本文關(guān)鍵詞：教學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)的一個(gè)重要組成部分,本文建立在對(duì)傳統(tǒng)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)其弊端,并結(jié)合現(xiàn)今成熟的科學(xué)技術(shù),在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)出一套實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)的系統(tǒng)方案,旨在通過(guò)提高課堂內(nèi)實(shí)驗(yàn)教師與學(xué)生間的實(shí)時(shí)互動(dòng)性,均衡實(shí)驗(yàn)教師對(duì)每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),取得更好的教學(xué)效果。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括以下部分：研究課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程,組建系統(tǒng)功能和硬件結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)上位機(jī)或下位機(jī)內(nèi)的傳遞,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)之間的傳輸,定制無(wú)線通信協(xié)議,處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的格式,設(shè)計(jì)PC機(jī)端控制界面。其中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收發(fā)和控制界面的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)其功能的核心。 系統(tǒng)利用RF4432無(wú)線射頻模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線收發(fā),選用AVRMega16作為數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)的微控制器。上位機(jī)是系統(tǒng)的控制部分,由主機(jī)AVR、射頻模塊和控制界面構(gòu)成,在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程的各個(gè)階段,實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)無(wú)線交換；下位機(jī)可供學(xué)生實(shí)驗(yàn),輔助學(xué)生錄入學(xué)號(hào)、獲取并保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及將這些數(shù)據(jù)返回給上位機(jī),由從機(jī)AVR、射頻模塊、PS/2鍵盤(pán)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備組成。系統(tǒng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)在級(jí)內(nèi)和級(jí)間的傳輸：建立統(tǒng)一的接口和電平轉(zhuǎn)換電路,實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與主機(jī)AVR的數(shù)據(jù)傳遞；用SPI總線實(shí)現(xiàn)AVR單片機(jī)與RF4432射頻模塊問(wèn)的數(shù)據(jù)交換,實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻模塊的控制；結(jié)合課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué),將十進(jìn)制的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制,并定制 套簡(jiǎn)單、穩(wěn)定和高效的無(wú)線通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)無(wú)線通信；設(shè)計(jì)時(shí)分通信,讓上位機(jī)輪流與對(duì)應(yīng)的下位機(jī)建立通信連接,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的數(shù)據(jù)無(wú)線通信。結(jié)合課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況,系統(tǒng)對(duì)控制界面進(jìn)行了簡(jiǎn)單化和直觀化的設(shè)計(jì),以滿足實(shí)驗(yàn)教師在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程中的基本需求。 將系統(tǒng)運(yùn)用于密立根油滴實(shí)驗(yàn),模擬多個(gè)學(xué)生同時(shí)做實(shí)驗(yàn)的真實(shí)實(shí)驗(yàn)課堂,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試,并在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題,不斷改進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 最終的運(yùn)行結(jié)果表明,系統(tǒng)節(jié)省了實(shí)驗(yàn)教師的有限精力,大大提高了其教學(xué)效率和課堂內(nèi)的師生互動(dòng),取得很好的教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】：教學(xué)實(shí)驗(yàn)室 無(wú)線通信 控制界面 AVR單片機(jī) RF4432射頻模塊 時(shí)分通信
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：G647;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 教學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的研究背景10-11
• 1.2 教學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的研究意義11
• 1.3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.4 教學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的研究方法12-14
• 2 系統(tǒng)的各部分組成14-32
• 2.1 系統(tǒng)組成各部分簡(jiǎn)述14
• 2.2 系統(tǒng)無(wú)線部分所選的微控制器14-18
• 2.2.1 內(nèi)部存儲(chǔ)器15
• 2.2.2 端口及其應(yīng)用15-16
• 2.2.3 串行外圍接口SPI16-17
• 2.2.4 USART及其相關(guān)的中斷17-18
• 2.3 RF4432無(wú)線收發(fā)模塊18-21
• 2.3.1 無(wú)線收發(fā)模塊的介紹18-19
• 2.3.2 FIFOs工作模式及相關(guān)的寄存器19-20
• 2.3.3 FIFOs模式下數(shù)據(jù)包的處理20-21
• 2.4 系統(tǒng)上位機(jī)的設(shè)計(jì)21-28
• 2.4.1 PC機(jī)和Mega16的數(shù)據(jù)通信21-25
• 2.4.2 主機(jī)AVR與無(wú)線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)通信25-28
• 2.5 系統(tǒng)下位機(jī)的設(shè)計(jì)28-31
• 2.5.1 密立根油滴實(shí)驗(yàn)儀28-29
• 2.5.2 學(xué)號(hào)錄入與保存29-31
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取與保存31
• 2.5.4 LCD提示界面31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 3 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)流程和控制界面32-39
• 3.1 密立根油滴實(shí)驗(yàn)內(nèi)容32-34
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>32
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)原理32-34
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容34
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程34-36
• 3.3 PC機(jī)控制界面36-38
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)教師登陸頁(yè)面36-37
• 3.3.2 主控頁(yè)面37-38
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)詳細(xì)情況頁(yè)面38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和無(wú)線通信設(shè)計(jì)39-55
• 4.1 學(xué)號(hào)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的進(jìn)制轉(zhuǎn)化處理39-40
• 4.2 系統(tǒng)無(wú)線通信數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)40-42
• 4.2.1 半雙工通信和數(shù)據(jù)方向40-41
• 4.2.2 操作命令41
• 4.2.3 系統(tǒng)下位機(jī)的編號(hào)41
• 4.2.4 數(shù)據(jù)在無(wú)線傳輸中的處理41-42
• 4.2.5 結(jié)束符42
• 4.3 主要的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通信42-44
• 4.3.1 一對(duì)一點(diǎn)名42-44
• 4.3.2 一對(duì)一獲取實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)44
• 4.4 系統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)多時(shí)分通信44-49
• 4.4.1 星形結(jié)構(gòu)45
• 4.4.2 時(shí)分通信45-49
• 4.5 實(shí)驗(yàn)流程中控制界面及主機(jī)/從機(jī)AVR的數(shù)據(jù)處理49-54
• 4.5.1 點(diǎn)名過(guò)程49-50
• 4.5.2 實(shí)時(shí)進(jìn)度監(jiān)測(cè)過(guò)程50-52
• 4.5.3 獲取某一下位機(jī)實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過(guò)程52
• 4.5.4 換機(jī)和獲取最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)過(guò)程52-53
• 4.5.5 無(wú)線通信中主機(jī)和從機(jī)AVR的工作流程53-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 5 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果55-63
• 5.1 系統(tǒng)下位機(jī)工作調(diào)試55-57
• 5.1.1 學(xué)號(hào)錄入調(diào)試55
• 5.1.2 獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)試55-57
• 5.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信調(diào)試57-62
• 5.2.1 PC機(jī)與主機(jī)AVR的串口調(diào)試57
• 5.2.2 控制界面應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂的調(diào)試57-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63
• 6.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 附錄A69-73
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果73-74
• 致謝74

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  本文關(guān)鍵詞：教學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：365668