時(shí)間：2023-03-25 10:43:38
導(dǎo)語(yǔ)：在單片機(jī)理論論文的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：AT89C51串行口無(wú)線(xiàn)數(shù)字電臺(tái)串行通信
一般的數(shù)字采集系統(tǒng)，是通過(guò)傳感器將捕捉的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數(shù)字信號(hào)，存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，或送給微處理器，或通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進(jìn)行處理。無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是樣一套利用無(wú)線(xiàn)手段，將采集的數(shù)據(jù)由測(cè)量站發(fā)送到主控站的設(shè)備。
1系統(tǒng)組成
系統(tǒng)組成如圖1、圖2所示。
系統(tǒng)由測(cè)量站和主控站兩部分組成。測(cè)量站主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、存儲(chǔ)，接收遙控指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。主控站的主要工作是發(fā)送遙控指令、接收數(shù)據(jù)信息、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理、隨機(jī)顯示打印等。
2AT89C51與數(shù)字電臺(tái)的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機(jī)，是一種低功耗、高性能的、片內(nèi)含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機(jī)，工作電壓范圍為2.7～6V（實(shí)際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。它有一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，能同時(shí)進(jìn)行串行發(fā)送和執(zhí)著收。通過(guò)RXD引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和TXD引腳（串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進(jìn)行通信。
2.1通信協(xié)議與波特率
數(shù)字電臺(tái)與單片機(jī)、終端主控機(jī)的通信協(xié)議為：
通信接口——標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口，9線(xiàn)制半雙工方式；
通信幀格式——1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位；
波特率——1200baud。
數(shù)字電臺(tái)選用Motorola公司的GM系列車(chē)載電臺(tái)，工作于VHF/UHF頻段，可進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數(shù)傳（9線(xiàn)制標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口），也可進(jìn)行話(huà)音通信；采用二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）調(diào)制解調(diào)方式，符合國(guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì)CCITT.23標(biāo)準(zhǔn)。在話(huà)帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)字傳輸時(shí)，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時(shí)使用。實(shí)際使用時(shí)，電臺(tái)工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執(zhí)行收、發(fā)操作，但不能同時(shí)進(jìn)行）即可滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設(shè)置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位。
發(fā)送前，由軟件設(shè)置第9位數(shù)據(jù)（TB8）作奇偶校驗(yàn)位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程。串行口能自動(dòng)把TB8取出，裝入到第9位數(shù)據(jù)的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，使TI=1。
接收時(shí)，置SCON中的REN為1，允許接收。當(dāng)檢測(cè)到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時(shí)，開(kāi)始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）。當(dāng)滿(mǎn)足RI=0且SM2=0或接收到的9位數(shù)據(jù)為1時(shí)，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無(wú)效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率與SMOD值同時(shí)決定：
方式3波特率=T1溢出率/n
當(dāng)SMOD=0時(shí)，n=32；SMOD=1時(shí)，n=16。T1溢出率取決于T1的計(jì)數(shù)速率（計(jì)數(shù)速率=fosc/12）和TI預(yù)置的初值。
定時(shí)器T1用作波特率發(fā)生器，工作于模式2（自動(dòng)重裝初值）。設(shè)TH1和TL1定時(shí)計(jì)數(shù)初值為X，則每過(guò)“28-X”個(gè)機(jī)器周期，T1就會(huì)發(fā)生一次溢出。初值X確定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系統(tǒng)中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51與數(shù)字電臺(tái)的硬件連接
AT89C51與數(shù)字電臺(tái)的硬件連接如圖3所示。
系統(tǒng)采用異步串行通信方式傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。利用單片機(jī)串口與數(shù)字電臺(tái)RS232數(shù)據(jù)口相連。電臺(tái)常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0，收狀態(tài)；PPT=1，發(fā)狀態(tài)），單片機(jī)P3.5腳輸出高電平。單片機(jī)使用TTL電平，電臺(tái)使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。3片光電耦合器6N137實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電臺(tái)之間的電源隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性能。
單片機(jī)通過(guò)帶控制端的三態(tài)緩沖門(mén)74HC125、非門(mén)74HC14控制電臺(tái)的收發(fā)轉(zhuǎn)換，以及指令的接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。接收時(shí)，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺(tái)PPT腳為低電平，將其置為接收狀態(tài)；同時(shí)c1=0，74HC125A導(dǎo)通，接收的指令由電臺(tái)的RXD端輸入，經(jīng)MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門(mén)，送入單片機(jī)RXD腳。發(fā)射時(shí)，P3.5=0，經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺(tái)PPT腳為高電平，將其置為發(fā)射狀態(tài)；同時(shí)c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導(dǎo)通，數(shù)據(jù)由單片機(jī)TXD腳輸出，經(jīng)74HC125B緩沖門(mén)、光電隔離、MAX232電平變換，通過(guò)電臺(tái)TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
3通信軟件設(shè)計(jì)
通信軟件至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。采取差錯(cuò)控制與容錯(cuò)技術(shù)是非常重要的。
*主控站發(fā)送的指令中包含一定數(shù)量的同步符55H和3字節(jié)的密碼。測(cè)量站在連續(xù)收到5個(gè)同步符后進(jìn)行密碼驗(yàn)證，驗(yàn)證通過(guò)后正式接收指令字節(jié)；如未通過(guò)，則測(cè)量站發(fā)一信號(hào)讓主控站重發(fā)，三次驗(yàn)證不過(guò)則停發(fā)該命令。測(cè)量站發(fā)/主控站收時(shí)，驗(yàn)證方式與此相同。驗(yàn)證通過(guò)后，測(cè)量站開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。
*一個(gè)指令由3字節(jié)構(gòu)成，第二字節(jié)等于第一字節(jié)加上35H，第3字節(jié)等于第二字節(jié)加上36H。如果收到的指令不符合此規(guī)則，則重發(fā)該命令，連續(xù)三次錯(cuò)誤時(shí)停發(fā)。
*主控站每發(fā)一個(gè)指令，測(cè)量站都回送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。該應(yīng)答信號(hào)中包含原指令樣本。
下面給出單片機(jī)串行口與電臺(tái)的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在內(nèi)部RAM的2FH單元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計(jì)數(shù)器，T1方式2，串口用
SETBTR0；啟動(dòng)T0
MOVBTL，#0F3H；波特率設(shè)定為1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數(shù)據(jù)，禁止接收
接收及驗(yàn)證程序：
NUMEQU2BH；同步符個(gè)數(shù)值存放在內(nèi)部RAM的2BH單元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節(jié)同步符
MIMDB''''WSC''''：3字節(jié)密碼“WSC”
SETBP3.5；置電臺(tái)收狀態(tài)
SETBREN；允許串口接收
A1：MOVNUM，#0；記錄連續(xù)到同步符55H的個(gè)數(shù)
A2：JBRI，A2；串口有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)A3
A3：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉(zhuǎn)A1
INCNUM；收到的同步符個(gè)數(shù)加1
MOVA，NUM；取收到的同步符個(gè)數(shù)
CJNEA，#5，A2；未收夠連續(xù)5個(gè)55H轉(zhuǎn)A2
A4:MOVNUM,#0;密碼驗(yàn)證，記錄收到密碼字節(jié)數(shù)
A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼
MOVTEMP，A；保存密碼
JBRI，A6；串口收完一個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)A6
…
A6：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉(zhuǎn)A4
INCNUM；收到的密碼個(gè)數(shù)加1
MOVA，NUM；取已收到的密碼字節(jié)數(shù)
CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉(zhuǎn)A5
發(fā)送程序：
CLRP3.5；置電臺(tái)發(fā)狀態(tài)
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表發(fā)送同步符和密碼共24字節(jié)
