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中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）24-025-01

傳感器技術及應用是我院電子信息工程、應用電子技術、機電等專業的一門重要的專業基礎課，是一門綜合性很強的學科，該課程涉及了電子、材料、機械、控制、光學、磁學等知識，涉及知識面廣。

一、傳感器的工作原理及重要性

傳感器相當于人的感官，稱為“電五官”，外界信息由它提取，并轉換為系統易于處理的電信號，微機對電信號進行處理，發出控制信號給執行器，執行器對外界對象進行控制（其工作原理見圖一所示）。現代社會中，傳感器作為抓取自然界信息的主要手段和途徑，被廣泛地應用于家用電器、汽車、醫療、工業、航天、電動工具以及高端電子消費產品等應用領域，成為了信息技術的三大支柱之一。

（圖一 傳感器的工作原理圖）

二、課程特點、開設現狀及改進措施

傳感器技術作為現代信息技術三大支柱之一，已經成為高職院校電子信息工程、機電、電氣等專業的專業課程。它不僅與高等數學、電路、電子等基礎課程密切相關，而且還設計到電學、材料、力學等知識。該課程涉及知識面廣、內容分散、缺乏系統性和連續性、實踐性強。學好本課程，不僅要求學生具有扎實的基礎理論知識，較寬的知識面，而且對教師知識的全面性也提出了較高的要求。在教學上存在著一些難點。

1、學時少與內容多相沖突。考慮到我院的實際情況，應用電子技術專業開設58學時。利用這么少的學時讓學生掌握整個課程體系的內容，必須對課程的教學進行合理優化。

2、課本內容陳舊與更新速度快的沖突。隨著科技飛速發展，各種新型的傳感器及其相關技術也發展的非常迅猛。而教材的更新相對來說比較緩慢，所選教材不能跟上傳感器最新的發展趨勢，一些新型傳感器可能沒有涉及到。

在教學過程中，怎么才能更好的讓學生理解、掌握相關知識，且舉一反三地用到實踐當中去，是需要高職教師思考的問題。在近幾年的教學中，本人根據高職學生實際情況，歸結了一套適合現代高職學生的教學形式（如下圖所示）。

現代教學形式多樣化，應用了理實一體化教室，摒棄了傳統的單一化，在實驗實訓方面不僅有少量驗證性實驗，還有實訓，激發學生的創新意識、培養學生的動手能力，這樣就大大提高了學生的學習興趣，并且在課后：有老師推薦的虛擬實驗、網絡視頻教學等。雖然現代教學形式多樣，但傳統理論授課也是必不可少的，需要我們教師在教學過程中增加學生的學習興趣。傳統的與現代的教學形式應用比較，歸結如下三點：

（1）傳統的教學形式是教學活動最基本的教學手段；

（2）運用現代化的教學形式是對學生課余學習的補充；

（3）為兩級分化的學生提供了更多的學習舞臺，為他們成才提供了堅實的基礎。

三、課程教學思路方法

基于課程的特點及教學上的難點，本人在這幾年的教學實踐中總結出一套適合本專業學生的教學模式，該模式主要是將各類傳感器的理論知識和實踐進行了整合，實現理實一體化教學，主要有以下幾個方面。

1、課程結構采用模塊化結構。由于各種傳感器的工作原理不同，我們根據專業特點對課程結構進行了調整，采用模塊化結構，一種傳感器就是一個模塊。然后根據專業特點及學校實驗實訓設備選擇其中幾個適合本專業的模塊進行講解，這樣教學實施比較緊湊也比較靈活，同時也彌補了課時量的不足。對于課本上沒有涉及到的新型傳感器，以課后作業的形式分組布置下去，主要是了解其應用情況，教師除了要檢查電子版的作用，還要在課下抽查詢問學生的完成情況。這樣既鍛煉了學生查找、總結知識的能力，又了解了其他傳感器的應用情況。

2、課程實踐分為驗證性實驗和實訓制作。通過近幾年的教學實踐，根據高職院校人才培養方案及高職學生特點，自編《傳感器技術及應用實驗實訓指導書》一書，分兩大部分：驗證性實驗和實訓制作。通過近幾年的摸索實踐教學，教學質量有所提高，同時提高了學生學習興趣和積極性。

四、課程考核

考試考核不再以試卷確定成績，而以實驗實訓中對原理的掌握、動手能力及傳感器的應用擴展的表現為主要依據進行評分。目前，傳感器已滲入到各行各業。傳感器技術具有較強的生命力和良好的發展前途，作為一名高職教師，前面的道路任重道遠。本文結合自己教學的切身體會，對傳感器的理論教學及實驗實訓方式進行了探討，提出了提高教學質量、實踐教學效果的一些建議，希望通過這些改革，能夠進一步提高學生學習的積極性和動手能力，為將來的就業奠定良好的基礎。

篇（2）

《傳感器技術》課程涉及機械、物理、化學，光學、材料、電子、生物、半導體、信息處理等眾多學科領域，屬于交叉學科，是一門理論性強、與工程實踐緊密結合的課程。它在本專業的職業能力培養中起著承前啟后的重要作用。在教學過程中，一方面要求學生具有扎實的基礎理論和專業知識，另一方面也要求教師引導學生從各種繁多的被測量和測量儀器中歸納出檢測技術的一些基本原理和特性，以便舉一反三、靈活應用，培養學生的綜合運用能力。目前傳感器技術課程的教學主要有兩種方式：一為傳統的按測量原理分類介紹傳感器知識并基于理論假設項目教學，這種分類方法側重于傳感器的原理性知識掌握和傳感器改革，這跟學生走上工作崗位后對傳感器技術的應用需求不一致，且跟當前傳感器的集成化、智能化等發展趨勢相矛盾；二為以項目為載體進行教學，但是傳感器本身種類繁多，單純的以項目為載體進行教學涉及到的傳感器太少，不足以涵蓋傳感器的整體狀況，缺乏知識的系統性，不利于學生從整體上理解和掌握傳感器技術知識。因此，結合職業院校以行業為先導、以能力為本位以及工學結合等特點，本課程改革結合以上兩種方式的優點和當前傳感器技術發展趨勢來調整課程體系架構和教學方式。

二、課程改革理念

以教育部2006年16號文件精神為基準，根據我院自動化系電氣自動化專業職業崗位的能力要求來改革課程，突出電氣自動化專業學生的傳感器選型與應用的職業能力培養。本課程的課程目標為培養學生傳感器選型能力、典型測量轉換電路設計制作能力、常見傳感器安裝、檢測和維護能力；根據傳感器技術的特點和發展趨勢調整課程知識體系架構；根據該專業職業崗位的工作內容改革課程內容和能力達成項目；根據該專業職業崗位的典型工作項目來改革課程教學方法和手段。

三、課程改革思路

根據我院自動化系《電氣自動化專業人才培養方案》確定的職業崗位群，面向西部電氣電子電器產業，本課程改革采用工學結合的方式，注重學生素質培養，主要作了以下幾方面的思考與改變：

（一）課程目標的改變。從傳統的著重講解傳感器結構、原理與應用向培養選型、改革和制作具體傳感檢測電路的能力上轉變。

（二）課程體系的改變。從傳統的通過按測量原理分類介紹傳感器以及前些年的純粹以項目為導向學習傳感器轉變為按被測量（即功能）來實施傳感器的教學，以使學生在了解傳感器工作原理、特性的基礎上，容易根據測量對象來選擇傳感器；引入典型的實際工程應用項目，指導學生應用選擇的傳感器進行信號處理電路改革和應用。

四、教學模式的設計

采用系統性知識教學與模塊化教學相結合的方式，真實產品作引導、任務驅動組織教學工作，以學生為中心，小組合作為基礎，在真實的環境下完成傳感器技術的學習性工作任務，培養學生適應職業崗位的工作能力，實現與工作崗位零距離接觸。

五、多種教學方法的運用

篇（3）

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

傳感器技術作為信息科學的一個重要分支與計算機技術、自動控制技術和通信技術等一起構成了信息技術的完整科學。因此傳感器技術是一門重要的專業課程，如何按照行業、企業的要求，結合各專業的特點，實現“教、學、做”一體化的課程體系建設，將是本文要探討的內容。

1 加快對傳感器技術課程改革的重要性

傳感器技術是測量技術、半導體技術、計算機技術、信息處理技術、微電子學、光學、聲學、精密機械、仿生學和材料科學等眾多學科相互交叉的綜合性和高新技術密集型前沿技術之一。所以傳感器技術這門專業課程的特點是：知識綜合性強、技術前沿性強、技能實踐性強。而傳統的傳感器技術課程往往是重理論、重實驗，缺技術、缺實踐，通常教師在課堂上主要講解傳感器的原理，以及講授儀器儀表的使用、電子線路測量等知識。教學方法也比較單一，以教師講解為主，課后再做若干驗證性的實驗。這完全是學科體系的課程，不符合高職學生的特點，不利于學生對技術、技能的掌握。

