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數(shù)字電壓表范文第1篇

數(shù)字電壓表的設(shè)計和開發(fā),已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點,它們適合在現(xiàn)場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數(shù)據(jù)做進一步分析處理,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表,既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞,又可借助PC,做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實際應(yīng)用上,都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。

新型數(shù)字電壓表的整機設(shè)計

該新型數(shù)字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機最小化設(shè)計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復(fù)位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉(zhuǎn)換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數(shù)據(jù)。整機系統(tǒng)電路如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集電路的原理

在單片機數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計中,做到了電路設(shè)計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現(xiàn)了單片機對AD678轉(zhuǎn)換芯片的操作。

AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內(nèi)部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內(nèi)部時鐘和三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),而且一次A/D轉(zhuǎn)換僅需要5ms。

在電路應(yīng)用中,AD678采用同步工作方式,12位數(shù)字量輸出采用8位操作模式,即12位轉(zhuǎn)換數(shù)字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據(jù)時序關(guān)系,在芯片選擇/CS=0時,轉(zhuǎn)換端/SC由高到低變化一次,即可啟動A/D轉(zhuǎn)換一次。再查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束端/EOC,看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束,若結(jié)束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數(shù)字量的讀取則要控制高字節(jié)有效端/HBE,先讀取高字節(jié),再讀取低字節(jié)。整個A/D操作大致如此,在實際開發(fā)應(yīng)用中調(diào)整。

由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據(jù)公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量值。

RS232接口電路的設(shè)計

AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收器和1個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機的TTL電平與PC的RS232電平達到匹配。

串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn):同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連,兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。在實驗中,用定時器T1作波特率發(fā)生器,其計數(shù)初值X按以下公式計算:

串行通信波特率設(shè)置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計算得到計數(shù)初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。

為了便于觀察,當每次測量電壓采集數(shù)據(jù)時,單片機有端口輸出時,用發(fā)光二極管LED指示。

軟件編程

軟件程序主要包括:下位機數(shù)據(jù)采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC串口通信程序。單片機采用C51語言編程,上位機的操作顯示界面采用VC++6.0進行可視化編程。在串口通信調(diào)試過程中,借助“串口調(diào)試助手”工具,有效利用這個工具為整個系統(tǒng)提高效率。

單片機編程

下位機單片機的數(shù)據(jù)采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機的編程仿真調(diào)試借助WAVE2000仿真器,本系統(tǒng)有集成的ISP仿真調(diào)試環(huán)境。

在采集程序中,單片機的編程操作要完全符合AD678的時序規(guī)范要求,在實際開發(fā)中,要不斷加以調(diào)試。最后將下位機調(diào)試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。

人機界面編程

打開VC++6.0,建立一個基于對話框的MFC應(yīng)用程序,串口通信采用MSComm控件來實現(xiàn)。其他操作此處不贅述,編程實現(xiàn)一個良好的人機界面。數(shù)字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運行VC++6.0編程實現(xiàn)的Windows程序,整個樣機功能得以實現(xiàn)。

功能結(jié)果

數(shù)字電壓表范文第2篇

數(shù)字電壓表的設(shè)計和開發(fā)，已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點，它們適合在現(xiàn)場做手工測量，要完成遠程測量并要對測量數(shù)據(jù)做進一步分析處理，傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表，既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞，又可借助PC，做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實際應(yīng)用上，都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比擬的特點，這使得它的開發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。

新型數(shù)字電壓表的整機設(shè)計

該新型數(shù)字電壓表測量電壓類型是直流，測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機最小化設(shè)計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復(fù)位電路等。下位機采用AT89S51芯片，A/D轉(zhuǎn)換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信，傳送所測量的直流電壓數(shù)據(jù)。整機系統(tǒng)電路如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集電路的原理

在單片機數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計中，做到了電路設(shè)計的最小化，即沒用任何附加邏輯器件做接口電路，實現(xiàn)了單片機對AD678轉(zhuǎn)換芯片的操作。

AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC，由于其內(nèi)部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內(nèi)部時鐘和三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)輸出等部件，所以只需要很少的外部元件就可以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而且一次A/D轉(zhuǎn)換僅需要5ms。

