CDIO工程教育模式的微型项目驱动教学法研究

以CDIO工程教育理念指导单片机原理及应用课程的教学,在授课、实验、作业和考试环节,以学生为主体、以教师为主导、以实践为主线开展微型项目驱动教学。将课程知识点融入若干个微型项目中,以CDIO工程教育模式指导学生循序渐进地完成项目。通过项目引导学生以玩的心态学单片机,在学中做,在做中学。实践证明,CDIO模式的微型项目驱动教学法有利于学生理解和掌握课程要求的知识,培养分析问题和解决问题的能力,提高实践动手技能,挖掘创造潜能,提高综合素质。

多功能单片机实验系统的研制

从降低学生的学习成本,提高学生动手能力的角度出发,设计了最多可完成21个项目的多功能单片机实验系统。该实验系统硬件由最小系统、编程接口、输入输出接口、各类串行总线接口及AD、DA等应用模块组成,硬件电路可拓展、可剪裁、可灵活搭配,能够完成主流51系列单片机和AVR单片机实验。软件采用汇编语言或者C51设计,也可以运行Small RTOS51或μC/OS-Ⅱ操作系统以加快开发速度。实践证明,设计的单片机实验系统具有成本低廉、通用性好、软硬件扩展性强、使用方便等优点,可提高单片机课程的教学效果。

适合于项目教学法的三合一单片机实验箱设计

从帮助学生掌握单片机硬件电路知识、增强编程能力的角度出发,设计一种适合项目教学法,集仿真、下载与实验三合一的多功能单片机实验箱。实验箱的I/O口及外围功能模块硬件资源完全开放,操作者可以使用汇编语言及C51语言设计程序,或者运行Small RTOS51和μC/OS-II操作系统完成实验项目。实验箱能够实现硬件仿真和调试功能,还可通过计算机串口将编译器生成的机器码下载至单片机,完成18个项目的实验。实践证明,自制的实验箱性价比高,可满足单片机实验教学、课程设计、开放实验室项目等的需求。

ZigBee协议网络层的研究与实现

在深入研究ZigBee协议网络层工作机制的基础上,提出其网络层实现方案,并在硬件平台上构建了国内外都具有领先技术优势的ZigBee无线个域网。

无线智能教学辅助管理系统设计

设计一种无线智能教学辅助管理系统设计方案,系统包含学生手环、教师手环、信标节点和智能手机四部分。学生手环由单片机、按键、摔倒检测模块、溺水检测模块及n RF24L01P无线模块构成;教师手环由单片机、按键、液晶显示模块、报警模块、n RF24L01P无线模块和蓝牙模块构成;信标节点由单片机、时钟模块、n RF24L01P无线模块和GPRS/GSM模块构成;智能手机监测端运行Android监控软件。学生手环、教师手环及信标节点通过n RF24L01P无线模块通信,教师手环通过蓝牙模块与智能手机通信,信标节点通过GPRS/GSM模块与家长手机通信。该系统可实现教师、家长对学生到校离校的监测、课堂考勤、答题统计、校园定位、溺水及摔倒报警等功能,具有操作简单、使用方便、低功耗、多用途等优点,适合在小学及学前教育中推广使用。

远程分布式无线智能路灯监控系统设计

提出一种融合无线传感器网络、GPRS/GSM网络和Internet的智能路灯监控系统设计方案,该系统由远程计算机终端、手机、无线网关及路灯子节点组成;在智能模式下,路灯能够根据周围环境光照度自动亮灭或调整亮度;在控制模式下,值班人员可通过计算机实现对路灯进行单独、部分或整体定时开关灯控制及亮度调节,或通过手机查询系统运行状况;实验结果表明,操作者可远程监控路灯,使其工作于智能模式或控制模式;系统具备路灯故障自动检测功能,确保故障路灯得到及时修复;路灯电源则可在市电和太阳能蓄电池供电两种方式间自动切换以节约电能;系统具有人性化,智能化,性能稳定,成本低廉,节能低耗的特点,值得推广使用。