INCDPTR
LCALLSEND-CH；調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM數(shù)據(jù)首址，發(fā)送外部RAM中的數(shù)據(jù)到電臺(tái)
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=發(fā)送字節(jié)數(shù)
B3：MOVXA，@DPTR；取數(shù)據(jù)
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3，#0，B4
CJNER4，#0，B5
B4：DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH：SETBTB8
MOVSBUF，A
DB0，0，0，0，0，0，0，0
JNBTI，$；延時(shí)4μs
CLRTI
RET
論文關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；實(shí)踐教學(xué)；全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽；項(xiàng)目教學(xué)
全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是由原國(guó)家教委和電子工業(yè)部組織的面向全國(guó)高等學(xué)校相關(guān)專(zhuān)業(yè)在校學(xué)生的競(jìng)賽項(xiàng)目，是我國(guó)高校中舉辦時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)施范圍廣、參與學(xué)生最多的競(jìng)賽之一，已成為考核大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的一個(gè)重要標(biāo)尺，得到了高等教育界和社會(huì)的廣泛認(rèn)可。大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)高校電子專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面的改革起到了積極的促進(jìn)作用，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力搭建了良好的平臺(tái)。在沈陽(yáng)工程學(xué)院，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽平臺(tái)上對(duì)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，并取得了一定的效果。
一、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問(wèn)題
目前各高校由于觀(guān)念、資金、師資和環(huán)境等方面的原因，單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)存在以下幾方面問(wèn)題：
第一，實(shí)踐教學(xué)觀(guān)念仍存在偏差。由于受傳統(tǒng)文化教育觀(guān)念的影響，部分師生重理論、輕實(shí)踐的觀(guān)念仍客觀(guān)存在，實(shí)踐教學(xué)缺乏整體性、關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性，仍處于理論課程的從屬部分，甚至部分實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)流于形式。
第二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端仍然存在。實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)置較為零散，順序和內(nèi)容仍需優(yōu)化；在開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證型的內(nèi)容多，開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少，同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容存在單一性，而多知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)少，并且在所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程中缺少與工程實(shí)際相結(jié)合的綜合性、研究性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展和綜合能力的提高。
第三，實(shí)踐教學(xué)師資力量有待提高。教師中能夠滿(mǎn)足實(shí)踐實(shí)訓(xùn)技能要求的人數(shù)比例不高，一部分年輕教師從高校畢業(yè)后進(jìn)入學(xué)校從事教學(xué)工作，缺乏實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練，自身尚不能成為行家，難以勝任相關(guān)的實(shí)踐指導(dǎo)工作。
第四，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投資有限，校內(nèi)外實(shí)踐基地的建設(shè)不盡完善，不能滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)踐的需要。
第五，實(shí)踐教學(xué)缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)與考核方法?，F(xiàn)行的教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制不能起到強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和鼓勵(lì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革創(chuàng)新的積極性，相反存在著制約傾向。
二、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革
大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的目的在于推動(dòng)電子信息類(lèi)課程建設(shè)，引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)、提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力；吸引、鼓勵(lì)廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。本文從師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式等方面探討實(shí)踐教學(xué)改革。
1.師資隊(duì)伍建設(shè)
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容往往落后實(shí)際幾年甚至更多，這就要求教師能適應(yīng)和趕上這種發(fā)展、變化，要有更寬更新的知識(shí)面和更豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷地將新內(nèi)容、新技術(shù)、新方法充實(shí)到教學(xué)中去。我們研究制定了教學(xué)隊(duì)伍知識(shí)、技術(shù)不斷更新的科學(xué)有效的培養(yǎng)培訓(xùn)制度。鼓勵(lì)教師到國(guó)內(nèi)知名高校和高新技術(shù)企業(yè)學(xué)習(xí)深造，同時(shí)積極邀請(qǐng)高水平的技術(shù)人才給教師作報(bào)告。
2.依托電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽豐富單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
（1）優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。制訂實(shí)踐教學(xué)大綱時(shí)應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整學(xué)時(shí)，以順應(yīng)單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有的教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p，刪除一些課本中的老化的、無(wú)關(guān)緊要的、過(guò)于理論化或抽象化的內(nèi)容，增加一些在生產(chǎn)生活中可能運(yùn)用到的真實(shí)案例和最新的單片機(jī)理論知識(shí)，通過(guò)實(shí)際案例將抽象的理論具體化。在教學(xué)中，適當(dāng)加強(qiáng)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生既能看懂匯編語(yǔ)言也能夠運(yùn)用C語(yǔ)言將復(fù)雜的程序簡(jiǎn)單化。
（2）推廣應(yīng)用proteus仿真軟件及keil編譯軟件。Proteus仿真軟件上有國(guó)際通用的虛擬儀器及電子元器件庫(kù)，學(xué)生可以更加方便地進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)和仿真測(cè)試，觀(guān)察電路的工作狀態(tài)及軟件運(yùn)行后的變化情況。同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課件等形式引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)使用keil軟件。在單片機(jī)中，所有硬件電路設(shè)計(jì)、對(duì)應(yīng)軟件都可以在proteus和keil平臺(tái)上進(jìn)行。Keil完成單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試，proteus完成硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果查看。這些軟件極大地開(kāi)拓了單片機(jī)的學(xué)習(xí)空間，降低了單片機(jī)的學(xué)習(xí)成本，提高了學(xué)習(xí)效果。轉(zhuǎn)貼于
3.結(jié)合電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，改進(jìn)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式
（1）項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用。建立以任務(wù)或項(xiàng)目為教學(xué)主線(xiàn)、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的實(shí)踐教學(xué)模式。在學(xué)生最初接觸單片機(jī)課程時(shí)，將單片機(jī)在實(shí)踐生產(chǎn)的應(yīng)用介紹給學(xué)生，并將科研項(xiàng)目或往屆電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的作品（如多功能函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器等）帶進(jìn)課堂，激發(fā)學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)實(shí)踐的操作，帶領(lǐng)學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中深化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，并在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的能力。課程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不僅要求學(xué)生具有獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，更加對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力提出一定要求。在教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)電子競(jìng)賽方向設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義的電路，這不僅是對(duì)學(xué)生綜合能力的提升，更是為學(xué)生將來(lái)走向社會(huì)成為應(yīng)用型人才打下良好基礎(chǔ)。
