導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

伍水梅 廣東省國(guó)防科技技師學(xué)院 廣州同和 510515

【文章摘要】

電源是電路的核心，是電子電路制作過(guò)程中必不可少的設(shè)備。一個(gè)好的直流穩(wěn)壓電源能讓電路制作事半功倍，效果顯著。一般直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等幾個(gè)部分組成。本文介紹了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的直流穩(wěn)壓電源的制作。

【關(guān)鍵詞】

直流穩(wěn)壓電源；變壓器；整流；濾波； 穩(wěn)壓；7806

【Abstract】

Power which is the core of the circuit is the essential equipment for making electronic circuit. It will get twice the result with half the effort if a good DC power is supplied for the production of circuit.Generally speaking,DC power supply is mainly composed of transformer, rectifying,filtering and voltage-stabilizing. This article describes a simple and practical construction of DC power supply.

【Keywords】

DC Regulated Power Supply;Transformer; Rectifying;Filtering;Voltage-stabilizing; 7806

0 引言

科技在不斷進(jìn)步，人們對(duì)小型電器的需求越來(lái)越大，但不管是那種電器設(shè)備， 電源都是必不可少的，而且越是高端的電器，對(duì)電源要求越是嚴(yán)格。電源技術(shù)核心是電能變換與處理，廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，而直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)中常用的儀器設(shè)備之一，幾乎所有家用電器和其它各類電子設(shè)備都在使用直流穩(wěn)壓電源，它占著舉足輕重的位置，是大部分設(shè)備與電子儀器的重要組成部分，是電子科技人員及電路開發(fā)部門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)研究不可缺少的電子儀器。但實(shí)際生活中通常是由 220V 的交流電網(wǎng)供電， 直流電源需要通過(guò)電源系統(tǒng)將交流電轉(zhuǎn)換成低電壓直流電以供給各類電器設(shè)備使用。

直流穩(wěn)壓電源對(duì)電路調(diào)試、電路制作有決定性的作用，一個(gè)好的直流穩(wěn)壓電源，能讓工作事半功倍。直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)主要由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四部分電路組成，其原理和制作過(guò)程比較簡(jiǎn)單， 如圖1 所示。本文主要介紹一個(gè)能提供+6V、+1A 的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的制作過(guò)程。

1 合適變壓器的選擇

變壓器作為一個(gè)降壓元件，主要是將初級(jí)電壓（市電220V）轉(zhuǎn)換為電路所需壓降。根據(jù)電路要求提供+6V、+1A 的直流電源，所以在選擇變壓器的次級(jí)電壓和次級(jí)電流時(shí)應(yīng)適當(dāng)增大，原則上次級(jí)電壓應(yīng)在所需電壓的基礎(chǔ)上多加3V，即次級(jí)電壓應(yīng)選6V+3V=9V，而次級(jí)電流應(yīng)在所需電流的基礎(chǔ)上乘以1.7 倍，即1.7A ；變壓器的功率P 是初級(jí)線圈P1 和次級(jí)線圈功率P2 之和的一半，即：

P=（P1+P2）/2，

按照所選擇的電壓可計(jì)得：

P2=U2×I2=9×1.7=15.3W

P1=P2/ （0.8 ～ 0.9）=18W

這樣可以選擇變壓器的參數(shù)是功率為18W，初級(jí)輸入電壓220V，次級(jí)輸入電壓9V。變壓器應(yīng)進(jìn)行基本檢測(cè)，如初級(jí)、次級(jí)線圈的分辨，最常用的方法有兩個(gè)： 第一種是根據(jù)線圈電壓與線圈匝數(shù)的比值V1:V2=n1:n2 可知線圈細(xì)的那邊應(yīng)為初級(jí)線圈（輸入端）；另一種方法是用萬(wàn)用表的電阻檔比較兩線圈的電阻值，阻值較大的那一端為初級(jí)線圈（輸入端）。

2 整流電路的配備

整流電路的主要作用是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦詫⒆儔浩鬏敵龅慕涣麟妷恨D(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流，是直流形成的第一站，它所提供的電壓比最大輸出電壓值

圖4.2 1ms 調(diào)頻周期信號(hào)頻譜 要略高，所以在選用四個(gè)二極管時(shí)要注意耐壓值應(yīng)比變壓器的次級(jí)輸出電壓大3 倍以上，耐流值應(yīng)略大于變壓器的次級(jí)電流。按照變壓器所取的數(shù)據(jù)：U2=9V、I2=1.7A，所選取的二極管耐壓應(yīng)大于27V，耐流值最小應(yīng)等于變壓器的次級(jí)電流。二極管需要承受較大的反向電壓，假如二極管反接，將會(huì)造成二極管損壞，電路無(wú)法工作等嚴(yán)重后果，因此安裝前要對(duì)二極管進(jìn)行檢測(cè)，確保極性。二極管的檢測(cè)：用萬(wàn)用表測(cè)量二極管的正反向電阻， 根據(jù)二極管的單向?qū)ㄌ匦钥梢暂p易的判斷出小電阻的那次黑筆所接是正極，紅筆所接是負(fù)極；對(duì)于外觀完好的二極管也可以從銀色圈圈在哪邊從而判出負(fù)極。

3 選用不同的電容器實(shí)現(xiàn)濾波

濾波電路是利用電容器將整流電路所輸出的脈動(dòng)直流存在的交流成份濾掉， 使輸出波形變得平滑。不同類型的電容器有著不同特性，在電路中能起不同作用， 因此不同的電路應(yīng)該選擇不同的電容器； 但不管何種電容器，在電路中承受的電壓都不能超過(guò)它自身的耐壓值，否則電容器將受到損壞，甚至產(chǎn)生“放炮”現(xiàn)象。根據(jù)變壓器的次級(jí)電壓等于9V，選擇電容器的耐壓值應(yīng)為1.42 U2，即13V，電容器的容量應(yīng)為（1500 ～ 2000）I2 （I2 為變壓器次級(jí)電流），即電容器可選用3300 ～ 4700μF 的。在本文所設(shè)計(jì)的電路中，前面的濾波電容C1 可適當(dāng)選大到3300μF 以上，穩(wěn)壓出來(lái)的濾波電容C2 就要相對(duì)減小，可選擇幾十微法的。利用萬(wàn)用表的電阻檔檢測(cè)電容的好壞，判斷電容有無(wú)短路、斷路和漏電等現(xiàn)象：按電容量的大小用萬(wàn)用表不同的電阻檔，紅、黑表筆分別接電容器的兩引腳，在表筆接通瞬間觀察表針的擺動(dòng)，若表針擺動(dòng)后返回到“∞”，說(shuō)明電容良好，且擺幅越大容量越大；若表針在接通瞬間不擺動(dòng)，則說(shuō)明電容失效或斷路； 若表針在接通瞬間擺幅很大且停在那里不動(dòng)，說(shuō)明電容已擊穿（短路）或漏電嚴(yán)重；若表針在接通瞬間擺動(dòng)正常，只是不能返回到“∞”，說(shuō)明電容有漏電現(xiàn)象。對(duì)電解電容更要分清楚正負(fù)極，避免反接。

4 穩(wěn)壓電路的研制

穩(wěn)壓電路是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，能使輸出電壓保持穩(wěn)定的電路。根據(jù)電路的連接方式可分為并聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源和串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。并聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源所用元器件少，較經(jīng)濟(jì)；輸出短路時(shí)元器件不易損壞，但效率低，調(diào)壓范圍小，負(fù)載變化容易引起輸出電壓的變化，適用于負(fù)載電流變化不大或極易發(fā)生短路的場(chǎng)合。相比之下串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源可用在負(fù)載變化較大，穩(wěn)壓性能要求較高，輸出電壓可調(diào)等場(chǎng)合，所以建議安裝串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。常用的穩(wěn)壓元件有穩(wěn)壓管、LM317、CW78××× （CW79×××）。

穩(wěn)壓管是特殊加工而成的二極管，和普通二極管一樣具有單向?qū)ㄌ匦裕饕ぷ饔诜聪驌舸﹨^(qū)，起穩(wěn)壓作用，通常并在負(fù)載兩端使用。當(dāng)它兩端所加的反向電壓達(dá)到反向擊穿電壓時(shí)，管子導(dǎo)通，電流急劇上升，達(dá)到穩(wěn)壓效果。只用穩(wěn)壓管工作的穩(wěn)壓電路一般較簡(jiǎn)單，性能也較差， 適用于輸出電流不大，穩(wěn)壓要求不高的場(chǎng)合。為改善穩(wěn)壓效果，穩(wěn)壓管常會(huì)和復(fù)合管一起用，但穩(wěn)壓效果還是不理想。

LM317、CW78×××（CW79×××） 同屬三端集成穩(wěn)壓器，都是將穩(wěn)壓電路通過(guò)半導(dǎo)體集成技術(shù)壓制在一塊半導(dǎo)體芯片中形成集成穩(wěn)壓電路[9]。LM317 是一種常用的三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路，輸出電流為1.5A，輸出電壓可在1.25 － 37V 之間連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)整使用方便。CW78××× 系列為輸出正電壓的固定式三端穩(wěn)壓器， CW79××× 系列為輸出負(fù)電壓的固定式三端穩(wěn)壓器，兩者都包含了輸入、輸出、公共接地端三個(gè)引出端，具有限流和熱保護(hù)的功能，且根據(jù)后序××× 不同各有不同的的輸出電壓和輸出電流，第一個(gè)“×” 代表額定電流--- 字母L 表示輸出電流為100mA，字母S 表示輸出電流為2A， 沒(méi)有字母表示輸出電流為1A ；后面兩個(gè)×× 表示額定電壓---05 表示額定電壓為5V，12 表示額定電壓為12V，如此類推。根據(jù)要求，本文選用7806 集成穩(wěn)壓器（如圖5 所示），其額定電壓+6V，輸出電流1A ；若是79S12 則額定電壓為-12V，輸出電流2A。在使用所選IC 前，應(yīng)注意區(qū)分7806 的三個(gè)管腳和判斷其好壞。區(qū)分管腳時(shí)可將三端穩(wěn)壓器正面豎起來(lái)面對(duì)自己， 從左到右依次為輸入端、接地端、輸出端， 使用加電壓法測(cè)試三端穩(wěn)壓器好壞，在7806 的1 腳和2 腳按極性加上直流電壓（9—35V），用萬(wàn)用表測(cè)3 腳和2 腳的電壓， 如果所測(cè)電壓數(shù)值與穩(wěn)壓值相近（大小不超出2V），則說(shuō)明穩(wěn)壓器性能好。

5 附加電路的選用

根據(jù)電路的要求不同，也為了讓電路能更好的工作，可以在原電路的基礎(chǔ)上增加一些冗余電路，如電源指示電路，輸出電壓顯示電路，散熱電路等。

當(dāng)電路完成后應(yīng)重新檢查一次所有元器件，如二極管的方向、電解電容的極性、集成電路的各管腳等，在檢查無(wú)誤后則可以進(jìn)行通電調(diào)試，接通開關(guān)后若指示燈顯示正常，則+6V、1A 直流穩(wěn)壓電源即可正常使用，其原理圖如圖2 所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)直流穩(wěn)壓電源的分析制作，總結(jié)出直流穩(wěn)壓電源的制作應(yīng)從選材入手， 根據(jù)電路要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。只要認(rèn)真扎實(shí)的進(jìn)行制作，就能從中悟出很多有關(guān)直流穩(wěn)壓電源的制作技巧，使一些積累問(wèn)題迎刃而解，推導(dǎo)出開關(guān)型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路、輸出正負(fù)電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路等的制作，提高創(chuàng)作水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 田智文. 一種帶有保護(hù)電路的直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)[D]. 西安：西安電子科技大學(xué)，2011

[2] 孟祥印，肖世德. 基于先進(jìn)集成電路多輸出線性直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2005，21（1）： 154-155，180