远程分布式温湿度实时监测系统设计

针对自动化监测领域对无线通信技术的需求,提出一种基于ZigBee、GSM和PSTN的远程分布式温湿度实时监测系统设计方案;采用AT89S52单片机,IP-Link 1221-2034无线模块,DS18B20和DHT11等单总线温湿度传感器构建ZigBee无线传感器网络;以ARM7芯片LPC2114为核心,利用GSM模块TC35i或者嵌入式Modem,将ZigBee无线传感器网络监测的温湿度数据通过GSM网络或者PSTN网络传输给远程手机或计算机终端;系统具有硬件成本低廉、软硬件扩展性强、适用性广、人机交互界面友好和使用方便等优点,有一定的实用价值。

采用GPS和GPRS的移动目标监控导航系统设计

系统以STC12C5A60S2单片机为控制核心,使用DP310设计的GPS模块接收卫星定位信息,通过由M23G制作的GPRS模块连接GPRS/GSM网络和Internet,将移动目标的定位信息发送给手机或远程数据库服务器;连接Internet的监控终端可登录数据库服务器,以查询监控移动目标;数据库服务器也可为移动目标导航;实验结果显示,系统具有定位精确,跟踪及时,通信资费便宜,操作简单,人机交互界面友好的特点。

无线智能交通监控系统设计

提出一种无线智能交通监控系统设计方案,采用电感线圈与单片机测量十字路口的车流量,将测得的数据通过短距离无线通信模块传输给嵌入式主控制器,由其动态调节各路口的红绿灯时长。值班人员通过嵌入式系统对十字路口进行远程视频监控,采用主动式R FID技术检测经过十字路口的应急车辆,必要时为其开启绿色通道。设置盲人提醒音,用不同频率的信号音告知盲人红绿灯状态;根据过马路的行人数量动态调整非十字路口红绿灯时长;系统电源则可在太阳能和市电间灵活切换。实验证明,系统可实现平安交通、效率交通、民生交通和绿色交通,对实际交通系统建设有一定的参考价值。

一种语音控制的自主寻迹与避障智能小车设计

智能小车以STC12C5A60S2单片机为控制核心,采用反射型光电探测器RPR-220对白纸中的黑色路径进行探测,按照预定的路径行驶,小车运用短距离无线通信模块NRF24L01将行驶状况传输给计算机;计算机运行VB软件设计的人机交互接口软件显示小车行驶状况,它还可通过微软的Speech SDK5.3识别操作者发出的语音指令,对小车进行控制。实验结果表明小车工作稳定,能够自主寻迹与避障,操作者可以遥控小车的行驶速度与方向。

分级簇树结构无线传感器网络设计

针对无线传感器网络在实际应用中拓扑变化少的特点,将其分为两级,低级别由多个簇组成,高级别由簇首组成,簇首以及簇内节点通信均遵从树状路由算法。采用STC89C52单片机、IP-Link 122x无线模块、DS18B20、DHT11等单总线温湿度传感器构建无线传感器网络。实验证明设计方案实现方法简单,适合于组建大规模的静态无线网络。

带温度补偿的360°超声波测距测速系统设计

采用STC12C5A60S2单片机控制超声波测距模块和减速步进电机,利用超声波的反射特性进行360°范围的距离测量,结合温度补偿算法计算系统到被测物体的距离和相对速度。系统使用nRF24L01无线通信芯片将测得的数据传输给计算机,在计算机中用Visual Basic编写的终端监控程序进行数据处理和图像显示,并控制系统的旋转角度、测量频率和测量范围。

采用Tree及AODVjr-PB路由算法的家庭无线网络设计

针对一些较复杂的家庭住宅,提出融合Tree及改进型AODVjr路由算法—AODVjr-PB的家庭无线网络设计方案。网关由LPC2214嵌入式芯片设计,STC12C5A60S2单片机作为家电子节点控制核心。网关和移动遥控器通过IP-Link 1221无线模块监控家电,实现智能电器、环境监测和安全防护。网关还连接GPRS/GSM网络、Internet和公共交换电话网络(public switched telephone network,PSTN),操作者可通过手机或计算机远程遥控监测家电网络。系统具有安全可靠、简单实用、经济便宜和节能低耗的特点。