（2）以競(jìng)賽為契機(jī)，推進(jìn)單片機(jī)課外教學(xué)。作為一門(mén)知識(shí)更新速度較快的課程，單片機(jī)教學(xué)的實(shí)戰(zhàn)性得到重視。在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的推進(jìn)下，學(xué)生逐漸走出課堂，不僅僅滿(mǎn)足于平時(shí)課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而是自動(dòng)自發(fā)地走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，將單片機(jī)的學(xué)習(xí)當(dāng)做課余生活的重要組成部分。我校為學(xué)生成立了開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，并為學(xué)生購(gòu)置了AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板、51系列單片機(jī)試驗(yàn)箱等最新實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作中使用到的各類(lèi)元器件。同時(shí)教研室機(jī)房的每臺(tái)計(jì)算機(jī)均配備了keil編譯軟件和proteus仿真軟件，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中可先通過(guò)仿真軟件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)思路、電路和程序的正確性，并在仿真成功后利用開(kāi)發(fā)板或?qū)嶒?yàn)箱完成實(shí)驗(yàn)操作。以大賽為契機(jī)，讓學(xué)生在以“取得名次為目標(biāo)，提高能力為目的”思想指導(dǎo)下，主動(dòng)思考，勤于鉆研，通過(guò)大量電路板的繪制、編程仿真、調(diào)試等練習(xí)將動(dòng)手操作能力不斷地提到新的高度。
在整個(gè)競(jìng)賽的準(zhǔn)備過(guò)程中，學(xué)生表現(xiàn)出單片機(jī)學(xué)習(xí)的極大熱情，每次項(xiàng)目完成后教會(huì)學(xué)生做好總結(jié)和鞏固工作并鼓勵(lì)他們探索新的任務(wù)，通過(guò)親身實(shí)踐獲得實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)成科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，掌握基本的科學(xué)方法，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。
（3）加深校企交流，為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造良好平臺(tái)。填鴨式的教學(xué)模式使得許多大學(xué)畢業(yè)生在就業(yè)后只會(huì)“紙上談兵”。為填補(bǔ)工程技術(shù)人才的空缺，真正讓學(xué)生帶著技術(shù)走向工作崗位，我校不斷通過(guò)與企業(yè)的交流進(jìn)行課程改革。近年來(lái)，我校與東軟集團(tuán)、中科院微電子所、中科院自動(dòng)化所、中科院計(jì)算所等多個(gè)企業(yè)均有合作，安排學(xué)生到生產(chǎn)線(xiàn)及公司研發(fā)部門(mén)參觀(guān)學(xué)習(xí)，到相應(yīng)崗位短期實(shí)習(xí)，許多在電子競(jìng)賽中涌現(xiàn)的優(yōu)秀人才更是被各企業(yè)錄用。
我校還建立了完整的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在平臺(tái)上，學(xué)生不僅可以獲取最新的單片機(jī)技術(shù)知識(shí)和科技資訊，還可以與往屆畢業(yè)生進(jìn)行在線(xiàn)交流，對(duì)目前的就業(yè)形勢(shì)、就業(yè)方向有更好的把握。促使學(xué)生提高自身水平，為順利就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。
4.單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)考核方式的改革
單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)考核重點(diǎn)考核和評(píng)價(jià)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力的掌握程度。改革過(guò)去主要以平時(shí)成績(jī)?yōu)橹骺己四Ｊ?，采取更加系統(tǒng)、合理并與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法相適應(yīng)的多樣化考核方式，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的發(fā)展與提高。具體做法如下：平時(shí)出勤成績(jī)占20%，平時(shí)各章課題實(shí)驗(yàn)成績(jī)占40%，期終實(shí)踐技能考核成績(jī)占40%（其中，考核內(nèi)容完成情況占20%，課題報(bào)告答辯成績(jī)占20%）。
期終實(shí)踐技能考核內(nèi)容為完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)任務(wù)。為了有效、合理地組織考核，安排2～3人一組，每組內(nèi)容不同、難度相當(dāng)，完成時(shí)間為3～4天。評(píng)分（包括系統(tǒng)測(cè)試、審閱課題報(bào)告和答辯）時(shí)間為1～2天。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新精神
隨著科技的不斷發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，它滲透到了我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)，更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。高校的很多專(zhuān)業(yè)，單片機(jī)是必修課。單片機(jī)是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，為了讓學(xué)生學(xué)好這門(mén)課程，教學(xué)實(shí)踐是非常好的手段。單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)包括單片機(jī)基本理論試驗(yàn)、典型功能實(shí)驗(yàn)（課程設(shè)計(jì)）、應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)（畢業(yè)設(shè)計(jì)）以及新技術(shù)使用實(shí)驗(yàn)等多環(huán)節(jié)訓(xùn)練。
一、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的意義及現(xiàn)狀分析
隨著經(jīng)濟(jì)和科技的飛速發(fā)展，社會(huì)需要很多素質(zhì)高、能力強(qiáng)、有開(kāi)拓精神的人才。高校單片機(jī)教學(xué)，不僅要傳授給學(xué)生單片機(jī)理論上的知識(shí)，還應(yīng)該讓學(xué)生掌握基本實(shí)踐手段，更為重要的是要讓學(xué)生擁有運(yùn)用這些手段從事科學(xué)研究的能力。高校單片機(jī)教學(xué)中的實(shí)踐教學(xué)，就是基于上述原因考慮的。但是，在實(shí)踐教學(xué)中，教師傳授學(xué)生實(shí)踐技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，尤其是不能培養(yǎng)學(xué)生的能力，不能讓學(xué)生的知識(shí)和能力得到全面的發(fā)展。因此，在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中，教師必須選擇合適的教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
在傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)課程中，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)均是以單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱或者單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)裝置為實(shí)驗(yàn)器材，這些實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性試驗(yàn)和訓(xùn)練性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，只是被動(dòng)根據(jù)教師的指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)講義一步一步來(lái)完成實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。在進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生非常被動(dòng)，同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)又與實(shí)際應(yīng)用完全脫軌，因此經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生學(xué)完了整個(gè)單片機(jī)課程但是卻不知道單片機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合的現(xiàn)象。這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生，根本就不具備實(shí)際開(kāi)發(fā)能力，更別說(shuō)是創(chuàng)新型人才了。
為了從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，我們應(yīng)該在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，這樣就要求我們建立單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，打破單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)、為理論教學(xué)服務(wù)的傳統(tǒng)觀(guān)念。建立這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，首先就得改變傳統(tǒng)觀(guān)念，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位。新體系中的實(shí)驗(yàn)不應(yīng)再是簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性試驗(yàn)和訓(xùn)練性試驗(yàn)，而應(yīng)該是各階段的實(shí)踐訓(xùn)練。為了把學(xué)生培養(yǎng)成為有單片機(jī)開(kāi)發(fā)能力的高素質(zhì)人才，我們必須利用實(shí)驗(yàn)室的有利條件，運(yùn)用現(xiàn)代化的實(shí)踐教學(xué)手段，改革和完善單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和方法。
二、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)改革的具體途徑
（一）改變教育觀(guān)念，提高單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的地位
在以前的單片機(jī)教學(xué)中，教師普遍重視理論教學(xué)而輕視實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)只是附屬和服從于理論教學(xué)。要培養(yǎng)出高素質(zhì)的、具有單片機(jī)開(kāi)發(fā)能力的人才，教師必須改變傳統(tǒng)觀(guān)念，重視實(shí)踐教學(xué)，把實(shí)踐教學(xué)放在和理論教學(xué)同等重要的地位。另外，在以前的單片機(jī)教學(xué)思想上，注重的是繼承，要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，就必須改變這種教育思想，樹(shù)立創(chuàng)新教育觀(guān)念，努力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的思維方法和敏銳的觀(guān)察力。
（二）完善實(shí)踐教學(xué)方法，豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
1.改革實(shí)踐教學(xué)方法