[3] 金釗. 直流穩(wěn)壓電源的性能測(cè)試與優(yōu)化[D]. 威海：山東大學(xué)，2012

篇2

【關(guān)鍵詞】電子 線路實(shí)驗(yàn) 分析

一、電源的應(yīng)用背景

電源可分為交流電源和直流電源，它是任何電子設(shè)備都不可缺少的組成部分。交流電源一般為220V、50HZ電源，但許多家用電器設(shè)備的內(nèi)部電路都要采用直流電源作為供電電源，如收音機(jī)、電視機(jī)、帶微控制處理的家電設(shè)備等都離不開這種電源。直流電源又分為兩種：一類是能直接供給直流電流或直流電壓，如電池、蓄電池、太陽(yáng)能電池、硅光電池、生物電池等；另一類是將交流電變換成所需的穩(wěn)定的直流電流或電壓，這類變換電路統(tǒng)稱為直流穩(wěn)壓電路。現(xiàn)在所使用的大多數(shù)電子設(shè)備中，幾乎都必須用到直流穩(wěn)壓電源來(lái)使其正常工作。220V、50HZ的單向交流電源變壓器降壓后，再經(jīng)過(guò)整流濾波可獲得低電壓小功率直流電源。然而，由于電網(wǎng)電壓可以有+10%變化。為此必須將整流濾波后的直流電壓由穩(wěn)壓電路穩(wěn)定后再提供給負(fù)載，使負(fù)載上直流電源電壓受上述因素的影響程度達(dá)到最小。直流電源電壓系統(tǒng)一般有四部分組成，他們分別是電源變壓器、整流電路，濾波電路、穩(wěn)壓電路。

二、總體設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)

1、設(shè)計(jì)目的

（1）了解整流、電容濾波電路的工作原理；（2）掌握集晶體管穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方法；（3）掌握仿真軟件EWB使用方法；（4）掌握穩(wěn)壓電源參數(shù)測(cè)試方法。

2、設(shè)計(jì)任務(wù)

（1）穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)：① 電網(wǎng)供給的交流電壓為220V，50Hz；② 輸出電壓為6～12V；③ 輸出電阻《0.4Ω；④ 最大允許輸出電流2A； ⑤ 穩(wěn)壓系數(shù)S《8*10-?；⑥ 輸出紋波電壓《10mv（當(dāng)Io=2A）；⑦ 具有限流保護(hù)功能，輸出短路電流

（2）設(shè)計(jì)要求：① 根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案，計(jì)算和選取元件參數(shù)。② 完成各單元電路和總體電路的設(shè)計(jì)，并用計(jì)算機(jī)繪制電路圖。③ 完成電路的安裝、調(diào)試、使作品能達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)。④ 給出測(cè)試各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的方法，撰寫測(cè)試報(bào)告。

（二）設(shè)計(jì)原理

1.設(shè)計(jì)原理

電子線路在多數(shù)情況下需要用直流電源供電，而電力部門所提供的電源為220V、50HZ交流電，故應(yīng)首先經(jīng)過(guò)變壓，整流，然后在經(jīng)過(guò)濾波，和穩(wěn)壓，才能夠獲得穩(wěn)定的直流電穩(wěn)壓電路穩(wěn)定后再提供給負(fù)載，框圖如下：

2.串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路

晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電源的組成，220V交流市電經(jīng)過(guò)變壓，整流，濾波后得到的是脈動(dòng)直流電壓Vi，他隨市電的變化或直流負(fù)載的變化而變化，所以，Vi是不穩(wěn)定的直流電壓，為此，必須增加穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路取樣電路，比較電路，基準(zhǔn)并電壓，和調(diào)整元件等部分組成

（三）總體設(shè)計(jì)方案

1.變壓環(huán)節(jié)

通電為電壓220V，頻率為50Hz，為了保證后面可調(diào)范圍為6～12V，選擇初次級(jí)線圈匝數(shù)比為2000：141的pq4-10

2.整流、濾波環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)選擇4個(gè)IN4002的二極管作為整流電路

因?yàn)槭须婎l率是50Hz為低頻電路，選擇RC濾波電路。本實(shí)驗(yàn)選擇的電容為1200μF

3.穩(wěn)壓環(huán)節(jié)

（1）調(diào)整元件。作為一個(gè)理想的電源，其內(nèi)阻應(yīng)該盡量小才能保證具有穩(wěn)壓的效果，根據(jù)晶體管放大器的知識(shí)可知：共集電極電路的輸出阻抗最小。所以選擇共集電極電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，且盡量選擇β值較大的晶體管，但是后來(lái)會(huì)發(fā)現(xiàn)并不是如此。由于電流和功耗等的影響，所以最好采用復(fù)合管來(lái)實(shí)現(xiàn)該要求，且有一個(gè)大功率管就可，本實(shí)驗(yàn)該電路選擇的晶體管型號(hào)為2N3414（早期電壓為51V，測(cè)試前高電流拐點(diǎn)為4.6A，功率很大），其它兩管為小功率管MRF9011

（2）取樣電路。這部分由兩個(gè)電阻和電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整電位器的使輸出電壓的可調(diào)范圍從6V到12V。

4.參數(shù)計(jì)算

輸出電壓 V0=5.982～12.15V

最大輸出電流2A

R0計(jì)算：Ro=ΔVo/ΔIo*Vo

RL=50 Vo=7.177V，Io=143.5mA

RL=100 Vo=7.181V，Io=71.82mA

R0=0.35

穩(wěn)壓系數(shù)：s=0.038

Ro=ΔVo/ΔIo*Vi/V0

當(dāng)vi=23.16v時(shí)候，v0=7.176

當(dāng)vi=20.86v時(shí)候，v0=7.146

通過(guò)計(jì)算可得S=0.038

符合要求

紋波電壓20.1mv

輸出電流=3.016A

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)于模電知識(shí)有了更深的了解，尤其是對(duì)串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源方面的知識(shí)有了進(jìn)一步的研究。在電路的仿真過(guò)程中也提升了我的動(dòng)手能力，實(shí)踐能力得到了一定的鍛煉，加深了對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)方面的興趣，理論與實(shí)踐得到了很好的結(jié)合，加深自己對(duì)實(shí)用價(jià)值和理論的統(tǒng)一的了解，但對(duì)于理論和實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一和對(duì)于器件在實(shí)際中的使用還有很大的不足，不能在使用器件時(shí)選擇合適的參數(shù)的器件，不能根據(jù)器件的編號(hào)知道器件的基本功能。在這方面需要很大的提高。

篇3

關(guān)鍵詞：通信；Modbus協(xié)議；S7-226；直流電源

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)10-2395-04

Modbus Protocol Applied in the Communication of S7-226 and HSPY DC Power

LIU Shi-chao

(Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)

Abstract: IN DC power control system of Dense Medium Separation ,based on the Modbus protocol,realized the communication between S7-200PLC and HSPY DC power. IN Modbus communication protocol,Siemens S7-226 PLC is master,HSPY DC power is slave, use communication to control the start of the DC power supply, stop, and the change in current. Instruced Modbus library in the Step 7 MicroWin Software of Siemens, and used the serial port debugging software to facilitate the writing and debugging of the program. Modbus simplify external wiring ,solve the interference and distortion in the transmission process of conventional switching of analog signals , the communication control method can easily read the information of the operation of the DC power ,monitoring the DCpower operation status .

Key words: communication; Modbus agreement; S7-226 ; DC power

某選煤廠為了在線調(diào)節(jié)控制三產(chǎn)品旋流器二段分選密度，外加螺線圈來(lái)用磁場(chǎng)影響磁鐵礦粉的分布。螺線圈是采用直流電源來(lái)供電，系統(tǒng)要求通過(guò)調(diào)節(jié)電流來(lái)控制螺線圈磁場(chǎng)，因此要控制直流電源的運(yùn)行狀態(tài)。控制信號(hào)需要從集控室開始需要傳輸五百米才能到達(dá)直流電源，從而控制直流電源動(dòng)作。在一般工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)于電源的控制大部分采用的是0-24mA或0-5V模擬量控制，很少總線控制方式。但經(jīng)過(guò)比較和實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)總線與模擬量控制相比有很多優(yōu)勢(shì)，最顯著的是具有很高的可靠性高，避免失真，并且交換的信息非常多樣化，因此越來(lái)越多的設(shè)備開始支持串口通信協(xié)議，可以預(yù)見總線控制方式通信在工程上的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

MODBUS通信協(xié)議是MODICON公司提出的一種報(bào)文傳輸協(xié)議，是全球第一個(gè)真正用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議[1]。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，并已經(jīng)成為一種通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。MODBUS通信協(xié)議可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無(wú)線等。不同廠商提供的控制設(shè)備可通過(guò)MODBUS協(xié)議連成通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)集中控制。已經(jīng)有很多通過(guò)MODBUS通信協(xié)議進(jìn)行PLC和變頻器的成功案例[2]。該文中采用MODBUS協(xié)議進(jìn)行S7-226和HSPY程控直流穩(wěn)壓電源的通訊，可以更好地控制電源，監(jiān)控電源運(yùn)行狀態(tài)，來(lái)解決信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸失真的問(wèn)題。

1PLC與HSPY程控直流穩(wěn)壓電源通信控制系統(tǒng)

在此系統(tǒng)方案中PLC采用西門子公司的SIMATIC S7－226CN，直流電源采用HSPY程控直流穩(wěn)壓電源。S7－226系列PLC的CPU內(nèi)部集成了2個(gè)通信端口，該通信口為標(biāo)準(zhǔn)的RS485串口，可以在三種方式下工作，即PPI方式、MPI方式和自由通信口方式。系統(tǒng)可以將一個(gè)通信端口設(shè)為PPI方式用于連接工控機(jī)也可將其設(shè)置為MPI方式以連接觸摸屏，做為人機(jī)信息交換[2]。而另一個(gè)通信端口設(shè)為自由通信口方式，自由通信口方式是S7－200的一個(gè)特色功能，是一種通信協(xié)議完全開放的功能工作方式。在自由通信口方式下的通信口的協(xié)議由外設(shè)決定，PLC通過(guò)程序來(lái)適應(yīng)外設(shè)，從而使得S7－200系列的PLC可以與任何具備通信能力并且協(xié)議公開的設(shè)備通信[3] [4]。系統(tǒng)中的HSPY程控直流穩(wěn)壓電源均內(nèi)置了Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線，相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，PLC的Port0通訊端口和HSPY程控直流穩(wěn)壓電源構(gòu)成Modbus總線。通過(guò)S7－226CN控制多臺(tái)HSPY程控直流穩(wěn)壓電源，完成系統(tǒng)控制要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流穩(wěn)壓電源的輸出電流、電壓設(shè)定，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)交換等。

圖1直流電源控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)中PLC作為主站，直流穩(wěn)壓電源作為從站，主站向直流穩(wěn)壓電源發(fā)送運(yùn)行指令，同時(shí)接受直流穩(wěn)壓電源反饋的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警狀態(tài)的信號(hào)等。

2MODBUS通信協(xié)議在電源通信控制系統(tǒng)中的使用

西門子在Micro／Win V4.0 SP5中正式推出Modbus RTU主站命令庫(kù)，西門子標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)指令通過(guò)調(diào)用該指令庫(kù)可以使S7－200CPU上的通信口設(shè)置在自由口模式下成為Modbus RTU的主站。在S7－200控制系統(tǒng)應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通訊，需要STEP7－Micro／Win32 V4.0 SP5以上版本，并且安裝Modbus指令庫(kù)，如圖2，STEP7－Micro／Win32指令庫(kù)包含有專門為Modbus通訊設(shè)計(jì)的預(yù)先定義的子程序和中斷服務(wù)程序，使得PLC與Modbus從站的通訊簡(jiǎn)單易行[5]。

圖2 Modbus命令庫(kù)

2.1 MODBUS RTU主站命令庫(kù)使用步驟

使用Modbus RTU主站命令庫(kù)，可以讀寫MODBUS RTU從站的數(shù)字量、模擬量I/O、以及保持寄存器[2]。按照一下步驟使用MODBUS RTU主站命令庫(kù)：

1)安裝西門子標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU指令庫(kù)。

2)調(diào)用MODBUS RTU主站初始化和控制子程序，使用SM0.0調(diào)用MBUS_CTRL完成主站的初始化，并啟動(dòng)其功能控制。

3)在CPU的V數(shù)據(jù)區(qū)中為MODBUS分配存儲(chǔ)區(qū)。

4)調(diào)用MODBUS RTU主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送MODBUS請(qǐng)求。

表1 MODBUS部分功能碼表

2.2 HSPY電源的Modbus通訊規(guī)約

HSPY系列電源支持MODBUS通信協(xié)議，主機(jī)（PLC、RTU、PC機(jī)、DCS等）利用通訊命令，可以任意讀寫其數(shù)據(jù)寄存器。HSPY系列電源支持的MODBUS功能碼為03，10。

HSPY系列電源通訊方式為：

波特率：9600；起始位：1；數(shù)據(jù)位：8；校驗(yàn)位：無(wú)；停止位：1。

2.3 HSPY系列電源的參數(shù)通訊地址的轉(zhuǎn)換

通常MODBUS地址由5位數(shù)字組成，包括起始的數(shù)據(jù)類型代號(hào)，以及后面的偏移地址。MODBUS Master協(xié)議庫(kù)把標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS地址映射為所謂MODBUS功能號(hào)，讀寫從站的數(shù)據(jù)。MODBUS Master協(xié)議庫(kù)支持如下地址：

00001 - 09999：數(shù)字量輸出（線圈）

10001 - 19999：數(shù)字量輸入（觸點(diǎn)）

30001 - 39999：輸入數(shù)據(jù)寄存器（通常為模擬量輸入）

40001 - 49999：數(shù)據(jù)保持寄存器

HSPY系列電源的參數(shù)通訊地址是16進(jìn)制數(shù)，首先轉(zhuǎn)為10進(jìn)制，由于S7-200 PLC中最小地址為400001，而HSPY系列電源中最小地址為0，所以在寫HSPY系列電源地址時(shí)必須要加1。例如，電源的電壓設(shè)定值參數(shù)通訊地址是1000H，轉(zhuǎn)為10進(jìn)制是4096，加1后是4097，寄存器地址欄要寫44097.