目前各高職院校都在開展不同形式的校企合作，如“訂單班”、工學交替、“校中廠”和“廠中校”等。針對不同的校企合作形式，如何進行課程建設及課程改革，是目前各院校在校企合作中要重點解決的問題。教育部在《關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展若干意見》【2011】12號文中明確指出：要強化教學過程的實踐性、開放性和職業性。因此引入企業新技術、新工藝，校企合作共同開發該課程，并且實現任務驅動、項目導向等“教、學、做”一體的教學模式，是傳感器技術這門課程改革的必然趨勢。

2 實現對傳感器技術課程改革的關鍵任務

2.1 加強調研，與行業、企業合作共同確定課程學習目標

筆者所在學校是珠海城市職業技術學院電子信息工程學院，通過對珠海經濟的調研我們了解到，珠海目前有三大支柱產業集群，它們是以偉創力集團為龍頭的新青電子信息產業集群 、以珠海港為依托的臨港重化產業集群、新能源智能電網產業集群。我們學院與珠海新能源智能電網產業集群及電子信息產業集群進行了廣泛的對接，我們與協會組織珠海新能源智能電網產業聯盟、珠海市自動化協會有著密切的合作關系，在與這些行業協會組織以及所屬企業的合作中確定了該課程學習目標：

傳感器技術課程的學習目標是要把學生培養成德智體全面發展的新型應用性高級技術人才，包括知識目標、能力目標和素質目標三個方面。

知識目標：要求學生必須掌握測量及誤差理論等基礎知識，傳感器及檢測技術基本知識；掌握各種常用傳感器的基本工作原理、性能特點，理解它們的工作過程，掌握它們的各種應用場合和方法；掌握信號處理及抗干擾技術的基本知識，理解典型檢測系統的工作原理，清楚各組成部分的功能及其特性；了解電力企業常用傳感器及測量方法。

能力目標：通過本課程的學習，學生能夠使用常用儀器檢查各種傳感器性能，判別其好壞；能夠根據檢測要求合理選用各種類型的傳感器；能夠運用所學知識設計制作基本檢測單元模塊電路；能夠對制作的模塊電路進行簡單的測試；能夠對電力企業常用電壓互感器及電流互感器進行檢測、接線。

素質目標：養成良好的工作責任心和嚴謹的工作作風；培養良好的合作精神、創新精神和競爭意識。

2.2 根據崗位調研，歸納整理出典型工作任務，確定課程的核心能力

按照珠海新能源智能電網產業集群及電子信息產業集群兩大典型應用方向，通過調研對應不同崗位群，我們把傳感器技術課程學習內容劃分為：溫度測量、力的測量、位移測量、轉速測量、典型控制、電力監測設備接線6個學習領域。通過與行業、企業專家研討和幾年的教學實踐總結，針對珠海區域經濟發展狀況，筆者認為本學院傳感器技術課程的核心能力應該包括以下幾方面：

2.2.1 專業能力

（1）熟知常用傳感器的種類、特性、使用方法和使用環境；（2）掌握常見信號處理電路的原理和分析方法；（3）掌握電路的調試方法和技能；（4）學會分析和查找檢測系統的故障原因；（5）能夠檢測、排除系統的故障；（6）能夠掌握電力企業常用電壓互感器及電流互感器接線的接線方法。

2.2.2 方法能力

（1）能自主學習傳感器與檢測技術知識；（2）能利用圖書、網絡等資源查找所需技術資料；（3）能獨立制訂工作計劃并實施；（4）具有勤于思考、嚴謹認真的良好工作作風；（5）具有創新能力及開拓意識。

2.2.3 社會能力

（1）具有較強的口頭與書面表達能力、人際溝通能力；（2）具有團隊精神和協作精神；（3）具有良好的心理素質和克服困難的能力；（4）具有自我管理、自我約束能力；（5）具有勇于創新、敬業樂業的工作作風；（6）具有安全生產的質量意識、安全意識。

3 構建傳感器技術課程“教、學、做”一體的教學模式

對傳感器技術課程教學模式的改革是傳感器技術課程改革的核心。必須摒棄傳統的學科式教學模式，構建基于工作過程，融入職業標準，以職業能力為核心、以真實工作項目為載體的項目驅動式，按資訊計劃決策實施檢查評估完整的六步驟工作過程進行行動導向的“教、學、做”一體的教學模式。

按照前面對學習內容劃分的6個學習領域進行教學設計，以項目為引導，任務為驅動。內容以實用為主，原理分析通俗易懂。各項目中典型傳感器應用電路的分析和測試，融合常用傳感器的基本知識。課程內容包含了傳感器檢測若干個項目，每個項目又分為若干個典型工作任務，每個任務將相關知識和實踐進行有機的結合，突出實際應用，摒棄理論推導，注重培養學生的實際應用能力和分析解決問題的能力。按照學習領域和工作任務的要求，將傳感器的應用寓于工作過程之中，使學生在有針對性地知曉在做什么、學什么、會什么的過程中，逐步掌握專業技能和相關專業知識，培養學生的實際操作能力。由于本課程與實際聯系緊密，理論教學和實踐訓練有機結合。加強過程考核，對學生的成績采用全方位、全過程的新的評價方式。

4 完善教學資源，創新教學實踐環境

教材建設是傳感器技術課程改革的一項很重要的工作，目前該課程的各類教材很多，但是以項目為引導，任務為驅動以技能訓練為重點的教材可選擇的卻很少，同時還要結合本地區經濟發展狀況，根據確定的學習領域來選擇教材更是很難，所以各院校必須自己進行教材建設。筆者根據幾年的教學實踐，主編了教材《傳感器技術及實訓》，在2012年1月由機械工業出版社出版，該教材的特點就是：以項目訓練為重點，淡化理論突出應用；同時結合珠海經濟發展狀況，與珠海泰坦科技有限公司業務專家一起合編了《電氣測量技術與實踐》校本教材，以補充6個學習領域中所需要的學習訓練內容。

結合學習領域中項目任務的要求，創新教學實踐場所也是課程改革中一項非常重要的工作。基于工作過程滿足行動導向的“教、學、做”一體的教學實踐場所必須滿足以下原則：

（1）校內教學實踐場所的建設應符合真實性原則、高技術性原則和通用性原則，使其盡可能貼近生產第一線，盡可能體現真實的職業環境，體現專業領域新技術、新工藝。我院的傳感器實訓室在采用了傳統的基礎實訓設備基礎上，根據學習領域的要求在典型控制中，我們選擇建設了智能樓宇的光控防盜、門禁控制、煙霧火災報警控制等目前在智能樓宇中廣泛應用的技術

（2）實訓室的布局要打破傳統學科式學生做實驗兩人一組的模式，按項目任務靈活布局，實現集多媒體教學、示教、實訓與一體的多功能實訓室，有利于“教、學、做”一體化教學改革的實施。

（3）在根據調研確定了學習領域后，聘請企業技術人員共同開發建設實訓室，并且可以選擇崗位群中典型工作任務項目，引進企業現有設備，聘請企業技術人員進行訓練指導，確保學生能在真實工作環境下完成項目任務。

隨著網絡技術的發展，創新該課程教學實踐環境的另外一個手段是，開展了網絡化教學。建立專門的課程網站，充分利用互聯網豐富的網絡資源，包括網絡項目訓練視頻、網絡實驗視頻、電子課件、網上教學環境、網上課程介紹、傳感器知識拓展等，形成較方便的上網條件；并且提供給學生相關網站網址，供學生上網瀏覽。

參考文獻

[1] 張淑紅.項目教學法在傳感器課程改革中的應用[J].高等職業教育，2007.3.

