基于单片机与可编程控制器学科融合的实践教学探索

    赵君君

    

    

    [摘 要] 实践教学有利于提高学生的开发设计能力，增强学生的动手能力与学习兴趣，而单片机与可编程控制技术是电气自动化专业学生应当掌握的职业技能，且均有较强的实践性，因此将两学科进行融合，增强知识的连贯性。以流水灯项目为例，在同一任务下采用两种控制方案实现控制任务，提高学生的职业技能，为社会提供实用创新型人才。

    [关 键 词] 单片机；可编程控制技术；学科融合；实践教学

    [中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）04-0165-01

    一、引言

    随着我国教育事业的稳步发展，各高校每年为社会输送大批量的毕业生，随之而来的就业问题已引起全社会的瞩目。从宏观角度出发，就业难度较大的群体集中于中高职毕业生，因此，针对就业与社会需求为导向的职业教育改革应进一步深化。单片机技术与可编程控制技术是通信、电气、自动化等专业的必修课程，涉及知识面广，需要软件与硬件相结合，其中实践教學部分是学生掌握上述两种技术的重要支撑点，因此，要以任务驱动模式使学生掌握单片机技术与可编程控制技术的两种控制方法，更深刻地掌握两种技术的联系与区别，使学生从实践中升华理论，培养学生分析问题、解决问题的能力，成为综合应用型人才。

    二、任务引入

    传统的流水灯控制器大多采用硬件电路来实现，其缺点为显示效果单一、可变换性较差，因此采用单片机与可编程控制器（PLC）作为控制器具有简化硬件电路、易于更改、能够实现更多控制功能的优势。任务：输出端口控制8个指示灯（任意时刻仅有1个灯点亮），按下启动按钮后指示灯以时间间隔1秒向左依次循环点亮。按下停止开关指示灯熄灭。

    三、任务分析

    （一）采用单片机实现

    根据任务要求，单片机选用80C51作为控制核心，P0为输出端接驱动电路，8盏小灯采用共阳极接法，当输出信号为1时小灯发光，采用移位指令与延时程序对P1端口数值进行不断修改，从而实现8盏小灯自右向左循环点亮。

    （二）采用PLC实现

    根据任务要求，当输出端口为1时，小灯点亮，即将输出端口QB.0赋初值2#00000001，采用移位指令实现八盏流水灯控制功能，通过左移依次点亮输出端口QB.0的八盏流水灯，通过定时器进行时间设置1s并实现由右向左循环，程序控制分析图如图1所示。

    小灯自右向左的一个工作过程，可通过循环移位指令的调用实现小灯的循环点亮控制。

    四、任务实施

    为实现8盏流水灯控制要求，先设计出程序功能流程图，根据流程图采用汇编语言进行程序编写，程序如下：

    （一）流水灯单片机控制程序

    按照任务要求及分析过程可编写出单片机流水灯程序。

    ORG 0000H ORG 00A0H

    MOV P0， #0000H DELAY：MOV R0，#0A0H

    MOV A， #0001H LO34：MOV R7，#000H

    LO32：MOV P0 A LO33：DJNZ R7，LO34

    LCALL DELAY DJNZ R0，LO34

    RL A RET

    SJMP LO 32

    （二）流水灯PLC控制程序

    根据任务分析与流程图开始进行任务实施，定义编程元件列写I/O分配及功能表。按照任务要求设计出循环移位指令流水灯显示梯形图。

    在教师的监护下在实验室通电完成单片机与PLC实践过程的调试与检修，实现流水灯项目控制任务，上述程序的设计与分析比较，使学生更好地理解两种控制器的联系与区别，为学生进行课程设计以及实际工程应用打下基础，同时可通过改变控制任务提升学生的发散思维及独立分析问题、处理问题的能力。

    总之，采用单片机与可编程控制器两门实践能力较强并且相互关联的学科进行综合教学，有助于提升学生分析问题的宏观性与大局意识，增强其设计开发能力、专业能力与职业能力。

    参考文献：

    [1]李言武.可编程控制技术[M].北京邮电大学出版社，2016.

    [2]张碧娜.单片机模拟多种霓虹灯闪烁效果[J].辽宁师专学报，2017，3（3）.