3串口調(diào)試軟件進(jìn)行MODBUS通信調(diào)試

由于程序編寫比較繁瑣，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤可能會(huì)損害HSPY電源，為了避免損害的發(fā)生，可以利用串口調(diào)試軟件進(jìn)行MODBUS通信調(diào)試，其優(yōu)點(diǎn)是不必連接HSPY電源，而是在工控機(jī)或PC機(jī)上用串口調(diào)試軟件查看S7－226CN輸出和讀取的數(shù)據(jù)，來(lái)判斷程序是否正確。

一般的工控機(jī)或PC機(jī)沒(méi)有RS485串口，可以將通過(guò)RS232轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換模塊和PLC連接。RS485線選擇3號(hào)線和8號(hào)線,（其余均斷開）3號(hào)線接T+，8號(hào)線接T-，將另一端9針插頭接到PLC的PORT0通信端口上。也可以通過(guò)USB轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換器連接。將編寫的通訊程序下載到PLC中。運(yùn)行程序，打開串口調(diào)試軟件進(jìn)行監(jiān)控，從接收到的數(shù)據(jù)來(lái)看，和設(shè)置的HSPY電源動(dòng)作的數(shù)據(jù)一致，說(shuō)明MODBUS主站程序編寫正確[2] [6]。不一致，則要修改MODBUS通信程序，使其一致。

圖3 PLC串口調(diào)試軟件監(jiān)控界面

4 PLC控制HSPY程控直流穩(wěn)壓電源的部分程序

使用SM0.0調(diào)用MBUS＿CTRL完成主站的初始化，并啟動(dòng)其功能控制，如圖4。

圖4 Modbus RTU主站初始化

圖5(a)上電初始化，將控制電源的數(shù)據(jù)存入S7－226CN的V存儲(chǔ)器。在分配存儲(chǔ)區(qū)時(shí)要注意，數(shù)據(jù)區(qū)不能和其他數(shù)據(jù)區(qū)重疊，否則不能正常通訊。圖5(b)向電源發(fā)送Modbus請(qǐng)求，把1寫入電源寄存器1004，電源開啟；圖5(c)把1寫入電源寄存器1006，鎖定電源面板按鍵；圖5(d)把10寫入電源寄存器1004，電源輸出電流10A；圖5(e)讀取從電源寄存器數(shù)據(jù):圖5(f)把0寫入電源寄存器1004，電源關(guān)閉。

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

圖5部分控制程序

5結(jié)論

該文以S7－200控制系統(tǒng)為例，敘述了利用Modbus RTU協(xié)議指令庫(kù)PLC與HSPY程控直流穩(wěn)壓電源通訊的實(shí)現(xiàn)。采用自由口通訊方式的Modbus RTU協(xié)議很好的解決了PLC與直流電源等智能設(shè)備的通訊問(wèn)題，不僅能有效解決信號(hào)傳輸過(guò)程中失真的問(wèn)題，而且在通信模式下PLC可以方便控制直流穩(wěn)壓電源的運(yùn)行和讀取直流穩(wěn)壓電源的運(yùn)行信息，對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行有效監(jiān)控。

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篇4

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)壓電源；斬波電路；單片機(jī)；PWM；IGBT

直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用與各個(gè)領(lǐng)域。目前市面上使用的直流電源大部分是線性電源，而線性直流穩(wěn)壓電源由分立器件組成，存在體積大、效率低、可靠性差、操作不便、故障率高等缺點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種電子設(shè)備對(duì)電源性能的要求越來(lái)越高。穩(wěn)壓電源日益朝著小型化、高效率、模塊化、智能化方向發(fā)展。

本文介紹了一種以單片機(jī)系統(tǒng)為核心的新型可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，他主要由斬波電路和AT89S52單片機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成。它具有體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的20～30%）、效率高（一般為60～70%，而線性電源只有30～40%）、自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化等優(yōu)點(diǎn)。而且價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單。具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由兩部分組成，即主電路和控制電路。如圖1 所示，主電路由整流濾波電路、IGBT斬波電路、濾波電路組成；控制電路由控制電源、AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、8279鍵盤顯示電路、檢測(cè)保護(hù)電路組成。

主電路中整流濾波電路采用常用的三相橋不可控整流器，將電網(wǎng)的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成直流，再經(jīng)電容濾波得到平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路是由大功率器件IGBT實(shí)現(xiàn)的降壓斬波電路。

控制電路以AT89S52單片機(jī)為邏輯控制器，用于控制邏輯的實(shí)現(xiàn)。鍵盤和顯示電路作為人機(jī)交互，用于顯示和設(shè)定系統(tǒng)數(shù)據(jù)。ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將系統(tǒng)實(shí)時(shí)電壓反饋給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行處理。檢測(cè)保護(hù)電路的作用是保護(hù)ADC0809檢測(cè)電路，由于系統(tǒng)輸出電壓較高，不能直接接入ADC0809檢測(cè)電路，需要通過(guò)檢測(cè)保護(hù)電路將系統(tǒng)輸出電壓轉(zhuǎn)換到ADC0809能夠檢測(cè)的范圍才能接入電壓檢測(cè)電路。

2.控制電路設(shè)計(jì)

2.1 控制系統(tǒng)的核心—AT89S52

AT89S52作為該系統(tǒng)的核心，其主要作用為產(chǎn)生并輸出PWM波，他根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定電壓，調(diào)整PWM波的占空比，PWM波作為IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)，從而調(diào)整輸出電壓，通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換電路獲得實(shí)際輸出電壓，并與系統(tǒng)反饋的電壓值進(jìn)行比較，對(duì)占空比進(jìn)行微調(diào)，是系統(tǒng)達(dá)到所需的輸出電壓。另外，它還用于鍵盤數(shù)據(jù)的讀取和顯示數(shù)據(jù)的刷新。

2.2 人機(jī)交互——鍵盤顯示電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了鍵盤和數(shù)碼管顯示功能，用于設(shè)定和顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)。鍵盤和數(shù)碼管采用儀表中常用的驅(qū)動(dòng)芯片8279進(jìn)行控制。8270芯片為一種可編程鍵盤與顯示接口芯片，該芯片編程簡(jiǎn)單，能夠自動(dòng)掃描，并且與單片機(jī)接口方便，已經(jīng)成為設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的優(yōu)選器件之一。以8279為控制芯片的鍵盤和數(shù)碼管顯示電路如圖2 所示，鑒于本系統(tǒng)所需顯示和設(shè)定的數(shù)值較少，故采用4個(gè)8段數(shù)碼管來(lái)顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)。鍵盤為4X4掃描式鍵盤，16個(gè)按鍵中，10個(gè)按鍵為0～9的數(shù)字按鍵，另外6個(gè)按鍵為功能選擇和設(shè)定按鍵。

8279以A0來(lái)區(qū)分信息特征，當(dāng)A0=0時(shí)，單片機(jī)讀出為數(shù)據(jù)；當(dāng)A0=1時(shí)，單片機(jī)讀出數(shù)據(jù)位芯片狀態(tài)字，寫入數(shù)據(jù)為控制命令。8279內(nèi)部有兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，即一個(gè)16字節(jié)的顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和一個(gè)8字節(jié)的鍵盤數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，顯示數(shù)據(jù)時(shí)，只需要將需要顯示的數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖區(qū)即可。當(dāng)有按鈕閉合時(shí)，8279會(huì)自動(dòng)去抖，并掃描鍵值，最后將鍵值存入鍵盤數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，單片機(jī)只需要從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)即可得到鍵值，編程簡(jiǎn)單。

2.3 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

ADC0809是較為常用的一款逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，它是帶有微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件，具有8位A/D轉(zhuǎn)換器和8路多路開關(guān)，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809的組成包括：

一個(gè)8路模擬開關(guān)；

一個(gè)地址鎖存與譯碼器；

一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器；

一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器。

多路開關(guān)可分時(shí)選通8個(gè)模擬通道，芯片允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，OE為低電平時(shí)，說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換器正在進(jìn)行模擬量的轉(zhuǎn)換，只有當(dāng)OE端為高電平時(shí)，鎖存器讀取轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。

2.4 IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

日本富士公司推出的厚膜驅(qū)動(dòng)集成電路EXB841是專門的IGBT驅(qū)動(dòng)芯片，適合驅(qū)動(dòng)1200V/300A 以下的IGBT模塊。EXB841為高速型驅(qū)動(dòng)模塊，具有隔離強(qiáng)度高、反應(yīng)速度快、能夠過(guò)流保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)占有率較高。該驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示，EXB841的15引腳外加PWM控制信號(hào)，當(dāng)觸發(fā)脈沖信號(hào)施加于14和15引腳時(shí)，在GE兩端產(chǎn)生約16V的IGBT開通電壓；當(dāng)觸發(fā)控制脈沖撤銷時(shí)，在GE兩端產(chǎn)生-5.1V的IGBT關(guān)斷電壓。

3.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)程序采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括系統(tǒng)初始化模塊、模擬電壓讀取模塊、顯示模塊、按鍵處理模塊、PWM脈寬調(diào)制模塊和看門狗模塊等。

看門狗模塊分為初始化子程序和喂狗子程序兩部分，初始化子程序用于啟用看門狗功能和初始化看門狗定時(shí)器，本系統(tǒng)設(shè)看門狗定時(shí)器時(shí)間為2S，若2S時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有執(zhí)行喂狗程序，則看門狗電路發(fā)出復(fù)位信號(hào)，系統(tǒng)程序自動(dòng)復(fù)位。

開機(jī)后，首先調(diào)用初始化子程序，初始化系統(tǒng)，此時(shí)系統(tǒng)按照默認(rèn)參數(shù)，計(jì)算PWM占空比，并由定時(shí)器0和定時(shí)器1生成1KHZ的PWM波，由P2.3輸出。由定時(shí)器2產(chǎn)生一個(gè)10MS的定時(shí)器中斷，中斷程序中讀取實(shí)際電壓，然后與設(shè)定電壓比較，根據(jù)誤差調(diào)整PWM波的占空比，使實(shí)際值逐漸趨近設(shè)定值。然后刷新輸出，由數(shù)碼管顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)電壓。

當(dāng)有按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入外部中斷子程序，此時(shí)在外部中斷子程序中調(diào)用按鍵處理子程序，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電壓值的設(shè)定。

PWM波的調(diào)制程序是系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵所在，它的功能好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它由定時(shí)器0和定時(shí)器1通過(guò)中斷生成。定時(shí)器0和定時(shí)器1都工作在定時(shí)方式1，定時(shí)時(shí)間到出發(fā)相應(yīng)中斷。由定時(shí)器1控制PWM波周期，定時(shí)器0控制PWM波的占空比。當(dāng)定時(shí)器1產(chǎn)生中斷時(shí)，置位PWM輸出口P2.3，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器0。當(dāng)定時(shí)器0中斷發(fā)生時(shí)，中斷程序復(fù)位P2.3，同時(shí)關(guān)閉定時(shí)器0。這樣只需要調(diào)整定時(shí)器0的定時(shí)時(shí)間即可調(diào)整PWM波形的占空比。

定時(shí)器2產(chǎn)生一個(gè)10MS的中斷，該中斷程序用于調(diào)整PWM波的占空比，其流程圖如圖5所示，首先讀取實(shí)際電壓，然后與設(shè)定電壓作比較，根據(jù)誤差改變定時(shí)器0的定時(shí)時(shí)間，調(diào)整公式如下：