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中圖分類號:G712.3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0200-01

一、引言

《傳感器技術》課程涉及機械、物理、化學,光學、材料、電子、生物、半導體、信息處理等眾多學科領域,屬于交叉學科,是一門理論性強、與工程實踐緊密結合的課程。它在本專業的職業能力培養中起著承前啟后的重要作用。在教學過程中,一方面要求學生具有扎實的基礎理論和專業知識,另一方面也要求教師引導學生從各種繁多的被測量和測量儀器中歸納出檢測技術的一些基本原理和特性,以便舉一反三、靈活應用,培養學生的綜合運用能力。

目前傳感器技術課程的教學主要有兩種方式:一為傳統的按測量原理分類介紹傳感器知識并基于理論假設項目教學,這種分類方法側重于傳感器的原理性知識掌握和傳感器改革,這跟學生走上工作崗位后對傳感器技術的應用需求不一致,且跟當前傳感器的集成化、智能化等發展趨勢相矛盾;二為以項目為載體進行教學,但是傳感器本身種類繁多,單純的以項目為載體進行教學涉及到的傳感器太少,不足以涵蓋傳感器的整體狀況,缺乏知識的系統性,不利于學生從整體上理解和掌握傳感器技術知識。因此,結合職業院校以行業為先導、以能力為本位以及工學結合等特點,本課程改革結合以上兩種方式的優點和當前傳感器技術發展趨勢來調整課程體系架構和教學方式。

二、課程改革理念

以教育部2006年16號文件精神為基準,根據我院自動化系電氣自動化專業職業崗位的能力要求來改革課程,突出電氣自動化專業學生的傳感器選型與應用的職業能力培養。本課程的課程目標為培養學生傳感器選型能力、典型測量轉換電路設計制作能力、常見傳感器安裝、檢測和維護能力;根據傳感器技術的特點和發展趨勢調整課程知識體系架構;根據該專業職業崗位的工作內容改革課程內容和能力達成項目;根據該專業職業崗位的典型工作項目來改革課程教學方法和手段。

三、課程改革思路

根據我院自動化系《電氣自動化專業人才培養方案》確定的職業崗位群,面向西部電氣電子電器產業,本課程改革采用工學結合的方式,注重學生素質培養,主要作了以下幾方面的思考與改變:

(一)課程目標的改變。從傳統的著重講解傳感器結構、原理與應用向培養選型、改革和制作具體傳感檢測電路的能力上轉變。

(二)課程體系的改變。從傳統的通過按測量原理分類介紹傳感器以及前些年的純粹以項目為導向學習傳感器轉變為按被測量(即功能)來實施傳感器的教學,以使學生在了解傳感器工作原理、特性的基礎上,容易根據測量對象來選擇傳感器;引入典型的實際工程應用項目,指導學生應用選擇的傳感器進行信號處理電路改革和應用。

四、教學模式的設計

采用系統性知識教學與模塊化教學相結合的方式,真實產品作引導、任務驅動組織教學工作,以學生為中心,小組合作為基礎,在真實的環境下完成傳感器技術的學習性工作任務,培養學生適應職業崗位的工作能力,實現與工作崗位零距離接觸。

五、多種教學方法的運用

在典型傳感器工程應用學習項目中,每個都是一個完整的工作過程,學生都會經歷“資訊(信息收集)決策(擬定方案)計劃(制定實施細則)實施檢查評估總結分析提高)”六個階段,老師帶著學生完成六個階段的工作任務,手把手教學生怎樣做,讓學生體會每一階段具體工作任務,為走向工作崗位、參加工作積累經驗。

在具體的理論、實訓教學中,引入多媒體教學手段,討論法、演講法和反思法等微觀教學法的交替使用,使教學過程豐富多彩,并且充分運用引導文等行動導向教學法,使得學生學習主動性、進取心大大增強。

六、結論

本課程改革秉承“以行業為先導、以能力為本位、以學生為中心、根據實際工作所需確定教學內容”的理念,以服務為宗旨,以就業為導向,走產學結合發展道路,融“教、學、做”為一體,強化學生職業崗位能力的培養開發。整個課程以傳感器的典型技術、典型應用為主線,建立了按被測量(即功能)介紹傳感器技術知識和以具體工程應用項目為單元、以典型控制項目為載體的課程內容相結合的結構。理論教學方法與實訓鍛煉相結合激發了學生學習的興趣,提高了教學效果,使學生掌握了傳感器技術的基本理論同時,學習鍛煉了根據要求實施傳感器選型、典型測量轉換電路設計制作、常見傳感器安裝、檢測和維護等能力。

參考文獻:

[1]苑惠娟,秦勇,王洋,吳海濱,周真.檢測技術課程的教學改革研究[C].Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training,2010(4):91-92

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中圖分類號：U464 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0001-03

Abstract：The engine manufacturing technology is very important to the quality of the car. The car engine production conveyor line in a sequential operation of the assembly line process. The automatic control system using PLC of the Germany Siemens company - 300 series controller as the main body of the whole conveyor line controller， I/O system as a control signal acquisition system， the Profibus field bus technology to communicate， automatically moving engine parts for linear， rotating， lifting， flip， and so on.Using WinCC software interface to form into a system operating monitor product quantity， production rhythm of monitoring. The team members on this basis， according to the actual production to make the corresponding transfer machine is suitable for school teaching practice system， the development of teaching equipment.

Key Words：Engine Production Line；Assembly Line Process；PLC Controller；Fieldbus；Automatic Line Training System

汽車的動力來自發動機。為了提高了工作的效率和優化了工作流程我們將發動機生產線分為5個子系統，包括缸體生產線、缸蓋生產線、曲軸生產線、凸輪軸生產線及發動機裝配線，以便對發動機主要零件進行機加工和裝配。在每一條生產線上有多個完成不同作業的工位，在一定工位上安裝的轉臺，舉升臺，翻轉機等設備。如發動機總裝工藝流程就包括：機體上線翻轉涂膠、裝后端蓋裝活塞連桿翻轉擰緊連桿螺栓裝機油泵、水泵裝飛輪裝離合器總成測定曲軸驅動力矩裝油底殼裝汽缸蓋裝機油濾清器、發電機裝凸輪軸裝變速箱裝啟動電機總成泄露試驗送試驗。在汽車發動機裝配過程中，汽車發動機裝配線是一個對發動機順序裝配的流水線工藝過程，每個工位之間是流水線生產。本文研究的任務就是對發動機生產輸送線進行規范化，模塊化設計。這樣對使用者來說，既簡潔又節省時間。每個環節設計最優的自動控制系統才能保證生產的連續性和穩定性。

1 輸送線設計方案

我們設計生產輸送線主要采用摩擦輥道和啟停式動力輥道、自動升降機系統、機械手。在線上為了方便在不同的工作面上裝配，配備自動翻轉機以提高效率。一條發動機裝配線要保證發動機的裝配技術條件，要保證裝配節拍，實現高效率；要多機型同時裝配，實現高柔性；要有效地控制裝配精度，實現高質量。要實現以上幾個方面必須從生產線的規劃開始著手。要在總裝線和分裝線上設計柔性輸送線。

1.1 現動機生產輸送線應該具有如下功能

該輸送線方案如圖1所示。

1.2 設計輸送器件

（1）軌道：軌道是整個摩擦輸送系統的運行基礎，平滑、順暢的輸送軌道是系統平衡可靠運行的關鍵。

（2）道岔：道岔是改變載貨小車的行走路線的裝置，按走向又分為分流、合流道岔兩大類。

（3）停止器：停止器是用來控制工件在輸送線路中的安全準確停放位置，通常布置在工件轉掛處及輸送線路發生變化的道岔處，主要是安全阻車的作用，防止臺車因慣性或其它原因發生時，造成系統的損壞。

（4）止退器：通常和停止器配合使用，布置在停止器后邊，用于防止小車運動慣性后退。止退板以本身的自重復位。

（5）移載軌道/升降軌道：因摩擦輸送機有工位節距上的單元驅動，所以很容易實現物品（軌道）的平移、旋轉和升降功能。

（6）升降機：升降機在輸送系統中起著關。

1.3 輸送線工位設計

（1）具體設計正常加工過程（各工位沒有不合格）：走主干線，如下：

ap10ap…ap45..ap60D02D06D07ap80ap90D10AP80AP90ap95..ap900

（2）自動工位加工不合格時（以Ap80工位為例）走返修路線如下：

不合格時走：D10D9M80，M90（ap80，ap90返修工位）。如返修合格時D8D7D10ap95；如返修不合格時從轉臺D8下線維修下線維修后D8D7AP80AP90D10AP95AP900。為了提高效率，節省空間和資源我們將兩個自動工位Ap80，ap90設計成共用一個返修工位m80，m90。

2 汽車自動生產線實訓裝置設計

結合發動機生產線工作原理和工藝，項目組成員開發了適合學校教學的汽車自動生產線實訓裝置本實訓裝置貼近工業現場要求，是典型的汽車自動生產線，設備從選材、工藝、流程、結構、控制等各方面都從實際工業現場出發，考慮工學結合要求，有機融合了機械、電氣、氣動、傳感器、交流電機變頻調速、步進電機驅動控制、伺服電機驅動控制、直流電機控制、PLC控制及工業通信等多種技術。通過該實訓系統的工作任務訓練，能較好地鍛煉程序編寫設計能力、自動線設計開發能力、自動線連接與調試能力、工程實施能力和安全意識。引導高職院校、機電及自動化等專業教學改革，滿足汽車生產制造、自動化技術專業的核心能力訓練要求，突出強調技術的綜合運用。

2.1 傳感器

首先選擇能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的傳感器。在發動機生產線上主要采用了光電傳感器和電感傳感器。

（1）光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現檢測物體有無的接近開關；當光電傳感器檢測到發動機缸體時，氣缸將發動機缸體推入存儲貨道。

（2）電感式傳感器由三大部分組成：LC高頻振蕩器、開關電路及放大輸出電路組成。因為發動機零部件大多數具有鐵磁性質，就可以用電感傳感器檢測轉臺旋轉到位與否，當檢測到轉臺旋轉到位時給PLC提供輸入信號。

