導(dǎo)語：單片機課程實驗設(shè)計論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著我們社會科技的發(fā)展，智能化的生活和智能化的設(shè)備成為越來越多人的關(guān)注熱點。基于單片機課程實踐性強的特點，采用51單片機設(shè)計一款智能晾曬衣架。在實驗實施過程中發(fā)揮學(xué)生的綜合知識應(yīng)用能力，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生的動手實踐能力。在課程評價上采用師生、生生之間的多種評價機制，完善課程體系。本實驗涉及的實驗操作簡單，可以作為高等學(xué)校單片機基本課程實驗的有益補充，增加學(xué)生對單片機課程內(nèi)容的興趣和提高學(xué)生對應(yīng)用單片機的工程化意識。

關(guān)鍵詞：單片機；實踐性實驗；智能晾衣架

一、引言

單片機課程實驗設(shè)計是該課程實踐教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，不僅可使學(xué)生鞏固理論所學(xué)的概念、原理、設(shè)計方法，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力以及動手實踐能力，同時培養(yǎng)學(xué)生的工程項目開發(fā)能力和創(chuàng)新能力[1-2]。隨著我們社會科技的發(fā)展，越來越多的人們希望能夠活在智能化的生活里，對智能化的生活也是充滿了向往之情。近年來，在各國科技創(chuàng)新的努力下，我們的社會還有我們居住的環(huán)境即將成為一個方便快捷智能化的大環(huán)境。目前，我們平時所使用的家電已經(jīng)在逐步完成一系列的智能化，我們在公共場所見到的，被服務(wù)到的設(shè)施也是充滿了智能化，智能化的發(fā)展能夠帶給我們便利并且節(jié)約很多社會資源。本實驗所設(shè)計的智能晾衣架能夠達到智能晾衣架所需要的智能化目標，實現(xiàn)真正的智能化晾衣。并且它還有很多的優(yōu)點，比如說占地面積小，操作簡單方便，外形簡潔得體，成本經(jīng)濟實惠。除此之外，實驗設(shè)計還可以運用紅外遙控來完成人工升降的操作。本實驗設(shè)計所涉及的實驗操作簡單，可以作為高等學(xué)校單片機基本課程實驗的有益補充，增加學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣和提高學(xué)生對應(yīng)用單片機的工程化意識。

二、整體系統(tǒng)的實驗設(shè)計

本實驗涉及的智能晾衣架設(shè)計在控制方面主要是采用STC89C51單片機完成的。在工作的時候，通過光敏電阻與DHT11溫濕度傳感器等元器件來檢測外界空氣中的光線照射情況與濕度情況，然后將自己檢測到的信息傳送到單片機上，單片機經(jīng)過之前設(shè)置好的參數(shù)進行對比，來確認步進電機是需要進行正轉(zhuǎn)操作還是反轉(zhuǎn)的操作，從而完成智能晾衣架的功能。圖1所表示的是對于智能晾衣架的總系統(tǒng)設(shè)計框圖。（一）基本控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)邏輯功能簡單，由于大部分的學(xué)校均有開設(shè)關(guān)于51單片機專業(yè)的課程，學(xué)生比較熟悉其功能與基本知識，而且51單片機的價格相對于Arduino等芯片來說要便宜不少，并且功能齊全。因此使用ST-C89C51這款單片機來作為我們所設(shè)計的系統(tǒng)上的一個主要的控制器。（二）DHT11溫濕度傳感器。我們選擇使用DHT11溫濕度傳感器來作為檢測空氣中濕度的元器件，因為這款傳感器使用的是單總線方式，這樣做的好處在于它可以把系統(tǒng)的集成變得更為簡單和快捷，它的特點不僅如此，卓越的可靠性以及長時間的穩(wěn)定是這款傳感器的一大特色。這款傳感器的組成也不復(fù)雜。DHT11溫濕度傳感器的測量范圍廣泛，測量的相對濕度是在百分之二十到百分之九十相對濕度這個范圍之間，測量的攝氏溫度在零到五十攝氏度這個范圍之間。溫度的測量精度大約為±2.0℃，濕度的測量精度大約為±5.0%RH。本模塊之所以會采用它，也是因為這款溫濕度傳感器的優(yōu)點很多，其中響應(yīng)的速度快，還具有很強的抗干擾性。它對于信號的傳輸距離可以達到二十米以上。（三）光敏檢測電路。在光敏檢測模塊里，實驗主要使用光敏電阻來完成在光敏檢測模塊部分采集到光線照射情況強弱的任務(wù)，利用它的感光特性并且配合好DHT11溫濕度傳感器來判斷出實驗中所處環(huán)境天氣的好壞，以達到適合不適合把衣服拿出來晾曬還是需要把衣服給收回去的情景模擬，這樣便可以根據(jù)天黑天晴的情況來實現(xiàn)控制步進電機的升降操作，從而完成實驗設(shè)計的智能晾衣架所需要實現(xiàn)的功能。（四）電機驅(qū)動電路。ULN2003A是由美國TexasInstru-ments公司和美國Sprague公司生產(chǎn)的。7組達林頓晶體管陣列以及相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)和鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成了ULN2003元器件。它的優(yōu)點是十分的強大：它能夠同時完成7組負載的驅(qū)動操作，為單片雙極型大功率高速集成電路[3]。

