陳鑫洋

【摘 要】針對目前現代職業(yè)院校教學中教學實訓的設備功能單一、設備短缺、安全性能低等缺點，利用智能傳感器的優(yōu)勢，探討智能傳感器在教學實訓平臺開發(fā)中的應用研究[1]，從而提高設備使用效率，解決設備不足的問題，有利于技能型人才的培訓。

【關鍵詞】教學實訓設備；智能傳感器；應用

中圖分類號： TP391.6；TU8-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0127-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.061

1 實訓設備在教學中存在的問題[2]

實訓教學是高職院校中一個重要的教學環(huán)節(jié)，對培訓高技能技術型人才起著關鍵的作用。教學設備是實訓教學中重要的載體，不同的教學課程的實訓設備也有所不同，目前主要存在以下幾個問題：

（1）實訓設備的功能比較獨立、單一。每一臺設備能夠完成的實訓任務很單一，可以培訓的任務較少，難以達到實訓效果。而且每臺實訓設備都是獨立工作，教師難以實時監(jiān)控全部學生實訓的情況。

（2）實訓設備集成度不高。很多實訓設備雖然集成了多種電路功能，但是都是采用獨立式元件搭建而成，這樣電路故障率非常高，導致維修工作量大。

（3）實訓設備安全性低。由于實訓設備采用的是獨立元件搭建而成，很多元件都是裸露安置，在實訓過程中，如果學生稍微不小心或操作不準確，就很容易觸摸到，可能會造成元件短路損壞，甚至出現安全事故。

（4）實訓設備的采集的數據難以統(tǒng)一監(jiān)測，而且數據精度低。借助網絡與實訓設備結合，可以實時對數據進行監(jiān)測，而且采用獨立元件構成的傳感器電路，需要教師一一查看，不僅效率不高，獲得的數據精度也不高。

2 智能傳感器

智能傳感器是一種配有單片機處理器，集成了采集、處理、交換等功能于一體的傳感器，具有精度高、可靠性好和穩(wěn)定性高、分辨力高、自適應性強、性價比高和集成功能多的優(yōu)勢。

由于智能傳感器集成度高，一般都集成了通信協議的接口，方便使用。目前智能傳感器的主要通信協議有：I2C總線、單總線（1-WIRE BUS）、SPI總線（Serial Peripheral Interface）、ModBUS總線、CAN總線（Controller Area Network）和PROFIBUS總線（Process？Field Bus）等，實際應用中可以根據需要，選擇適合的通信方式，簡化設計的步驟。

在實現的方式上，智能傳感器主要有非集成化實現、集成化實現和混合實現三種。目前國內外有不少產品都采用了非集成化實現方式，集成化的智能傳感器具有高自適應性、高精度、高可靠性與高穩(wěn)定性[3]，是智能傳感器的最高級形式；根據設計的需要或者可能，可將系統(tǒng)各個集成化環(huán)節(jié)以不同的組合方式集成在芯片上，就是混合方式。

3 智能傳感器在教學實訓平臺開發(fā)中的應用[4]

3.1 硬件連接和接口方式

一間教室的實訓設備根據教學需要一般都由30-60套設備組成[5]。為了能夠組成一個檢測系統(tǒng)，可以采用現有PC機和智能傳感器來組成一個檢測系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)監(jiān)控端和控制端組成，監(jiān)控端主要用于完成數據的計算和處理，并通過硬件設備完成人機交互的功能；控制端設備是系統(tǒng)的核心，主要設備是智能傳感器，兩者之間的通信可以采用RS-485總線。考慮到系統(tǒng)PC機的通信接口是232串口。為了能實現一對多的通信，我們可以采用RS-232/RS-485型通信接口轉換器實現，具體如圖1所示。

在選擇智能傳感器時，選用具有Modbus協議通信的選擇智能傳感器或者可以自行開發(fā)傳感器。之所在選MODBUS協議，是因為此協議具有結構簡單、偵錯能力強、數據傳輸量大等特點。在數據通信時，只需要指定的智能傳感器的地址，就可以實現數據間的通信。每個智能傳感器的地址都是唯一的，在數據通信時，只有發(fā)送的地址與本身的地址一致時方能進行數據通信。

3.2 軟件實現方式

由于每個智能傳感器都有其固定的地址，因為PC機要間隔地向連接到總線上的智能傳感器發(fā)送指定的地址和操作指令，當智能傳感器接收到與本身地址一直的指令時，就會向PC機發(fā)送數據。PC機定時向智能傳感器發(fā)送地址和操作指令的程序如下：

Private Sub Timer1_Timer（）

Dim tbisend（7） As Byte

Dim ybisend（7） As Byte

Temp = Temp + 1

If Temp = 1 Then

tbisend（0） = "&H03" '地址碼

tbisend（1） = "&H03" '功能碼 讀寄存器

tbisend（2） = "&H00" '起始地址高位

tbisend（3） = "&H00" '起始地址低位

tbisend（4） = "&H00" '寄存器個數高位

tbisend（5） = "&H05" '寄存器個數低位

tbisend（6） = "&H84" 'CRC高位

tbisend（7） = "&H2B" 'CRC低位

MSComm1.Output = tbisend

ElseIf Temp = 2 Then

ybisend（0） = "&H04" '地址碼

ybisend（1） = "&H03" '功能碼 讀寄存器

ybisend（2） = "&H00" '起始地址高位

ybisend（3） = "&H00" '起始地址低位

ybisend（4） = "&H00" '寄存器個數高位

ybisend（5） = "&H05" '寄存器個數低位

ybisend（6） = "&H85" 'CRC高位

ybisend（7） = "&H9C" 'CRC低位

MSComm1.Output = ybisend

End If

If Temp > 2 Then Temp = 0

End Sub

根據需要增加更多的智能傳感器，具體的流程如下：

PC機接收到數據進行分析后顯示、處理和存儲。

3.3 應用情況

使用此方法應用到傳感器技術的課程中，用于采集直流或交流電壓、電流等，能夠得到良好的效果。而且數據采集穩(wěn)定、準確度高，能夠滿足實訓教學的要求，達到良好地實訓效果

4 結論

本文分析了實訓教學過程中實訓設備存在的相關問題，并從智能傳感器的優(yōu)勢角度出發(fā)，研究了智能傳感器的硬件連接和接口方式、采用的協議和軟件的實現方法，設計并應用到傳感器技術課程的實訓中，取得了良好的實訓效果。

【參考文獻】

[1]黃瑩.智能傳感器的應用及其發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（07）：99-99.

[2]羅品.高等院校實訓教學管理探究[J].太原城市職業(yè)技術學院學報，2017（06）：39-40.

[3]丁露 梅恪.智能傳感器在物聯網領域中的應用[J].信息技術與標準化，2010，（08）：22-25.

[4]高同輝 劉東曉.智能家居實訓平臺開發(fā)與應用[J].實驗技術與管理，2015，（07）：168-172.

[5]田曉.職業(yè)院校實訓設備的合理配置與科學使用[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2011，（03）：90-91.