“单片机原理及应用”课程教学改革探讨

【目的】让学生得到与其付出相匹配的高质量教育,拔尖学生能够学习更多知识,领悟能力较弱的学生也可增强学习兴趣、感受学习快乐。【方法】针对贵阳信息科技学院“单片机原理及应用”课程授课过程中存在的一系列问题,从成果驱动、氛围驱动、目标驱动三大方向进行改革,在成果驱动上采取理论、仿真、实物相结合的方式,培养知原理、懂技术、善操作的创新型人才;氛围驱动上采取小组学习、课堂翻转、课堂互动等方法,促使学生共同学习;目标驱动上采取多元化考核,取代传统一考定所有的考核评价方式。【结果】贵阳信息科技学院实施“单片机原理及应用”课程改革后,学生参加的学科竞赛中,单片机控制的相关作品不断增多,部分同学还将相关知识点运用到了假期实践工作中,学习效果达到了预期的教学目标。【结论】基于以上方法,可减少学生课堂精力不集中的现象,为学生提供全方位的学习平台,有利于培养应用型本科学生,实现全程育人、全方位育人,为开创我国高等教育事业发展新局面提供助力。

基于舵机的穴盘苗移栽机取苗机械手的设计与试验

对采用舵机为运动构件的穴盘苗自动移栽取苗机械手的结构、原理及运动姿态进行了理论分析与试验验证。根据移栽机械手的具体要求,运用SolidWorks软件对取苗机械手进行简化建模,确定穴盘取苗机械手的运动轨迹,求得机械手4个舵机的相关工作参数,并运用MatLab软件求得移栽取苗机械手的运动轨迹方程。同时,通过对比辣椒苗的取苗试验参数与SolidWorks软件得到的仿真运动轨迹,验证得出:穴盘辣椒苗实际取苗过程值与理论计算值相接近,实际值偏大于理论值1%,试验取苗的成功率为98%,满足实际的移栽要求。研究结果确定了采用单片机作为控制系统、控制舵机作为取苗机械手运动部件的可行性,为穴盘苗自动移栽机的研发提供了新的理论和试验依据。

基于协同滤波和BP神经网络的电力作业人员运动工况辨识

针对预警装置靠近相同带电体时不同工况下报警阈值选择的误差造成误报、漏报问题,提出基于协同滤波和反向传播(BP)神经网络对电力作业人员爬塔、爬坡、水平行走三种工况辨识的模型。利用加速度与气压传感器采集作业人员头部的加速度与气压值,对数据进行协同滤波,提取有效相对高度值,然后对有效高度值进行一阶拟合得到拟合参数。最后根据拟合参数建立BP神经网络模型识别三种工况。选取室外杆塔、斜坡及水平路面为实验平台,每种工况采集400组数据,随机抽取350组数据进行训练, 50组数据进行验证。验证结果表明:训练样本准确率达到94.95 %,测试样本准确率达到94.67 %,满足室外工况辨识的要求。

高压直流输电线路静电场测量装置

目前国内外在高压输电线、变电站的验电设备研究较多,而针对高原架接的超高压及特高压验电设备的研究处于起步阶段,相关产品较少。目前国内外在直流输电线路中并没用形成,成熟、可靠的非接触式验电设备,也没有具体的国际标准来借鉴。本文目的是解决电力作业人员在高压输电线路及超高压、特高压下的预警装置的研究,针对环境复杂、接触验电过程困难等难题,该文研制出了基于开关调制技术的非接触式电场传感器。通过对输电线路数学模型的建立,利用COMSOL仿真输电线电场分布情况,结合调理电路对恒定静电场的调制技术。实现了复杂电力环境下,超高压、特高压直流输电线路的电场检测,保障了作业人员安全作业。试验结果表明,该电场测量装置通过控制激励源的调制,可以检测电力作业下的恒定电场和工频电场,实现±500kV超高压直流输电线路的电场测量。

基于多电场传感器协同融合的电压等级识别

针对单传感器采集的电场强度值易发生畸变影响电压等级辨识准确率的问题,提出基于多传感器协同融合识别电压等级,对传感器进行非正交、分层布局,建立空间矢量电场降维重构模型,对多传感器采集数据进行协同融合计算最强电场强度值。对最强电场强度值进行二阶拟合,由二阶拟合参数识别电压等级。搭建实验平台,通过实验平台控制场源电压等级分别为10,35,110 k V,将采集数据装置靠近场源采集数据,根据处理后的拟合参数图形显示,可清晰地看到不同电压等级聚集在三维坐标系中不同位置。

基于加速度计与气压计信息协同融合的相对高度测量方法

针对目前测量相对高度方法中存在不易携带、成本高、误差大受障碍物影响等缺陷,本文提出利用加速度计与气压计信息协同融合测量相对高度方法;测量相关作业人员上升的相对高度。将加速度计与气压计水平固定安装在作业人员头顶,通过加速度计采集的三轴加速度矢量和的值的变化幅度是否大于设置的阈值来判断作业人员所处的相对高度是否发生变化,如果判断相对高度发生变化,气压计采集到的海拔高度变化有效,否则无效。本文选取电塔的安全高度为实验平台,以激光传感器测得的621cm高度作为参考高度,本文提出的方法测量得到595.8cm,与激光测量的高度值误差为4.058%,能达到室外复杂环境下高精度的要求。

基于遥控车的“单片机原理及应用”教学

针对“单片机原理及应用”课程教学过程存在的知识抽象、逻辑难理解、理论多实践少等问题,文章提出基于遥控车的“单片机原理及应用”教学方案。首先,针对该课程设计了一套遥控车,课程教学过程中学生需要焊接遥控车主控板并组装遥控车;其次,将“单片机原理及应用”课程知识点与遥控车的资源相结合,学生一边学习理论知识一边利用遥控车资源进行验证。该教学方法具有提升学生动手实践能力、理论与实践相结合、增强学生思维拓展能力的优势,符合应用型本科院校对学生的培养方针,有利于高校培养出更多具有社会竞争力的应用型技术人才。