將實(shí)驗(yàn)過(guò)程在理論教學(xué)中體現(xiàn)。教師在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)，可以聯(lián)系實(shí)際，聯(lián)系學(xué)生設(shè)計(jì)的課題，在課堂上進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)內(nèi)容豐富、靈活機(jī)動(dòng)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，它要求學(xué)生自行進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、安裝、制作、仿真調(diào)試、燒錄到脫機(jī)運(yùn)行。學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作以及排除各類(lèi)故障的過(guò)程，實(shí)際上是一個(gè)培養(yǎng)他們動(dòng)手能力和獨(dú)立創(chuàng)新意識(shí)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程讓學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)際操作進(jìn)行結(jié)合，讓他們的綜合素質(zhì)得到鍛煉和提升。在實(shí)驗(yàn)課程中增加新技術(shù)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)新技術(shù)的過(guò)程中了解該技術(shù)的發(fā)展空間，會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用全開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，讓學(xué)生參與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室和單片機(jī)科研基地的建設(shè)，參與科研項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，這樣能夠鍛煉學(xué)生各方面的能力。在各個(gè)階段的實(shí)訓(xùn)中，教師要特別注意自己的定位，要把自己定位為一個(gè)實(shí)驗(yàn)組織者和指導(dǎo)者，讓學(xué)生發(fā)揮主體作用。在實(shí)驗(yàn)中，要讓學(xué)生自始至終都是主角，把傳統(tǒng)教育中成功的方面與創(chuàng)新教育有效地結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。
以全開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為例，全開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的“三開(kāi)放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是由學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)，教師在其中只是起引導(dǎo)作用。實(shí)行開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高有著顯著成效，同時(shí)，還能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體做法是：每個(gè)學(xué)期開(kāi)學(xué)的前兩周，通過(guò)學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型，其中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類(lèi)型包括計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和可選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生提前預(yù)約，然后由教師安排時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以做計(jì)劃內(nèi)項(xiàng)目，也可以做可選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，甚至可以自己設(shè)定一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，教師可要求學(xué)生把實(shí)驗(yàn)情況記錄下來(lái)，做一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由教師進(jìn)行指導(dǎo)和審核。教師應(yīng)該盡量保證實(shí)驗(yàn)在教學(xué)時(shí)間、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)境上的開(kāi)放。所謂教學(xué)時(shí)間上的開(kāi)放是指實(shí)驗(yàn)室一直對(duì)學(xué)生開(kāi)放，只要學(xué)生愿意，可以隨時(shí)去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程不受計(jì)劃學(xué)時(shí)的限制；所謂教學(xué)內(nèi)容上的開(kāi)放是指教師不必拘泥于教學(xué)計(jì)劃，可以適當(dāng)?shù)赝黄葡拗?，根?jù)學(xué)生的實(shí)際需要進(jìn)行教學(xué)；所謂教學(xué)環(huán)境上的開(kāi)放是指教師應(yīng)該為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的環(huán)境。因此，教師必須改變傳統(tǒng)教學(xué)觀(guān)念，改變教學(xué)方法，給學(xué)生更大的獨(dú)立思考的空間，為學(xué)生提供充分的教學(xué)課件和實(shí)驗(yàn)手段等，真正做到讓學(xué)生能夠放開(kāi)手腳、大膽探索。
2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革
教師在實(shí)踐教學(xué)中，要增加設(shè)計(jì)性、研究性的實(shí)驗(yàn)，而減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的挑選時(shí)，要特別注意區(qū)別對(duì)待不同層次的學(xué)生，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)修改，讓實(shí)驗(yàn)既可以變得困難，也可以變得容易，真正讓學(xué)生得到鍛煉和提升。比如，在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中最常用的電子時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用LED數(shù)碼管或者LCD液晶來(lái)顯示時(shí)、分、秒，教師可以讓學(xué)生完成正常功能設(shè)計(jì)，而對(duì)有更高能力的學(xué)生，則讓他們更充分地發(fā)揮，將其設(shè)計(jì)成競(jìng)賽記分牌、定時(shí)器、秒表等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。另外，教師還可以先選擇一些課題，然后讓學(xué)生對(duì)這些課題進(jìn)行發(fā)揮，設(shè)計(jì)出一系列的子課題，再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)，最后完成產(chǎn)品。要真正提高學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用和開(kāi)發(fā)能力，就必須進(jìn)行教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的改革。
3.加強(qiáng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生大學(xué)生活中一次大型的綜合性訓(xùn)練，也是提升學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用和開(kāi)發(fā)能力的一個(gè)平臺(tái)。學(xué)生完成一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，電路的設(shè)計(jì)、程序的編寫(xiě)、產(chǎn)品的制作完成，對(duì)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用和開(kāi)發(fā)能力會(huì)有很大的提升。教師可以選擇一些實(shí)際生活中應(yīng)用到的課題，這樣不但可以讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，也能夠有利于學(xué)生學(xué)會(huì)站在實(shí)際的角度考慮問(wèn)題。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要要求學(xué)生先進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)和論證，然后再進(jìn)行軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，再進(jìn)行調(diào)試和安裝，最后完成論文編寫(xiě)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)有極大的好處，教師應(yīng)該利用這個(gè)平臺(tái)，提升學(xué)生能力。
（三）建立高水平的教師隊(duì)伍
優(yōu)秀人才的培養(yǎng)不僅僅需要相應(yīng)的教學(xué)條件和教學(xué)環(huán)境，更加需要高水平的教師隊(duì)伍?？偫碓诳平填I(lǐng)導(dǎo)小組會(huì)議上指出：“百年大計(jì)，教育為本，教育大計(jì)，教師為本。有好的教師才能有好的教育”。教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平是由教師水平的高低決定的。作為單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的教師，應(yīng)該具備產(chǎn)品研發(fā)能力和科技研究能力，同時(shí)，還要教書(shū)育人，對(duì)學(xué)生進(jìn)行新技術(shù)指導(dǎo)。
三、結(jié)語(yǔ)
單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該具備相應(yīng)的目標(biāo)和功能。它的目標(biāo)不應(yīng)該是傳統(tǒng)教學(xué)中的進(jìn)行理論驗(yàn)證，最起碼不能是單純地進(jìn)行理論驗(yàn)證，而應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。它的功能應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中設(shè)計(jì)電路、編寫(xiě)程序、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、最后解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和科學(xué)研究的能力。在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中，只有要求學(xué)生既要?jiǎng)幽X又要?jiǎng)邮?，才能達(dá)到單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的功能。在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中，教師只有有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，才能推動(dòng)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)水平的發(fā)展，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，更好地為國(guó)家、為社會(huì)培養(yǎng)優(yōu)秀人才。
參考文獻(xiàn)：
［1］ 章萬(wàn)靜，劉長(zhǎng)榮，刑海霞，顧軍林.軟硬聯(lián)合仿真在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2010，17（21）：256-257.
［2］ 陳淑潔.“開(kāi)放―自制―開(kāi)發(fā)”一體的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新研究［J］.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2009，12（9）：105-107.