三、實驗考核體系的構(gòu)建

（一）實驗效果的驗證將學(xué)生。根據(jù)實驗要求搭建的電路板進行通電測試，可以充分驗證學(xué)生是否完整地完成了實驗的全部內(nèi)容。我們可以通過幾步操作根據(jù)測量和控制對應(yīng)的結(jié)果對學(xué)生的作品進行驗證。如圖2所示，我們打開電源開關(guān)，經(jīng)過DHT11溫濕度傳感器檢測到我所在的寢室里濕度值為70，紅色小燈亮起代表為處于自動模式下，此時的濕度值小于我們所設(shè)定的參數(shù)，并且光照充足，綠色小燈亮起代表電機處于正轉(zhuǎn)情況。圖3濕度高且沒有光照電機反轉(zhuǎn)如圖3所示，我們用噴霧噴一些水汽，使得濕度值變高，經(jīng)過DHT11溫濕度傳感器檢測到的濕度值95，用一張卡片遮住光敏電阻擋住光源，紅色小燈亮起代表為處于自動模式下，此時的濕度值大于我們所設(shè)定的參數(shù)，而且光線被擋住了處于黑暗的情況，黃色小燈亮起代表電機處于反轉(zhuǎn)情況。（二）實驗課程的評價體系。單片機實驗課程的教學(xué)，一般是采用在教師指導(dǎo)下，學(xué)生實驗以基本設(shè)計目標為主，自主發(fā)揮實驗相結(jié)合的方式進行。單片機實驗課程是一門理論性、實踐性和技術(shù)性都很強的課程，因此對于本課程實驗達成目標一定是多樣的。采用實踐性設(shè)計該課程的實驗并對學(xué)生的實驗結(jié)果考核評價，既需要評價學(xué)生掌握學(xué)科知識的情況，又需要評價學(xué)生實驗操作的技能，還需要評價學(xué)生綜合運用知識的能力,更需要評價學(xué)生的創(chuàng)新意識等等。因此，要求考核評價內(nèi)容要盡可能全面,這樣才能真實反映學(xué)生該課程的具體掌握情況以及體現(xiàn)教學(xué)過程參與主體的多元性。并且教師、學(xué)生都參與評價，可使師生、生生之間得到更多的情感交流，增進團結(jié)，關(guān)注合作，促進學(xué)生共同進步。本實驗評價采用教師評價（占60%），學(xué)生的自評（占40%），這樣的評價方式既可提高學(xué)生對評價結(jié)果的認可程度，還可促進學(xué)生反思，提高他們的反思能力[4]。

四、結(jié)語

采用51單片機設(shè)計一款智能晾曬衣架，并以此設(shè)計帶入單片機課程實驗中去。在實驗實施過程中發(fā)揮學(xué)生的綜合知識應(yīng)用能力，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生的動手實踐能力。在課程評價上采用師生、生生之間的多種評價機制，完善課程體系。本實驗涉及的實驗操作簡單，可以作為高等學(xué)校單片機基本課程實驗的有益補充，增加學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣和提高學(xué)生對工程化應(yīng)用單片機的意識。

【參考文獻】

[1]袁明新,申燚,王琪.單片機能力培養(yǎng)的實踐教學(xué)體系構(gòu)建及實施[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2014,12(3):72-75.

[2]葛浩,林其斌.單片機課程設(shè)計教學(xué)改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2011,28(10):138-140.

[3]萬天才.高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品及其應(yīng)用[J].國外電子元器件,2001(2):19-21.

[4]馮小安.實踐教學(xué)評價指標體系的構(gòu)建與實施[J].中國電力教育,2010(13):125-126.

作者:王一 吳竹晶 單位:貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院