其中：為本次中斷定時(shí)器0的初始設(shè)定值；

為上次中斷時(shí)0的初始設(shè)定值；

為比例系數(shù)；

為設(shè)定電壓與反饋電壓的差值。

經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)試，當(dāng)k取1.5時(shí)，系統(tǒng)能夠達(dá)到較好的穩(wěn)壓效果。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試，程序沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤，得到的輸出電壓穩(wěn)定可靠，采用鍵盤和數(shù)碼管顯示作為人機(jī)交互，操作簡(jiǎn)單方便，智能化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高。用戶反映良好。

基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源采用了先進(jìn)的單片機(jī)控制技術(shù)、完善的保護(hù)電路及專用高性能基準(zhǔn)穩(wěn)壓源元件，具有穩(wěn)壓精度高、紋波干擾小、安全可靠等特性，故可廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科技、生產(chǎn)等領(lǐng)域。

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篇5

【關(guān)鍵詞】數(shù)控;直流穩(wěn)壓電源;Proteus;設(shè)計(jì)與仿真;教學(xué)案例

1 引言

Proteus軟件是英國(guó)LabCenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個(gè)部分構(gòu)成，其中Proteus ISIS軟件包含了革命性的VSM（虛擬仿真技術(shù)），用戶可以對(duì)模擬電路、數(shù)字電路、模擬數(shù)字混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有的周圍電子器件一起仿真[1-2]。在電子類專業(yè)核心課程的教學(xué)中，除了引導(dǎo)學(xué)生掌握好基礎(chǔ)理論知識(shí)外，教師更需要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，才能促進(jìn)學(xué)生電路設(shè)計(jì)能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力提高，也才能滿足社會(huì)對(duì)所培養(yǎng)人才的專業(yè)能力需求。而將Proteus仿真軟件技術(shù)應(yīng)用于電子類專業(yè)核心課程的教學(xué)活動(dòng)中，如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)等課程的教學(xué)，不僅能夠促進(jìn)教師形象生動(dòng)地完成教學(xué)任務(wù)，還可以提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，如開展創(chuàng)新性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽[2]。采用Proteus進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)需要隨時(shí)對(duì)原理電路圖進(jìn)行修改，并立即獲得仿真結(jié)果。一邊設(shè)計(jì)一邊實(shí)驗(yàn)，調(diào)試時(shí)隨時(shí)可以修改電路，要比用萬(wàn)能板焊接元件搭建硬件平臺(tái)更為方便，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中元器件的浪費(fèi)，節(jié)約了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，提高了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量[3]。本文探討的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)和仿真，涉及電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、EDA技術(shù)等多方面知識(shí)，是電子電路設(shè)計(jì)與仿真教學(xué)的典型案例。

2 電路的硬件設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案分析

數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)是一個(gè)具有綜合性的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，要求具有一定的電壓輸出范圍，輸出電壓能步進(jìn)可調(diào)，能實(shí)時(shí)數(shù)字顯示輸出電壓。

根據(jù)任務(wù)要求，首先該電路主體是一個(gè)電源，屬于模擬電路設(shè)計(jì)，其次需要實(shí)時(shí)顯示輸出電壓，需要譯碼顯示電路，屬于數(shù)字電路知識(shí)，還有數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換，需要數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程需要相應(yīng)的時(shí)序控制，需要微控制器有序控制電壓的轉(zhuǎn)換、輸出、顯示。因此設(shè)計(jì)方案很多，本文給出一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方案，在此方案中主要由以下幾個(gè)部分組成（如圖1）：

控制器部分：為了能有序控制電源的步進(jìn)輸出及顯示，本設(shè)計(jì)選用學(xué)生熟悉又比較常用的8051系列單片機(jī)AT89C52。單片機(jī)的作用除了有效控制電壓的數(shù)控輸出及顯示外，還可進(jìn)行功能擴(kuò)展。

電壓輸出部分：本設(shè)計(jì)對(duì)電源的輸出電壓電流沒(méi)有太高的要求，當(dāng)前已有集成三端穩(wěn)壓器一般能滿足要求，而且這類芯片內(nèi)部都有過(guò)流和過(guò)熱的保護(hù)電路。例如型號(hào)為L(zhǎng)M317集成三端穩(wěn)壓器，其額定電流可達(dá)1.5A，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為1.2～37V，內(nèi)部有過(guò)熱和過(guò)流保護(hù)電路，價(jià)格也不貴，所以采用這種芯片為主體來(lái)組成所要求的系統(tǒng)是比較合理的。

電壓調(diào)節(jié)部分：為了能實(shí)現(xiàn)電源輸出步進(jìn)變化，結(jié)合集成三端穩(wěn)壓器的特點(diǎn)，選擇模擬開關(guān)和電阻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換電路，將單片機(jī)與三端穩(wěn)壓器聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。控制單片機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)即可改變?nèi)朔€(wěn)壓器輸出電壓，實(shí)現(xiàn)電壓的數(shù)控調(diào)節(jié)。

電壓顯示部分：該部分選用常用的數(shù)字電路中的譯碼顯示電路，為了節(jié)約單片機(jī)的IO端口，顯示方式采用動(dòng)態(tài)顯示。

圖1 整體電路設(shè)計(jì)方案原理圖

2.2 各單元電路硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)上面的設(shè)計(jì)思路，為了能快速方便的實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案，采用常用的一種仿真設(shè)計(jì)軟件Proteus完成該電路的設(shè)計(jì)與仿真。Proteus軟件包含了豐富的元器件庫(kù)，能夠很方便地調(diào)用設(shè)計(jì)方案中需要的各種元器件連接成電路，并進(jìn)行仿真測(cè)試。

2.2.1 單片機(jī)控制電路

單片機(jī)是數(shù)控電源的核心，它通過(guò)軟件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)電路的工作，從而完成設(shè)定的功能。本設(shè)計(jì)中控制電路選用AT89C52單片機(jī)，它是由美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位CMOS單片機(jī)，片內(nèi)含8K字節(jié)的FLASH或PEROM和256字節(jié)的RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容[4]。AT89C52接收來(lái)自按鍵的信息，并對(duì)按鍵輸入的信息進(jìn)行處理，從而控制輸出電壓的變化，并將變化的結(jié)果輸出到顯示電路上。

2.2.2 電壓輸出電路

該電路主要由集成三端穩(wěn)壓器LM317作為核心器件穩(wěn)定輸出電壓，該芯片內(nèi)部有過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)電路，電容C1、C3濾除交流雜波，二極管D1為負(fù)載電容的存儲(chǔ)電荷提供一條放電通路[4]。LM317的穩(wěn)壓輸出電路如下圖2所示。

圖2 LM317穩(wěn)壓輸出電路

圖2中輸出電壓滿足下列關(guān)系，

由于調(diào)整端的電流IADJ小于100uA，大多數(shù)情況應(yīng)用時(shí)可以忽略，因此輸出電壓近似為 ，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R2可以很方便地改變輸出電壓。

2.2.3 電壓調(diào)節(jié)電路

從上面的LM317輸出電壓公式得知只要改變可調(diào)電阻R2的大小可以很方便地改變輸出電壓的大小，如果把R2設(shè)計(jì)成一個(gè)線性電阻網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)模擬開關(guān)進(jìn)行切換，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控輸出電壓的要求[5]。線性電阻調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，電路中選用8個(gè)電阻值依次倍增的精密電阻，模擬開關(guān)選擇常見的繼電器，通過(guò)按鍵輸入控制單片機(jī)P1口輸出的數(shù)字量控制繼電器的閉合與斷開，實(shí)現(xiàn)一種類似于數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，來(lái)改變接入LM317調(diào)整端電阻的大小，從而改變輸出電壓大小。

圖3 線性電阻調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)

2.2.4 電壓顯示電路

譯碼顯示電路選用4位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示方式（如圖4所示）。將單片機(jī)的P2.0和P2.1口控制數(shù)碼管的段選和位選的選通，P0口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管段選和位選的數(shù)據(jù)傳送。P0口既要輸出位選數(shù)據(jù)還要輸出段選數(shù)據(jù)，因此采用分時(shí)傳送方式，分別用兩個(gè)鎖存器74HC573保存對(duì)應(yīng)的位選數(shù)據(jù)和段選數(shù)據(jù);兩個(gè)鎖存器的工作分別通過(guò)單片機(jī)的P2.0和P2.1口來(lái)控制。

圖4 譯碼顯示電路

2.2.5 聲光指示電路

為了能指示輸出電壓的最大值、最小值，分別添加紅、綠LED指示燈;為了能指示按鍵的增減，添加蜂鳴器，按鍵每按下一次，就發(fā)出報(bào)警聲一次。

3 電路的軟件設(shè)計(jì)

直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心控制電壓的調(diào)節(jié)與顯示，因此需要編寫相應(yīng)軟件程序控制單片機(jī)有序工作。

根據(jù)以上電源系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)功能，軟件程序的結(jié)構(gòu)可分為主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成：系統(tǒng)初始化、數(shù)碼管顯示、按鍵是否按下，并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)功能的子程序中去。主程序流程圖如圖5所示。子程序包括：系統(tǒng)初始化子程序、顯示數(shù)據(jù)處理子程序、數(shù)碼管顯示子程序、按鍵中斷子程序等。

圖5 主程序流程圖

4 電路的整體設(shè)計(jì)與仿真分析

單片機(jī)系統(tǒng)的仿真是Proteus軟件的一大特色。首先在Proteus中將上面硬件設(shè)計(jì)的各單元電路連接成一個(gè)完整的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源仿真電路（如圖6所示）;然后創(chuàng)建源代碼程序文件，并編輯該電源系統(tǒng)的程序源代碼;接著將源代碼編譯生成為目標(biāo)代碼，將目標(biāo)代碼添加到圖6中的單片機(jī)元件的屬性中，相當(dāng)于在實(shí)際電路中對(duì)單片機(jī)下載目標(biāo)程序;最后進(jìn)行電路的調(diào)試仿真[7]。

圖6 整體設(shè)計(jì)仿真電路圖

圖6所示電路的仿真結(jié)果如下：當(dāng)電路上電工作后，由于電阻網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有電阻接入LM317的調(diào)整端，數(shù)碼管上顯示出電壓為1.25V。當(dāng)電壓增加按鍵按下時(shí)，單片機(jī)的外部中斷0產(chǎn)生中斷，蜂鳴器報(bào)警，電壓計(jì)數(shù)值增加1，接入的電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻值增加一個(gè)單位，相應(yīng)的輸出電壓增加0.1V;保存數(shù)碼管結(jié)果的計(jì)數(shù)器值加1，P2.0端口選通譯碼顯示電路的位選鎖存器，送入相應(yīng)的位選數(shù)據(jù);P2.1端口選通譯碼顯示電路的段選鎖存器，送入段選數(shù)據(jù);數(shù)碼管上顯示結(jié)果值增加0.1。當(dāng)電壓增大到15V時(shí)，紅燈亮，顯示電壓值不變化，輸出電壓值也不再增加;當(dāng)電壓減小到1.25V時(shí)，綠燈亮，顯示電壓值不變，輸出電壓也不再減小。

在仿真電路中增加虛擬測(cè)試儀器，如圖6中在穩(wěn)壓輸出端Vout添加直流電壓表或者電壓探針，可以在仿真中實(shí)時(shí)觀測(cè)輸出電壓的變化數(shù)據(jù)[3]。

電路仿真輸出的理想結(jié)果是：電壓輸出大小從1.25V到15V變化，變化步進(jìn)單位為0.1V;但實(shí)際上仿真結(jié)果是：數(shù)碼管上顯示結(jié)果與LM317輸出端接的電壓探針測(cè)量的電壓值有一點(diǎn)誤差。仿真測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 仿真測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比表

顯示值 測(cè)量值 誤差 顯示值 測(cè)量值 誤差 顯示值 測(cè)量值 誤差

1.35 1.356 -0.006 5.55 5.527 0.023 11.55 11.475 0.075

1.55 1.554 -0.004 5.95 5.924 0.026 11.95 11.871 0.079

1.95 1.951 -0.001 6.55 6.520 0.030 12.55 12.465 0.085

2.35 2.349 0.001 6.95 6.916 0.034 12.95 12.861 0.089

2.55 2.548 0.002 7.55 7.511 0.039 13.35 13.257 0.093

2.95 2.946 0.004 7.95 7.908 0.042 13.55 13.455 0.095

3.35 3.343 0.007 8.55 8.503 0.047 13.95 13.850 0.100

3.55 3.541 0.009 8.95 8.900 0.050 14.35 14.247 0.103

3.95 3.939 0.011 9.55 9.494 0.056 14.55 14.444 0.106

4.35 4.335 0.015 9.95 9.891 0.059 14.75 14.642 0.108

4.55 4.535 0.015 10.55 10.485 0.065 14.85 14.741 0.109

4.95 4.932 0.018 10.95 10.881 0.069 14.95 14.840 0.110

從仿真結(jié)果上看，隨著電壓的增加，數(shù)碼管輸出的理想結(jié)果與電壓探針輸出的結(jié)果誤差將逐漸增加，最大相對(duì)誤差為0.11V，即數(shù)碼管上顯示電壓值為14.95V時(shí)，電壓探針實(shí)時(shí)測(cè)量電壓值為14.840V。仿真結(jié)果說(shuō)明該電路在精度要求不是很高的場(chǎng)合足以適合應(yīng)用。