在電路應(yīng)用中，AD678采用同步工作方式，12位數(shù)字量輸出采用8位操作模式，即12位轉(zhuǎn)換數(shù)字量采用兩次讀取的方式，先讀取其高8位，再讀取其低4位。根據(jù)時序關(guān)系，在芯片選擇/CS=0時，轉(zhuǎn)換端/SC由高到低變化一次，即可啟動A/D轉(zhuǎn)換一次。再查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束端/EOC，看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束，若結(jié)束則使輸出使能/OE變低，輸出有效。12位數(shù)字量的讀取則要控制高字節(jié)有效端/HBE，先讀取高字節(jié)，再讀取低字節(jié)。整個A/D操作大致如此，在實際開發(fā)應(yīng)用中調(diào)整。

由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式，輸入電壓范圍是-5～+5V，根據(jù)公式Vx10(V)/4096*Dx，即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量值。

RS232接口電路的設(shè)計

AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收器和1個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能，使單片機的TTL電平與PC的RS232電平達到匹配。

串口通信的RS232接口采用9針串口DB9，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn):同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。在實驗中，用定時器T1作波特率發(fā)生器，其計數(shù)初值X按以下公式計算:

串行通信波特率設(shè)置為1200b/s，而SMOD=1，fosc=6MHz，計算得到計數(shù)初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。

為了便于觀察，當每次測量電壓采集數(shù)據(jù)時，單片機有端口輸出時，用發(fā)光二極管LED指示。

軟件編程

軟件程序主要包括:下位機數(shù)據(jù)采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC串口通信程序。單片機采用C51語言編程，上位機的操作顯示界面采用VC++6.0進行可視化編程。在串口通信調(diào)試過程中，借助“串口調(diào)試助手”工具，有效利用這個工具為整個系統(tǒng)提高效率。

單片機編程

下位機單片機的數(shù)據(jù)采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機的編程仿真調(diào)試借助WAVE2000仿真器，本系統(tǒng)有集成的ISP仿真調(diào)試環(huán)境。

在采集程序中，單片機的編程操作要完全符合AD678的時序規(guī)范要求，在實際開發(fā)中，要不斷加以調(diào)試。最后將下位機調(diào)試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。

人機界面編程

打開VC++6.0，建立一個基于對話框的MFC應(yīng)用程序，串口通信采用MSComm控件來實現(xiàn)。其他操作此處不贅述，編程實現(xiàn)一個良好的人機界面。數(shù)字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運行VC++6.0編程實現(xiàn)的Windows程序，整個樣機功能得以實現(xiàn)。

功能結(jié)果

數(shù)字電壓表范文第3篇

在單片機數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計中,做到了電路設(shè)計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現(xiàn)了單片機對AD678轉(zhuǎn)換芯片的操作。

AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內(nèi)部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內(nèi)部時鐘和三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),而且一次A/D轉(zhuǎn)換僅需要5ms。

在電路應(yīng)用中,AD678采用同步工作方式,12位數(shù)字量輸出采用8位操作模式,即12位轉(zhuǎn)換數(shù)字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據(jù)時序關(guān)系,在芯片選擇/CS=0時,轉(zhuǎn)換端/SC由高到低變化一次,即可啟動A/D轉(zhuǎn)換一次。再查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束端/EOC,看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束,若結(jié)束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數(shù)字量的讀取則要控制高字節(jié)有效端/HBE,先讀取高字節(jié),再讀取低字節(jié)。整個A/D操作大致如此,在實際開發(fā)應(yīng)用中調(diào)整。

由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據(jù)公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量值。

RS232接口電路的設(shè)計

AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收器和1個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機的TTL電平與PC的RS232電平達到匹配。

串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn):同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連,兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。在實驗中,用定時器T1作波特率發(fā)生器,其計數(shù)初值X按以下公式計算:

串行通信波特率設(shè)置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計算得到計數(shù)初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。

為了便于觀察,當每次測量電壓采集數(shù)據(jù)時,單片機有端口輸出時,用發(fā)光二極管LED指示。

軟件編程

軟件程序主要包括:下位機數(shù)據(jù)采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC串口通信程序。單片機采用C51語言編程,上位機的操作顯示界面采用VC++6.0進行可視化編程。在串口通信調(diào)試過程中,借助“串口調(diào)試助手”工具,有效利用這個工具為整個系統(tǒng)提高效率。單片機編程