關(guān)鍵詞：溫度傳感器，濕度傳感器，GSM，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)
1、引言
高級(jí)別的質(zhì)量檢測(cè)需要在高質(zhì)量的環(huán)境中進(jìn)行。溫度和濕度是環(huán)境的重要參數(shù)，對(duì)溫濕度的監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)環(huán)境的重要手段。為了避免人為干擾環(huán)境和提高效率，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是一種有效的方法。目前的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用以太網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊或zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)[ 1-6]。但是，以太網(wǎng)是有線(xiàn)傳輸，需布線(xiàn)，受地理環(huán)境影響較大；無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊的傳輸誤碼率高，可靠性差；zigbee是專(zhuān)用協(xié)議無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，成本高，開(kāi)發(fā)難，而且覆蓋范圍有限。本文提出一種基于GSM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有傳輸誤碼率低、成本低及覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，并且可與監(jiān)測(cè)人員的手機(jī)綁定，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地，移動(dòng)監(jiān)測(cè)。
2、傳感器的數(shù)學(xué)模型
2.1 半導(dǎo)體溫度傳感器原理
根據(jù)PN結(jié)理論，在一定的電流模式下，PN結(jié)的正向電壓與溫度具有很好的線(xiàn)性關(guān)系。對(duì)于理想二極管，只要正向電壓VF大于幾個(gè)KT/q，其正向電流IF與正向電壓VF和溫度T之間的關(guān)系可表示為
(1)
式中IS 為二極管反向飽和電流， K 為波爾茲曼常數(shù)（1.38×10-23J/K），T 為絕對(duì)溫度（K）， q為電子電荷（1.602×10-19庫(kù)侖），
整理后，得
(2)
如前所述，晶體管的基極一發(fā)射極電壓在其集電極電流恒定條件下，可以認(rèn)為與溫度呈線(xiàn)性關(guān)系[7]。
2.2 阻抗型高分子濕度傳感器原理
阻抗型高分子濕度傳感器的感濕原理如下：高分子濕敏膜吸濕后，在水分子作用下，離子相互作用減弱，遷移速度增加；同時(shí)吸附的水分子使解離的離子增多，膜電阻隨濕度增加而降低，由電阻變化可測(cè)知環(huán)境濕度。阻抗型高分子濕度傳感器復(fù)阻抗與空氣相對(duì)濕度、材料配方和電極結(jié)構(gòu)都有關(guān)系： 與我有關(guān)系
(3)
其中m為叉指對(duì)數(shù)，b為單個(gè)叉指長(zhǎng)度，n為電化學(xué)反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移數(shù)，f為法拉第常數(shù)，c*為氧化劑濃度，D為擴(kuò)散系數(shù)[8]。
但由于傳感器的材料配方、電極結(jié)構(gòu)等方面的不同，導(dǎo)致各種不同的阻抗型高分子濕度傳感器的特性曲線(xiàn)有較大差別，不能用統(tǒng)一的曲線(xiàn)來(lái)概括。
3、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
本系統(tǒng)采用先進(jìn)的GSM無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、配合以嵌入式解決方案和數(shù)據(jù)采集等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建了一種基于GSM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
3.1 系統(tǒng)組成及功能
系統(tǒng)分為監(jiān)測(cè)中心站和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端兩個(gè)部分:監(jiān)測(cè)中心站主要有PC主機(jī)、GSM通信模塊TC35i組成（或用戶(hù)手機(jī)）；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端主要是由LPC2148ARM內(nèi)核控制器、GSM通信模塊TC35i、信號(hào)調(diào)理電路、人機(jī)接口和通信接口電路組成。監(jiān)測(cè)中心站通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程通信,實(shí)現(xiàn)了基于GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框圖
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳送、報(bào)警、實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端主要負(fù)責(zé)采集溫度、濕度、2項(xiàng)數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)中心的命令進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)。中心對(duì)收到的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，報(bào)警，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
3.2 溫度檢測(cè)電路
本系統(tǒng)采用AD公司生產(chǎn)的單片半導(dǎo)體集成模擬型溫度傳感器AD590。它具有線(xiàn)性度高、精度高、體積小、響應(yīng)快、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),測(cè)溫范圍為-55~+150℃。具有良好的互換性,非線(xiàn)性誤差為±0.3℃。此外,AD590的抗干擾能力強(qiáng),信號(hào)的傳輸距離可達(dá)100 m以上[9]。
流過(guò)器件AD590的電流(μA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開(kāi)爾文)度數(shù)：
(4)
式中，—流過(guò)器件(AD590)的電流，單位K
AD590的靈敏度為1μA/K,0℃時(shí)輸出273μA電流,每上升1℃輸出電流增加1μA ,每下降1℃輸出電流減小1μA。AD590基本測(cè)溫電路如圖2所示。
圖2 溫度檢測(cè)電路
3.3 濕度監(jiān)測(cè)電路
系統(tǒng)采用CHR-01型阻抗型高分子濕度傳感器，其復(fù)阻抗與空氣相對(duì)濕度成指數(shù)關(guān)系。其基本特性為：工作電壓1V AC（50Hz ～ 2 K Hz），檢測(cè)范圍20%～ 90% RH，檢測(cè)精度±5%，工作溫度范圍0℃～＋85℃，特征阻抗范圍21 ～ 40.5KΩ。濕度傳感器阻抗變化與溫度有關(guān)，其關(guān)系見(jiàn)規(guī)格書(shū)中濕度阻抗特性數(shù)據(jù)表，通常先檢測(cè)溫度，然后按阻抗查表獲得濕度值。由于直流電壓可使水分子電離，加速老化，所以采用交流電壓測(cè)試其阻抗[10]。
將CHR-01與555構(gòu)成多諧振蕩器，通過(guò)檢測(cè)頻率，進(jìn)而獲得阻抗。濕度檢測(cè)電路如圖3所示。
圖3 濕度檢測(cè)電路
低電平表達(dá)式：
高電平表達(dá)式：
輸出頻率表達(dá)式：
(5)
利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行頻率測(cè)量，假設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)間為T(mén)(s)，此期間計(jì)數(shù)值為N，則被測(cè)頻率f=N/T
則CHR-01的阻抗為
(6)
其中R1與C的選擇很關(guān)鍵，電容C要選擇高精度電容，一是保證其充放電的能力，二是為了其電容值精確，更方便計(jì)算濕敏電阻的返回值。
3.4 GSM模塊
本系統(tǒng)采用西門(mén)子公司工業(yè)級(jí)GSM模塊TC35i進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。TC35i支持中英文短消息，自帶異步串行通信接口，方便與PC機(jī)和單片機(jī)接口，可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)AT命令可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，波特率可達(dá)300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService，短消息)，電源范圍為直流3.3～4.8V，電流消耗為空閑狀態(tài)為25mA，發(fā)射狀態(tài)平均為300mA。
3.5 微控制器LPC2148
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 內(nèi)核的微控制器LPC2148作為主控制器，完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站的全局控制。論文參考網(wǎng)。LPC2148內(nèi)嵌32KB 的片內(nèi)靜態(tài)RAM 和512 KB 的片內(nèi)Flash 存儲(chǔ)器，片內(nèi)集ADC、DAC 轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC，2 UART ,及USB2.0等多種接口。具有JTAG調(diào)試接口、方便在線(xiàn)調(diào)試，而且應(yīng)用電路相對(duì)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的成本低。芯片可以實(shí)現(xiàn)最高60 MHz 的工作頻率，能夠滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)μC/OS-II 及人性化的人機(jī)界面的要求。大容量的內(nèi)存，方便了收發(fā)短消息時(shí)的數(shù)據(jù)緩沖。
4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊TC35i實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，TC35i通過(guò)AT命令來(lái)進(jìn)行控制，采用短消息方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)軟件包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站軟件和監(jiān)測(cè)中心站軟件兩部分。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站軟件主要完成短消息收發(fā)、PDU數(shù)據(jù)協(xié)議分析、A/D轉(zhuǎn)換、串口通信及人機(jī)接口的功能，其中重點(diǎn)是短消息收發(fā)和PDU數(shù)據(jù)協(xié)議分析，這是解決現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站與監(jiān)測(cè)中心站之間遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信的關(guān)鍵。論文參考網(wǎng)。監(jiān)測(cè)中心站的短消息收發(fā)及PDU數(shù)據(jù)協(xié)議分析與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站軟件流程基本相同，不再贅述。
4.1 發(fā)送短消息
發(fā)送短消息的過(guò)程:首先將短消息中心號(hào)碼、對(duì)方號(hào)碼、短消息內(nèi)容編碼成PDU格式;然后計(jì)算出短消息的長(zhǎng)度,發(fā)送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回車(chē)即ASCⅡ碼0x0D。等待TC35i模塊返回ASCⅡ字符“〉”,則可以將PDU數(shù)據(jù)輸入,PDU數(shù)據(jù)以〈Z〉作為結(jié)束符。短消息發(fā)送結(jié)束后模塊返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。發(fā)送短消息流程圖如圖4所示。
圖4 發(fā)送短消息流程圖
4.2 接收短消息
接收短消息使用定時(shí)器進(jìn)行周期性串口查詢(xún)的方式。短消息到達(dá)后,計(jì)算機(jī)可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存儲(chǔ)位置)〈CRLF〉。讀取PDU數(shù)據(jù)的AT命令為AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,執(zhí)行此命令后模塊返回剛剛收到的PDU格式的短消息內(nèi)容。收到PDU格式的短消息后,將這個(gè)短消息進(jìn)行解碼,解碼出短消息發(fā)送方的手機(jī)號(hào)碼、短消息發(fā)送時(shí)間、發(fā)送的短消息內(nèi)容。接收短消息流程圖如圖5所示。論文參考網(wǎng)。
圖5 接收短消息流程圖
6、結(jié)論
為了實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢所需的優(yōu)質(zhì)環(huán)境，本文研究一種基于GSM的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以L(fǎng)PC2148為核心的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的采集，短消息收發(fā)及人機(jī)接口等功能，并通過(guò)GSM模塊TC35i與監(jiān)測(cè)中心站通信，接受指令并實(shí)時(shí)上傳信息，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)傳輸誤碼率低，通信可靠，具有很好市場(chǎng)前景，也為高效率遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種新方法。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王天杰，原明亭，基于C8051F020的以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì).化工自動(dòng)化及儀表, 2007, 34 (5) : 36～39
[2] 朱正偉,王昌明，基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程電網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 高電壓技術(shù)，2005，31（2）：70-72.