基于STM32单片机的通信技术实验系统设计

提出一种基于STM32单片机的通信技术实验系统设计方案,系统采取“核心板+功能模块”的设计理念,以STM32F103ZET6单片机最小系统为控制中心,集成电源模块、输入输出模块、有线通信模块、无线通信模块及信源编译码模块,能够完成通用STM32单片机的仿真与下载实验。实验结果表明,本系统具有集成度高、覆盖面大、适用性广等优点,能够有效提高学生的工程实践素质与创新思维能力,可在单片机、嵌入式系统、移动通信和物联网技术等课程的实践教学中推广使用。

陶瓷隧道窑工作参数监测系统设计

烧结陶瓷的隧道窑有3种重要工作参数—窑内温度、天然气流量和助燃空气流量,提出一种能实时采集、显示和存储以上参数的监测系统设计方案。系统主要由传感器节点、流量数据采集箱、主监控器、计算机监控终端及LED显示屏组成,子节点将测得的传感器信号传送至流量数据采集箱,主监控器通过RS485总线实时采集温度测量仪和流量数据采集箱的数据,通过LED屏显示隧道窑工作参数,并发送至计算机,由其进行统计、分析和存储。操作者可通过对比测得的各工作参数调节输送至窑内的天然气及助燃空气流量,以减少天然气使用量,降低生产成本,提高产品合格率,减少固体废弃物排放,达到节能减排之目的。

ZigBee网络路由算法测试方案

基于IEEE802.15.4标准的ZigBee网络是一种支持拓扑变化、节点移动的新型无线个域网,其强大的组网能力使得网络的测试比其他短距离无线协议复杂,路由算法的测试更是研发工作的难点。本文提出几种测试方案,如衰减器连接法、黑名单法、坐标变化法、RSSI限制法,对测试ZigBee网络路由算法有极大的意义,同时对其他短距离无线网络的测试有很高的参考价值。

多功能单片机与CPLD实验板的设计

提出一种多功能单片机与CPLD实验板的设计方案。该实验板以单片机最小系统、CPLD最小系统为控制中心,其集成电源模块、输入模块、输出模块、串行总线模块、障碍物检测模块及模拟量模块,能够完成通用8051内核单片机的仿真与下载实验,完成CPLD实验。实验结果表明,该实验板具有集成度高、适用性广、扩展性强、简单易用等优点,可在单片机、EDA技术、数字电路与数字逻辑、通信原理课程的实践教学中推广使用。

基于ZigBee协议带AT命令的无线串口设计

分析了ZigBee网络的优点,提出了一种基于ZigBee协议、带AT命令的无线串口设计方法,利用射频芯片CC2420和单片机C8051F121设计ZigBee模块实现了该方案。实践证明该设计方法可靠,操作简单方便,成本低,功耗小,可进行多机通信,适合低速率的数据传输。

通信工程专业立体化创新型工程技术人才培养模式

以培养应用型、创新型人才为目的,构建通信工程专业工程技术人才培养模式。主要措施包括修订教学文档,编写卓越工程师培养教程,改革教学方法,完善实验室建设,开展丰富多彩的第二课堂活动,加强实习实训工作。探索出一条"课内课外相结合、校内校外相结合、理论实践相结合、教学科研相结合,教育职业相结合"的思路。实践证明,改革能够丰富教学手段,提升教学质量,锻炼学生的创新能力与动手技能,同时提高毕业生的就业层次。

利用捎带技术提高ZigBee网络性能的方法

对构建低速无线个域网的关键技术——ZigBee协议进行深入研究,重点讨论其网络层所支持的拓扑结构及采用的路由算法。ADOVjr是AODV的简化算法,ZigBee协议网络层使用该路由算法架设Ad hoc网络,支持随意的拓扑架构。在深入研究AODVjr的基础上,提出一种将因特网"捎带确认"技术应用于ZigBee协议AODVjr路由算法的方案,并使用该方案架设无线传感器网络。实验证明该方案能降低算法实现的复杂度,减少通信量,节约电池能量,有效提高ZigBee网络的总体性能,具有一定的实用价值。