下位機單片機的數(shù)據(jù)采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機的編程仿真調(diào)試借助WAVE2000仿真器,本系統(tǒng)有集成的ISP仿真調(diào)試環(huán)境。

在采集程序中,單片機的編程操作要完全符合AD678的時序規(guī)范要求,在實際開發(fā)中,要不斷加以調(diào)試。最后將下位機調(diào)試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。

人機界面編程

打開VC++6.0,建立一個基于對話框的MFC應(yīng)用程序,串口通信采用MSComm控件來實現(xiàn)。其他操作此處不贅述,編程實現(xiàn)一個良好的人機界面。數(shù)字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運行VC++6.0編程實現(xiàn)的Windows程序,整個樣機功能得以實現(xiàn)。

功能結(jié)果

數(shù)字電壓表范文第4篇

關(guān)鍵詞 ：電力系統(tǒng)；電壓測量儀；應(yīng)用；

一、電力系統(tǒng)

（一）電力的發(fā)展

電力是以電能作為動力的能源。發(fā)明于19世紀70 年代，電力的發(fā)明和應(yīng)用掀起了第二次工業(yè)化。成為人類歷史18世紀以來，世界發(fā)生的三次科技革命之一，從此科技改變了人們的生活。20世紀出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類工程科學(xué)史上最重要的成就之一，是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電力，再經(jīng)輸電、變電和配電將電力供應(yīng)到各用戶。電力業(yè)的發(fā)展，給人們的生活帶來了許多便捷之處?，F(xiàn)如今，我們已經(jīng)離不開電力業(yè)。

（二）電力系統(tǒng)的概述

電力系統(tǒng)是指通過電力網(wǎng)連接在一起的發(fā)電廠，變、配電站以及用戶電氣設(shè)備的總體稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)包括：發(fā)電機、變壓器，高、低壓架空線路配電裝置以及各種電力、電熱、照明等用電設(shè)備。在電力系統(tǒng)中，主要分為發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)、變電環(huán)節(jié)、配電環(huán)節(jié)。對于電力系統(tǒng)的特點，主要是擔負生產(chǎn)、分配電能的，電能的生產(chǎn)，供給、分配和消費是同時進行的。電力系統(tǒng)的生產(chǎn)必須保證連續(xù)性和平衡性。就是說，在電力的供、需過程中，要求始終保持功率的平衡，始終保證不間斷的供電。電力系統(tǒng)的生產(chǎn)要具有先進性，在國民經(jīng)濟發(fā)展中電力生產(chǎn)應(yīng)該先行，沒有充分的電力工業(yè)的發(fā)展，國民經(jīng)濟的發(fā)展是不可能的。電力系統(tǒng)的集成統(tǒng)一調(diào)度使得供、用電之間的關(guān)系密不可分。

（三）電力系統(tǒng)的要求

1.供電可靠性。用戶要求電力系統(tǒng)有足夠的可靠性，特別是連續(xù)供電，用戶要求電力系統(tǒng)能在任何時間內(nèi)都能滿足用戶用電的需要，即便在電力系統(tǒng)中局部出現(xiàn)故障情況，仍不能對某些重要用戶的供電有很大的影響，因此，為了滿足電力系統(tǒng)的供電可靠，要求電力系統(tǒng)至少具備10%-15%的備用容量。

2.保證合格的電能質(zhì)量。供電質(zhì)量的優(yōu)、劣，直接關(guān)系到用電設(shè)備的安全經(jīng)濟運行和生產(chǎn)的正常運行，對國民經(jīng)濟的發(fā)展也有著重要的意義。無論是供電的電壓、頻率以及不間斷地供電，哪一方面達不到標準都會對用戶造成不良后果。因此，要求電力系統(tǒng)應(yīng)確保對用戶供電的電能質(zhì)量。

3.要求電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、合理地運行。電力系統(tǒng)應(yīng)該安全、經(jīng)濟、合理地供電，這同時也是供、用電雙方要求達到的目標。為了達到這一目標，就需要供、用電雙方共同加強運行管理，做好技術(shù)管理工作，同時還要求用戶積極配合、密切協(xié)作，提供必要的方便條件。

