,沒有培養學生的綜合設計能力。
4、教學中缺少編程思想方面的培養
電路仿真比賽中的題目是必須使用單片機的,采用的語言是 C語言,我們學校開設了很多和單片機編程有關的課程,比如《微機原理與接口技術》、《單片機原理與技術》以及《 C語言程序設計》等,但是這些課程的教學過于注重語言、語法的解釋,而沒有很好地加強學生編程思想的培養。導致學生不會編程,影響了比賽的成績。
二、電路仿真設計比賽培訓方法的創新
如何提高學生在電路仿真設計比賽中的成績,針對培訓中出現的各類問題和歷屆本校電路仿真設計比賽成功經驗和失敗教訓,本文提出一些列培訓方法的創新。
1、重視實踐教學內容的教學
構建電路仿真設計相對獨立的實踐培訓體系,首先要求培訓教師拋棄傳統教學觀念,從以教師為核心的傳統授課模式變成以學生為主老師為輔的培訓模式;從單一的實驗驗證培訓體系轉換成層次型、綜合性性項目、案例式培養體系。
培訓過程中,同一個電路或者模塊讓學生自己整理多個方案,并獨立完成對方案的評價和論證,讓學生自己選擇不同型號的芯片實現同一功能,并總結對比其優劣,不同的芯片使用過程中電路如何修改?為什么改變。為了配合這一環節有效進行,要求學生參閱相關的文獻資料,多上圖書館和相關網站積累設計經驗,并以論文、讀書筆記以及產品制作的方式提交培訓作業,由老師仔細批改,認真點評。
2、采取項目導向、任務驅動的培養模式
改變傳統的先講理論,在根據理論進行實踐論證的授課方式,每次培訓內容都以項目案例為素材,一次課解決一個工程實際問題。對于單片機系統的培訓,我們選用若干個典型的單片機產品,結合一些工程小案例或者項目,把單片機中斷、定時計數器、串行通信、 I/0口等理論知識融合在項目設計中,讓學生在實際動手過程中深刻體會到什么是端口?什么是中斷?為什么要中斷?等理論問題,變抽象理論為具體形態,讓學生在真實的模型下建立其中斷、端口和定時計數等概念,為以后的設計打下堅實的基礎。
3、聯系實驗室教學部門,實行全開放式實驗教學
我們和實驗室進行了溝通,實行全開放式實驗教學。充分發揮開放實驗室的作用,制定了開放式實驗室的管理辦法以及開放式實驗教學方案,充分保障開放實驗室工作的有序進行。開放性實驗室是分層次面對不同學生開放的,一定時期內,每一個層次的實驗室對應一個開放式實驗項目,配備指導教師,由指導教師負責推行對應實驗室的項目教學工作。
開放式實驗室的推行,大大提升了學生動手能力,是一個對電路仿真賽培訓起著重要作用的側面措施,負責開放式實驗室的教師都是電路仿真設計賽的指導老師,這樣的方式給學生實踐能力的培養帶來了好處,同時也重構了師生關系,讓之后的系統培訓工作變得順利。
4、加強課外電子活動,調動學生學習興趣。
我校組建了電子設計興趣小組,開展了各種不同形式的第二課堂活動,培養學生電子設計者必須具備的獨立思考、綜合分析和解決問題的能力,充分利用學校機房和實驗室作為學生活動的場地,配備專門的老師進行指導和協助,成立電子設計創新指導中心,對選拔后的學員進行指導教師負責制,幾乎是一對一的輔導形式,讓這些拔尖的學生可以參與老師的科研項目,獨立承擔科研課題中的小型項目設計。鼓勵學生多動手,多參加這樣的科技活動。
三、結語
大學生電路仿真賽是一個實踐性很強的比賽,其培訓過程是一個細致而嚴謹的過程,如何變理論為實際,是這個培訓工作的中心,我們給出了很多輔助培訓的項目,也研發了很多案例進行課程培訓,基本上滿足了受訓學生具有電子系統的設計和開發能力。經過近幾年的不斷探索與實踐,我們的培訓和比賽工作都取得了一定成績,從 2102年開始每年比賽我們學校都有學生獲獎,累計獲得一等獎 3人次,二等獎 3人次,三等獎若干。實踐證明,這些培訓的措施取得了較好的培訓效果。
參考文獻:
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