王 帆

(湖北輕工職業(yè)技術學院 機電工程學院 湖北 武漢 430070)

1.引言

電工電子高職中的電學類課程體系中，“電工電子技術”屬于最基礎的層次，其教學面臨著理論內容多、實踐課時少、實訓器材緊張、大班教學以及學生重視不足等現實情況[1,2]。

高職電工電子課程教學的主要特點是使學生掌握實際操作的專業(yè)技能[3,4]，因此有必要盡可能多的安排教學實踐課程。然而，一般高職院校實訓室所需要的儀器如交直流電機、數字示波器、高端芯片、頻譜分析儀等價格昂貴，操作復雜且極容易損壞[5]。

目前,高職電工電子普遍采用的教學方法也因上述種種限制而主要利用PPT和板書進行原理講解。這必然造成學生對于此課程的印象也會變?yōu)樯?、難、空；再加上高職學生自身基礎知識相對薄弱，很容易產生厭學抵觸心理而使教學效果大打折扣[6,7]。

因此，電工電子課程不論從教學硬件條件和教學方法上都必須有所突破，在這種情況下，以Proteus&Labview虛擬儀器技術[8]的發(fā)展為解決該問題提出了一種有效的思路。專業(yè)教師可以設計適合于高職院校電子類課程的虛擬儀器，從而彌補教學硬件條件不足的缺點，大幅地增強學生動手實踐能力。

2.Proteus&Labview虛擬儀器

Proteus&Labview虛擬儀器并不需要任何的硬件平臺，但是卻可以通過機算機模擬仿真實際各個電路系統，使學生能夠加深對知識的理解。

在虛擬儀器仿真過程中,學生可以完成從電路搭建到原理驗證的各個環(huán)節(jié)，操作簡單易行。

2.1 Proteus。Proteus從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。

但Proteus的缺點無法添加操作界面，且交直流電機、數字示波器等功能較復雜的設備無法仿真，因此需要結合Labview一起來完成電工電子的教學項目。

2.2 Labview。Labview可以通過改變軟件，就可以實現不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當于軟件即硬件。它是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖，因而較容易被學生識別和修改。

其缺點與Proteus相反，是無法添加較復雜芯片諸如單片機與外圍電路，需要配合Proteus才行。

3.基于軟件平臺的電工電子課程教學

應用Proteus&Labview虛擬儀器技術來模擬電路，學生就能在軟件中看到電路的作用及工作過程，不會覺得枯燥無味。例如在講解直流電機調速工作原理這個較難的知識點時，利用軟件平臺設計出一個直流電機調速系統。系統總體可從由上位機和下位機兩部分著手：

3.1 利用Proteus制作直流電機下位機驅動電路。下位機采用AT89C52 單片機， 單片機通過編碼器采集轉速信息，經過虛擬串口傳送到上位機。

學生可以利用Proteus來直觀的感受直流電機的調速結果，但是如果要實時監(jiān)控電機的運轉狀態(tài)仍需要Labview來制作上位機的操作面板。

3.2 利用Labview制作上位機操作面板。上位機主要利用LabVIEW 的數據處理和圖形編程能力，完成數據采集、處理、顯示控制等功能。 在上位機中，將直流電機的實時速度值與給定速度值進行比較和 PID控制，調節(jié) AT89C52 輸出的 PWM 波占空比，達到直流電機調速的目的。

4.小結

總而言之，本文在電工電子課堂教學中利用Proteus和LabVIEW 對直流電機的速度進行了實時監(jiān)測和控制，可以直觀地觀測出直流電機的運行情況，滿足課堂的教學要求，以現代信息技 術為核心的教學方法，從根本上改變了師生原先的傳統教學模式。