分析誤差的原因：（1）仿真軟件中的電路元件畢竟是模擬元件，不是真實(shí)電路，即使真實(shí)電路也會(huì)有一定的誤差;（2）顯示結(jié)果是直接將控制繼電器的數(shù)字信號(hào)通過(guò)單片機(jī)軟件顯示出來(lái)，而電壓探針測(cè)量的是LM317輸出端的電壓值，兩種的顯示位數(shù)、精度不同。當(dāng)然實(shí)際輸出端的結(jié)果還取決于連接的電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻值的合理選取。通過(guò)仿真不但可以觀察輸出結(jié)果，還可以在仿真軟件中很容易修改電路并分析結(jié)果。

5 小結(jié)

本文利用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)了一種數(shù)控穩(wěn)壓直流電源的設(shè)計(jì)與仿真，無(wú)論設(shè)計(jì)過(guò)程還是仿真測(cè)試結(jié)果都達(dá)到了滿意的效果。該電路的設(shè)計(jì)與仿真作為電子類專業(yè)的綜合課程設(shè)計(jì)典型教學(xué)案例，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用Proteus仿真軟件對(duì)電路的設(shè)計(jì)方案及結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)的仿真測(cè)試與分析，一方面仿真設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單，搭建電路、測(cè)試結(jié)果方便，修改設(shè)計(jì)快捷;另一方面在教學(xué)中增加了學(xué)生電路設(shè)計(jì)上的感性認(rèn)識(shí)，便于對(duì)電路設(shè)計(jì)理論的理解，提高了學(xué)生的興趣。總之，利用Proteus仿真軟件能較好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，將之應(yīng)用到相關(guān)課程教學(xué)中是一種新的教

學(xué)方法，有助于教師的教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

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篇6

所謂項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)之上的教學(xué)法,學(xué)生綜合素質(zhì)和各種能力的提高都需要通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。該教學(xué)方法要求在教學(xué)過(guò)程中以項(xiàng)目為主線來(lái)展開,把相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)融入到項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)中去,層層推進(jìn)項(xiàng)目。通過(guò)對(duì)問(wèn)題的深化或功能擴(kuò)充,來(lái)拓寬知識(shí)的廣度和深度,直至得到一個(gè)完整的項(xiàng)目解決方案,從而達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)、培養(yǎng)能力的目的。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法屬探究式教學(xué)法,老師根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)、水平、經(jīng)驗(yàn)和興趣,與學(xué)生共同擬定、實(shí)施一個(gè)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程開始,教師引導(dǎo)學(xué)生選定“有意義”的項(xiàng)目,所謂“有意義”是指項(xiàng)目能夠?qū)⒄n程中的理論知識(shí)融入到項(xiàng)目中并具有開放性;在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,老師在課堂教學(xué)中將融于項(xiàng)目的理論知識(shí)適當(dāng)加以講解,學(xué)生可以在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中用理論指導(dǎo)實(shí)踐,同時(shí)在實(shí)踐過(guò)程中強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握,兩者有機(jī)結(jié)合,既能提高學(xué)生的興趣,又可以在制定修改設(shè)計(jì)方案、分工協(xié)作中鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,極大地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在項(xiàng)目完成的基礎(chǔ)上,可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)、交流和討論,強(qiáng)化項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中學(xué)到的知識(shí)和技能,不但如此,可以引導(dǎo)學(xué)生在已實(shí)施項(xiàng)目上提出新問(wèn)題、優(yōu)化性能、擴(kuò)充功能,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神,挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力。

二、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用

本文以直流穩(wěn)壓電源為例,介紹項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用,該方法可以推廣到該課程中的其它知識(shí)點(diǎn),如功率放大電路、信號(hào)處理和信號(hào)產(chǎn)生電路等。

(一)項(xiàng)目的選擇。項(xiàng)目的選擇在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中起著舉足輕重的作用,項(xiàng)目選擇要遵循以下原則:一是盡可能覆蓋直流穩(wěn)壓電源涉及的所有知識(shí)點(diǎn),如整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等,項(xiàng)目完成后學(xué)生能理解和掌握直流穩(wěn)壓電源所涉及所有理論知識(shí),掌握運(yùn)用這些理論知識(shí)的技能;二是項(xiàng)目要具有開放性,主要體現(xiàn)在項(xiàng)目的可拓展性,學(xué)生能夠在已完成的項(xiàng)目上開展進(jìn)一步的研究工作,包括性能的優(yōu)化、功能的擴(kuò)展等,如穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換效率的提高、穩(wěn)壓性能的提高等。在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中,學(xué)生可以充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性,增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神和協(xié)作精神。三是選擇實(shí)際的工程項(xiàng)目,可以鍛煉學(xué)生從事工程項(xiàng)目開發(fā)能力,畢業(yè)后無(wú)需崗前培訓(xùn)直接擔(dān)任設(shè)計(jì)開發(fā)任務(wù),從而拓寬學(xué)生畢業(yè)就業(yè)渠道。按照以上原則,選擇直流穩(wěn)壓電源作為項(xiàng)目開展教學(xué)活動(dòng)。在課程中的其它知識(shí)點(diǎn),也可根據(jù)以上原則選擇合適的項(xiàng)目,如在功率放大電路中選擇擴(kuò)音器作為項(xiàng)目、信號(hào)處理和信號(hào)產(chǎn)生中選擇信號(hào)發(fā)生器作為項(xiàng)目等。

(二)項(xiàng)目的實(shí)施。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中項(xiàng)目實(shí)施遵循層層推進(jìn)的原則,按“搭積木”的方法,將項(xiàng)目分解成不同層次的小項(xiàng)目,每個(gè)小項(xiàng)目包含在不同知識(shí)點(diǎn)里,由不同的理論知識(shí)進(jìn)行指導(dǎo),由淺入深、由小到大,該章節(jié)課程結(jié)束時(shí)項(xiàng)目也就完成了。在整流濾波課程結(jié)束后,項(xiàng)目小組可以利用該章節(jié)所學(xué)的理論知識(shí)作為指導(dǎo),討論如何實(shí)現(xiàn)整流濾波環(huán)節(jié),以整流電路為例,項(xiàng)目小組要確定選用單向半波、全波還是橋式整流或倍增整流,在確定了電路種類后要選擇元件,確定元件必須具備的功能和性能,搭建電路后,要進(jìn)行性能測(cè)試,測(cè)試的結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行比較,分析產(chǎn)生差異的原因,尋找改進(jìn)的措施。在整流電路設(shè)計(jì)完成后,進(jìn)行濾波電路的選擇和設(shè)計(jì),討論采用電容濾波還是電感濾波,各有什么優(yōu)勢(shì),如果采用電容濾波,電容的取值應(yīng)該多大、耐壓性如何,紋波電壓多大等,設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行測(cè)試,將測(cè)試結(jié)果與理論值比較并進(jìn)行相應(yīng)的處理。經(jīng)過(guò)整流濾波后的電壓值還不能夠給精密度較高的電子設(shè)備供電,因此需要進(jìn)一步穩(wěn)壓,這正是整流濾波后續(xù)課程內(nèi)容,在這部分課程結(jié)束后,項(xiàng)目小組就可以討論穩(wěn)壓電路方案,將所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中,確定采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路還是集成穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,或設(shè)計(jì)兩種方案并進(jìn)行對(duì)比,方案確定后選擇元器件搭建電路并進(jìn)行測(cè)試,以此類推,在課程結(jié)束時(shí)完成項(xiàng)目。

(三)討論和總結(jié)。項(xiàng)目完成后,各項(xiàng)目小組將項(xiàng)目過(guò)程中形成的設(shè)計(jì)方案、圖紙、電路系統(tǒng)整理后,結(jié)合項(xiàng)目的心得體會(huì)撰寫項(xiàng)目報(bào)告,在班級(jí)進(jìn)行成果展示并匯報(bào),其他小組成員可以對(duì)該組的項(xiàng)目展開討論,/，！/如設(shè)計(jì)方案是否得當(dāng),元器件的選擇是否合理,是否考慮了功能、性能和經(jīng)濟(jì)性要求等,項(xiàng)目小組可根據(jù)其他同學(xué)的建議對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

(四)項(xiàng)目的拓展。項(xiàng)目的基本功能實(shí)現(xiàn)后,學(xué)生能夠較好地掌握了直流穩(wěn)壓電源的基本知識(shí),利用基本知識(shí)開展直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的基本技能,該章節(jié)的教學(xué)任務(wù)也就基本完成,取得較好的教學(xué)效果,在此基礎(chǔ)上可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步對(duì)已完成項(xiàng)目進(jìn)行功能和性能的拓展。老師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目提出新要求,如功能上的擴(kuò)展:不可調(diào)單向電壓輸出擴(kuò)展為可調(diào)雙向電壓輸出;性能上的擴(kuò)展:電壓穩(wěn)定性的提高、電源轉(zhuǎn)換效率的提高等,通過(guò)功能和性能的拓展,可進(jìn)一步開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,挖掘他們的創(chuàng)造潛力。

三、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法在模擬電子技術(shù)教學(xué)中取得的成效和存在的問(wèn)題及對(duì)策

(一)取得的成效。將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中,取得了以下成效:

1.學(xué)生對(duì)模擬電子技術(shù)課程產(chǎn)生濃厚的興趣,學(xué)習(xí)效率得到明顯的改善。一方面一改以往課堂上無(wú)精打采的狀態(tài),課堂氣氛變得活躍,與老師的互動(dòng)明顯增加,因此學(xué)生的學(xué)習(xí)效率提高了,老師的積極性和效率也得到提高,形成了良性循環(huán),使課堂教學(xué)效果得到明顯改善;另一方面一改課后作業(yè)敷衍了事的狀態(tài),項(xiàng)目組成員分工查閱資料,討論項(xiàng)目方案,加強(qiáng)與老師的交流,課后學(xué)習(xí)的目的性很強(qiáng),有效地提高了課后學(xué)習(xí)的效率。

2.學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐技能得到系統(tǒng)訓(xùn)練。因項(xiàng)目選擇有針對(duì)性,涵蓋了模擬電子技術(shù)的所有知識(shí)點(diǎn),學(xué)生全程參與項(xiàng)目實(shí)施的每個(gè)環(huán)節(jié),所以學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐技能能夠得到系統(tǒng)訓(xùn)練。另外,項(xiàng)目的實(shí)施如方案的確定、元器件的選型、電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試是在理論指導(dǎo)下完成的,

使得學(xué)生所學(xué)的理論能夠得到實(shí)際應(yīng)用,而在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中通過(guò)查閱資料、討論、老師的指導(dǎo),使得學(xué)生能夠在實(shí)踐中強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)的理解、掌握和拓展。 3.學(xué)生的工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力得到很大提高。因?yàn)檫x擇的項(xiàng)目都是實(shí)際工程項(xiàng)目,所以項(xiàng)目的實(shí)施完成對(duì)于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力起著很大的作用,同時(shí)因?yàn)轫?xiàng)目的開放性特點(diǎn),可以鍛煉和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,學(xué)生畢業(yè)后無(wú)需進(jìn)行崗前培訓(xùn)即可直接上崗?fù)瓿砷_發(fā)任務(wù)。另外,通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施,學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力等都會(huì)得到培養(yǎng)。

(二)存在的問(wèn)題及對(duì)策。盡管在模擬電子技術(shù)中進(jìn)行了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的嘗試,并取得了較好的效果。但是要將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法全面推廣,最大限度地發(fā)揮其功效,還存在一些問(wèn)題需要解決。

1.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)要求老師有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),而教師隊(duì)伍中具備這種能力人的比例還不高。針對(duì)這個(gè)狀況,可以從兩方面開展工作,其一是較強(qiáng)校企科研和項(xiàng)目合作,可以派遣在職教師到企業(yè)掛職,為企業(yè)解決實(shí)際問(wèn)題的同時(shí)鍛煉自己的工程經(jīng)驗(yàn);其二是可以聘請(qǐng)企業(yè)中的資深工程師到學(xué)校擔(dān)任兼職教師。

