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  摘要:针对传感器实验课程操作简单、枯燥无味、学生兴趣低等问题,将虚拟仿真实验代替传统试验台,可让学生在无任何环境约束的情况下,自主设计电路,提高学习兴趣,提升学生的创新能力。
  关键词:传感器,proteus仿真,教学改革
  0、引言
  大部分学生都是初次接触相关传感器的知识,从而缺乏感性认知。另外,实验环节通常是由成品试验箱来完成,学生通过简单的连线、运行仪器,来观察结果,缺乏对自主学习的训练,难以调动学习积极性。若在Proteus仿真平台上,引入虚拟仿真实验,可让学生在无压的环境下自主设计、自主调试,提高学生的学习兴趣、动手动脑能力,及创新能力。
  1、软件介绍
  Proteus是模拟单片机外围器件的工具,不仅能仿真单片机CPU的工作情况,也能仿真单片机外围电路的工作情况。该软件提供了30多个元件库,数千种元件,元件涉及到数字和模拟、交流和直流等。另外,Proteus还提供了图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来。本文以温度传感器为例,介绍Proteus平台的虚拟仿真实验。
  2、温度虚拟仿真实验
  测量温度的传感器有很多,例如测温热电阻、热电偶、红外辐射温度计。每种温度传感器都有它的使用场合及测量范围,如测温热电阻按照性质和灵敏度,又分为金属热电阻和半导体热敏电阻,热敏电阻的灵敏度比金属热电阻的灵敏度高10倍以上,其成本也较高。可让学生根据自己设定的使用场合自主选型。本人在演示温度虚拟仿真实验时,选用的是DS18B20数字式温度传感器,,此温度传感器体积小、抗干扰能力强、精度高,可适用于多种场合,如管道、机房、农业大棚等。另外,单片机的型号选择的是学生最熟悉的51单片机,又由于数码显示管显示清晰、使用方便、价格不高,所以选择此为显示模块。程序部分选择学生较为熟悉的C语言进行编写、调试,再利用Keil軟件平台将C语言程序转换成单片机语言,再导入单片机中。其Proteus电路仿真图如图1所示。一般情况下温度与湿度是密不可分的,所以若在测量温度的同时,还想测量湿度,可选择SHT11温湿度传感器。
  3、总结
  传统的传感器实验课程课时都较多,学生做实验时都是进行简单的接线工作,枯燥无趣,也无法真正学习到传感器的相关知识,且受很多条件的限制,学生发挥不了创新能力,失去了学习的斗志。Proteus仿真软件在理论教学与硬件制作之间建立了一做桥梁,使学生对传感器的学习更易理解,极大提升了学生对传感器的学习兴趣。另外Proteus仿真软件能降低实验零器件的损耗,避免危险的实验操作,安全可靠。
  参考文献
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  戎新萍、徐海璐、韩雪、吴金文、房剑飞 南京工业大学浦江学院,江苏南京

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基于Proteus的传感器实验课程教学改革与实践