（3）光電編碼器：用光電編碼器來對升降的速度、距離、方向進行檢測，以脈動信號的形式向PLC反饋，PLC根據輸入的反饋信號來控制升降距離實現精確定位。

2.2 電磁閥控制

在實訓裝置中應用了大量氣動控制技術如：

（1）無桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向后移動。

（2）帶導桿氣缸：由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電，帶動機械手向下伸出。

（3）雙導桿平行氣夾：由雙控電磁閥控制。當氣動電磁閥一端得電時，氣動手指張開或夾緊。

2.3 實訓裝置模塊化設計

該裝置采用導軌式型材，其上安裝有上料臺、行車機械手、輸送輥床、提升機、循跡搬運車、堆垛機、轉臺站、4軸搬運機械手等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊、直流電機模塊和各種工業傳感器等控制檢測單元。采用西門子S7-300 PLC實現系統控制，真實再現汽車工業自動生產線中的輸送、搬運、暫存、協調生產的過程。它在接近汽車工業生產制造現場的基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計。如行車機械手站主要由伺服電機及驅動器、步進電機及驅動器、繼電器、限位開關、磁性傳感器、渦輪蝸桿減速傳動機構、齒輪齒條傳動機構、滾珠絲杠傳動機構、高精直線導軌、雙導桿平行氣夾、雙控電磁閥、工業鋁型材、鈑金結構件、機械零部件構成。

2.4 接線端子設計

該實訓考核裝置PLC模塊I/O端子、變頻器接線端子、各常用模塊接線端子，均采用安全型插座，使用帶安全插頭的導線進行電路連接；各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結合，既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。用于教學，可按工作過程導向、工學結合的模式規劃教學活動，可完成多種工業現場環境下的技能培訓任務。

3 實訓裝置軟件設計

以行車機械手為例進行說明軟件設計（見圖2）。

4 WinCC的監控能力開發及Profibus總線的運用

PLC的程序設計能力、WinCC的監控能力和Profibus總線應用能力是自動化技術的專業技能人才不可缺失的知識，本課題對控制結構、硬件連接、軟件開發現場總線、系統接口、人機界面進行了設計。采用Prifibus現場總線網絡技術完成各工位間的通訊。組建的現場信息監控系統，完成了裝配線上的信息采集、生產下達、工位監控及裝配提示等功能。

西門子S7-300PLC作為控制器，其本身集成MPI及PROFIBUS DP通信口，在發動機生產輸送線上用德國西門子公司的可編程控制器S7-300直接將控制數據傳遞到控制系統中，而且有上位機的實時監控，真正做到自動控制。

本課題Profibus的成功運用對生產廠家的經濟效益提供幫助很大。由于系統運行平穩，通訊可靠性好，從而減少了維護的必要性，同時又保證了產品的質量，大大節約了生產成本；而從另外一個方面來看，由于Profibus現場總線使得建設期間工程量也大大減少―― 包括布線工程量和工程師操作編程工作量，所以對生產廠家來說，真正做到了投資少見效快。

5 控制系統的調試

雖然本項目龐大，通訊點很多，但是各個子系統設備很大部分是相同，也具有一樣的控制要求，因此，我們將整個項目按照設備劃分成的不同的功能組，這樣可以增大一次開發的利用率，避免了重復開發，節省時間和成本。

升降機的自動控制是項目中的難點，主要是因為升降機的自動控制如果故障就有可能將設備以及車體損壞，對一次調試成功的要求很高。升降機雖然有硬件保護措施，需要特定條件，比如升降機只有在失電后，抱閘將會抱死，因此，對于升降機控制程序的編寫需要反復修改，模擬試驗，才能保證調試中的萬無一失，不會出安全事故。

6 總結與評價

（1）提高了生產效率和管理質量。由于該項目大量應用了先進的西門子自動化驅動系統，從畫圖、硬件、軟件和培訓實現標準化、模塊化，這樣可以將項目細化，大家分工合作。由于自動化系統提高通訊速率使發動機輸送線的工藝水平得到提高產品質量好也增加了企業的效益。

（2）提高了生產的安全性，減少了事故的發生。由于該項目方案中對生產安全相當重視，設有很多急停按鈕，在編寫程序中，對重要設備有多重保護，從而保證了設備、人身的安全。

（3）加大了設備可靠性。傳感器使用時對設備的輸入輸出點都是雙重對比的，保證點的信號都是真實可靠，設備的故障率降低了，生產的安全性就提高了。

（4）交流電動機啟動和停止更加平穩、準確。由于起動器在轉臺控制系統中的使用，使電動機平滑升高端子電壓，可以實現無沖擊起動，因此可以最佳地保護電源系統以及電機。變頻器不僅僅是改變電機的轉速，因為轉速的下降，勢必帶來力矩的改變，使轉臺的帶載能力大大提高。

（5）通過三屆學生的實訓驗證，課題開發的實訓設備在工作的狀態下說使用的各種傳感器、控制電機、機械設備能夠達到規定技術指標，并且具有短路過載保護。

參考文獻

[1] 胡云萍，劉文婷.汽車發動機原理課程教學改革研究[J].科技創新導報，2013（7）：180.

篇（6）

學生學習方式多以強調合作與交流的小組形式進行。學生通過主動和全面的學習，可以達到腦力勞動和體力勞動相統一的效果。該次教學采用圍繞教學內容的理實一體化教學模式，以“汽車節氣門位置傳感器故障診斷與維修”學習任務為驅動，通過創設獨特的學習情景，鍛煉學生的專業能力、分析能力和溝通能力在內的各種職業能力，體現以行動為導向的教學特點。課堂上讓學生進行匯報交流、活動反饋，讓學生充分展示自己思維過程，學會研究問題、解決問題，使學生逐步從“學會”到“會學”，最后達到“好學”的境界。

二、教學資源分析

1.教材分析選用的教材是中國勞動社會保障出版社出版的《汽車電控發動機構造與維修》以及配合使用《THCEZX-1A型汽車整車電氣系統實訓考核裝置技術手冊》。2.學情分析授課的對象是筆者學院2011級汽車維修專業的40名在校學習一年以上的高級班學生。該次教學之前，該班同學已完成帕薩特轎車節氣門位置傳感器的功用、工作原理等理論知識的學習，對帕薩特節氣門體也已有了初步的了解，掌握了電路故障診斷必需的工量具使用方法和實訓考核裝置的相關操作。存在的不足是部分學生的理論知識基礎較差，特別是對電路圖的理解掌握不足，邏輯分析能力較弱，對故障排除的方法掌握較少。3.教學環境分析教學地點：汽車電控實訓室。教學設備：10臺THCEZX-1A型汽車整車電氣系統實訓考核裝置。教學工具：X-431解碼儀10臺、汽車專用萬用表10塊、世達工具車10臺、帕薩特全車電路圖10冊，理實一體化教室。

三、教學目標分析

1.知識與技能目標學會使用解碼儀讀取故障碼和數據流；會正確使用萬用表在實訓考核裝置上檢測帕薩特節氣門位置傳感器各連接點的電壓、電阻等參數；會對所測電壓、電阻參數與正常參考電壓及標準電阻進行對比分析，進一步查找故障原因，確定故障點。2.職業能力目標通過帕薩特節氣門位置傳感器的檢修過程，發展職業能力。通過“解讀用戶報修閱讀電路圖確定電路圖中的測量點編制檢測計劃、準備工量具檢測并進行故障分析實際修理交車驗收”等實際工作流程體驗，養成全程解決問題的思維習慣。小組成員進行探討，借助教材、電路圖、任務書來制訂計劃并加以實施，養成手腦并用、主動探究的學習習慣。3.情感目標模擬接待客戶流程，養成知文明，懂禮儀的現代客服理念。培養學生的安全文明意識。小組成員互相協作學習，學會交流，學會合作，增強團隊意識。評價分步跟進，引導學生手腦并用、主動參與，養成“先思而后行”的習慣，灌輸快樂修車理念。

四、教學重點及難點

1.教學重點正確使用解碼儀調取故障碼及數據流，帕薩特節氣門位置傳感器故障分析，帕薩特節氣門位置傳感器的原理解讀及電路圖應用分析，故障檢測流程及實訓檢測與維修練習。2.教學難點電路圖中電氣元件或接插件插腳位置與實際車輛的對應查找及數據測量，電氣故障的診斷思路及方法。

五、教法和學法

1.教法案例教學法：為學生提供有關背景材料，讓學生對材料進行處理、分析，最后提出自己解決問題的觀點。任務驅動法：在案例中包含任務，學生以完成此任務為目標，通過自主探索，進行完成任務的實踐。2.學法（1）分組實訓法。設置帕薩特全車線路考核裝置K31的故障（EPC燈常亮，加速踏板失效）。教師通過多媒體、實操演示后，將40名同學分為10個小組。每組選出一名組長，組長充分發揮組織協調作用。在任務實施過程中，一名同學完成實訓操作，其余同學觀摩評價，并對該同學在操作過程中存在的不足提出建議。在課堂上為了充分發揮學生的主體地位作用，調動學生學習的積極性，在整個教學過程中貫穿采用自主探究、協作學習的學法。為了達到較好的教學效果，采用多媒體和理實一體化教學。