4.電力系統(tǒng)電力網(wǎng)運行調(diào)度的靈活性。對于一個龐大的電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)，必須做到運行方式靈活、調(diào)度管理先進。只有如此，才能做到系統(tǒng)的安全可靠地運行。只有靈活的調(diào)度，才能解決系統(tǒng)局部故障時，檢修的及時，達到系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟和合理地運行。

二、電壓測量儀

（一）電壓測量儀的概述

電壓測量是電子電路測量的一個重要內(nèi)容，在集總參數(shù)的電路里，表征電信號能量的三個基本參量是電壓、電流和功率。但從測量的觀點來看，測量的主要參量是電壓，因為在標準電阻兩端若測量出電壓值，那么就可通過計算求得電流或功率。此外，由于測量電壓較為方便，諸如失真度、調(diào)制度等電壓的派生量通常也通過測量電壓獲得其量值，有時對于溫度、壓力等非電量也都常被轉(zhuǎn)化為電壓進行測量。因此，電壓測量是其他許多電參量測量的基礎(chǔ)，而電壓測量儀器則是電子測量儀器中最基本、最常用的儀器之一。在電氣系統(tǒng)中占有重要的作用。

（二）電壓測量儀的分類

1.模擬電壓表。模擬電壓表常以磁電式電流表作指示器顯示測量結(jié)果，其測量準確度和分辨力不及數(shù)字電壓表，但其具有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，頻率范圍寬等優(yōu)點。模擬電壓表按工作頻率分類，可以分為超低頻、低頻、視頻、高頻、或射頻和超高頻電壓表。按測量電壓級別可以分為電壓表和毫伏表，按電壓測量準確度等級分類分為九個等級。如果按刻度分，可以分為：線性刻度、對數(shù)刻度、指數(shù)刻度和飛線性刻度。

2.數(shù)字電壓表。數(shù)字電壓表采用數(shù)字形式輸出、直觀顯示測量結(jié)果，除具有測量準確度高、速度快、輸入抗阻大，過載能力強，抗干擾能力強和分辨力高等優(yōu)點外，還便于和計算機及其他設(shè)備組成自動測試儀器和系統(tǒng)。數(shù)字電壓表一般按功能分為直流數(shù)字電壓表和交流數(shù)字電壓表。直流數(shù)字電壓表按轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方式可分為比較型、積分型和復(fù)合型直流數(shù)字電壓表。交流數(shù)字電壓表按變換原理可分為峰值型、平均值型和有效值型交流數(shù)字電壓表。

三、應(yīng)用的意義

電力能源已經(jīng)是我們生活不可或缺的重要能源。電力系統(tǒng)的有效利用，能夠更好地完善我國發(fā)電業(yè)的輸出工作。電力業(yè)的發(fā)展是國民經(jīng)濟發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是世界各國經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點。作為一種先進的生產(chǎn)力和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)對促進國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會進步起到了重要作用。電力行業(yè)的飛速發(fā)展，離不開電力系統(tǒng)的有效配合。在電力系統(tǒng)中，電壓測量儀的應(yīng)用起著重要的作用。

結(jié)語：隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，對電的需求量不斷擴大，電力銷售市場的擴大又刺激了整個電力生產(chǎn)的發(fā)展。在電力系統(tǒng)中，電能平衡的測量電壓測量儀對其作用相當重要，有電壓測量儀的存在可以減少電網(wǎng)中的電壓損耗，使用電使用戶安全用電。電壓測量儀是電力發(fā)展業(yè)的重要儀器。電力系統(tǒng)不可或缺的儀器。

參考文獻：

[1]陸逸榮.電子測量技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

數(shù)字電壓表范文第5篇

關(guān)鍵詞 系統(tǒng)工程 實踐教學(xué) 課程設(shè)計 單片機 A/D轉(zhuǎn)換芯片

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 前言

實踐教學(xué)是高等應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系中的一個重要環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和實踐動手能力起著極其重要的意義。實踐教學(xué)包括專業(yè)課程實驗、開放性實驗、課程設(shè)計、電子競賽和畢業(yè)設(shè)計等，其中課程設(shè)計、電子競賽、畢業(yè)設(shè)計按教學(xué)組織大多是由專業(yè)教師承擔教學(xué)任務(wù)。

