單片機套件技術在課堂中的應用

文/張通 鐘愛琴 程玉景 吳小玉

單片機套件技術的應用范圍十分廣泛，現階段，在工業控制、家電、醫療電子等領域都得到了較好的應用。筆者在實際的課堂教學中發現，單片機套件技術在課堂中也有著較好的應用優勢，特別是在輔助課堂展開道具的開發上，有著較高的應用前景。所以，在課堂中，要結合單片機套件技術的使用優勢，重點應用其豐富課堂內容，讓學生能夠更加直觀的了解到相關知識點，完成課堂內容的豐富以及學生實踐能力的培養。

1 單片機套件技術在課堂中的應用優勢

單片機有著較長的使用壽命，一般來說，利用單片機開發出來的工具能夠穩定的工作數十年。相比于通用的微處理器來說，具有更長的生存周期。由此能夠看出，將單片機套件技術應用于課堂，不僅能夠實現知識內容的直接演示，還有著更長的使用年限，降低了演示道具的制作與更新成本。同時，由于單片機套件技術不斷的更新發展，所以能夠更好的滿足不同課堂需求。在單片機中，包含著數據存儲器與內部集成的程序存儲器，在實際的應用中不需要擴展外部總線，所以系統構成電路更加簡單，穩定性更強，能夠更持續的在課堂中發揮作用。

2 單片機套件技術在課堂中的應用策略

2.1 教學機器人的設計與應用

在實際的教學中，教學機器人的使用能夠提升課堂教學的效果。對于學生來說，能夠更加直觀的了解到單片機技術的實際運用，提升了其實踐應用能力。對于教師來說，在實際的課堂中應用不同功能的教學機器人，不僅能夠與更好的完成單片機技術的教學，還可以通過引導學生展開教學機器人的設計，擴充教學機器人的資源，實現了資源的良性循環。

筆者認為，教學機器人的使用不僅僅在機電專業教學的課堂中有著較大的應用空間，在其他專業的教學中也能夠發揮較好的作用。例如，可以利用單片機套件技術與其他技術進行結合使用，開發出多功能教學用機器人，在輔助課堂教學的同時，也為后續的電子競賽等科技活動的進行提供更好的條件。該多功能教學用機器人的設計具體如下：

2.1.1 總體設計

在該教學機器人的總體設計中，為了滿足實際的需求，設計了三個舵機支持機械手的運動。其中，第一舵機對機械手的張開與閉合進行控制；第二舵機對機械手的抬高與降低進行控制；第三舵機對機械手的旋轉進行控制。在該教學機器人中，包含著四個電源，對應著不同的穩壓模塊。其中，第二電源以及第二穩壓模塊主要對機械手進行控制，通過第一單片機到達電機驅動電路，與第一電源以及第一穩壓模塊共同完成對左側第一、二電機以及右側第一、二電機的控制；第三電源以及第三穩壓模塊主要對GMS模塊進行控制，通過第三單片機后完成對語音識別模塊的控制；第三單片機與第二單片機連接，與藍牙模塊相互作用；對于第四單片機來說，通過多種傳感器的作用，結合顯示器完成了相關數據的輸出，同時，其與第五單片機相連，完成了對語音播報模塊的控制。

2.1.2 功能設計與實現

在該教學機器人中，主要包含著語音識別與播報功能、GPS定位功能、短信收發功能、超聲測距功能、溫濕度測量功能、藍牙功能。其中，對于語音識別與播報功能來說，主要實現了對控制者發出指令的識別，并向機器人發出相應的指令。可以使用ISD4004芯片完成該功能的實現。該芯片包含平滑濾波器、防混淆濾波器、音頻放大器、自動降噪等，能夠更加真實的、自然的完成語音的再現；對于GPS定位功能來說，主要實現了該教學機器人位置的確定。在這一功能的實現中，只需要使用一個單片機接收相應模塊發出的信息，就能夠確定該教學機器人的坐標。

對于短信收發功能來說，主要將接收到的短信信息傳遞至控制單元，使得機器人完成相應的操作。可以使用TC35無線模塊實現該功能，在PC端中利用AT命令，就能夠完成設置；對于超聲測距功能來說，主要通過計算聲波從發出到返回的時間，完成對距離的測定；對于溫濕度測量功能來說，可以通過DHT11數字溫濕度傳感器的設置來實現。該傳感器有著較高的使用優勢，在穩定性上更好。在信號的傳輸方面，其能夠實現20m距離內的傳輸，系統集成性更高。可以使用DS18B20溫度傳感器完成溫度數據的采集，相比較來說，它的性價比更好。

2.2 超聲波測距電子套件的應用

超聲波測距是一種在工業生產、機械制造領域廣受重視的技術，就教學工作而言，該技術的應用可體現在兩個層面，一是集成品操作層面，二是原理傳遞層面。集成品操作可應用于交通相關學科，現代智慧交通對超聲波測距存在較高需求，尤其是車與車之間的信息實時交互。教師可以將相關技術借助設備進行展示。A車輛與B車輛行駛于相同的道路上，車輛距離持續接近的過程中，可能存在碰撞風險，此時A車輛發射的超聲波可隨著車輛距離的拉近得到快速捕捉和呈現，借以避免車輛相撞。借助超聲波測距電子套件和設備，技術的傳遞過程可視、直觀，有助于學生理想和掌握。原理層面的傳遞，可以借助虛擬技術進行，教師可展示超聲波測距電子套件的各個部分，向學生傳遞超聲波發出和捕捉的過程、方式，從而提升教學效果。

3 總結

綜上所述，基于單片機套件技術的教學將虛擬仿真教學與情境教學緊密的結合起來，更好的實現了“教、學、做”一體化，并且在顯著改善教學條件、提高課堂效果的同時減少了設備消耗，尤其是耗材的使用量。利用教學機器人、超聲波測距電子套件等，更好的輔助了課堂的展開。可以說，單片機套件技術在課堂中有著較大的應用前景。