2.項(xiàng)目選擇的問(wèn)題。任課教師參與開發(fā)過(guò)的項(xiàng)目數(shù)量是有限的,不一定是“有意義”的項(xiàng)目,而且不一定適合教學(xué)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,除了要加強(qiáng)校企合作,多培養(yǎng)雙師型人才,還要按項(xiàng)目選擇的原則認(rèn)真篩選、規(guī)范定題,不斷積累,提高項(xiàng)目的數(shù)量和質(zhì)量。

3.組織能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)問(wèn)題。項(xiàng)目的實(shí)施可以鍛煉項(xiàng)目小組組長(zhǎng)的組織能力,培養(yǎng)組員的協(xié)作精神,但如果組長(zhǎng)在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中只由一個(gè)人承擔(dān),其他組員的組織能力就得不到鍛煉,有可能引發(fā)矛盾,更談不上相互協(xié)作了。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,可以采用組員輪流值班的方法解決,即在每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中由不同組員擔(dān)任組長(zhǎng),可有效地解決組織能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)問(wèn)題。

篇7

摘 要：隨著我國(guó)現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展與提升，電子技工院校開始著重培養(yǎng)學(xué)生們的綜合實(shí)踐與應(yīng)用的能力，進(jìn)而有效的提升學(xué)生們的電工電子技能。因此，在電工電子技能的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)的方法開展，能夠有效的提升整個(gè)課堂教學(xué)的效果，注重對(duì)學(xué)生們進(jìn)行實(shí)訓(xùn)技能的培養(yǎng)與提升，從而促使學(xué)生們?nèi)娴陌l(fā)展與提升，增加學(xué)生們的綜合實(shí)踐能力與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電工電子；技能實(shí)訓(xùn)；項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)；設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

引言

“項(xiàng)目教學(xué)法”是通過(guò)一個(gè)完整的項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行教學(xué)的方法，應(yīng)用這種教學(xué)方法能夠有效的將理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，進(jìn)而充分的發(fā)掘出學(xué)生們的動(dòng)手、應(yīng)用潛能，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)與提升學(xué)生們的綜合實(shí)踐與應(yīng)用的能力。當(dāng)前，在技工學(xué)校的教學(xué)中，電子電工課程的技能實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)效果較低，學(xué)生們的相關(guān)技能水平尚不成熟。基于此，通過(guò)應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)的方式能夠有效的提升電工電子課程的技能實(shí)訓(xùn)效果，進(jìn)而促使學(xué)生們相關(guān)技能得以提升與發(fā)展。此外，通過(guò)應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)的方法開展電工電子實(shí)訓(xùn)技能的教學(xué)，能夠培養(yǎng)出全面、綜合性的技能性人才，符合社會(huì)的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，促使社會(huì)更好的發(fā)展與提升。

1項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

1.1項(xiàng)目實(shí)施方案

直流穩(wěn)壓電源是人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷囊环N電源，通過(guò)以直流穩(wěn)壓電源來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，與學(xué)生們的實(shí)際生活相貼切，更有利于激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生們更好的學(xué)習(xí)與發(fā)展。直流穩(wěn)壓電源在教學(xué)的過(guò)程中具有較強(qiáng)的綜合性特征，因此在進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)的時(shí)候?qū)⑾嚓P(guān)的基本知識(shí)點(diǎn)、基本技能進(jìn)行有效的融合，更有利于學(xué)生們的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

為了更好的完成該項(xiàng)目，實(shí)際的訓(xùn)練過(guò)程中，教師首先需要將整個(gè)項(xiàng)目劃分為多個(gè)子項(xiàng)目，然后分階段實(shí)施。在開展技能實(shí)訓(xùn)課的時(shí)候，首先需要制作一個(gè)能夠輸出直流電壓為3―12V、輸出電流為0.5A、電壓調(diào)整率≤0.5V、電源輸出電阻≤0.1的直流穩(wěn)壓電源。

進(jìn)行直流穩(wěn)壓電源的項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)就是通過(guò)綜合性的應(yīng)用電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，以此來(lái)有效的提升技工學(xué)校學(xué)生對(duì)于電工電子技能實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而有效的提升學(xué)生們的實(shí)際應(yīng)用技能。而在教學(xué)的過(guò)程中，教師通過(guò)應(yīng)用PROTEL軟件來(lái)進(jìn)行電路原理圖的繪制，向?qū)W生們演示電路的安裝、提示，并以小組合作的方式來(lái)讓學(xué)生們收集與電路元器件相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，電路安裝與調(diào)試的方法，來(lái)全面、綜合性的提升學(xué)生們的電工電子技能，增加技能實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)效果。

1.2項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中首先需要明確教學(xué)任務(wù)，即按照電子線路教學(xué)要求設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。然后，制定詳細(xì)的活動(dòng)計(jì)劃，本次項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)，主要可以劃分為四個(gè)實(shí)施階段完成，其中的第一階段就是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)的串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理進(jìn)行復(fù)習(xí)，如何有效的設(shè)置展示板、干擾源，制作出電路的設(shè)計(jì)圖，列出所需要的元器件。第二階段則是通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的方案通過(guò)從成本、實(shí)施等多個(gè)方面進(jìn)行討論與分析，確定最終的實(shí)施方案。第三階段就是通過(guò)安裝元器件來(lái)對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試與調(diào)試，并收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及資料數(shù)據(jù)。最后一個(gè)階段則是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)收及資料的驗(yàn)收，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的一些困難比如面板布局不合理、線路設(shè)計(jì)不夠科學(xué)等問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，針對(duì)各項(xiàng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，制定相關(guān)的解決對(duì)策，從而確保整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)能夠順利的開展。

而在具體的實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)小組合作、交流完成。小組研討過(guò)程中，主要重點(diǎn)分析串聯(lián)穩(wěn)壓電源工作原理的展示方式、線路原理圖、教具結(jié)構(gòu)布局等問(wèn)題，需要確保教具能夠展示負(fù)載變化、輸入電壓波動(dòng)變化等外界條件變化情況。然后通過(guò)一定的調(diào)研查詢，了解元器件型號(hào)及相關(guān)參數(shù)，做好成本核算工作，最終選擇出成本較低、性能較好的元器件，采購(gòu)工作完成之后，可以開展后續(xù)計(jì)劃。電路安裝調(diào)試過(guò)程中，小組成員需要對(duì)整個(gè)的電路原理的設(shè)計(jì)路線、元器件的結(jié)構(gòu)布置等進(jìn)行不斷的調(diào)試，通過(guò)收集、分析輸入電壓波動(dòng)、負(fù)載變化以及管C、E兩端的變化值來(lái)對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行不斷的調(diào)整。此外，還需要對(duì)相關(guān)的電子元器件的型、參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，來(lái)保證整個(gè)電路的運(yùn)行。另外，在選購(gòu)電子元器件的時(shí)候，還需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)設(shè)備的成本、性價(jià)比進(jìn)行考慮，且還需要應(yīng)用能夠輕易在市場(chǎng)上找尋到的相關(guān)電子元器件，進(jìn)而對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面性的培養(yǎng)與提升。項(xiàng)目總結(jié)環(huán)節(jié)，教師及學(xué)生要能夠通過(guò)教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、自我總結(jié)等方式對(duì)教學(xué)方案設(shè)計(jì)過(guò)程、教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過(guò)程、項(xiàng)目成果質(zhì)量等進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)分析，總結(jié)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中學(xué)生們存在的一些缺點(diǎn)及不足，幫助學(xué)生充分的認(rèn)識(shí)自我，促進(jìn)學(xué)生最大限度的發(fā)揮自身的能力，建立自信心。教師要能夠從理論設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)態(tài)度等多個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

2實(shí)施多元化的評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)于技能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施有著重要的意義，傳統(tǒng)的考核方式只重視項(xiàng)目的結(jié)果，嚴(yán)重打擊了學(xué)生參與學(xué)習(xí)項(xiàng)目的積極性，因此，教師在對(duì)電工電子技能實(shí)訓(xùn)課評(píng)價(jià)的時(shí)候，需要從多個(gè)方面展開合理的評(píng)價(jià)，由此才能夠全面的對(duì)整個(gè)課程及學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，促使學(xué)生們更好的學(xué)習(xí)與發(fā)展。教學(xué)評(píng)價(jià)的內(nèi)容應(yīng)包括學(xué)生對(duì)于專業(yè)知識(shí)的掌握能力、崗位技能以及職業(yè)素養(yǎng)三個(gè)方面，其中崗位技能應(yīng)占據(jù)考核的主要地位，專業(yè)知識(shí)及職業(yè)素養(yǎng)分別占20%。在進(jìn)行課程評(píng)價(jià)的時(shí)候需要將總結(jié)性的評(píng)價(jià)與過(guò)程評(píng)價(jià)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)于課程基本概念、原理以及市場(chǎng)調(diào)研、成本核算等方面的能力，學(xué)生的創(chuàng)新精神、突發(fā)事件應(yīng)變能力等，考察的內(nèi)容要能夠反應(yīng)出學(xué)生們對(duì)于新舊知識(shí)的結(jié)合、掌握、運(yùn)用以及創(chuàng)新的能力，對(duì)學(xué)生的合作意識(shí)與能力進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，進(jìn)而能夠全面性的掌握學(xué)生的實(shí)際技能掌握情況。同時(shí)，還可以通過(guò)進(jìn)行個(gè)體考核與團(tuán)隊(duì)考核相結(jié)合的方式，通過(guò)對(duì)整個(gè)小組的共同作品進(jìn)行考核，能夠增強(qiáng)學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)與團(tuán)隊(duì)精神，提升學(xué)生們的綜合能力與水平。

除此之外，還可以通過(guò)開展學(xué)生評(píng)價(jià)的方式來(lái)對(duì)項(xiàng)目考核進(jìn)行學(xué)生自評(píng)與互評(píng)，最終再由教師進(jìn)行總結(jié)性的評(píng)價(jià)。自我評(píng)價(jià)在評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)掌握情況時(shí)十分適用，自我評(píng)價(jià)一般在課后進(jìn)行，學(xué)生根據(jù)教師提供的標(biāo)準(zhǔn)答案獨(dú)立填寫評(píng)價(jià)表格完成該評(píng)價(jià)過(guò)程，然后由教師通過(guò)抽查及談話的方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢查及反饋，了解學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中存在的不足之處，督促學(xué)生及時(shí)的梳理及復(fù)習(xí)本項(xiàng)目學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，為下一個(gè)項(xiàng)目的有效完成奠定良好的基礎(chǔ)。教師評(píng)價(jià)主要在學(xué)生綜合知識(shí)應(yīng)用能力、隱形職業(yè)能力等內(nèi)容中十分適用。教師評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)于不同的教學(xué)項(xiàng)目，評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所區(qū)別，比如課程初期項(xiàng)目評(píng)價(jià)中，教師應(yīng)將評(píng)價(jià)重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)于教學(xué)工具應(yīng)用的熟練程度、自我管理等方面；后期項(xiàng)目評(píng)價(jià)則應(yīng)放在學(xué)生的創(chuàng)新能力、溝通合作能力等方面。通過(guò)這種不同主體、不同評(píng)價(jià)方式的考核評(píng)價(jià)方式，能夠更加全面性的對(duì)學(xué)生電工電子技能進(jìn)行評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)評(píng)價(jià)的現(xiàn)象，進(jìn)而建立起高效的評(píng)價(jià)方式。

3結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)技能型人才的標(biāo)準(zhǔn)與要求的不斷提升，在電工電子課程的教學(xué)過(guò)程中，需要有效的增加實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)質(zhì)量與能力，通過(guò)應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)的方法來(lái)開展技能實(shí)訓(xùn)課，能夠有效的解決傳統(tǒng)教學(xué)方式中存在的問(wèn)題，提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率，進(jìn)而提升學(xué)生們的實(shí)訓(xùn)技能，全面性的培養(yǎng)、發(fā)展技能型人才，以此來(lái)有效的促使我國(guó)在電工電子方面的發(fā)展速度，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)更好的生產(chǎn)與發(fā)展，增加我國(guó)在世界中的國(guó)際地位。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

【關(guān)鍵詞】MSP430F149單片機(jī)；A/D轉(zhuǎn)換；開關(guān)管

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.總體方案設(shè)計(jì)

電子負(fù)載系統(tǒng)采用MSP430F149單片機(jī)、LCD液晶顯示、鍵盤操作、PWM移相控制、功率管電路、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)合的技術(shù)方案；集控制、檢變、顯示等功能于一體的設(shè)計(jì)方法。總方案設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2.電流源方案比較

