單片機電氣控制綜合實驗教學(xué)平臺
功能、作用介紹
在單片機相關(guān)課程改革中，提出了開放性、設(shè)計性和工程性的實驗教學(xué)基本理念。市面上目前沒有合適的實驗教學(xué)裝置，能夠適合這些教學(xué)理念。為此，專門開發(fā)研制了一套獨具特色的實驗教學(xué)平臺，并反復(fù)試用、改進后批量裝備實驗室。
實驗教學(xué)實踐證明，該實驗教學(xué)平臺滿足了實驗教學(xué)改革的需要，取得了良好是實驗教學(xué)效果。
1、 基本實驗教學(xué)理念
1)開放性
實現(xiàn)實驗教學(xué)“三開放”：實驗內(nèi)容開放(實驗原理、方案由學(xué)生自主選定)、實驗時間開放(課上、課下相結(jié)合)、實驗地點開放(部分實驗內(nèi)容學(xué)生可在寢室完成);
2)綜合設(shè)計性
實現(xiàn)了實驗教學(xué)的“兩綜合”：不同課程知識的綜合應(yīng)用、軟件和硬件的綜合應(yīng)用，為綜合設(shè)計性實驗的開展創(chuàng)造條件;
3)工程性
面向工程設(shè)計，注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)：實驗對象源自工程實際，學(xué)生可以通過各種綜合性的設(shè)計，提高創(chuàng)新能力。
2、結(jié)構(gòu)及功能
基于上述實驗教學(xué)理念，開發(fā)出單片機實驗平臺，其硬件結(jié)構(gòu)由三個層次構(gòu)成：
1)核心實驗板
核心實驗板包括CPU及相應(yīng)的外圍電路?？梢愿鶕?jù)需要選用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(fā)系統(tǒng)的試用、基本I/O的實現(xiàn)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(shù)量的實驗，不需要電源等其他配套設(shè)備，學(xué)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(yīng)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(nèi)容，包括按鍵、開關(guān)、發(fā)光二極管、數(shù)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(xué)實驗內(nèi)容，力爭內(nèi)容全面多樣，包括一定的設(shè)計性內(nèi)容，可供學(xué)生選做。比如LED數(shù)碼管顯示實驗，可以分別設(shè)置動態(tài)、靜態(tài)和串行、并行等方式供學(xué)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(shù)量的各種測量、控制對象，供學(xué)生做設(shè)計性、綜合性實驗時選用。
專用實驗對象包括一定數(shù)量的電氣類測量控制對象，以增強學(xué)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(fā)，經(jīng)反復(fù)改進，2011年批量生產(chǎn)出70臺裝備單片機實驗室，已用于2009級、2010級、2011級、2012級學(xué)生的《單片機原理及應(yīng)用》課程實驗及相關(guān)課程設(shè)計，并用于少量本科生、研究生的畢業(yè)設(shè)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(xué)會學(xué)術(shù)年會上，發(fā)表了介紹相關(guān)教學(xué)理念、教學(xué)經(jīng)驗的學(xué)術(shù)論文。
2012年華中科技大學(xué)出版社出版的教材《DSP原理及應(yīng)用》、《單片機原理及應(yīng)用》均以該實驗平臺支撐相關(guān)的應(yīng)用部分的內(nèi)容。
該項目2010年通過華中科技大學(xué)實驗技術(shù)項目驗收。2012年，該項目通過了華中科技大學(xué)組織的專家鑒定，鑒定基本結(jié)論為：該項目具有兼容性和開放性的特點，已經(jīng)在實驗教學(xué)實踐中取得了良好的效果;實驗教學(xué)平臺在將單片機和電氣工程相結(jié)合的實驗教學(xué)應(yīng)用方面，達到了水平。
2012年該項目被評為華中科技大學(xué)“實驗技術(shù)研究成果”一等獎。
作品名稱：單片機電氣控制綜合實驗教學(xué)平臺
學(xué)校或單位：華中科技大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心