六、教學過程分析

1.教學流程設計根據該章節內容，設計了汽車維修工作流程模擬圖，引導學生在小組合作中完成“汽車節氣門位置傳感器故障診斷與檢修”工作任務，實現學生對帕薩特節氣門位置傳感器工作過程的理解，掌握線路分析檢修和工量具使用的基本技能。2.教學環節設計（2課時，90分鐘）（1）溫故知新（5分鐘）。待同學們分組坐定后，提問上節課所學內容，為本次課的實習做鋪墊。（2）案例導入（10分鐘）。通過實際案例導入本課，在實訓考核裝置設置K31故障，演示故障現象。每組學生利用實訓考核裝置觀察故障現象，并且使用解碼儀讀取故障碼及數據流。（3）分析原因及診斷流程（20分鐘）。啟發引導學生討論并對學生提出的各種可能原因幫助他們進行梳理歸納。（4）任務實施（45分鐘）。教師利用多媒體攝像設備對本次實習的過程及注意事項提出建議，巡回指導并引導學生自主完成實訓操作。每個組的學生利用本組的帕薩特實訓考核裝置、儀器及帕薩特全車電路圖，參考上述思路和方法進行故障診斷，確定故障部位。（5）評價小結（10分鐘）。梳理本項目涉及的知識點和技能點。點撥學生將知識和技能應用到其他領域，實現知識遷移。教師參與學生評價過程，協助學生進行檢修經驗總結，教師講評。

篇（7）

如今，電子技術已經成為各個行業發展的基礎，為了更好地適應社會發展的需求，筆者學校電子技術應用專業本著以提高學生素質為基礎、以提高學生職業能力為本位的目標，進行綜合應用項目課程的開發與實施，有效推進了該專業的教學改革。

一、項目課程開發指導思想

項目課程開發貫徹“全面推進素質教育，以就業為導向，以能力為本位”的職業教育理念，為適應中等職業教育人才培養模式、教學模式、評價模式的改革需要，按照“教育與產業、學校與企業、專業設置與職業崗位、課程內容與職業標準、教學過程與企業生產過程”對接的教學改革要求，更新教材內容，增強課程的針對性、實踐性和實用性。

二、電子技術綜合應用項目課程的開發

1.確定人才培養規格，制定課程目標

筆者學校根據崗位群的勝任程度、必備的專業技能和專業素質制定電子技術應用專業畢業生業務規格，并根據人才培養規格，制定綜合應用項目課程目標。

（1）電子技術應用專業畢業生業務規格。具備簡單的電氣識圖能力和電路分析能力；具有較好的焊接技能，掌握嵌入式系統、FPGA、DSP、BGA先進的封裝與安裝方法；掌握常見儀器儀表的使用技能；有一定的線路應用設計能力，掌握電子電氣自動化控制理論、可編程控制技術和單片機控制技術，能運用Protel軟件繪制電路原理圖，能正確設計PCB印刷電路圖；掌握專門化自動控制儀器設備的使用技能；了解行業工作流程，掌握管理標準（如ISO9000、7S等），能解決本專業的一般技術問題，具有一定質量評估能力；具有較強的團隊合作和吃苦耐勞精神，具有創新精神、實踐能力和較強的適應職業變化的能力；具有多途徑獲取信息、處理信息和技術交流的能力；取得與本專業工種相關的1～2個中級工以上職業資格證書；具有從事本專業工作的安全生產、環境保護、職業道德等意識和忠于職守的敬業精神。

（2）制訂課程目標。通過學習，了解電子產品的設計和制作的一般過程，掌握用Protel軟件繪制原理圖和PCB圖，掌握電子電路的安裝調試方法，掌握相關資料的查閱方法和途徑（書籍、手冊、圖書館、網絡），能讀懂簡單的電子電路，能設計簡單的電子電路，正確選用元器件和材料，提升學生的綜合能力。

2.根據課程目標，演繹學習領域

電子技術綜合應用學習領域主要包括輸入信號、信號處理電路、控制對象及輸出信號三大塊內容。其中輸入信號有開關信號、溫度信號、磁信號燈7個內容；信號處理電路有放大電路、比較電路、延時電路等10個內容；控制對象及輸出信號有控制對象、顯示對象等4個內容。

3.精心設置項目，構建課程體系

通過工作任務分析，把本專業所對應的職業或職業群中需要完成的任務分解為若干個實訓項目課程，設置與現實場景相近的九個電子技術綜合應用學習項目，包括直流穩壓電源項目、多量程直流數字電壓表項目、水位控制器項目等，并根據項目構建相關課程知識體系，涵蓋學習領域知識和能力目標。如直流穩壓電源項目，涉及串聯型穩壓電源的工作原理、印刷電路板裝配、電路安裝調試等知識和Protel軟件應用能力。

4.構建內容框架，編寫項目內容

以《水位控制項目》為例。

（1）設置情境，提出問題。項目的提出需要考慮問題來源于實際，難度應符合中職學生的學習能力和知識結構要求，解決的方法應符合專業要求。水位控制項目問題的提出要設置以下情境。

某一區域的地勢比較低，下雨經常會積水，需要建立一個泵房，一旦積水超過一定的水位就需要用水泵把水抽出。現在需要一個控制電路自動完成這樣的操作，實現對水位的自動控制。該水位控制器的具體要求是：通過水泵把水位控制在一定的范圍之內，水泵的功率為5kW；水位一旦超過警戒水位，水泵開始運行，直到水位降到低水位時水泵才停止運行。

（2）問題分析，情境轉化。電子線路本身只能處理電信號，也就是說只能處理電量信號，如電壓、電流、電阻等。而現實生活中大量需要處理的問題是非電量信號，如溫度、壓力、流量、位置、長度、重力、光量、磁量等。對于電子線路而言，處理非電量都需要專門的裝置――傳感器。傳感器的作用就是要把非電量信號轉變為電信號。本項目中水位的高低就是一個位置信號，必須用傳感器把水位高低的位置信號轉變為相應的電信號，才能用電子線路對該信號進行處理，然后驅動水泵控制水位。

水位的檢測有多種方法，但用電子線路來處理就離不開傳感器。由此引出傳感器的概念，介紹有關傳感器的相關知識，把傳感器技術這些新知識融合到項目中，而不是單獨地設置傳感器技術課程。本項目側重于實際應用。

（3）形成框架，編寫內容。首先，確定關聯知識。學習傳感器技術中相關新知識，復習模擬電子技術中運算放大器的知識和應用、數字電子技術中的觸發器知識和應用、三極管構成的驅動電路、小型直流繼電器的相關知識和應用、 電動機的（水泵）的工作原理。其次，形成知識框架。提出問題到分析問題（包括傳感器基本知識的學習、項目電路分析和電路元器件的確定），再到用Protel軟件繪制電路原理圖、印刷電路板的繪制、安裝調試本項目電路、項目總結。最后完成項目內容的編寫。

5.合理確定課時，核算實訓成本

本課程應安排在電工基礎、電子線路、電子線路技能實訓、計算機基礎等課程學習之后，即安排在高二下學期和高三上學期，周課時在16節以上（其中不包括給學生一定的自由支配時間），用一年的時間完成學習任務。完成一個實訓項目，除學校提供的實訓條件之外，學生自備電子線路實訓工具一套及電子元器件和材料，電子元器件和材料成本核算約為50元/項目（套）。

三、電子技術綜合應用課程的特色

1.基礎性促進專業能力提升

課程內容涵蓋專業的基本知識與基本技能，融入解決問題的基本方法，能有效促進學生專業能力的提升。一是涵蓋基礎理論知識。在項目中包含了如電工基礎、電子技術基礎、傳感器技術等學科的基礎知識，知識的呈現自然融合在各個項目中。二是涵蓋基礎技能。在項目中包含現有電子技術應用專業應具有的專業技能，如電子產品的焊接裝配技能、常用儀器儀表的使用技能、常用電子裝配設備的操作技能等。三是融入解決問題的基本方法。在項目中呈現了問題的背景、解決問題的思路，要求學生在項目的信息收集、計劃、決策、實施、總結等環節中去發現問題并提出解決問題的方案，在體驗實際工程產品（項目）生產的過程中，掌握解決問題的基本方法。

2.整合性凸顯職業教育特點

課程將傳感器技術、電子技術、單片機技術、計算機輔助設計技術和電動機電氣技術等相關內容進行有效整合，并注重項目之間新知識的銜接與梯度，使開發的綜合性項目課程實現多學科知識與技術相互融合，并將理論與實踐有機結合，將關鍵的知識點、基本的技能融合在完成實踐項目的過程中，綜合性強，徹底打破了學科體現的課程模式，凸顯鮮明的職業教育特點。