方案一：根據(jù)傳統(tǒng)線性恒流源的原理，以集成紋樣芯片（LM337）與數(shù)字電位器構(gòu)成電源的主體部分，通過(guò)單片機(jī)改變數(shù)字電位器的阻值，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)恒流源輸出值的調(diào)整，并使用LCD12864顯示其數(shù)值，其原理方框圖如圖2所示。由于流過(guò)的電流較大，需要并串多個(gè)數(shù)字電位器才能滿足輸出的電流要求，且系統(tǒng)的開環(huán)控制穩(wěn)定性較差，精度較低。

方案二：根據(jù)開關(guān)電源的原理，經(jīng)AC/DC變換過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)可調(diào)穩(wěn)流的功能，主電路由整流濾波電路、斬波電路和恒流電路構(gòu)成。其工作過(guò)程如下：市電經(jīng)變壓器降壓后，通過(guò)整流橋，電容器濾波，變成平穩(wěn)的直流電，該方案可靠性高，編程容易。電源設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。比較兩種方案，最終選擇方案二。

3.采樣方案

方案一：采用外置A/D轉(zhuǎn)換器，如10位A/D轉(zhuǎn)換器TLC1549系列對(duì)功率器件兩端電壓取樣，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換、控制、存儲(chǔ)和顯示。TLC1549采用CMOS工藝。內(nèi)部具有自動(dòng)采樣保持、可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍、抗噪聲干擾功能，而且在設(shè)計(jì)時(shí)使在滿刻度時(shí)總誤差也不高，因此廣泛應(yīng)用于模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換電路。

方案二：采用TI公司提供的高性能單片機(jī)內(nèi)部的12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，最多能同時(shí)對(duì)8個(gè)模擬量采樣，MPS430系列產(chǎn)品內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器件性能優(yōu)良、速度快、功耗低、精度高、可靠性好、電路簡(jiǎn)單，接口簡(jiǎn)便，實(shí)用價(jià)值高，與對(duì)應(yīng)的MSP核心控制模塊協(xié)同控制，分辨率較高，采樣精確方便。

采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路，從功率電路采集實(shí)際工作電壓和電流，反饋到MSP430單片機(jī)，由單片機(jī)根據(jù)采樣電壓自動(dòng)循環(huán)調(diào)節(jié)功率器件上的電流達(dá)到平衡點(diǎn)穩(wěn)定下來(lái)，最后通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)需要測(cè)出電壓值、電流值，對(duì)設(shè)定值的精確度要求更高，故選擇方案二。

二、方案理論分析與計(jì)算

1.電子負(fù)載及恒流電路分析

電子負(fù)載用于測(cè)試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。電子負(fù)載的原理是控制內(nèi)功率MOSFET或晶體管的導(dǎo)通量（占空比），靠功率管的耗散功率消耗電能的設(shè)備，它能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出負(fù)載電壓，精確調(diào)整負(fù)載電流，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)模擬負(fù)載短路，模擬負(fù)載是感性阻性和容性，容性負(fù)載電流上升時(shí)間。它的基本工作方式有恒壓、恒流、恒阻、恒功率這幾種，本設(shè)計(jì)采用恒流工作方式。圖4為簡(jiǎn)易直流電子負(fù)載原理示意圖。

2.電壓、電流測(cè)量及精度分析

系統(tǒng)要求輸出電流為100mA-1000mA，設(shè)置分辨率為100mA，設(shè)置精度為±1%，我們采用單片機(jī)內(nèi)部12位轉(zhuǎn)換精度的A/D轉(zhuǎn)換器，其量化精度能達(dá)到1/4096〈1/2000，完全能達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。

3.直流穩(wěn)壓電源組成原理

市電經(jīng)過(guò)變壓器降壓后，通過(guò)整流橋，電容濾波，變成平穩(wěn)的直流電，完成AC/DC的變換，預(yù)設(shè)的電流值與采樣的電流值進(jìn)行比較后，調(diào)整PWM調(diào)制脈沖的占空比改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間以達(dá)到預(yù)設(shè)電流值的目的。

4.電源負(fù)載調(diào)整率測(cè)試原理

直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率是指電源輸出電流從零至額定值變化時(shí)引起的輸出電壓變化率。穩(wěn)壓電源及負(fù)載調(diào)整率測(cè)試示意圖如圖5所示。

三、硬件電路設(shè)計(jì)

1.顯示模塊

本設(shè)計(jì)中要測(cè)量實(shí)際的電壓電流值，采用LCD12864液晶可以顯示電壓、電流等漢字，一目了然，而且液晶的功耗低、無(wú)輻射危害，與單片機(jī)連線較簡(jiǎn)單。MSP430F149單片機(jī)與LCD12864的接線如圖6所示。

2.按鍵模塊

在系統(tǒng)中需要通過(guò)鍵盤輸入設(shè)定值，電流單位是mA，通過(guò)控制系統(tǒng)采樣處理后輸出實(shí)際值，所以需要有0-9的數(shù)字鍵、確認(rèn)、清除、增加、減少鍵；按鍵較多，所以選擇矩陣按鍵。4*4矩陣按鍵電路圖如圖7所示。

3.AD采樣模塊

在采樣點(diǎn)采集的電流和電壓經(jīng)過(guò)控制器的處理顯示在液晶上，P6.1采集電流，P6.2采集負(fù)載電壓，MSP430F149單片機(jī)內(nèi)部10位/12位的硬件AD轉(zhuǎn)換器能達(dá)到采集的要求，為了節(jié)約成本所以選擇單片機(jī)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器。采樣電路如圖8所示。

4.放大模塊

系統(tǒng)中MSP430F149單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)的最高電壓才3.3V，驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)小，為了達(dá)到驅(qū)動(dòng)電壓，需要將電壓放大2倍，我們采用TI公司的UA741進(jìn)行放大。放大器電路如圖9所示。

四、軟件設(shè)計(jì)

主程序軟件流程如圖10所示，在圖5中軟件首先進(jìn)行DA、AD、LCD液晶顯示、控制變量初始化，再調(diào)用鍵盤掃描處理程序，在沒(méi)有按下自動(dòng)調(diào)節(jié)啟動(dòng)停止按鍵時(shí)，默認(rèn)為功能設(shè)置，此時(shí)單片機(jī)只預(yù)置數(shù)據(jù)輸入、按鍵查詢、預(yù)置數(shù)據(jù)LCD顯示等功能；而當(dāng)按下該按鍵1次后，單片機(jī)將轉(zhuǎn)為執(zhí)行負(fù)載調(diào)節(jié)、A/D采集、實(shí)際數(shù)據(jù)LCD顯示等功能。

五、測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果

1.測(cè)試的方案及測(cè)試條件

先給定系統(tǒng)一個(gè)被測(cè)電壓，通過(guò)鍵盤輸入多個(gè)預(yù)制電流，測(cè)量實(shí)際的電壓電流值，再通過(guò)更改不同的被測(cè)電壓，測(cè)量實(shí)際的電流電壓值。如表1所示。

2.測(cè)試結(jié)果

表2 當(dāng)被測(cè)電壓為8V時(shí)對(duì)比表

預(yù)置電流（mA） 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

實(shí)測(cè)電流（mA） 124 210 278 390 505 598 709 798 910 1010

實(shí)測(cè)電壓（mV） 8.07 8.05 8.06 8.05 8.08 8.04 8.06 8.05 8.07 8.05

表3 被測(cè)電壓為12V時(shí)對(duì)比表

預(yù)置電流（mA） 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

實(shí)測(cè)電流（mA） 112 208 290 406 499 588 698 805 896 986

實(shí)測(cè)電壓（mV） 12.8 12.6 12.6 12.5 12.4 12.5 12.4 12.3 12.1 12.2

表4 輸入電壓為5V時(shí)的調(diào)整率時(shí)對(duì)比表

被測(cè)電源附帶電阻Rw（歐姆） 2.2 2.9 3.3

電壓調(diào)整率 0.174 0.22 0.27

參考文獻(xiàn)

[1]謝自美.電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第三版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

篇9

關(guān)鍵詞：多元智能理論 多元化教學(xué) 一體化教學(xué)模式 教學(xué)評(píng)價(jià)

一、對(duì)多元一體化教學(xué)模式的理解

1.多元智能理論

認(rèn)知心理學(xué)家加德納所提出的多元智能理論，定義智能是人在特定情景中解決問(wèn)題并有所創(chuàng)造的能力。他認(rèn)為，智力是多元的——不是一種能力而是一組能力。我們每個(gè)人都擁有八種主要智能：語(yǔ)言智能、數(shù)理邏輯智能、空間智能、身體運(yùn)動(dòng)智能、音樂(lè)智能、人際交往智能、自我反省智能、自然探索智能。

2.多元化教學(xué)

多元化教學(xué)包括教學(xué)內(nèi)容的多元化、教學(xué)方法的多元化、教育手段的多元化、評(píng)價(jià)方式的多元化。多元化的教學(xué)方法應(yīng)該根據(jù)多元化的教學(xué)內(nèi)容和多元化的教學(xué)對(duì)象來(lái)確定。如探究法是一種非常好、非常有效的教學(xué)方法，但不是所有的教學(xué)內(nèi)容都適合用探究法，甚至在一節(jié)課中也不能只是探究。探究只是教學(xué)方法的一種，傳統(tǒng)的講授法、啟發(fā)法等都是很好的方法。

3.一體化教學(xué)模式

一體化教學(xué)模式是按照經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要和技能人才培養(yǎng)規(guī)律，根據(jù)國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以綜合職業(yè)能力為培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)典型工作任務(wù)分析，構(gòu)建課程體系，并以具體工作任務(wù)為學(xué)習(xí)載體，按照工作過(guò)程和學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)要求設(shè)計(jì)和安排教學(xué)活動(dòng)的課程。一體化教學(xué)模式培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線的技能人才，重點(diǎn)是對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng)，合理精簡(jiǎn)、整合、序化教學(xué)內(nèi)容，集知識(shí)、技能和態(tài)度于一體，運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率，其內(nèi)涵就是“教、學(xué)、做一體化”。

4.多元一體化教學(xué)模式

多元一體化教學(xué)模式旨在改變傳統(tǒng)的學(xué)科體系和課堂教學(xué)模式，根據(jù)職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)的要求來(lái)重新整合教學(xué)資源，體現(xiàn)能力本位的特點(diǎn)。通過(guò)多元一體化教學(xué)，發(fā)展學(xué)生的多元智能，把教師的教、學(xué)生的學(xué)以及任務(wù)的實(shí)施融為一體。教師將理論教學(xué)與實(shí)踐任務(wù)緊密結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生感受到學(xué)有所用，在實(shí)例教學(xué)中學(xué)習(xí)技能，獲得能力，通過(guò)典型工作任務(wù)理解或?qū)ふ腋嗟睦碚撝R(shí)作為任務(wù)實(shí)施的支撐，使專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)有效地融為一體，做到在實(shí)踐中理解理論知識(shí)，再用掌握的理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐。

二、多元化的理論教學(xué)

1.集中講授，實(shí)物演示

常言道：良好的開端是成功的一半。教師采用集中講授法教學(xué)必須以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為宗旨，重視課前導(dǎo)入教學(xué)設(shè)計(jì)，盡量使用產(chǎn)品或?qū)嵨锝虒W(xué)，再結(jié)合仿真軟件的演示，讓學(xué)生知道學(xué)有所用。如在講授模擬電子技術(shù)的直流穩(wěn)壓電源時(shí)，可以引入蓄電池充電器的制作或手機(jī)充電器的故障維修進(jìn)行引入。

對(duì)于需要計(jì)算或圖解分析的內(nèi)容，可以采用仿真軟件進(jìn)行演示。現(xiàn)在較流行的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation簡(jiǎn)稱EDA）軟件有：Multisim、EWB（Electronics Workbench）、Proteus、Protel DXP等。下面以Multisim仿真軟件為例，在學(xué)習(xí)三極管的電流放大作用時(shí)，可通過(guò)下圖所示實(shí)驗(yàn)電路來(lái)分析。調(diào)節(jié)電位器RP可改變基極電流IB，用電流表可測(cè)得相應(yīng)的IC和IE的數(shù)值并作記錄，通過(guò)數(shù)據(jù)分析即可得出IE=IC+IB的結(jié)論，同時(shí)還可以驗(yàn)證共射極直流電流放大系數(shù)和共射極直流電流放大系數(shù)。如果再配合實(shí)際電路的演示，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解將更加透徹，學(xué)習(xí)目標(biāo)將更加明確。

