淺談自動化專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

葛春　火箭軍工程大學(xué)士官學(xué)院

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淺談自動化專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

葛春火箭軍工程大學(xué)士官學(xué)院

摘要：本文分別從兩門自動化專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)和基礎(chǔ)建設(shè)需要出發(fā)，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室軟硬件條件基礎(chǔ)上，提出了幾點(diǎn)關(guān)于測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、微機(jī)與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)發(fā)展對策。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)測試技術(shù)微機(jī)與接口技術(shù)

引言

高校實(shí)驗(yàn)室是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要場所[1],優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室資源配置、提升實(shí)驗(yàn)室管理水平對促進(jìn)高校的教學(xué)和科研工作具有重要意義[2]。高校實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)建設(shè)必須做到與時俱進(jìn)，與現(xiàn)代科技接軌，這樣才能培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需要的高素質(zhì)應(yīng)用復(fù)合型人才[3]。本文以測試技術(shù)、微機(jī)原理與接口技術(shù)兩門自動化專業(yè)基礎(chǔ)課程為例，分別淺談一下這兩個實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)發(fā)展對策。

一、突出測試信號傳輸關(guān)系，扎實(shí)推進(jìn)測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

1.以測試計算機(jī)為核心，不斷改進(jìn)工控機(jī)和PLC試驗(yàn)平臺

測控系統(tǒng)的核心部件一般都為計算機(jī)，常用的測試計算機(jī)有微機(jī)、工控機(jī)、PLC等，大部分測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已構(gòu)建工控機(jī)和PLC（可編程序控制器）實(shí)驗(yàn)平臺，但還需要在以下幾個方面不斷改進(jìn)。一是增加學(xué)生搭建系統(tǒng)硬件環(huán)節(jié)，如工控機(jī)板卡安裝、信號線連接等，更好的讓學(xué)生在動手過程中理解信號的傳輸過程；二是選用部分較為簡單的軟件程序，如實(shí)現(xiàn)定時控制的PLC梯形圖程序，讓學(xué)生自主編寫，體會軟件控制的基本原理；三是跟蹤技術(shù)發(fā)展前沿和新型測試設(shè)備的應(yīng)用，適當(dāng)補(bǔ)充DSP(數(shù)字信號處理器)、FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯陣列）等計算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)設(shè)備。

2.以測試總線為重點(diǎn)，持續(xù)補(bǔ)充典型測試總線實(shí)驗(yàn)平臺

如果說測試計算機(jī)是測控系統(tǒng)的核心，那么測試總線就是核心到達(dá)各分支部件的信號傳輸主干橋梁。測試總線種類繁多、性能各異，為達(dá)到更好的教學(xué)效果，需要持續(xù)補(bǔ)充典型總線測試平臺。一是緊跟總線技術(shù)發(fā)展趨勢，適時增加PXI總線、1553B航空總線等試驗(yàn)平臺；二是完善計算機(jī)與智能儀器通信總線實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)RS-232C、RS-422、RS-485、USB、IEEE1394、GPIB串并口通信實(shí)驗(yàn)的系列化建設(shè)；三是增加學(xué)生動手連接總線電纜、搭建基于總線測控系統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，如安裝VXI總線功能模塊、連接VXI機(jī)箱與測控計算機(jī)，有助于學(xué)生理解信號的傳輸處理機(jī)制。

3.以測試儀器為重要支撐，逐步實(shí)現(xiàn)常用智能儀器的多樣化

測試計算機(jī)是測控系統(tǒng)的核心，測試總線是信號傳輸主干橋梁，那么測試儀器則是末端的有效執(zhí)行者。常用測試儀器種類較多、功能各異，需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)常用智能儀器的多樣化。一是力求達(dá)到實(shí)驗(yàn)儀器的系列化，在原有直流穩(wěn)壓電源、示波器、多功能數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器等電子儀器基礎(chǔ)上，適時增加溫度智能控制儀、智能系統(tǒng)終端等常用智能儀器；二是增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室測試儀器與測試計算機(jī)、測試總線之間的聯(lián)系，盡量選用基于RS-422/RS-485/GPIB/USB多種通信接口的智能儀器，即可達(dá)到學(xué)生練習(xí)使用儀表的功能，又可鍛煉學(xué)生通過各種通信總線實(shí)現(xiàn)與測試計算機(jī)通信的技能；三是開展基于LabVIEW平臺的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)，使學(xué)生通過動手編寫程序能搭建簡單典型的虛擬儀器。

