李娜 陳韜 何德峰

摘要：傳感器測(cè)量系統(tǒng)是基于理實(shí)一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀設(shè)計(jì)的，能夠滿足自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和就業(yè)需求。畢業(yè)學(xué)生步入相關(guān)專業(yè)崗位，需要掌握智能傳感器檢測(cè)技術(shù)，所以我們的課程實(shí)施理論與實(shí)踐一體化教學(xué)改革計(jì)劃，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，提高綜合職業(yè)能力。我們?cè)O(shè)計(jì)的智能傳感器檢測(cè)系統(tǒng)適合中高職學(xué)校進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，模塊化、項(xiàng)目式教學(xué)模式。智能傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，由單片機(jī)采集傳感器物理數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，結(jié)合通信協(xié)議以及串口 /RS485 協(xié)議，通過(guò)WiFi模塊、液晶顯示器和手機(jī)終端（APP）顯示測(cè)量結(jié)果。

關(guān)鍵詞：理實(shí)一體化教學(xué);智能傳感器;測(cè)量系統(tǒng);模塊化

1背景：國(guó)外各發(fā)達(dá)國(guó)家將傳感器的發(fā)展視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，美國(guó)等西方國(guó)家將其列為國(guó)家科技和國(guó)防技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。我國(guó)自20實(shí)際80年代末將傳感器發(fā)展列為國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展行列，近年來(lái)我國(guó)在此方面飛速發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了檢測(cè)與控制等流域的發(fā)展，但是教育是基礎(chǔ)，要想國(guó)家的技術(shù)走在前面必須從教育抓起，實(shí)施教學(xué)模式改革，教學(xué)資源更新，所以我們?cè)O(shè)計(jì)的傳感器檢測(cè)系統(tǒng)要體現(xiàn)新時(shí)代的發(fā)展需要：多功能、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化為一體的傳感器教學(xué)測(cè)量系統(tǒng)能夠滿足理實(shí)一體化教學(xué)改革需求。

2理實(shí)一體化課程設(shè)計(jì)方案

2.1設(shè)計(jì)思路

本課程基于工作過(guò)程進(jìn)行課程開(kāi)發(fā)，根據(jù)自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格、職業(yè)崗位分析和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，打破傳統(tǒng)課程按章節(jié)講授的束縛，圍繞職業(yè)能力形成的項(xiàng)目來(lái)展開(kāi)，每一個(gè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)一種傳感器的應(yīng)用，用并列和遞進(jìn)相結(jié)合的5個(gè)項(xiàng)目、11個(gè)模塊來(lái)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。將傳感器的安裝、連接、調(diào)測(cè)和分析始終貫穿于整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)中，形成以學(xué)生為主體的理論與技能訓(xùn)練于一體的能力訓(xùn)練過(guò)程，使學(xué)生在項(xiàng)目活動(dòng)中掌握對(duì)非電量的電測(cè)法以及使用傳感器的能力與技能。采用線上線下混合式教學(xué)模式和理實(shí)一體化教學(xué)模式，堅(jiān)持以問(wèn)題為導(dǎo)向，實(shí)施理論與實(shí)踐一體化教學(xué)，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，提高綜合職業(yè)能力，養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)。

2.2教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)職業(yè)崗位的要求，將本課程的教學(xué)內(nèi)容分解為5個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，11個(gè)子教學(xué)項(xiàng)目，34學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容設(shè)置如表1

3傳感器智能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1硬件設(shè)計(jì)

如圖1硬件設(shè)計(jì)主要包括課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。（1）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)要基于人才培養(yǎng)方案開(kāi)發(fā)符合大專生學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目本著“夠?qū)W、夠用”的原則，設(shè)計(jì)出具有新理念、緊跟新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。（2）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)本著易維護(hù)、易擴(kuò)展、易改造的原則，基于理實(shí)一體化教學(xué)的傳感器綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。硬件系統(tǒng)由主板、傳感器擴(kuò)展板、手機(jī)終端、液晶顯示、藍(lán)牙模塊等組成，利用單片機(jī)控制設(shè)計(jì)多個(gè)傳感器綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模塊，其硬件設(shè)計(jì)框圖如下圖。軟件系統(tǒng)由C語(yǔ)言編譯。

3.2設(shè)計(jì)目標(biāo)

該實(shí)驗(yàn)儀器能夠完成傳感器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)對(duì)力、位移、速度、聲音、光、氣體、溫度等物理量的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué)例如：電子秤壓力實(shí)驗(yàn)、火災(zāi)報(bào)警實(shí)驗(yàn)、氣體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)、超聲波測(cè)速實(shí)驗(yàn)等，學(xué)生能夠利用此試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行創(chuàng)新綜合擴(kuò)展設(shè)計(jì)。從而可將《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》課程內(nèi)容貫通起來(lái)滿足電氣、機(jī)電等專業(yè)學(xué)生對(duì)后置課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和就業(yè)崗位的需求以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.3傳感器接口電路

目前市場(chǎng)上的傳感器支持的接口種類繁多，以485和 I/O 兩種類型為主。485型傳感器為每一個(gè)傳感器分配一個(gè)獨(dú)立地址，各自采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，互不干擾;I/O 型傳感器，響應(yīng)速度快，多用于報(bào)警信號(hào)處理。同時(shí)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了專門的電路，可支持多種形式接口的傳感器

接入系統(tǒng)，例如 RJ11、RF45、USB 等。

用戶可自由選擇匹配的傳感器接入系統(tǒng)，極大地豐富了系統(tǒng)的使用場(chǎng)景。傳感器接口電路如圖2所示。

3.4軟件設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)上電復(fù)位后，第一：對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，包括單片機(jī)、各類傳感器、 LCD 顯示模塊等。第二：MCU 開(kāi)始循環(huán)采樣，先對(duì)485型傳感器按地址逐個(gè)進(jìn)行結(jié)果采樣，然后對(duì) I/O 型傳感器進(jìn)行結(jié)果讀取，根據(jù)預(yù)先地設(shè)置以特定的單位顯示出來(lái)。軟件框圖如圖3所示。

結(jié)論：隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)科和專業(yè)分類模糊，國(guó)家大力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和復(fù)合型工程人才，所以需要開(kāi)發(fā)適合專業(yè)培養(yǎng)的綜合性實(shí)踐平臺(tái)。在智能制造背景下，自動(dòng)化類專業(yè)更要主動(dòng)對(duì)接“中國(guó)制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略。本文介紹的自動(dòng)化類專業(yè)理實(shí)一體課程設(shè)計(jì)方案、硬件組成、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)等內(nèi)容，為自動(dòng)化類專業(yè)人才培養(yǎng)提供了新的培養(yǎng)途徑。

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課題名稱：錫林郭勒職業(yè)學(xué)院課題：智能傳感器實(shí)驗(yàn)儀，課題批準(zhǔn)號(hào)：YB-2021-10。

（錫林郭勒職業(yè)學(xué)院?026000）