[3] 孫靜，王再英. 基于以太網(wǎng)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008，24（9）
丁彥闖，韋佳宏，劉廣哲. 基于nRF2401 的分布式測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì). 電子測(cè)量技術(shù)，2008，31（12）：107～109
孫玉坤,王博,黃永紅. 基于PTR2000 的無(wú)線(xiàn)生物發(fā)酵監(jiān)控系統(tǒng). 儀表技術(shù)與傳感器，2007（7）：32～34
[4] 劉卉. 基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田土壤溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā). 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，38（3）：604～608
[5] 張軍國(guó). 基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（4）：41～45
[6] 高文華. 基于ZigBee的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng). 電子測(cè)量技術(shù)，2008，31（10）：122～124
[7] 張?jiān)? 高壓開(kāi)關(guān)溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究. 燕山大學(xué)碩士論文，2001.
[8] 劉若望.高分子電阻型薄膜濕度傳感器——元件構(gòu)造、老化機(jī)理、感濕機(jī)理探討. 浙江大學(xué)碩士論文，2002
[9] 美國(guó)AD公司編寫(xiě)AD590技術(shù)手冊(cè)
[10] 西博臣公司編寫(xiě)CHR-01型阻抗型高分子濕度傳感器技術(shù)手冊(cè)
[11] 潘澤友，李凌，袁小兵，等.基于GSM的數(shù)據(jù)采集信息系統(tǒng)[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào)，2004（2）：520～522
[關(guān)鍵詞]電能質(zhì)量；分析；技術(shù)研究；實(shí)踐；支持向量機(jī)
中圖分類(lèi)號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）47-0254-01
在電力系統(tǒng)發(fā)展的早期，地理負(fù)荷的組成比較簡(jiǎn)單，主要由同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和各種照明設(shè)備等線(xiàn)性負(fù)荷組成，因此衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)也比較簡(jiǎn)單，主要由頻率偏差和電壓偏差兩種。然而，隨著多種、大型高科技機(jī)電的使用，對(duì)電能的質(zhì)量要求不斷增高。為了確保提供更好質(zhì)量的電能，就必須解決電壓偏差、頻率偏差、諧波偏差、電壓波動(dòng)和閃變、三相電壓不平衡等問(wèn)題。在想辦法供應(yīng)優(yōu)質(zhì)電能的最初，要掌握電能質(zhì)量分析方法、電能質(zhì)量擾動(dòng)的因素原因以及采取怎樣的措施進(jìn)行改變和完善。下面就大家一起來(lái)進(jìn)行探討一下。
1.電能質(zhì)量分析方法
電能質(zhì)量問(wèn)題主要的分析方法可分為時(shí)域仿真、頻域分析和基于數(shù)學(xué)變換的分析方法三種。在這三種方法中，時(shí)域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用最為廣泛，主要用途為利用時(shí)域仿真程序?qū)﹄娏ο到y(tǒng)電能質(zhì)量擾動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行研究分析。電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、保護(hù)電氣環(huán)境、保障電力用戶(hù)正常使用電能的基本技術(shù)規(guī)范。
1.1 時(shí)域仿真法
利用暫態(tài)仿真程序可以對(duì)電容投切造成的暫態(tài)現(xiàn)象、電弧爐造成的電壓波動(dòng)等電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，還可以對(duì)電力系統(tǒng)的各種控制器以及控制策略進(jìn)行仿真分析。利用時(shí)域仿真計(jì)算的缺點(diǎn)是仿真步長(zhǎng)的選取決定了可模擬的最大頻率范圍，因此必須事先知道暫態(tài)過(guò)程的頻率覆蓋范圍。
1.2 頻域仿真法
頻域分析方法主要用于電能質(zhì)量中諧波問(wèn)題的分析，利用常規(guī)的諧波潮流計(jì)算，分析諧波在系統(tǒng)中的分布情況。這種方法簡(jiǎn)單，適用于大多數(shù)情況，因此在實(shí)際諧波潮流計(jì)算中的應(yīng)用較多。
1.3 電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法
電能質(zhì)量數(shù)學(xué)變換的分析方法主要指傅立葉變換方法、短時(shí)傅立葉變換方法、矢量變換方法、小波變換方法、瞬時(shí)無(wú)功理論以及基于支持向量機(jī)等。其中最為廣泛應(yīng)用的是基于支持向量機(jī)的方法。下面重點(diǎn)介紹一下基于支持向量機(jī)的方法。
2.基于支持向量機(jī)的電能質(zhì)量擾動(dòng)分析
電能質(zhì)量分類(lèi)一般步驟是對(duì)電能擾動(dòng)進(jìn)行傅立葉變換或小波變換等數(shù)學(xué)變換，提取特征量，建立分類(lèi)規(guī)則進(jìn)行分類(lèi)。目前常用于電能質(zhì)量擾動(dòng)分類(lèi)的方法有貝葉斯方法、BP、專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊邏輯、綜合數(shù)值評(píng)判理論等。最初用來(lái)解決模式識(shí)別問(wèn)題，隨著ε-不敏感損失函數(shù)的引入，已被拓展為解決線(xiàn)性、非線(xiàn)性回歸問(wèn)題估計(jì)問(wèn)題。電能質(zhì)量分析中的電能質(zhì)量擾動(dòng)分類(lèi)實(shí)際上就是模式識(shí)別問(wèn)題，利用基于回歸估計(jì)的諧波分析模型也可以對(duì)諧波和間諧波進(jìn)行分析。因此將該方法引入電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析中，應(yīng)用在諧波分析、擾動(dòng)分類(lèi)、擾動(dòng)定位、擾動(dòng)信號(hào)壓縮、電能質(zhì)量診斷等領(lǐng)域，這是值得探求的問(wèn)題。
支持向量機(jī)理論可以方便快捷地對(duì)電能擾動(dòng)進(jìn)行分類(lèi)，但是如果要準(zhǔn)確得出各種擾動(dòng)的具體特征量，如跌落的幅值，相角突變等只有通過(guò)對(duì)擾動(dòng)波形實(shí)時(shí)采樣、特征計(jì)算得到。論文下面內(nèi)容就是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，除監(jiān)測(cè)常規(guī)電能質(zhì)量指標(biāo)外，還利用單相電壓變換平均值法監(jiān)測(cè)跌落、瞬態(tài)中斷等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)。
3. 電能質(zhì)量控制的具體實(shí)踐
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要考慮的是要具有很強(qiáng)的處理能力，以滿(mǎn)足電能質(zhì)量重大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算要求。系統(tǒng)必須易于實(shí)現(xiàn)、靈活，具有通信功能，便于系統(tǒng)集成和高級(jí)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。
3.1 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
3.1.1跌落等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)算法
（1）均方根值計(jì)算法
（公式1）
（2）基波分量法
（公式2）
3.2 常規(guī)電能質(zhì)量指標(biāo)的監(jiān)測(cè)
對(duì)諧波、三相不平衡、電壓電流均方根值、有功無(wú)功等的監(jiān)測(cè)也進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，由于其監(jiān)測(cè)原理在其他文獻(xiàn)己多有介紹，這里不在重復(fù)。只給出諧波和三相不平衡的流程圖，如圖2所示。
3.3 實(shí)踐應(yīng)用
（1）電壓轉(zhuǎn)換電路
以a相為例，a相電壓轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。
（2）電流轉(zhuǎn)換電路
電流轉(zhuǎn)換電路主要由電流互感器、運(yùn)放等組成。如圖4所示。