3.職業性突出職業能力培養

課程以電路分析、設計、制作、安裝和調試能力為基本目標，通過任務引領項目活動，以工作任務分析為項目涉及的源頭，以產品和操作程序為邏輯線索展開，緊緊圍繞完成工作任務的需要來選擇和組織課程內容，實現工作任務與知識的有機結合，并以知識性、趣味性、實用性和產品化為特征，讓學生在職業實踐活動的基礎上掌握知識，增強課程內容與職業崗位能力要求的相關性，能有效提高學生的職業能力。

4.實踐性實現多元培養目標

項目課程的實踐性，能有效實現知識、技能和能力等多元培養目標。如水位控制項目的知識培養目標為：學習傳感器技術新知識，應用電子技術基礎中的驅動電路、觸發器，以及電動機（水泵）的工作原理等原有知識，提高學生學習的興趣和應用能力。技能培養目標為：應用Protel軟件繪制電路原理圖、印制電路板圖，編制采購清單、安裝、調試電路。能力培養目標為：以小組合作的方式，通過網絡、圖書館、書店、詢問等渠道完成資料和信息的收集、元器件采購、電路安裝與調試等，培養學生的職業能力。

5.先進性體現電子技術新發展

在開發的課程中，融入技術更新與產業升級帶來的電工電子新知識、新技術、新材料、新工藝，較好地把握基礎知識與新技術的銜接和知識的延伸，適應新產業、新工種的需求。例如融入單片機、傳感器、貼片元件等新技術、新器件的應用。在電子電路設計與制作中，從分立元件電路轉向集成電路，加強對集成電路方面知識的學習與應用，弱化對集成芯片內部電路的分析，突出集成電路外部特性和功能應用等，充分體現了課程的先進性。

總之，電子技術綜合應用項目課程開發與實施，是中等職業學校教育教學改革的發展方向，它必將帶動職業教育教學改革的整體推進。隨著項目教學的不斷深化和發展，教學實施過程體現了“以能力為本”的價值取向，培養出來的人才必將更好地適應社會的需要。

參考文獻：

[1]許國慶.高職項目課程的理論基礎與設計[J].江蘇高教，2006（6）.

篇（8）

一、智能家居概念

智能家居就是以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。它是通過采用先進的計算機、通信、布線和控制技術，建立一個由家庭安全防護、網絡服務和家庭自動控制等系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統，從而實現全面的安全防護、便利的通信網絡以及舒適的居住環境的家庭住宅。

二、ZigBee技術簡介

ZigBee技術是一種重要的短距離、能實現雙向無線通信的技術，由于它具有低成本、低速率、低功耗、低復雜度這些特點，通常被用于自動控制和遠程控制領域。ZigBee協議框架結構主要包括物理層、媒體訪問控制層、網絡層、安全服務層、應用層等五個部分。

ZigBee技術自組網的網絡拓撲結構主要有星型、樹型和網狀三種，在組網時可以根據項目自身的實際需要來選擇其中一種或多種網絡拓撲結構。與普通網絡一樣，每個ZigBee網絡至少有一個類似于路由器功能的器件——協調器，和若干個終端節點，這樣就能建立網絡并對網絡施行協調功能。

三、智能家居實訓系統設計

（一）系統功能需求

根據實現原理及功能來劃分，共包含智能網關板、LED燈光控制板、輕觸開關控制板、485信號控制板、溫濕度光敏采集板、報警監測控制板、節點配置模塊、窗磁報警器控制板等八種。系統通過物聯網應用上位機管理軟件可實現智能照明、智能安防、人臉識別門禁、智能音響、智能冰箱、能耗監測、環境監測、智能窗簾等子系統的功能。

（二）系統總體設計

智能家居實訓系統是以ZigBee技術為基礎，綜合網線網絡通信技術、建立起來的一套完整的家居控制系統。本系統需要在家居設備之上安裝與之功能相對應的節點模塊，這些節點模塊包括了傳感器、執行器和通信模塊。各個節點模塊將各自采集的信息經過處理之后通過家庭控制子網傳輸到家庭控制中心，家庭控制中心將信息上傳到家庭網關，家庭網關響應用戶遠程提交的查詢指令通過Internet將結果反饋到用戶手中的移動終端之上。用廣的控制指令按照相同的路徑傳輸給節點模塊執行設定操作。

本系統實現對物聯網三層（感知層，網絡層，應用層）的全方位技術運用，比較全面的兼顧了物聯網所涉及的各類技術，包括無線傳感器硬件、嵌入式軟件系統、Wifi、Internet端應用軟件開發教學，設計提供了智能家居多個子系統的應用實訓。

系統提供了功能強大的以ARM處理器為內核的網關硬件和自主研發的網關核心軟件，不僅能完成多種無線網絡管理，傳感器和射頻識別信息處理，而且可以通過不同無線和有線網絡路徑，將數據傳輸到上位機管理平臺，并存入數據庫，支持遠程訪問，并運用虛擬技術仿真智能家居場景及設備解決場地及設備制約因素。

（三）系統詳細設計

系統主要包括ARM11 處理器S3C6410和Zigbee模塊組成的家庭網關 、無線路由器、Zigbee 終端設備（ 如紅外探測器、門磁開關和火災探測器和煙感燃氣探測器等）。

系統的內部結構呈 Zigbee 星型網絡結構，由傳感器獲取的相關數據以及各種電器狀態的信息，從終端節點模塊傳送至家庭網關，用戶和家庭網關鏈接到同一個無線路由器，這樣用戶就可以通過internet用戶界面管理家中電器狀態。

1.系統主控制器

智能家居主控制器接收由協調器傳輸來的各類傳感器返回的狀態信息，通過事先由用戶設定好的各個指標如溫度、濕度、光照條件等信息的閾值進行綜合智能判斷，并采取對應的控制措施發出各類家電控制指令。

家庭網關是以ARM11處理器為核心開發的，管理整個系統的終端節點。實訓系統中協調器管理與控制整個Zigbee 無線傳感網絡，每個終端節點設備都加入網絡，并通過此網絡進行數據的保存和處理。

2.終端節點

系統中的終端節點采用集微處理器和RF收發芯片一體的SoC芯片 CC2530 作為主要硬件平臺，模塊不僅具有ZigBee 收發模塊，還有一個MCU 內核的單片機，通過繼電器采集傳感器信息、轉發命令和控制設備的運行狀態。

系統中的終端節點包括三表計量節點、環境溫度濕度監測和控制節點、報警信號采集節點、家電控制節點、燈光控制節點等。主要進行環境中溫度、濕度等各種數據的采集、非法闖入、火災或有毒氣體等意外災難情況的探測以及對各種家電設備的控制。

四、總結

本文在深入了解智能家居系統的基礎上，設計出了基于無線傳感器網絡的智能家居實訓系統“設計包括了智能家居系統的硬件設計和軟件設計兩方面”。與傳統的基于綜合布線技術的智能家居系統相比，存在一些優勢，但智能家居實訓系統通信質量及穩定性和可靠性的好壞及用戶操作的便利性直接影響了智能家居的品質，因此，我們需要進一步完善系統。

參考文獻

[1]滿莎，楊恢先，彭友，王緒四.基于ARM9的嵌入式無線智能家居網關設計[J].計算機應用，2010.

[2]李強.基于ZigBee技術的智能家居設計方案[A].天津市電視技術研究會2012年年會論文集[C].

[3]趙雨境.物聯網時代的智能家居系統[J].物聯網技術，2013，5.

篇（9）

1） 嵌入式與物聯網行業的技術發展現狀、要求傳感器與檢測技術課程的教學過程當中將教學重點放在傳感器應用技術、傳感器敏感元件組成的模塊設計、傳感器模塊采集的數據到計算機之間的傳遞[3]。因為只有這樣，才能將傳感器技術作為應用技術直接提供到上位機，使得其能夠作為物聯網信息空間中的前端信息采集部分而使用。

2） 物聯網的信息空間中的基本節點為計算元節點[4]，該節點作為信息空間中的終端節點構成了物聯網前端網絡組成的基礎設施。需要看到的是異構型網絡中的絕大多數計算元節點將是帶有傳感器的簡單型網絡，其基本通訊方式很多為傳統的RS232、RS485通訊，因此傳感器與檢測技術課程教學當中已經不僅僅是單獨的傳感器部分，仍然需要引入通訊部分的介紹。

3） 目前的傳感器與檢測技術課程當中的開設專業對課程教學內容安排的影響很大。在機電類專業傳感器課程當中，強調了對被測量的檢測為目的的應用型傳感器實踐知識，這僅能體現在教材的改革上，尚無法體現在實際教學改革當中。在電子類專業傳感器課程當中側重于傳感器原理、基本結構等內容的教學過程[5]。這種方式對于本科階段學生而言是非常合適的，但是高等專科院校的學生難以接受理論為主的教學方式，況且這種教學方式對于以高職高專學生為培養對象的、獲取技能為首要目標的教學任務沒有起到推進作用。

