《電子工程師項目式教學與訓練》旨在通過項目式教學的方式來培養電子類專業的學生較快掌握作為一名電子工程師所必須具備的基本知識與技能,從而不斷滿足社會對高素質技能型電子工程師的人才需求。全書共8章,內容包括:自動升降旗控制器設計、全自動電加熱鍋爐控制器設計、步進電機驅動器設計、基于RS-485總線的多點溫度測控系統設計、基于DDS的信號發生器設計、消旋控制器設計、數控直流穩壓電源設計和超聲波測距儀設計等。每一章為一個完整的項目式教學訓練案例項目,讀者可以利用這些案例項目,通過先剖析、模仿,再獨立設計、創新的過程來訓練自己的技能。《電子工程師項目式教學與訓練》可作為高職高專院校電子類專業高年級學生綜合技能培訓、大學生電子設計競賽及高職高專院校電子類職業技能競賽的培訓教材,也可作為相關工程技術人員的參考書。
目前我國的高等教育正處于前所未有的蓬勃發展階段,社會對人才的要求也越來越高,對于應用性、技能型人才要求其應具有與實際生產相關的技能和工作經驗,這樣學生畢業之后就可以很快投入到相應的工作崗位,縮短學生職業化的進程。傳統的高等教育模式對理工科人才的培養往往重理論輕實踐,理論與實踐嚴重脫節,學校的實踐環節與生產實踐的實際情況相去甚遠,因此畢業生在畢業后很難快速適應崗位的要求。
項目式教學作為目前一種新型的教育模式不斷受到人們的關注,它是指師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。作為項目式教學中的項目應該有別于實際的項目,它的最終目的是服務教學,讓學生通過這樣的項目式教學過程獲得類似于實際項目運作的知識、經驗與技能,因此筆者認為項目式教學應該具有一個明確的設定任務,可以運用教學相關的知識、技能去解決,在盡可能模擬實際項目的環境下,在一定時間內主要由學生自己組織實施,由教師引導去完成設定項目目標的實踐教學活動。項目教學具有實踐性、體驗性的典型特征,學生通過設定項目的實施過程來獲取知識、技能及解決問題的方法,并且把結果以設定的目標來呈現。在這一過程中學生所得到的體驗是課堂教學所無法達到的。
第1章 自動升降旗控制器設計
1.1 引言
1.2 自動升降旗控制器設計任務書
1.3 設計方案
1.4 硬件電路設計
1.4.1 I/O接口的整體設計思路
1.4.2 主控制器部分電路設計
1.4.3 顯示器接口設計
1.4.4 鍵盤接口電路設計
1.4.5 電機驅動電路及其接口設計
1.5 軟件設計
1.5.1 概述
1.5.2 總程序結構分析
1.5.3 鍵盤掃描程序設計
1.5.4 顯示程序設計
1.5.5 電機控制程序設計
1.5.6 其他功能
1.6 程序清單
第2章 全自動電加熱鍋爐控制器設計
2.1 引言
2.2 全自動電加熱鍋爐控制器設計任務書
2.3 設計方案
2.4 硬件電路設計
2.4.1 鍵盤接口設計
2.4.2 LCD接口設計
2.4.3 時鐘芯片接口設計
2.4.4 串行E2PROM接口設計
2.4.5 溫度測量電路設計
2.4.6 加熱器和水泵控制電路設計
2.5 軟件設計
2.5.1 鍵盤掃描程序設計
2.5.2 LCD顯示程序設計
2.5.3 DS1302操作程序設計
2.5.4 AT24C02操作程序設計
2.5.5 TLC549操作程序設計
2.5.6 整體程序設計方案
2.6 程序清單
第3章 步進電機驅動器設計
3.1 引言
3.2 步進電機驅動器設計任務書
3.3 設計方案
3.4 硬件電路設計
3.4.1 主處理器及其外圍電路設計
3.4.2 功率驅動電路設計
3.5 軟件設計
3.5.1 系統程序結構
3.5.2 子程序及中斷服務程序設計
3.6 程序清單
第4章 基于RS-485總線的多點溫度測控系統設計
