一、項目背景
為落實新技術(shù)課程倡導(dǎo)的技術(shù)與設(shè)計相結(jié)合的教育理念,筆者所在學(xué)校于2005年3月開設(shè)了單片機技術(shù)校本課程,旨在通過向?qū)W生滲透與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系的智能科技,提高學(xué)生的科技素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。
在課程開發(fā)過程中,為了避免單片機課程枯燥乏味、深不可及,我們選擇了專為中小學(xué)生開展科技活動而開發(fā)的DP801型單片機作為學(xué)具。但由于現(xiàn)有的DP8血型單片機主控板輸入輸出設(shè)備較少,學(xué)生無法看到更多新奇的自動控制場景。也無法深切感受單片機在智能控制中發(fā)揮的作用。為了解決這一問題,筆者自行設(shè)計研發(fā)了單片機示教板,在教學(xué)中取得了很好的效果。
二、改進(jìn)思路
經(jīng)過教學(xué)實踐的檢驗與反思,單片機示教板已經(jīng)歷了4次重大的革新與改造(此次申報的為更為完善的第四代)。其改進(jìn)的基本思路為:更加便于學(xué)生對自控原理的理解;更加便于教師的演示與操作;為學(xué)生的創(chuàng)意設(shè)計提供更多的不同類別的輸入輸出設(shè)備;采用模塊化的插裝方式,更加便于學(xué)生的自主設(shè)計與操作;性能更加穩(wěn)定可靠。
三、科學(xué)原理
本教具遵循的基本原理為單片機智能控制原理,即以單片機為控制核心,當(dāng)其檢測到傳感器發(fā)來的輸入信號時,根據(jù)程序的設(shè)定,驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)(聲音、燈光、電動機等設(shè)備)做出相應(yīng)的反應(yīng)。
設(shè)計中利用電子電路的基礎(chǔ)知識和電子制作技術(shù),制作各種輸入輸出接口電路,如光控、溫控、聲控、磁控、位移控制、水位控制、電動機正反轉(zhuǎn)、彩燈等電路,已達(dá)到與單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的目的(如圖所示)。
四、完善設(shè)想
由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,單片機示教板采取了具有選擇性的模塊化插接組合的方式,為后續(xù)輸入輸出設(shè)備的開發(fā)提供了很大的創(chuàng)造空間。故設(shè)想在今后的工作中,將對輸入輸出模塊進(jìn)行拓展和再設(shè)計,如在現(xiàn)有輸入模塊聲控、光控、溫控、磁控、鍵控、水位控制的基礎(chǔ)上設(shè)計出超聲波控制、微動控制、氣敏、濕敏等新型的傳感器電路,在現(xiàn)有輸出模塊電扇、霓虹燈、音箱、鏟土車、水泵、交通燈的基礎(chǔ)上設(shè)計出更加生動形象的執(zhí)行機構(gòu),使學(xué)生能夠看到更加智能的控制場景,激發(fā)出他們更加精彩的創(chuàng)意空