4） 物聯網行業的高速發展對傳統行業造成了巨大沖擊，原來的獨立傳感器功能已經無法滿足物聯網行業的需求，這種孤立點由于不具備通訊能力，故此無法作為信息采集前端加入到物聯網的傳感網絡當中[6]。因此，在傳感器與檢測技術教學過程當中，從教材改革到課程改革都要求加入通訊部分與計算機部分的內容，作為其為物聯網前端信息傳感網絡的能力而擴充。

5） 在高職高專計算機的嵌入式系統工程專業與物聯網應用技術專業的傳感器與檢測技術課程的教學當中，傳統的教學模式與教學方法都難以應用。隸屬于電子工程專業的傳感器與檢測技術課程教學內容深度較大、技術孤立性強應用困難；而機電類專業的傳感器與檢測技術強調了獨立傳感器模塊的應用，面向被測量的教學方式對于在計算機專業而言如果也采用類似做法，顯然對于計算機專業的高職高專學生無法接受。

6） 在目前的課程實踐教學當中，實際教學用具相當缺乏，很多技術較為先進的學校采用了軟件仿真的方式進行傳感器課程的教學工作。但是傳感器模塊是孤立的模塊，最終需要一個相對比較大的硬件系統，作為對該課程中每個獨立模塊進行支持的載體[7]。

綜上所述，在現在的高職高專計算機專業的傳感器與檢測技術課程開設過程當中，選擇偏向計算機方向的教學方式與手段就是必要的。其中尤其是配套實驗電路的設計與實現也成了一個需要重點關注的問題。針對此問題，本文就設計與實現了一套針對計算機方向的嵌入式與物聯網專業的教學實驗電路。

1總體架構設計

考慮到專科院校目前學生的總體層次，如果考慮了過于復雜的內容將會導致學生無所適從，如果太過簡單學生又無法獲取實際知識。這里需要考慮的兩個典型的問題：第一個問題就是不能過于理論，但是也不能完全沒有理論支持；第二個問題是實踐不能過于復雜，但是又要兼顧到一定的實用性。綜合這些因素，我們大致對實踐電路系統的設計規劃為：將傳感器模塊、自動控制技術、簡單計算機通訊技術聯合起來，設計與實現一個相對實用、相對簡單的計算機干預測控系統。同時，考慮到該系統應當具有一定的實際應用功能，則我們設計了一個計算機干預室溫自控系統，其大致的架構設計如下圖示：

圖1示意了一個室內恒溫自動控制系統，照明系統當監控到室內有人的時候開啟，當離開的時候關閉。室內恒溫系統則利用溫度傳感器控制溫度發生裝置將溫度恒定在一定范圍之內。并且該系統的全部情況可以向計算機反饋，包含溫度、是否有人、是否開啟溫度系統、是否開啟照明系統等功能，計算機也可以實時通過遠程調整溫度范圍的設定值。該系統的基本功能描述為：計算機能夠隨時干預該系統的開啟工作狀態、停止系統的工作狀態、在系統的運行過程當中對系統的某些參數進行調節。

2模塊設計與實現

依據總體架構的設計，下面逐個實現上述系統中的硬件部分。

1） 光電傳感器模塊

光電傳感器模塊的原理圖設計如下圖示：

這里這個模塊的設計事實上并無必要，但是可以作為學生初步入門掌握的第一個模塊，尤其是掌握DXP軟件電路設計，并初步進行焊接與調試工作。

2） 繼電器模塊

繼電器模塊的原理圖設計如下圖示：

3） 溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊的原理圖設計如圖4示：

4） 通訊模塊

通訊模塊的原理圖設計如下圖示：

3算法設計

在考慮算法設計的時候，首先考慮前面提到的進程之間的通訊與互斥的問題。這里通訊是指進程之間的通訊，另外一個就是進程互斥的問題。那么這兩個進程顯然就是互斥的關系。下圖就通過系統的應用功能行為來說明這些問題。

在圖6中有兩部分任務需要完成，左邊部分為工作狀態需要完成的任務，右邊是非工作狀態需要完成的任務。基于上述分析，給出參考算法如下：

算法1.1 主流程算法

算法：單片機端主流程

S1：系統初始化

S2：在無限循環中做如下事件

S2.1如果上位機有命令發來

若為啟動工作過程命令

{

啟動工作過程；

}

否則關閉工作過程；

S2.2如果數據收集完成

{

向上位機系統傳遞測到的系統狀態數據 }

}

另外一個要點就是獲取計算機發送過來的命令，參考第九章的方法即可，這里直接給出算法描述：

算法：單片機使用中斷接收上位機一串符號的算法

輸入：上位機發來的一個字節

輸出：合法的字符串

S1：清除發送標志

S2：判斷當前字符是否為包頭

如果是包頭，清緩沖準備從緩沖區起點開始存放數據

S3：如果當前是最后一個字節位置，則判斷當前讀入的字符是不是包尾

如果是則通知主函數可以讀命令了

S4：存放該字節數據到當前緩沖位置

S5：緩沖區存放位置下移一個字節

S6：調節緩沖位置邊界

算法1.2 接收計算機接命令與分析算法

3系統驗證

硬件系統的設計思想基于模塊化設計方法，只需要考慮如何實現圖1的設計目標即可。在圖1中，只需要明確考慮幾個接口部分的連接方式、并采用確定的連接來練好這些接口線路即可，確定需要連接的幾個部分如下：

1） 計算機與通訊模塊的連接方式。

2） 單片機板與通訊模塊的連接方式。

3） 單片機板與繼電器模塊的連接方式。

4） 單片機板與光電傳感器模塊的連接方式。

5） 單片機板與溫度傳感器模塊的連接方式。

6） 繼電器模塊與外部受控的市電電路部分的連接方式。

7）繼電器模塊與外部受控的溫度調節電路部分的連接方式。

下面就這幾個方面的連接進行實際連接，并最終在實際線路連接完成之后，采用一定的方式進行簡要測試，以確定這些線路連接均無問題。

連接好硬件之后需要對硬件進行測試工作，下面我們就列出這些步驟進行硬件測試工作：

第一步：連接好硬件核心板與硬件模塊

第二步：新建一個工程，并編寫代碼

第三步：編譯軟件并生成hex文件

第四步：下載hex文件到核心板

篇（10）

關鍵詞：MSP430單片機；溫度計；實訓

1 概述

單片機應用廣泛，成本低，種類多，功耗低，能夠方便地組裝成各種智能的控制設備，能夠完成相對比較復雜的控制任務，環境適應性較強，可以很方便的實現多機和分布式控制，已成為微型計算機的一個重要分支，發展速度極快。單片應用人才需求廣泛，高職院校在計算機應用類職業人才培養中大多開設單片機應用類課程。專業實訓是高職人才培養中的重要一環，包括了從知識準備到實訓器材選擇、從程序設計到電路設計等環節，對提高學生實踐能力起到了重要作用。

2 實訓設計與要求

本實訓采用現技術已比較成熟且難度適中的“數字溫度計”制作作為實訓內容。根據系統的設計要求，選擇DS18B20作為溫度傳感器，可以省去采樣/保持電路、運放、數/模轉換電路以及串/并轉換電路，可以有效簡化電路，縮短系統的工作時間，降低了實訓難度。選擇MSP430單片機為測控系統的核心來完成數據采集、處理、顯示、報警等功能。本實訓采用MSP430單片機作為核心部件，MSP430系列單片機是一種16位的單片機，相對于8位的51單片機來說，它具有功能豐富、較大的內部RAM和程序存儲空間，適合開發較復雜的系統。采用C語言開發，程序更容易編寫和較好的可讀性，可以大大提高軟件開發的工作效率。

溫度傳感器DS18B20把所測得的溫度發送到MSP430單片機上，經過單片機處理，將溫度在LED數碼管以動態掃描法實現顯示。系統由主控制器、測溫電路和顯示電路3個模塊組成。

對學生實訓具體要求如下：

（1）熟悉各元器件原理與使用方法，編寫程序，實現以單片機為核心器件，使用溫度傳感器采集溫度，通過LED數碼管顯示器顯示溫度值。

（2）編寫程序，通過液晶顯示模塊實現漢字和溫度值輸出顯示，實現溫度報警功能。

（3）設計制作獨立完整實驗電路。

3 實訓器材

采用MSP430-DEMO16X開發試驗板，單片機的所有引腳都已經引出，便于學生進行擴展試驗，并對實驗的原理、實驗環境配置和源程序都進行了詳細的說明。使用IAR Embedded Workbench V3.42A MSP430集成開發環境。

MSP430-DEMO16X開發試驗版集成了MSP430F169單片機、MAX7219顯示驅動器、DS18B20溫度傳感器，DS1302實時時鐘芯片、LED數碼管、蜂鳴器等器件。為進一步提高實訓的難度增強實訓效果，還需準備1062液晶顯示模塊和12864多功能液晶顯示模塊各一塊。

