當(dāng)前位置:上海育仰科教設(shè)備有限公司>>技術(shù)文章>>關(guān)于高等教育理論課堂教學(xué)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用
關(guān)于高等教育理論課堂教學(xué)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用
隨著我國高等教育事業(yè)的發(fā)展,教學(xué)形式有所發(fā)展,,教學(xué)條件有所改善,,多媒體教學(xué)在大學(xué)理論課講授過程中占有很大的比例,部分取代了純板書式的傳統(tǒng)教授形式,。但是,,無論是哪種形式的教學(xué),實(shí)物展示在學(xué)習(xí)過程中能夠讓學(xué)生們對所學(xué)的概念,、原理及應(yīng)用有著極為深刻的印象。為此,,課堂教學(xué)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用顯得尤為重要,。例如,,安全檢測技術(shù)課程主要介紹安全檢測系統(tǒng)的構(gòu)成,,各類傳感器的原理,、性能及使用。這些方面的學(xué)習(xí),,教師借助多媒體展示原理圖和實(shí)物圖均很難使學(xué)生形成翔實(shí)而立體的教學(xué)效果,。為此,本文基于對安全檢測技術(shù)的理論教學(xué)過程中,,開展相關(guān)理論課題教學(xué)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用研究。
一,、課題教學(xué)設(shè)備開發(fā)的意義
以安全檢測中溫度檢測為例,,這一章節(jié)主要介紹工業(yè)中常使用的溫度傳感器及其相應(yīng)的測量原理。通過對溫度檢測系統(tǒng)組件教學(xué)設(shè)備的開發(fā),,首先,可以讓學(xué)生們認(rèn)識到溫度檢測系統(tǒng)是哪幾部分組成,,并可現(xiàn)場對此系統(tǒng)拆解,,分別講解每一部分的形態(tài)及功能;其次,,通過該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)場的溫度采集,;再次,,通過設(shè)備的時間條件控制實(shí)現(xiàn)不同的采集頻率;后,,將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場編輯和處理,,終實(shí)現(xiàn)基于課堂現(xiàn)場的溫度檢測與分析。此設(shè)備可涉及安全檢測技術(shù)的傳感器基本構(gòu)成,、工作原理、溫度檢測原理,、數(shù)據(jù)采集與處理等諸多重要知識點(diǎn),。為此,課堂教學(xué)設(shè)備的開發(fā)可使教學(xué)環(huán)節(jié)更加豐富有趣,彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中的一些從理論到應(yīng)用的課堂轉(zhuǎn)化,,為理論教學(xué)過程增加更多可操作環(huán)節(jié),,使學(xué)生們在課堂上能夠更好地學(xué)以致用,。
二、溫度檢測教學(xué)設(shè)備的設(shè)計
溫度傳感器在醫(yī)療,、農(nóng)業(yè)、工業(yè),、生活等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用,。作為教學(xué)設(shè)備的開發(fā),,溫度傳感器還不是很多,由于傳統(tǒng)工業(yè)使用的溫度傳感器價格較高,、體積較大,、不便于攜帶、需要提供電源,、需要配合專業(yè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等特點(diǎn),,此類傳感器大多停留在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi),,而無法走到理論教學(xué)現(xiàn)場。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,,設(shè)計人員可將各種數(shù)字電路芯片,、微處理器芯片、存儲器電路芯片等集成為數(shù)字溫度傳感器,,使其性價比大幅提升,。