二、強(qiáng)調(diào)微機(jī)控制工作過程，不斷優(yōu)化微機(jī)與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

1.以硬件條件為有力支撐，完善接口試驗(yàn)箱、多功能實(shí)驗(yàn)板等實(shí)驗(yàn)實(shí)作條件

部分院校的微機(jī)與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室硬件系統(tǒng)主要由多個實(shí)驗(yàn)單元、投影儀和教師機(jī)等組成，每個實(shí)驗(yàn)單元由一臺計算機(jī)、一臺接口實(shí)驗(yàn)箱、一個仿真器、一臺示波器、一個穩(wěn)壓器和部分實(shí)驗(yàn)電路板等組成，硬件條件比較完善，起到了很好的支撐作用，但也需要在以下幾方面不斷完善。一是擴(kuò)充不同功能實(shí)驗(yàn)板種類與數(shù)量，保證學(xué)生學(xué)習(xí)微機(jī)控制的知識完整性和多樣性；二是增加學(xué)生動手焊接實(shí)驗(yàn)板、搭建簡易控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生理解微機(jī)的控制工作過程；三是可實(shí)時增加實(shí)驗(yàn)單元數(shù)量，以滿足一名學(xué)生對應(yīng)一組設(shè)備的教學(xué)需求。

2.以軟件條件為重要輔助，搭建虛實(shí)結(jié)合、對照原理操作實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)環(huán)境

微機(jī)軟件編程方法種類多、難度大，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，針對不同理論基礎(chǔ)的學(xué)生，需要在現(xiàn)有條件下繼續(xù)搭建虛實(shí)結(jié)合、對照原理操作實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。一是安裝基于偉福VW和Keil uVision的編程環(huán)境，既能滿足基礎(chǔ)偏弱學(xué)生基于匯編語言的軟件編程，又能滿足基礎(chǔ)較強(qiáng)學(xué)生基于C語言的軟件編程；二是為了減小學(xué)生理解微機(jī)控制工作過程的難度和實(shí)現(xiàn)實(shí)物實(shí)驗(yàn)前的熱身，安裝Proteus虛擬軟件環(huán)境，讓學(xué)生在實(shí)物實(shí)驗(yàn)前能完成虛擬系統(tǒng)搭建，既能看清信號關(guān)系，又可增加實(shí)驗(yàn)種類的多樣性；三是探索各軟件平臺之間兼容融合的問題，充分發(fā)揮各自的效益和之間的聯(lián)系。

3.以網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺為特色，實(shí)現(xiàn)基于多媒體教學(xué)控制軟件平臺的互動式教學(xué)

相對硬件電路的搭建，微機(jī)軟件編程學(xué)習(xí)難度大，學(xué)生在動手編程過程中容易出現(xiàn)思路不清晰、代碼輸入錯誤、編譯不通過等常見問題，這就需要進(jìn)一步構(gòu)建基于Lanstar等多媒體教學(xué)控制軟件的互動平臺，實(shí)現(xiàn)互動式的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式。一是通過多媒體教學(xué)控制軟件平臺實(shí)現(xiàn)教師對每位學(xué)生的操作過程現(xiàn)場監(jiān)控，從而及時發(fā)現(xiàn)問題并做出解答；二是通過該平臺將學(xué)生的故障案例和典型作品公布講述給所有其他學(xué)生，達(dá)到分析導(dǎo)航與作品評價的良好效果；三是通過該平臺共享系統(tǒng)資源，便于教學(xué)內(nèi)容和素材的下發(fā)和收集。

參考文獻(xiàn)：

[1]王杰，任佳.大力推進(jìn)高水平實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，著力培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（11）：233-237.

[2]應(yīng)窕.論新形勢下研究型高校的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理，2015，32（3）：239-241.

[3]都麗麗，張仲文. 關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室管理與建設(shè)的思考[J].教育教學(xué)論壇，2015,4（14）：252-253.

作者簡介：葛春（1984.2-），男，碩士，講師，主要研究方向：士官職業(yè)技術(shù)教育、測試與控制技術(shù)。