单片机套件技术在课堂中的应用

2019-12-01张通钟爱琴程玉景吴小玉

电子技术与软件工程 2019年4期

文/张通钟爱琴程玉景吴小玉

单片机套件技术的应用范围十分广泛，现阶段，在工业控制、家电、医疗电子等领域都得到了较好的应用。笔者在实际的课堂教学中发现，单片机套件技术在课堂中也有着较好的应用优势，特别是在辅助课堂展开道具的开发上，有着较高的应用前景。所以，在课堂中，要结合单片机套件技术的使用优势，重点应用其丰富课堂内容，让学生能够更加直观的了解到相关知识点，完成课堂内容的丰富以及学生实践能力的培养。

1 单片机套件技术在课堂中的应用优势

单片机有着较长的使用寿命，一般来说，利用单片机开发出来的工具能够稳定的工作数十年。相比于通用的微处理器来说，具有更长的生存周期。由此能够看出，将单片机套件技术应用于课堂，不仅能够实现知识内容的直接演示，还有着更长的使用年限，降低了演示道具的制作与更新成本。同时，由于单片机套件技术不断的更新发展，所以能够更好的满足不同课堂需求。在单片机中，包含着数据存储器与内部集成的程序存储器，在实际的应用中不需要扩展外部总线，所以系统构成电路更加简单，稳定性更强，能够更持续的在课堂中发挥作用。

2 单片机套件技术在课堂中的应用策略

2.1 教学机器人的设计与应用

在实际的教学中，教学机器人的使用能够提升课堂教学的效果。对于学生来说，能够更加直观的了解到单片机技术的实际运用，提升了其实践应用能力。对于教师来说，在实际的课堂中应用不同功能的教学机器人，不仅能够与更好的完成单片机技术的教学，还可以通过引导学生展开教学机器人的设计，扩充教学机器人的资源，实现了资源的良性循环。

笔者认为，教学机器人的使用不仅仅在机电专业教学的课堂中有着较大的应用空间，在其他专业的教学中也能够发挥较好的作用。例如，可以利用单片机套件技术与其他技术进行结合使用，开发出多功能教学用机器人，在辅助课堂教学的同时，也为后续的电子竞赛等科技活动的进行提供更好的条件。该多功能教学用机器人的设计具体如下：

2.1.1 总体设计

在该教学机器人的总体设计中，为了满足实际的需求，设计了三个舵机支持机械手的运动。其中，第一舵机对机械手的张开与闭合进行控制；第二舵机对机械手的抬高与降低进行控制；第三舵机对机械手的旋转进行控制。在该教学机器人中，包含着四个电源，对应着不同的稳压模块。其中，第二电源以及第二稳压模块主要对机械手进行控制，通过第一单片机到达电机驱动电路，与第一电源以及第一稳压模块共同完成对左侧第一、二电机以及右侧第一、二电机的控制；第三电源以及第三稳压模块主要对GMS模块进行控制，通过第三单片机后完成对语音识别模块的控制；第三单片机与第二单片机连接，与蓝牙模块相互作用；对于第四单片机来说，通过多种传感器的作用，结合显示器完成了相关数据的输出，同时，其与第五单片机相连，完成了对语音播报模块的控制。

2.1.2 功能设计与实现

在该教学机器人中，主要包含着语音识别与播报功能、GPS定位功能、短信收发功能、超声测距功能、温湿度测量功能、蓝牙功能。其中，对于语音识别与播报功能来说，主要实现了对控制者发出指令的识别，并向机器人发出相应的指令。可以使用ISD4004芯片完成该功能的实现。该芯片包含平滑滤波器、防混淆滤波器、音频放大器、自动降噪等，能够更加真实的、自然的完成语音的再现；对于GPS定位功能来说，主要实现了该教学机器人位置的确定。在这一功能的实现中，只需要使用一个单片机接收相应模块发出的信息，就能够确定该教学机器人的坐标。

对于短信收发功能来说，主要将接收到的短信信息传递至控制单元，使得机器人完成相应的操作。可以使用TC35无线模块实现该功能，在PC端中利用AT命令，就能够完成设置；对于超声测距功能来说，主要通过计算声波从发出到返回的时间，完成对距离的测定；对于温湿度测量功能来说，可以通过DHT11数字温湿度传感器的设置来实现。该传感器有着较高的使用优势，在稳定性上更好。在信号的传输方面，其能够实现20m距离内的传输，系统集成性更高。可以使用DS18B20温度传感器完成温度数据的采集，相比较来说，它的性价比更好。

2.2 超声波测距电子套件的应用

超声波测距是一种在工业生产、机械制造领域广受重视的技术，就教学工作而言，该技术的应用可体现在两个层面，一是集成品操作层面，二是原理传递层面。集成品操作可应用于交通相关学科，现代智慧交通对超声波测距存在较高需求，尤其是车与车之间的信息实时交互。教师可以将相关技术借助设备进行展示。A车辆与B车辆行驶于相同的道路上，车辆距离持续接近的过程中，可能存在碰撞风险，此时A车辆发射的超声波可随着车辆距离的拉近得到快速捕捉和呈现，借以避免车辆相撞。借助超声波测距电子套件和设备，技术的传递过程可视、直观，有助于学生理想和掌握。原理层面的传递，可以借助虚拟技术进行，教师可展示超声波测距电子套件的各个部分，向学生传递超声波发出和捕捉的过程、方式，从而提升教学效果。