集成化兼智能化的傳感系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有兩個方面:一個是集成電路規(guī)?;夹g(shù),一個是微機(jī)加工技術(shù),。在此系統(tǒng)中的敏感元件是以硅為基本材料制作的,,同樣用于信號調(diào)理的電路部分和微處理部分也是基于這種材料,后利用微機(jī)加工技術(shù)把系統(tǒng)的各個部分集成在一塊微小的芯片上,,這就構(gòu)成了人們常說的集成智能傳感器(IntegratedSmartSensor)本設(shè)計采用的是ADT7410是一款13位集成式數(shù)字溫度傳感器芯片,其外圍電路采用PCB(PrintcircuitBoard)進(jìn)行設(shè)計,基于此設(shè)計進(jìn)行印刷電路板的制作,、使用C++語言程序開發(fā)溫度檢測教學(xué)設(shè)備的用戶界面程序,,實(shí)現(xiàn)對教學(xué)現(xiàn)場采集的溫度數(shù)據(jù)的保存和輸出。
三,、溫度檢測教學(xué)設(shè)備結(jié)構(gòu)與組成
溫度檢測教學(xué)設(shè)備由硬件模塊和軟件模塊兩部分構(gòu)成。硬件模塊主要由ADT7410數(shù)字溫度傳感芯片,、USB轉(zhuǎn)IIC接口,,數(shù)據(jù)傳輸總線、外圍電路構(gòu)成(如圖1所示),。其中外圍電路由三種器件分別由電阻、電容和排針構(gòu)成(如圖2所示),,其中4.7k的電阻有4個,,0.1μF的電容1個,四線排針1個,。軟件模塊是由初始化模塊,、傳感器連接檢測模塊,、溫度顯示模塊構(gòu)成。
圖1 安全檢測教學(xué)設(shè)備Ⅰ—溫度檢測儀
注:① ADT7410 數(shù)字溫度傳感芯片,;② USB 轉(zhuǎn)IIC 接口,;③數(shù)據(jù)傳輸總線;④外圍電路
圖2 溫度檢測儀電路板
注:① 4.7k 電阻,;②四線排針;③芯片,;④ 0.1μF 電容
1.硬件模塊功能介紹
數(shù)字溫度傳感芯片(ADT7410)功能介紹,。ADT7410是一款13位數(shù)字溫度傳感器,額定工作溫度范圍為-55℃~+150℃,,*可以滿足室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)采集的需求。ADT7410芯片內(nèi)部總共擁有14個具有不同參數(shù)的8位寬寄存器,,用于存放測量的溫度值由溫度值高和低有效字節(jié),、THIGH設(shè)定點(diǎn)的高和低有效字節(jié)、TLOW設(shè)定點(diǎn)高和低有效字節(jié),、TCRIT設(shè)定點(diǎn)高和低有效字節(jié),、THYSTS設(shè)定點(diǎn)組成的9個寄存器,狀態(tài)值存儲在1個8位寬的寄存器,;配置值存儲在1個8位寬寄存器,;地址指針存儲在1個8位寬寄存器;軟件復(fù)位值存儲在1個8位寬寄存器,。
這個芯片總共使用了8個引腳,,分別是1個IIC串行時鐘輸入引腳,1個IIC串行數(shù)據(jù)輸入和輸出功能引腳,,2個IIC串行總線地址選擇功能引腳,1個過溫功能或欠溫功能指示器引腳,,1個臨界過溫指示器邏輯輸出引腳,,1個模擬接地或數(shù)字接地功能引腳,1個2.7V-5.5V的電源電壓功能引腳,。
2.USB轉(zhuǎn)IIC接口功能介紹
IIC總線是PHILIPS公司推出的一款的串行總線,具備多主機(jī)系統(tǒng)所具有的總線裁決功能,,同時還具備高低速器件的同步功能。這種總線標(biāo)準(zhǔn)在微電子技術(shù)領(lǐng)域,、工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控及通訊控制諸多領(lǐng)域已經(jīng)都具有非常廣泛的應(yīng)用,。
IIC總線僅有1根雙向制的數(shù)據(jù)信號線和1根雙向時鐘信號線。此總線技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn),,首先簡化了很多日常的工作系統(tǒng)中關(guān)于硬件設(shè)計部分的工作,,其次使工作系統(tǒng)的外觀體積大大減小,還對系統(tǒng)整體的可靠性有了很大的提高,。