如何制定人才培養(yǎng)流程，使整個實踐教學(xué)過程做到系統(tǒng)化和整體性，一方面需要合理安排與本專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)類課程相關(guān)的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，另一方面要探索課程設(shè)計、電子競賽、畢業(yè)設(shè)計等專業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)的規(guī)劃，充分擴展專業(yè)特色課程相關(guān)的實踐教學(xué)的內(nèi)涵。其中后者是提高學(xué)生動手能力和綜合思考問題最佳方式。

1 以系統(tǒng)工程的思想構(gòu)建專業(yè)實踐教學(xué)體系

系統(tǒng)是由互相關(guān)聯(lián)、互相制約、互相作用的若干組成部分構(gòu)成的具有某種功能的有機整體。系統(tǒng)工程是運用系統(tǒng)思想直接改造客觀世界的一大類工程技術(shù)的總稱。專業(yè)實踐課程活動涉及到學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的整個階段，也可以看作是一項系統(tǒng)工程。為了提高專業(yè)實踐教學(xué)活動的教學(xué)效果，保證專業(yè)知識的可持續(xù)性發(fā)展，就應(yīng)該按照系統(tǒng)工程的思想和方法，協(xié)調(diào)專業(yè)實踐教學(xué)活動中各項因素。在實際工作中，一方面要重視每一項工作，將每一項工作做到位，另一方面要重視各項工作的內(nèi)在聯(lián)系，建立系統(tǒng)的、整體的教學(xué)體系，這樣才能使實踐教學(xué)的功能最大化。

目前在高校的實踐教學(xué)中常見的問題是缺乏大學(xué)四年整體的實踐教學(xué)體系，學(xué)生每一年都在做不同的實驗不同的設(shè)計，設(shè)計的系統(tǒng)性和完整性被割裂開，學(xué)生不能用聯(lián)系的眼光去看全部的設(shè)計，不能體會到各專業(yè)課程之間的聯(lián)系和傳承。針對這一情況，必須做好系統(tǒng)化統(tǒng)籌安排。

結(jié)合各個階段專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，合理安排專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，最大限度激發(fā)學(xué)生的主動性和能動性，是專業(yè)教師必須思考的問題。下文以浙江科技學(xué)院測控專業(yè)某小組四年的課程設(shè)計、專業(yè)實驗和畢業(yè)設(shè)計為例，詳細介紹如何將教師和學(xué)生結(jié)合起來，系統(tǒng)地完成四年的專業(yè)教育。

2 改革與探索――以數(shù)字電壓表的設(shè)計為例

基于系統(tǒng)化工程的實踐環(huán)節(jié)，專業(yè)教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的各個階段，合理安排與專業(yè)課程相對應(yīng)的課程設(shè)計環(huán)節(jié)，有效地發(fā)掘各個環(huán)節(jié)的密切聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)化的設(shè)計理念。

在一年級本科始業(yè)教育和專業(yè)認知實習(xí)環(huán)節(jié)，專業(yè)老師提供各種設(shè)計題目供學(xué)生進行分組選擇，這些題目必須具有傳承性的，并且說明各個設(shè)計要用到的專業(yè)知識，比如說電子課程設(shè)計要有電路原理、數(shù)字電路和模擬電路相關(guān)知識；下一階段就要用到單片機和傳感器等知識；再下一個設(shè)計可能要用到虛擬儀器、控制系統(tǒng)等知識，讓學(xué)生在一年級就對本專業(yè)的整體構(gòu)造有感性認識，從而激發(fā)他們專研專業(yè)知識的興趣。

2.1 基于ICL7107的多量程直流數(shù)字電壓表的設(shè)計

根據(jù)教學(xué)計劃的安排，在一二年級學(xué)生所接觸的主要是專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生能自由掌控的專業(yè)知識有限，因此在二年級電子課程設(shè)計中，我們要求學(xué)生設(shè)計一款直流數(shù)字電壓表，具體要求是能實現(xiàn)0mV～2V測量范圍。專業(yè)教師只負責提出任務(wù)以及實現(xiàn)的功能，學(xué)生自行查閱資料，提出解決方案，然后師生一起討論可行性。在實踐中，學(xué)生提出了以ICL7107，ICL7135等芯片不同的解決方案。

