【MCU-IV模塊組合式單片機實驗箱】
功能/作用介紹
簡介
MCU-IV模塊組合式單片機實驗箱是課程教學團隊經(jīng)過六年多的教學積累，總結和綜合實驗效果，吸納國內外眾多知名從教人員的建議與經(jīng)驗，結合大學生電子設計競賽的需要，結合單片機類產(chǎn)品的研發(fā)過程而研制的具有輔助教學、實驗研究、綜合應用、項目開發(fā)相結合的模塊組合式實驗設備。
一、設計實驗箱的總體思路
實驗箱的設計和應用強化了單片機應用的擴展模式。所開發(fā)的實驗箱采取子板和母板組合式結構。母板作為平臺，各子板規(guī)格尺寸相同功能各異。一塊母板和若干子板可組成多樣化的雙層結構，各子板間也可多層層疊，形成塔狀結構。
設計的核心思想是核心模塊加擴展模塊靈活組成綜合應用系統(tǒng)。核心模塊有8位內核的51系列單片機(包含STC89C52子板，和C8051F020子板各一塊)、16位的MSP430系列單片機、32位的M3系列單片機，擴展模塊有Pulse-Signal子板、16*16LED子板、Traffic lamp子板、EXP-12864B子板、HD7279子板、8155/8255-164/165子板、8237DMA子板和8251子板、8253TIMER子板和8259INT子板、ADC/DAC-8子板、ADC/DAC-12子板、DC-MOTOR子板、E2PROM-RAM子板、EPM7128SLC84-15子板、EXP-74XX子板、Key-Switch-LED子板、STEP-MOTOR 子板、STEP-MOTOR-C子板等26塊子板。可方便地構建應用系統(tǒng)，這一基于單片機核心板擴展系統(tǒng)的思路符合單片機學習的認知規(guī)律，循序漸進引導學生系統(tǒng)地學習單片機項目開發(fā)，更為后續(xù)課程的學習奠定堅實的基礎。
二、實驗箱的功能
實驗箱能夠完成演示實驗、課程配套基礎實驗、綜合設計性實驗，及項目化的訓練、電子設計競賽訓練等。
1.演示實驗
基于實驗箱子板的演示實驗多達20多項。單片機硬件電路設計實驗從端口實驗開始，舉一反三，如從單燈閃爍，到流水燈，再到交通燈;然后進入中斷實驗，也是由單中斷實驗，到兩中斷嵌套實驗;再到串口輸入/輸出、單機/多級通訊實驗，等等。由在子板上實現(xiàn)的演示實驗貫穿于教學的全過程。
2.課程配套基礎實驗
課程配套基礎實驗30多項，按照教學內容分類管理。要求學生在某一類中選擇恰當?shù)臄?shù)量，要求學生利用單片機核心板及擴展板完成實驗內容，學生之間能夠達成相互交流、相互促進和提高，也增強師生之間的互動，教學效果良好。
3.綜合設計性實驗
實驗箱提供綜合設計性實驗項目20多項。
4.項目式的訓練
為了提升學生的工程項目實戰(zhàn)能力，課程組結合教師的實戰(zhàn)項目搭建了訓練平臺，學生可以利用實驗箱上的資源完成項目開發(fā)。
實驗箱提供的8位SOC系統(tǒng)級單片機和16位、32位單片機核心板，以及12位的ADC和DAC子板，EPM7128SLC84-15 CPLD器件子板等資源，為學生提供了項目訓練高檔次平臺，能夠滿足更精確控制的需要。
目前，為學生提供的項目有如超聲波測距儀設計、水溫恒定控制系統(tǒng)、工業(yè)順序控制實驗、無線溫度測量系統(tǒng)設計、自動切換量程電壓表、指紋識別系統(tǒng)設計等近10個項目。課程組教師指導特定項目，實施取得的效果很好。
5.電子設計競賽
例選了歷年大學生電子設計競賽題目中與單片機控制相關的題目20多項作為電子設計競賽預賽的備選題目，且動態(tài)更新。
如DDS信號發(fā)生器、壓控直流標準信號發(fā)生器、懸掛運動控制系統(tǒng)、電動車蹺蹺板、積分式直流數(shù)字電壓表、運水機器人、聲音導引系統(tǒng)、LED點陣書寫顯示屏、模擬路燈控制系統(tǒng)、水溫控制系統(tǒng)、自動搬運機器人、基于自由擺的平板控制系統(tǒng)、智能小車、電動消防車、炮臺打靶、四旋翼飛行器、金屬物體探測定位器等題目。
在競賽培訓期間，為學生搭建平臺、提供擴展模塊，利用歷年相關題目訓練學生綜合應用單片機的技能。
三、實驗箱的作用
1.專注應用為基礎，強化理論與實踐的一體化教學
利用學生人手一套單片機核心實驗板，課上、課下均可以練習。學生人手一塊的單片機核心板與實驗室試驗箱上的核心板是一致的。
由于學生人手一塊單片機核心實驗板，實驗室可以將實驗箱上的各種模塊出借給需要的學生使用，同時推動了實驗室開放工作的有序進行。
從第一堂課起，通過單片機應用視頻、圖片，及演示實驗等激發(fā)起學生學習的濃厚興趣。改革教學方式和方法，在機房上課，演示實驗、模擬仿真、實時仿真貫穿于理論教學全過程。增強了師生互動、生生互動的良好氛圍。
使學生學習變枯燥為生動、變生硬為形象，激發(fā)學生自主學習的興趣，營造理論與實踐一體化教學模式。
2.融入項目化考核管理
學生的應用能力以最終獨立完成的、基于單片機核心板的綜合項目水平來考核。實驗箱提供了較充足的資源，各模塊可以出借給學生使用。
3.提高了實驗箱及配套資源的利用率
不局限于學生實驗，教師科研、學生競賽都在利用實驗箱的資源;課程組2008年籌建校級精品課網(wǎng)站，2013年籌建校級網(wǎng)絡資源共享課網(wǎng)站，網(wǎng)站資源利用率較高。
4.提供開放式的實驗箱硬件資源
用戶可以根據(jù)需要開發(fā)屬于自己的功能模塊，也可以升級實驗箱提供的功能模塊，形成特定子板融于實驗箱系統(tǒng)中，增強實驗箱的功能。
實驗箱的成功開發(fā)促進了理論與實踐一體化的教學模式的應用，也提升了實驗室的開放效果。
作品名稱：MCU-IV模塊組合式單片機實驗箱
完成單位：大慶師范學院