圖 三極管電流放大演示電路

2.自主探究，小組討論

教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)、有趣、學(xué)生可能解決的問(wèn)題，使學(xué)生帶著期待了解、期待解決的問(wèn)題進(jìn)入課堂；通過(guò)學(xué)生查閱資料、仿真、實(shí)驗(yàn)、觀察、思考，培養(yǎng)學(xué)生的探索意識(shí)、自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)，形成自覺(jué)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲；通過(guò)小組合作和討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、溝通能力和表達(dá)能力。如學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源時(shí)，可準(zhǔn)備幾個(gè)充電器，讓學(xué)生分成若干小組，查閱資料，分析討論直流穩(wěn)壓電源的組成和工作原理，并在仿真軟件上設(shè)計(jì)出一個(gè)直流穩(wěn)壓電路。

3.總結(jié)應(yīng)用，多元評(píng)價(jià)

不管采用何種教學(xué)方法，在相應(yīng)的理論課時(shí)內(nèi)，教師必須對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，多舉實(shí)例，讓學(xué)生明確所學(xué)理論是為哪些工作任務(wù)準(zhǔn)備的，真正做到學(xué)有所用。對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、知識(shí)、能力、素質(zhì)進(jìn)行多元評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的內(nèi)容、過(guò)程、方式、方法、手段等要多樣化。

三、多元一體化的技能訓(xùn)練

1.生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)，與企業(yè)零距離接軌

在校內(nèi)成立電子產(chǎn)品研發(fā)中心，老師帶領(lǐng)部分優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行小型電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從PCB板（Printed Circuit Board，印制電路板）設(shè)計(jì)到產(chǎn)品仿真，再到實(shí)際電路板制作，最終開發(fā)出真實(shí)產(chǎn)品。

在學(xué)生實(shí)訓(xùn)室中要引入真實(shí)電子產(chǎn)品生產(chǎn)線，根據(jù)企業(yè)崗位技能的要求，設(shè)置電子焊接、電子產(chǎn)品檢驗(yàn)、電子產(chǎn)品維修等崗位。實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品可以自主研發(fā)或與從企業(yè)接單，整個(gè)實(shí)訓(xùn)過(guò)程實(shí)行企業(yè)工藝管理和質(zhì)量管理。這樣學(xué)生不出校園就能感受到企業(yè)氛圍，為后續(xù)的企業(yè)實(shí)踐打下基礎(chǔ)。

2.仿真設(shè)計(jì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

教師可以使用直觀、經(jīng)濟(jì)、靈活的仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，如直流穩(wěn)壓電源的學(xué)習(xí)，可讓學(xué)生把在仿真軟件上設(shè)計(jì)好的電路制作成實(shí)際的直流穩(wěn)壓電源。可通過(guò)仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，采用軟件中的示波器監(jiān)視電路的運(yùn)行情況，對(duì)比各測(cè)試點(diǎn)的波形和電壓，加深對(duì)電路工作原理的理解，為實(shí)際電路的檢測(cè)、故障檢修和示波器的使用打下基礎(chǔ)。

3.加入電子社團(tuán)，實(shí)踐開闊視野

與電子相關(guān)的社團(tuán)是學(xué)生提高技能的大舞臺(tái)，可以讓學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)行電子制作、維修、設(shè)計(jì)等，指導(dǎo)老師定期開展各類技能培訓(xùn)講座，提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生科技創(chuàng)新的樂(lè)趣。通過(guò)校園和社區(qū)義務(wù)維修，學(xué)以致用，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，拓展學(xué)生的知識(shí)面。同時(shí)組織學(xué)生參加技能競(jìng)賽，提升綜合技能。

四、多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)

目前，絕大多數(shù)中職學(xué)校對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)注重的是考試成績(jī)的單一評(píng)價(jià)方式，忽視了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)效果等形成性評(píng)價(jià)，教師和學(xué)生之間缺少交流和反饋，不能充分全面了解學(xué)生。對(duì)教學(xué)目標(biāo)達(dá)到程度的檢驗(yàn)和判斷多數(shù)中職學(xué)校都采用期末考試的形式，對(duì)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)、課堂討論、回答問(wèn)題、作業(yè)完成情況等沒(méi)有及時(shí)記錄，很難與總評(píng)成績(jī)掛鉤。

多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)制定相應(yīng)的教學(xué)制度、加強(qiáng)監(jiān)控、完善考試方法及評(píng)價(jià)模式等，形成評(píng)價(jià)方式多元、評(píng)價(jià)過(guò)程多元、考試內(nèi)容多元、成績(jī)構(gòu)成多元、考試管理監(jiān)控多元等全方位完整性的評(píng)價(jià)體系。

多元一體化教學(xué)模式是中等職業(yè)教育的發(fā)展趨勢(shì)，作為職業(yè)教育工作者，應(yīng)該靈活應(yīng)用多元化的教學(xué)方法，積極探索更新更有效的教學(xué)手段和方法。

篇10

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù) 教材內(nèi)容 教學(xué)方法 實(shí)用性

前言

《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高等院校工科電專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。由于課時(shí)數(shù)少、內(nèi)容覆蓋面廣、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)，學(xué)生們普遍認(rèn)為該課程比較難學(xué)。為此，筆者就該課程的改革作一探索，不妥之處，歡迎批評(píng)指正。

1 教材內(nèi)容探討

限于篇幅，本文不討論整個(gè)教材的編寫提綱，但總原則是：理論聯(lián)系實(shí)際，服務(wù)于培應(yīng)用型人材。本文就各章節(jié)內(nèi)容提出一些重點(diǎn)實(shí)例，與同行交流。這些內(nèi)容，在不少教材中很少提及，或者提到了但沒(méi)有就它們的實(shí)用性作較多的講述。

1.1 常用半導(dǎo)體器件

介紹半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)；二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管。應(yīng)增加介紹二極管的位作用和三極管參數(shù)與命名方法的實(shí)用意義；根據(jù)三極管的三個(gè)電極電位判斷三極管的工作狀態(tài)及應(yīng)用實(shí)例。

1.2 基本放大器

* 共射基本放大器，通過(guò)它學(xué)習(xí)基本知識(shí)，包括靜態(tài)工作點(diǎn)、微變等效電路、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻與輸出電阻計(jì)算方法。應(yīng)增講設(shè)置合適工作點(diǎn)的重要性。

* 工作點(diǎn)穩(wěn)定放大器。應(yīng)指出：工作點(diǎn)穩(wěn)定不是說(shuō)工作點(diǎn)絕對(duì)不變，而是變化很小而已。

* 共集放大器：重點(diǎn)介紹三大特點(diǎn)及用途。

* 共基放大器：重點(diǎn)介紹其特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。適合做高頻放大器。

* 要求掌握三類放大器輸入端和輸出端的相位關(guān)系。

* 多級(jí)放大器的耦合方式及其特點(diǎn)。

1.3 直接耦合放大器

直接耦合放大器存在問(wèn)題及解決方法；差分放大器工作原理和計(jì)算方法。

1.4 放大器的頻率響應(yīng)

討論影響放大器頻率響應(yīng)的因素、增加研究頻率響應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例；了解波特圖的概念。

1.5 放大器中的反饋

反饋的概念，反饋性質(zhì)的判斷方法；深度負(fù)反饋條件下放大倍數(shù)的估算方法。負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響。增加介紹實(shí)用意義和應(yīng)用實(shí)例。

1.6 信號(hào)的運(yùn)算和處理

* 要求掌握基本運(yùn)算電路：比例、加減、積分運(yùn)算等。利用“虛短”和“虛斷”的概念分析各種運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系，用實(shí)例講解如何選擇運(yùn)算電路。

* 增講測(cè)量放大器（在單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng)中常用）。

* 幾種常用的運(yùn)算放大器型號(hào)及應(yīng)用實(shí)例。

1.7 波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換

* 正弦波振蕩電路的振蕩條件、判斷方法；方框圖；分類。

* RC、LC正弦波振蕩電路；增加正弦波振蕩器應(yīng)用實(shí)例。

* 單限、滯回、窗口比較器的特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例。

1.8 功率放大器

* 只講兩種功率放大器：OTL和OCL。用實(shí)例講解功率管的選擇。

* 介紹幾種集成功率放大器。

1.9 直流穩(wěn)壓電源

* 整流（半波、橋式）、電容濾波。

* 可調(diào)晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源及其輸出電壓的計(jì)算。

* 集成穩(wěn)壓電源及應(yīng)用實(shí)例。應(yīng)特別指出：電源變壓器內(nèi)阻大小的重要性。

1.10 實(shí)驗(yàn)儀器使用

《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，因此，動(dòng)手能力的培養(yǎng)是很重要的一環(huán)，增加講解一些常用儀器的使用方法很有必要。儀器的工作原理可不講，需用實(shí)例講解并演示各種儀器的操作方法。這些儀器是：指針式和數(shù)字式萬(wàn)用表、直流穩(wěn)壓電源、通用示波器、低頻和高頻信號(hào)發(fā)生器、晶體管毫伏表。

如課時(shí)少，本部分內(nèi)容可不講，但應(yīng)要求學(xué)生們自己閱讀。也可安排在實(shí)驗(yàn)課中講解。

1.11 增加仿真技術(shù)在輔助教學(xué)中的應(yīng)用

為了解決學(xué)生反映的“枯燥難學(xué)”問(wèn)題，應(yīng)該把多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)結(jié)合起來(lái)，這樣可以使模擬電路的知識(shí)形象化，學(xué)習(xí)生動(dòng)有趣。為此在教材中應(yīng)增加EDA（Electronic design Automation 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)，用它來(lái)輔助教學(xué)，效果非常好［2］［3］。每章可通過(guò)實(shí)例，增加EDA輔助教學(xué)內(nèi)容。

2 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材編寫的原則

編寫教材的原則是：以學(xué)生為本，因?yàn)榻滩膬?nèi)容首先是給學(xué)生閱讀用的。即使教師沒(méi)有講的內(nèi)容，學(xué)生也應(yīng)該去閱讀，因此所編寫的教材就應(yīng)是讓學(xué)生讀得懂的教材。教材不是專著。

不少學(xué)生反映：有些教材若沒(méi)有教師講，根本就看不懂。打個(gè)比方：有的教材絕大部分是用“文言文”寫的，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、扼要；有的語(yǔ)言像寫專業(yè)論文似的，學(xué)生看不懂，有的教師也看不懂。為此，我們建議：用“白話文”來(lái)寫教材。所謂“白話文”就是用通俗易懂的語(yǔ)言來(lái)編寫教材。深?yuàn)W難懂的地方，絕對(duì)不能用一兩句話一帶而過(guò)，而必須多用些具體材料或?qū)嵗右哉f(shuō)明，深入必須淺出。

其次，本課程開設(shè)的目的是培養(yǎng)應(yīng)用型人才，因此教材內(nèi)容的編寫應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際，真正成為一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，所舉例題及習(xí)題均應(yīng)突出解題思路及方法。

3 教學(xué)方法探討

教學(xué)方法多種多樣，筆者就體會(huì)較深的方面提出以下三點(diǎn)：

（1）建議用多媒體和傳統(tǒng)粉筆板書相結(jié)合的教學(xué)方法，而絕對(duì)不能照課件內(nèi)容一念了之，絕對(duì)不能丟掉粉筆。

（2）教學(xué)方法中的另一個(gè)重要問(wèn)題是：教師用什么“語(yǔ)言”來(lái)講課？是用大多數(shù)教材中的語(yǔ)言――“文言文”――來(lái)講課？還是教師在對(duì)教材內(nèi)容充分理解基礎(chǔ)上，用自己的語(yǔ)言――“白話文”――來(lái)講課？筆者積極贊成后者。用教師自己的語(yǔ)言講課，比較生動(dòng)，學(xué)生容易接受，容易理解，效果很好。

（3）如果教師本人有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，那么能結(jié)合自己做過(guò)的課題講課，會(huì)更生動(dòng)、更能吸引學(xué)生，效果會(huì)更

好。

4 考試應(yīng)增加一些實(shí)用性強(qiáng)的試題

考試往往是從理論到理論，這是不妥的。我們認(rèn)為應(yīng)增加一些實(shí)用性強(qiáng)的試題。例如：如何利用萬(wàn)用表檢查放大器是否正常工作？如何測(cè)量放大器的電壓放大倍數(shù)？如何測(cè)量放大器的頻帶寬度？如何設(shè)計(jì)一個(gè)最大不失真功率為2W的功率放大器？如何設(shè)計(jì)一個(gè)輸出電壓為6―9V的晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源？等等。

參考文獻(xiàn)：

［1］華成英，童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社（第四版），2006.5.