2.1.1 數(shù)字電壓表的組成

數(shù)字電壓表基本量程200Mv，可以擴展量程2V和20mV。整個電路設(shè)計沒有超越學(xué)生現(xiàn)有理論知識，學(xué)生有能力獨立完成，同時功能的擴展又要求學(xué)生綜合運用所學(xué)的各門專業(yè)課程，完成復(fù)雜電路的設(shè)計，鍛煉了綜合分析問題并獨立解決問題的能力。

2.1.2 總結(jié)分析

這一階段學(xué)生只能使用電路模電和數(shù)電的相關(guān)知識，結(jié)合電子綜合實驗，學(xué)生查閱資料，了解ICL7107的原理，掌握雙積分式芯片的基本電路的設(shè)計，完成了芯片的供電模塊―― 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計，并可以在此基礎(chǔ)上開拓量程自動切換的功能（如圖1所示）。

2.2 基于單片機的數(shù)字電壓表的設(shè)計

隨著二三年級大量專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以運用的專業(yè)知識更加豐富了，他們可以完成設(shè)計的功能也隨之更加強大。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生延續(xù)前面的設(shè)計，改進了電壓表的設(shè)計。

2.2.1 基于單片機的數(shù)字電壓表的設(shè)計

由于ICL7107沒有BCD碼輸出，沒有像ICL7135那樣的BUSY信號，在與單片機連接時，學(xué)生遇到了障礙，于是又展開了一場討論，如何利用單片機只是完成直流/交流電壓的測試任務(wù)。根據(jù)大量查閱的文獻資料，有學(xué)生提出采用ICL7135芯片的想法，該芯片與ICL7107工作原理相似，是4 1/2位A/D轉(zhuǎn)換器，加上電路ICL7135可組成一個滿量程為2V的數(shù)字電壓表。ICL7135可以采用并行采集方式與單片機系統(tǒng)進行連接。如圖2所示，模擬電壓送到ICL7135進行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管中顯示。其中ICL7135電源部分可以沿用上學(xué)期的直流穩(wěn)壓電源。

2.2.2 總結(jié)分析

現(xiàn)階段可以要求學(xué)生用到所學(xué)的單片機等知識，完成功能更多、精度更高的課程設(shè)計。在單片機等課內(nèi)實驗中，學(xué)生完成了單片機最小實現(xiàn)系統(tǒng)，結(jié)合前期所做的電子課程設(shè)計，學(xué)生可以開發(fā)基于單片機的數(shù)字電壓表。該設(shè)計引入單片機編程實現(xiàn)從數(shù)字量編碼轉(zhuǎn)換到七段譯碼，最后送到數(shù)碼管顯示輸出測量結(jié)果。學(xué)生利用單片機最小實現(xiàn)系統(tǒng)，擴展單片機系統(tǒng)的應(yīng)用，專業(yè)知識得到了綜合運用。

2.3 基于ICL7135的畢業(yè)設(shè)計

ICI7107/7135都是CMOS雙積分A/D轉(zhuǎn)換芯片，可以轉(zhuǎn)換輸出 000個數(shù)字量，對外提供6個輸入、輸出控制信號。因此，除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接受/ 發(fā)送器、微處理器或其他控制電路連接使用。

因此，在選做畢業(yè)設(shè)計題目過程中，學(xué)生對需要進行模擬信號處理的設(shè)計中大多選用這兩款芯片，如圖3所示，在選用ICL7135作為A/ D 轉(zhuǎn)換器，模擬信號由傳感器采集，由ICL7135 轉(zhuǎn)換后數(shù)字量送入單片機，由單片機對ICL7135 輸出的信號進行處理，在數(shù)碼顯示管（LED）上顯示。并可通過鍵盤輸入溫度設(shè)定值。單片機根據(jù)設(shè)定溫度進行相關(guān)運算（如PID、模糊運算等），產(chǎn)生控制信號。

當然還可以挖掘更多的基于ICL7107和7135的應(yīng)用的實例，這里我們致力于讓學(xué)生對知識點的綜合運用，當他們能用課堂上所學(xué)到的知識，系統(tǒng)地解決一個實際的問題，這里面的滿足感和成就感能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，提高學(xué)習(xí)效率。