由于篇幅有限，其他設(shè)計(jì)不再一一贅述。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，輕工業(yè)與重工業(yè)并駕齊驅(qū)，電能的需求不斷增加，電能質(zhì)量問(wèn)題頻頻出現(xiàn)也越來(lái)越受到關(guān)注。當(dāng)然，問(wèn)題也不僅僅這些，電能質(zhì)量問(wèn)題同電力系統(tǒng)自身的發(fā)展同步并隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而不斷增添新的內(nèi)容。開(kāi)展電能質(zhì)量的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的全面質(zhì)量控制，已經(jīng)成為許多電力公司的共同愿望和實(shí)際行動(dòng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚建剛，郭知非，陳錦攀.基于小波和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電能擾動(dòng)分類(lèi)新方法[J].電網(wǎng)技術(shù).2012（05）.
1.1計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向培養(yǎng)目標(biāo)
計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向?qū)W士學(xué)位學(xué)制為4年,學(xué)習(xí)科目主要內(nèi)容為廣大領(lǐng)域內(nèi)計(jì)算機(jī)科學(xué)及其應(yīng)用。專(zhuān)業(yè)的主要培養(yǎng)目標(biāo)為:1、理解并掌握計(jì)算機(jī)的基本理論和實(shí)踐;2、培養(yǎng)能應(yīng)用計(jì)算機(jī)新技術(shù)的能力;3、在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?yàn)閷W(xué)生提供進(jìn)一步學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)。該專(zhuān)業(yè)主要為信息技術(shù)類(lèi)企業(yè)的生產(chǎn)和研發(fā)培養(yǎng)人才。畢業(yè)生的就業(yè)范圍也比較大,可以在軟件開(kāi)發(fā)、軟件測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)管理、軟件系統(tǒng)管理、客戶(hù)培訓(xùn)和服務(wù)、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和調(diào)試等方面從事工作。該培養(yǎng)目標(biāo)比較簡(jiǎn)單,以培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)為基準(zhǔn),滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)大批量的開(kāi)發(fā)性人才的需要。
1.2科學(xué)合理的課程設(shè)置
按照培養(yǎng)目標(biāo),應(yīng)加大計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面課程設(shè)置,注重新課程的開(kāi)設(shè)和引入計(jì)算機(jī)的新技術(shù)新應(yīng)用,使計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向與時(shí)俱進(jìn),合乎信息社會(huì)發(fā)展的節(jié)拍。相比當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校的計(jì)算機(jī)學(xué)科各個(gè)方向,本課程體系側(cè)重應(yīng)用性、實(shí)踐性環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向的課程分為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程兩類(lèi)。非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程占總課時(shí)的比例應(yīng)該為17%;其必修課為國(guó)家本科工程類(lèi)教學(xué)規(guī)定的。增加了非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程選修課,其目的是提高學(xué)生的文化修養(yǎng)和相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的了解,能夠拓寬視野和擴(kuò)大知識(shí)層面,這些課程主要為文學(xué)院、工商學(xué)院、信電學(xué)院、機(jī)電學(xué)院和法學(xué)院所開(kāi)設(shè)的課程中選擇,要求該專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須限選7門(mén),主要是按照學(xué)生個(gè)人的興趣和個(gè)人目標(biāo)為選擇指導(dǎo)。計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)課程分為3個(gè)層次:專(zhuān)業(yè)必修課、專(zhuān)業(yè)選修課和實(shí)踐環(huán)節(jié),其中必修課占總課時(shí)的比例38%,選修課占總課時(shí)的比例19%,實(shí)踐環(huán)節(jié)占總課時(shí)的比例26%。專(zhuān)業(yè)課程主要為計(jì)算機(jī)應(yīng)用以及軟件工程和信息處理課程,包括當(dāng)前應(yīng)該掌握的課程如離散數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、算法分析、計(jì)算方法、Web技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能及其應(yīng)用、Java和C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、軟件工程、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等,注重計(jì)算機(jī)學(xué)科應(yīng)用能力的培養(yǎng)。減少了計(jì)算機(jī)硬件的課程,例如模擬電子和電路、單片機(jī)原理和微型計(jì)算機(jī)原理;而是以計(jì)算機(jī)組成原理課程為核心,以課程事例引入嵌入式計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)容。按照國(guó)際和國(guó)內(nèi)信息社會(huì)對(duì)軟件業(yè)發(fā)展需求來(lái)設(shè)置教學(xué)課程,以適合應(yīng)用型軟件人才培養(yǎng)的目標(biāo)。不應(yīng)過(guò)多強(qiáng)調(diào)全面的基礎(chǔ)課程,縮小基礎(chǔ),加強(qiáng)知識(shí)綜合,以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主。在教學(xué)內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性、針對(duì)性和系統(tǒng)性。
1.3實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)置
計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)具有實(shí)踐性[1]非常強(qiáng)的特點(diǎn),設(shè)置了課程實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多種形式比較系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)體系。實(shí)踐教學(xué)以綜合設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)為主。按照計(jì)算機(jī)課程設(shè)置,綜合設(shè)計(jì)有高級(jí)程序語(yǔ)言綜合設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)原理綜合設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、軟件工程綜合設(shè)計(jì)、Web技術(shù)綜合設(shè)計(jì)、信息管理系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)等6門(mén)次。綜合設(shè)計(jì)是以班級(jí)為單位教學(xué),以當(dāng)前現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為目標(biāo),學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和完成,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為核心。較大的項(xiàng)目則采用多名學(xué)生協(xié)同完成,進(jìn)一步提高學(xué)生增強(qiáng)交流能力、解決問(wèn)題能力和應(yīng)用技術(shù)技能。畢業(yè)設(shè)計(jì)采用導(dǎo)師負(fù)責(zé)指導(dǎo)制,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)綜合應(yīng)用項(xiàng)目,按照軟件工程和信息開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)文檔、撰寫(xiě)程序代碼,提交一個(gè)項(xiàng)目總結(jié)和程序系統(tǒng),包括開(kāi)發(fā)文檔、程序源代碼、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、配置文檔和測(cè)試文檔。在答辯委員會(huì)的審核和測(cè)試下完成畢業(yè)設(shè)計(jì),不再進(jìn)行包含大量基礎(chǔ)知識(shí)和重復(fù)開(kāi)發(fā)文檔內(nèi)容的畢業(yè)論文撰寫(xiě),側(cè)重于提高學(xué)生的應(yīng)用能力。
