創(chuàng)新思維訓(xùn)練在單片機產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

黃俊梅 羅劍

摘?要：為提升學(xué)生的創(chuàng)新思維，加強單片機創(chuàng)新課程的建設(shè)與實踐，學(xué)生創(chuàng)新思維能力的訓(xùn)練非常重要。文中以單片機溫濕度監(jiān)控儀的設(shè)計為例，介紹了專業(yè)課程創(chuàng)新思維訓(xùn)練的步驟及方法。通過單片機課程的創(chuàng)新思維訓(xùn)練，有效促進了學(xué)生專業(yè)知識的轉(zhuǎn)化和升華，激發(fā)了其創(chuàng)新思維和雙創(chuàng)能力。

關(guān)鍵詞：單片機;創(chuàng)新思維;溫濕度

單片機課程屬于設(shè)計開發(fā)項目教學(xué)，作為提升學(xué)生職業(yè)能力的載體，學(xué)生既需要熟悉單片機的基礎(chǔ)知識，更需要具備使用單片機設(shè)計開發(fā)創(chuàng)新型產(chǎn)品的能力[1]?；趯I(yè)教學(xué)的創(chuàng)新思維訓(xùn)練，可以提升學(xué)生創(chuàng)新思維和雙創(chuàng)能力，促進其專業(yè)知識的轉(zhuǎn)化和升華。

1 創(chuàng)新思維導(dǎo)入

場景：夏天，上課的教室炎熱、干燥。讓學(xué)生以小組為單位認(rèn)真觀察教室環(huán)境，讀取教室的溫度和濕度信息。

討論：小組對教室的溫度和濕度信息有何控制要求，寫于紙板上。

分析：如何實現(xiàn)？討論分析確定教室溫濕度監(jiān)控產(chǎn)品的設(shè)計實現(xiàn)過程及步驟[2]。

2 專業(yè)雙創(chuàng)技能訓(xùn)練

2.1 任務(wù)驅(qū)動

溫度和濕度是生產(chǎn)、生活中最常見的被控參數(shù)。溫濕度監(jiān)測儀被廣泛應(yīng)用于家居、實驗室、農(nóng)業(yè)大棚、糧倉等領(lǐng)域。文中以學(xué)生日常生活場景為例，引導(dǎo)學(xué)生思考、設(shè)計一款基于單片機的教室溫濕度監(jiān)控儀。

2.2 方案的總體設(shè)計

基于單片機的教室溫濕度監(jiān)控儀硬件主要由單片機、溫濕度傳感器、液晶顯示、手機顯示及報警模塊組成[3]，如圖1所示：

溫濕度傳感器實時檢測溫度和濕度信息，傳遞給單片機控制器，并在液晶顯示屏和手機終端進行雙顯示;經(jīng)過單片機內(nèi)部程序判斷溫濕度信息是否超限，如果超限則報警，并自動啟動風(fēng)扇和加濕器，以保證教室內(nèi)部溫濕度數(shù)據(jù)恒定。

2.3 元器件的選擇與分析

2.3.1 主控芯片的選擇

從產(chǎn)品性能、功耗、價格等方面綜合考慮，本設(shè)計選用高性能、低成本、低功耗的STM32單片機作為主控核心。

2.3.2 傳感器的選擇

為了使硬件更加簡潔方便，選擇多功能的DHT11數(shù)字溫濕度傳感器[3]，該傳感器既能測量溫度，又能測量濕度。

2.3.3 液晶顯示的選擇

本設(shè)計將選用LCD12864進行參數(shù)顯示。LCD12864是一種低電壓低功耗、帶中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，具有簡單、方便接口方式和操作指令。

2.3.4 藍(lán)牙模塊的選擇

分析討論，選擇確定HC-05藍(lán)牙模塊實現(xiàn)單片機與手機終端設(shè)備的通信。HC-05藍(lán)牙模塊接到單片機的串行端口，通過藍(lán)牙與手機終端設(shè)備通信，可以用于智能家居，遠(yuǎn)程控制，機器人，監(jiān)控系統(tǒng)等。

2.4 軟件程序設(shè)計

單片機溫濕度監(jiān)控儀軟件設(shè)計如圖2：

3 結(jié)論及討論

基于單片機的教室溫濕度監(jiān)控儀可實現(xiàn)快速、穩(wěn)定的溫濕度監(jiān)控，并具有液晶屏和手機雙顯示功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作快捷、功能穩(wěn)定等優(yōu)點。該單片機溫濕度監(jiān)控儀可作為一個典型教學(xué)樣板可服務(wù)于單片機愛好者和學(xué)生的教學(xué)、實驗、實訓(xùn)等環(huán)節(jié)。

文中以該單片機溫濕度監(jiān)控儀的設(shè)計為例，介紹了我校專業(yè)課程創(chuàng)新思維訓(xùn)練的方法及步驟。教師以項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動的方式，引導(dǎo)學(xué)生多思考、分析、選擇判斷，可以有效促進學(xué)生專業(yè)知識的轉(zhuǎn)化和升華，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

參考文獻：

[1]黃俊梅，羅劍.單片機產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)課程的創(chuàng)新實踐[J].科技風(fēng)，2019（26）：58.

[2]趙榮生.構(gòu)建創(chuàng)新思維訓(xùn)練的CDIO教學(xué)模式[N].中國社會科學(xué)報，2019-08-09（007）.

[3]薛晶晶，井航，雷文禮，楊延寧.基于單片機的糧庫溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子世界，2019（16）：122-123+126.

基金：陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程建設(shè)項目“單片機產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)”

作者簡介：黃俊梅（1985-），女，陜西榆林人，碩士，講師，從事電氣自動化方向的教育教學(xué)和科研。