USB轉(zhuǎn)IIC接口是一個的接口型芯片,,主要實(shí)現(xiàn)USB總線與IIC總線轉(zhuǎn)換的功能,。產(chǎn)品用戶可以通過此芯片實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和IIC接口溫度傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸通信。此芯片可以使用VB語言,、VC語言,、Delphi語言開發(fā)和調(diào)用。芯片使用全速USBV2.0設(shè)備接口,,芯片的外圍電路的基本器件只包含1個12M晶體和2個貼片電容,,可實(shí)現(xiàn)20KHZ、100KHz,、400KHz,、750KHz四種不同速度的時鐘傳播。
3.數(shù)據(jù)傳輸線的功能介紹(杜邦線)
本設(shè)計采用的數(shù)據(jù)傳輸線又稱杜邦線,,是由杜邦公司生產(chǎn)的一種專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸線,。這種線所使用的外表面包裹材料以PET為主,也有部分使用其他緣性材料,,其內(nèi)包線采用的是表面經(jīng)過鍍錫處理的扁平銅線,。此線纜質(zhì)地具有柔性特點(diǎn),可對其進(jìn)行任意彎曲,、體積小,可屏蔽電磁波干擾等優(yōu)點(diǎn),。它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中的器件與主板之間的連接,、電路板與電路板之間的連接及系統(tǒng)器件之間的連接方面。此類傳輸線非常廣泛地應(yīng)用于單片機(jī),、組件、電器及通信設(shè)備中,。
四,、用戶界面程序的設(shè)計
本文采用的是C++程序語言開發(fā)的溫度檢測用戶界面程序,主要實(shí)現(xiàn)溫度的數(shù)據(jù)采集,、記錄和顯示功能,,其工作界面如圖3所示,。
圖3 溫度檢測程序用戶界面
1.初始化模塊的設(shè)計:主要功能為連接器件的初始化、工作參數(shù)的初始化和保存文件的初始化,;
2.傳感器連接檢測模塊設(shè)計:主要功能是檢測傳感器硬件連接是否成功,,此處通過藍(lán)色指示燈進(jìn)行提示,程序模塊上會顯示“設(shè)備連接正常”,。
3.溫度顯示模塊設(shè)計:包括器件參數(shù)的圖示功,器件參數(shù)的計算功能,,期間參數(shù)的保存功能,,器件系數(shù)的顯示功能。
五,、溫度檢測模型在理論教學(xué)中的應(yīng)用
理論教學(xué)的應(yīng)用對象為安全檢測技術(shù)課程的理論教學(xué)地點(diǎn),,為某多媒體教室,,教室內(nèi)由將桌,、暖氣、多媒體工作臺,、學(xué)生課桌,、投影儀等組成。在教室內(nèi)共選擇6個測點(diǎn),,1號測點(diǎn)位于投影儀工作臺,,其余5個測點(diǎn)分別均勻分布在教室各個課桌上。此測試方案主要用于測量教室整體平均溫度和不同測點(diǎn)的溫度差,。
通過對此多媒體教室在某天的三個時間段進(jìn)行的溫度檢測,,其具體數(shù)據(jù)如下表所示,,各個測定的溫度變化趨勢如圖4所示,。
多媒體教室5 測點(diǎn)不同時間的溫度檢測數(shù)據(jù)
圖4 多媒體教室5 個測點(diǎn)不同時間的溫度趨勢
六,、結(jié)束語
本研究通過對安全檢測技術(shù)理論課堂教學(xué)設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用,豐富這門課程的理論教學(xué)內(nèi)容,,以此教師在教學(xué)課堂上很好地實(shí)現(xiàn)對理論的應(yīng)用轉(zhuǎn)化,,課堂教學(xué)氛圍更加充滿趣味性,,提高學(xué)生對理論學(xué)習(xí)部分的理解能力。隨著學(xué)校后續(xù)對課堂教學(xué)設(shè)備的開發(fā),,能使其在教學(xué)過程中更加系統(tǒng)化,從而為高等教育理論課堂教學(xué)增添新的活力和趣味,,更好地培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力,。