2計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向的課程實(shí)施的若干教學(xué)改革
2.1注重課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)
課程實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向?qū)嵺`教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其實(shí)施質(zhì)量對(duì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量具有舉足輕重的影響[3]。實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程都設(shè)有試驗(yàn)內(nèi)容,按照知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)生需求分配合理的試驗(yàn)學(xué)時(shí)。課程的每個(gè)單元實(shí)驗(yàn)都是從講授過(guò)該課程一段知識(shí)范圍中選取的,其內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立、自成體系。這些實(shí)驗(yàn)集中反映了各門(mén)技術(shù)課程的典型方法和基本技術(shù),能夠加深理解和掌握課堂學(xué)習(xí)主要內(nèi)容。當(dāng)前多數(shù)采用實(shí)驗(yàn)課程單列方式進(jìn)行的,要求每個(gè)單元實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,每一個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的分析,撰寫(xiě)自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的科技報(bào)告撰寫(xiě)能力。通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠深入理解課堂中所學(xué)習(xí)的基本原理、基本方法和基本技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中掌握計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)所需要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法。
2.2教學(xué)方式改革
課堂教學(xué)仍然是主要的教學(xué)模式,以實(shí)踐為核心的計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向的教學(xué)更應(yīng)該注重教學(xué)互動(dòng),以靈活掌握技術(shù)為中心。課堂教學(xué)中增加討論課、習(xí)題課、觀(guān)摩課、演示課等方式,補(bǔ)充以大量相關(guān)技術(shù)講座,自學(xué)輔導(dǎo)課相應(yīng)增多,提高學(xué)生的自主性。以實(shí)踐為目標(biāo)的課程教學(xué)以大班講課程內(nèi)容,采用多媒體和網(wǎng)絡(luò),以豐富多樣知識(shí)形式展示給學(xué)生,更加自然的方式掌握理論知識(shí);同時(shí)采用小班輔導(dǎo)方式,進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。小班輔導(dǎo)為學(xué)校劃分的自然班級(jí),或者自由組合而成的臨時(shí)班,但每個(gè)班學(xué)生人數(shù)不超過(guò)30人,以便每個(gè)學(xué)生能夠直接面對(duì)教師來(lái)解惑,消化并真正掌握課程內(nèi)容。按照計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向的課程教學(xué)大綱知識(shí)點(diǎn)選擇合適的教材和教學(xué)參考書(shū),以國(guó)家優(yōu)秀教材和各種專(zhuān)業(yè)學(xué)科規(guī)劃教材為主要參考,也可以選擇國(guó)外著名大學(xué)教材。但是一定要以課程體系完整性為核心,不能選擇過(guò)多以計(jì)算機(jī)理論和抽象內(nèi)容等先進(jìn)性為主的教材,要選擇適合專(zhuān)業(yè)和學(xué)校學(xué)生實(shí)際需要的教材。注重教材與教材之間的相互銜接,符合計(jì)算機(jī)工程的課程設(shè)置。計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)方向的理論核心和課程多數(shù)起源于美英等國(guó)家。為了提高計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生素質(zhì)和學(xué)科的發(fā)展,雙語(yǔ)教學(xué)教育[2]已經(jīng)成為必然趨勢(shì),它能使學(xué)生直接和國(guó)際接軌,滿(mǎn)足IT市場(chǎng)對(duì)學(xué)生素質(zhì)的需求。普通高等院校的學(xué)生的英語(yǔ)水平參差不齊,為此要采用多種形式進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)。對(duì)于學(xué)生基礎(chǔ)素質(zhì)好的學(xué)校和學(xué)校,外語(yǔ)教學(xué)課程達(dá)到所開(kāi)課程的5%-10%。素質(zhì)比較差的可以實(shí)現(xiàn)部分課程選用外語(yǔ)教材,采用中文授課,逐步到位。
2.3考試方式改革
減少閉卷考試,增加開(kāi)卷考試,也可以采用項(xiàng)目系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、課程報(bào)告等考核方式。當(dāng)前以多種方式的綜合為主,總評(píng)成績(jī)由考試成績(jī)、平時(shí)成績(jī)和試驗(yàn)成績(jī)組成,其比例為30%、40%、30%。學(xué)生平時(shí)成績(jī)?yōu)閷W(xué)生在課堂上的回答問(wèn)題和討論課的發(fā)言,以及作業(yè)和專(zhuān)題報(bào)告、期中測(cè)試等,以此來(lái)激勵(lì)學(xué)生與教師的互動(dòng),提高學(xué)習(xí)積極性,也能提高他們的語(yǔ)言表達(dá)能力和思維能力。課程試驗(yàn)內(nèi)容減少驗(yàn)證型和演示性,以設(shè)計(jì)性、綜合性和研究性實(shí)驗(yàn)為主,采用實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的考核,提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。該考核方式能及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況,更好指導(dǎo)教學(xué)方向。
2.4教學(xué)資源庫(kù)的建立
教學(xué)資源包括以學(xué)校數(shù)字圖書(shū)館為核心的公共數(shù)字信息資源和專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源。公共信息資源建設(shè)以學(xué)校定位和辦學(xué)特色為基準(zhǔn),購(gòu)買(mǎi)其他高校優(yōu)秀信息資源和社會(huì)商業(yè)信息資源為主,本校自己創(chuàng)建信息資源庫(kù)補(bǔ)充。公共信息資源庫(kù)以服務(wù)公共教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主。計(jì)算機(jī)工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源建設(shè)關(guān)系到專(zhuān)業(yè)方向的發(fā)展和底氣,以自己建設(shè)為主,突出精品課程,按照各個(gè)課程的自己特點(diǎn)建設(shè)比較全面的數(shù)字資源。
2.5開(kāi)源應(yīng)用到教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)
開(kāi)放源碼程序就是公開(kāi)源代碼存取訪(fǎng)問(wèn)、軟件自由再分發(fā),任何人可以閱讀、再、修改軟件的源程序,通過(guò)讓更多人參與來(lái)提高軟件的質(zhì)量、可靠性、安全性、開(kāi)發(fā)速度等。把開(kāi)源軟件應(yīng)用到計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中可以提高學(xué)生真正地參與比較大且比較實(shí)用項(xiàng)目的實(shí)踐機(jī)會(huì),讓學(xué)生培養(yǎng)融入IT市場(chǎng),提高學(xué)生的實(shí)踐能力;同時(shí)學(xué)生也能夠?qū)W習(xí)到更多的核心技術(shù)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù),開(kāi)拓知識(shí)面,積累實(shí)際的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)把握住計(jì)算機(jī)新技術(shù)和掌握計(jì)算機(jī)發(fā)展方向。學(xué)生通過(guò)感興趣的項(xiàng)目,能夠在相互溝通中使計(jì)算機(jī)素質(zhì)得到大大提升,也可以協(xié)同開(kāi)發(fā)和學(xué)習(xí)中相互碰撞中產(chǎn)生新的思想,擁有新的技術(shù),同時(shí)也必定激發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)造性。