4.1 引言
4.2 多點溫度測控系統設計任務書
4.3 設計方案
4.4 多點溫度采集控制器的硬件電路設計
4.4.1 概述
4.4.2 主機及人機交互電路設計
4.4.3 RS-485通信電路設計
4.5 溫度測量控制節點控制器設計
4.5.1 溫度測量控制節點控制器電路設計
4.5.2 DS18B20原理與操作
4.5.3 RS-485通信接口設計
4.5.4 其他電路
4.6 軟件設計
4.6.1 系統程序結構
4.6.2 主機程序設計
4.6.3 從機程序設計
4.6.4 RS-485總線通信程序設計
4.7 程序清單
第5章 基于DDS的信號發生器設計
5.1 引言
5.2 基于AD9850的信號發生器設計任務書
5.3 設計方案
5.4 DDS信號發生器硬件電路設計
5.4.1 單片機系統及人機交互電路設計
5.4.2 DDS信號發生電路設計
5.4.3 低通濾波及放大電路設計
5.5 軟件設計
5.6 程序清單
第6章 消旋控制器設計
6.1 引言
6.2 消旋控制器設計任務書
6.3 設計方案
6.4 硬件電路設計
6.4.1 主處理器及其外圍電路設計
6.4.2 功率驅動電路設計
6.5 軟件設計
6.5.1 系統程序結構
6.5.2 數字濾波
6.5.3 數字PID算法
6.5.4 PWM波形的生成
6.6 程序清單
第7章 數控直流穩壓電源設計
7.1 引言
7.2 數控直流穩壓電源設計任務書
7.3 數控直流穩壓電源設計方案
7.4 數控直流穩壓電源硬件電路設計
7.4.1 單片機系統及人機交互電路設計
7.4.2 A/D及D/A轉換接口電路設計
7.4.3 模擬部分電路設計
7.5 程序設計原理
7.6 程序清單
第8章 超聲波測距儀設計
8.1 引言
8.2 超聲波測距儀設計任務書
8.3 設計方案
8.4 硬件電路設計
8.4.1 主處理器及其外圍電路設計
8.4.2 超聲波發射與接收電路設計
8.4.3 顯示與按鍵電路設計
8.5 軟件設計
8.5.1 系統程序結構
8.5.2 按鍵1處理程序設計
8.5.3 其他按鍵處理程序設計
8.5.4 子程序及中斷服務程序設計
8.6 程序清單
軟件設計是該系統設計的重要組成部分,合理的軟件設計可以更好地發揮硬件的功能,甚至可以通過軟件設計補償硬件設計的不足,因此在涉及到單片機應用的系統中,應該認真考慮軟件的設計,充分發揮系統的性能。
好的軟件設計應該具有好的人機交互界面,即用戶可以方便地對設備進行操作,輸入操作命令,而設備也通過友好、清晰的方式把相關的信息輸出給用戶,從使用的功能上看,好的軟件應該在系統硬件的基礎上很好地實現設備設計的各項功能,達到相關的性能指標。從軟件的內部結構來看,好的軟件設計應該具有清晰的層次、合理的結構,采用結構化、模塊化的程序設計理念不僅可以提高編程的效率,而且也便于程序的維護修改及交流。
1.5.2 總程序結構分析
對升降旗控制器的功能進行分析,可以總結出該控制器主要應實現如下三方面的功能:第一,通過人機交互界面設定系統的狀態及時間。系統上電缺省的情況為升國旗,因此升降過程的時間設定為43s,但是如果升降的不是國旗,則可以通過鍵盤設定新的升降旗時間;系統缺省的狀態為正常升旗或降旗,但也可以通過鍵盤設定為升半旗或降半旗狀態。第二,實現按照設定的時間升旗幟的功能。自動升降旗控制器就是要實現升旗過程的自動化控制,因此該功能是該控制器要實現的最重要的功能,要實現該功能,就要控制好電機的速度及電機提升的高度。第三,實現按照設定的時間降旗的功能。降旗與升旗的過程同樣也是該控制器要重點控制的過程。不管是在升旗操作中還是在降旗操作中都要區分是進行正常的升降旗操作還是進行半旗狀態下的升降旗操作,并分別予以控制。