4 實訓過程

（1）知識準備階段。在之前的教學過程中和在實訓的開始階段讓學生熟悉MSP430-DEMO16X開發試驗版的結構使和用方法，各應用元器件的原理、功能、各引腳作用，各元器件之間的連接方法。

（2）程序設計階段。由于MSP430-DEMO16X開發試驗版已將各器件進行了連接，在熟悉硬件后即可指導學生進入程序設計階段。

系統程序主要包括：①主程序。主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20的測量溫度值；②讀出溫度子程序。主要功能是讀出隨機存儲器中的內容并進行校驗；③計算溫度子程序。計算溫度子程序將讀取的值進行十進制的轉換運算；④溫度轉換命令子程序。主要是發溫度轉換開始命令；⑤顯示數據刷新子程序。主要是對顯示緩沖器中的顯示數據進行刷新操作，進行顯示移位操作。

在這個過程中要詳細講解各部分程序的功能，并給出流程圖。讓學生在IAR Embedded Workbench V3.42A MSP430集成開發環境中編寫程序，寫入單片機，在實驗板中進行實驗。在此過程中，教師要以答疑為主，不要參與學生具體程序的編寫與修改，要充分發揮學生的主觀能動性，讓學生相互協作交流。根據多年的教學經驗，或是因輸入錯誤或是因邏輯錯誤，必然有相當數量的學生編寫的程序無法在實驗板中運行或是能夠運行但不能正確顯示結果，所以要在程序設計階段開始后的一個較為合理的時間點，給出條理清晰可執行的參考源程序，讓學生能夠對照查找問題所在，提高應用能力。在給出源程序前應先讓學生上交各自編寫的程序，作為實訓成績評定的一個依據。

（3）鞏固提高階段。在學生能夠編寫程序在LED數碼管中正確顯示溫度后，讓學生使用液晶顯示模塊實現漢字和溫度顯示。這個過程主要是鞏固溫度采集與處理部分的知識，掌握液晶顯示模塊的使用和編程輸出。教師要在之前教學過程教授的知識基礎上詳細講解液晶顯示模塊的連接方法，并給出應用實例和參考程序，在此基礎上讓學生，設計液晶顯示電路和編寫液晶顯示程序，在程序中加入溫度判斷功能實現溫度報警，并顯示報警原因。

篇（11）

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）04（b）-0163-02

我國高等職業學院培養目標《教育部關于加強高職高專教育人才培養工作的意見》指出：“高職高專教育是我國高等教育的重要組成部分，培養擁護黨的基本路線，適應生產、建設、管理、服務第一線需要的，德、智、體、美等方面全面發展的高等技術應用性專門人才。”

為了適應專業技術發展的要求，國家對高等職業院校的硬件建設投入了巨大的財力，然而目前各種先進設備更新很快，有的甚至3～5年就更新一代，有的學院實訓用設備利用率較低，如何保證學生既學習了專業知識技能又充分利用實訓用設備是非常重要的。

我院于2008年引進了北京杰創永恒科技有限公司生產的“ED-2000自動化生產線”作為機械與自動化專業學生的綜合實訓設備，本系統選用可編程序控制器（PLC）作為主要控制手段。控制功能是通過3個氣缸、一個直流電機產生推進和搖臂動作依次完成工件的傳送來實現的。為確保系統的運行可靠，在系統的初始位置裝設有光電傳感器用于檢測工件，另在每個氣缸和搖臂電機的原位和到位處均裝有接近開關或微動開關，以保障執行機構動作的準確性。

對于這條生產線，相比于其它高職院校的自動化生產線，機械零件過于小巧、學生易損壞，設備陳舊、不符合近年國家或北京市職業院校機電設備相關知識比賽規定，但是，它卻包括了典型的機械部分和電氣控制部分，不管專業技術如何發展，其基本機械和控制原理本質上是不變的，因此我們增改實訓內容，調整學生實訓時間，加強設備的利用率，全面提高學生的職業技能。

2012―2013學年，我院為機械制造與自動化專業學生安排了專業綜合實訓，利用ED-2000自動化生產線，我們圓滿完成了教學任務，實訓內容具體安排如以下幾點。

1 觀察生產線

為了培養學生對ED-2000自動化生產線的認識，首先讓學生觀察其外形，教師演示其完成的工作過程，然后讓學生寫出其工作情況。

2 學習機械部分

學生每4人分成1組，每組發一個電工工具箱和整理箱，首先學生把生產線上各零部件貼上標號后，讓學生拆散此生產線機械零部件，然后每組學生組長繪制本生產線的裝配機械工程圖紙，組員1和2繪制不同典型機械零部件的三視圖，組員3進行生產線中用到的典型機械零件制造與加工分析。

這樣，學生在機械識圖與繪圖、機械零件裝配、機械制造與加工方面的知識得到了綜合訓練。盡管設備陳舊小巧，實訓過程中各位學生分工明確，責任具體，因此學生在學習時損壞機械零部件的現象很少。

最后，每組學生齊心協力重新把生產線組裝完好后教師才驗收各組學習情況，教師再給予相應分的學習成績。

3 學習控制部分

本系統控制區裝有開關組件、PLC組件、按鈕盒組件、穩壓電源組件、繼電器組件和輸入/輸出端子板組件等。鋁合金板的三面裝設走線槽。傳感器、電磁閥、直流電機、按鈕盒、指示燈等設備的信號導線均通過走線槽后經輸入、輸出端子板與PLC的端子連接。

按鈕盒裝有發出系統操作命令的啟動按鈕、停止按鈕、復位按鈕和急停按鈕，另有一轉換開關用于系統運行方式的選擇，可選擇連續、單周期和步進三種不同的運行工況。燈塔上裝有紅黃綠三節燈具用于表示系統的當前運行狀態。

電源系統將AC220V供電直接引入斷路器，再通過電源端子板分配電源，一路送至PLC供電，另一路送至穩壓電源。穩壓電源輸出的DC24V電源經負載電源開關送至輸出端子板作為負載的供電。系統中各傳感器的供電由PLC內部的DC24V電源提供。

氣源系統經氣路總開關和調節過濾減壓閥后將供氣送至電磁閥組，再從各電磁閥直接送至對應的氣缸用氣。

學生能夠完成以下任務。

（1）畫出電氣控制電路圖，完成電氣控制系統安裝調試。

（2）氣動控制元件的認識與調試。

（3）檢測與傳感裝置元件的認識與安裝調試。

（4）氣動與電動執行機構的認識與安裝調試。

（5）PLC的編程與安裝調試。

（6）系統故障的分析與排除。

這樣，學生重新認識和訓練了傳感器、電磁閥、直流電機、按鈕、指示燈、可編程序控制器等設備元件，經過以上6個任務的完成，掌握了調試控制元器件的常用方法，能夠排除常見控制部分故障，對電氣控制的知識能夠進行綜合靈活運用。

4 學習效果分析

機械制造與自動化專業綜合實訓的目的是學生把所學的機械、電氣等知識有機結合起來，實現與相關企業技術進行零距離接觸。我們通過此次的綜合實訓，學生上交學習資料有：（1）繪制ED-2000自動化生產線裝配三視圖、擺臂組件三視圖、電動機組件三視圖、雙氣缸組件三視圖、導向管組件三視圖、滑道組件三視圖、單氣缸組件三視圖。（2）畫出控制系統氣路連接圖、電源系統及安裝接線圖、PLC電氣原理接線圖、控制盒電氣安裝接線圖、傳感器電氣安裝接線圖、電磁閥控制電氣原理及安裝接線圖、搖臂電機控制電氣原理及安裝接線圖、輸入輸出端子板出線圖、控制系統功能圖、PLC電氣安裝接線圖。（3）寫出生產線的工作情況、編寫PLC控制程序、寫出實訓總結；學生現場完成的工作有：①機械零部件的拆卸。②機械零部件的裝配。③氣動控制元件、檢測與傳感裝置元件安裝調試。④氣動與電動執行機構安裝調試。⑤PLC編程與安裝調試。⑥系統故障排除。

另外，以小組為單位進行實習，培養了學生團隊協作的能力。眾所周知，一個企業的生存和發展不是靠一個人維持的，任何工作崗位都有一定的職業要求，每個成員只是團隊中的一份子，根據學生的特點，讓其在小組中完成一定的任務，這樣為以后的職業生涯打下了良好的基礎。考核方式按下表進行。

通過考核，本次實訓學生的優秀率為30%，及格率為100%。經過驗收，實訓結束后每組硬件完好，沒有損壞和丟失零部件的現象。

5 結論

隨著經濟的高速發展，中國的各類物質得到極大的豐富，特別是專業技術較強的生產設備，生產廠家多、設備更新快，作為職業院校的專業教學，重點在于教會學生學習思維方法和動手實踐方法，我們建議不要盲目注重先進設備的購置，應充分利用現有設備，全面提高學生職業技能。