控制器特点应用管理论文

〔摘要〕资源管理是云计算环境下数字图书馆的核心问题。本文首先分析了云计算资源的特点与资源管理的主要功能，给出了云计算资源管理的工作流程。然后基于云计算虚拟化技术，提出了一种云计算环境下数字图书馆资源交付与调度策略。该策略可以有效减少资源空闲时间，能够保证虚拟资源有较高的可用性和利用率。今天小编为大家精心挑选了关于《控制器特点应用管理论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

控制器特点应用管理论文 篇1：

学好可编程控制器，面向广阔应用空间

【摘要】可编程控制器应用技术是职业院校机电专业必修的课程，也是工农业生产一线技术人员必须掌握的专业技术。可编程控制器应用技术简单易学，在工农业生产中应用又十分广泛，掌握这一技术对促进工农业生产现代化，提高生产力，进而提高综合国力都具有十分重要意义。本文通过对可编程控制器的产生，结构特点，学习方法，应用范围进行简要分析，从而坚定学好可编程控制器的信心，进而在实践中用好可编程控制器。

【关键词】可编程控制器；课程；提高生产力

可编程控制器简称PLC，是一种新型工业控制装置，与机器人，计算机辅助设计与制造并称为现代工业自动化生产的三大支柱。在工农业生产的各个领域广泛应用。早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现开关量的逻辑控制，因此称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。后来可编程控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已远远超过逻辑控制的范畴，于是人们又将其称为可编程控制器（Programmable Controller，PC）。但是因为容易与个人计算机（Personal Computer，PC）混淆，所以可编程控制器仍被称为PLC。

一、PLC从应用中来

在早期的传统工业控制中，继电器控制占主导地位。继电器控制以其操作简单方便、价格便宜等优点得到了广泛应用。但继电器控制有其先天性的缺点：靠硬接线构成逻辑关系；灵活性差；接线复杂；适应性差；维修困难；用机械触点控制可靠性低；体积大，不易实现机电一体化。上世纪60年代起，工业生产呈现多品种、小批量的趋势，各种生产流水线的电气控制系统基本上都是由继电器系统构成的产品，每次改型都直接导致电气控制系统的重新设计和安装，为了尽可能减少重新设计和安装的工作量，人们设想应用计算机的控制功能研制一种新型工业控制装置，把计算机的通用、灵活、功能完备与继电器控制的简单、操作方便、价格便宜等优点结合起来，使那些不熟悉计算机应用的电气工作人员也能方便使用，1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标，提出了10项招标指标，根据这一要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC，并在美国通用汽车公司（GM）自动装配线上试用成功。早期的PLC仅有逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能，主要用于开关量的控制，20世纪70年代以后，随着微电子技术的发展；采用微处理器以后，突破了当初的功能，特别是进入80年代以来大规模、超大规模集成电路广泛应用，微机化PLC得到了惊人发展、其功能增强、性价比提高、功耗降低、体积减小、易于扩充、可靠性提高，适应性强、编程灵活和检测方便，而且增加了远程控制、网络通信数据处理以及图像显示等，为PLC的广泛应用提供了良好的基础。

二、PLC到应用中去

PLC广泛应用于工农业生产的各个行业、各个领域、各个方面，可以这样说只要是原先继电器控制的领域都可以改造成PLC控制。PLC的应用往往是具体的，各不相同的，可复制性很小，因此应用范围广，应用量很大。特别是PLC与变频调速器，触摸屏的有机结合为PLC的推广与应用插上了飞翔的翅膀。触摸屏是一种可视化操作视窗，通过触摸屏使得各种操作简单直观、一目了然。PLC广泛应用于制造业、农业、交通运输业、食品加工业、建筑业、环境工程、医疗卫生、娱乐业、广告业等等。如汽车流水线；自动焊接线；医药生产线；自动装配线；各种机械手；注塑生产线；食品加工生产线；服装生产线；织布机；自动包装线；自动分拣机；轧钢流水线、各种电梯；各种建筑机械、港口装卸设备；智能喷泉；霓虹灯广告；舞台灯光；立体停车库；智能交通；智能大棚温室；智能养殖场；自动消防系统；自动洗车机；远程监控系统；各种智能健身设备；各种老旧机床改造，各种机械系统的升级改造等等。配置灵活。可选择最小配置的I/O点数为8-16点的PLC，也可选择14336点的超大型PLC，可选择各种功能模块如：高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等等。PLC的应用已成为现代工业自动化生产的一大支柱。

三、PLC在实际应用中的特点

学好PLC不需要复杂的基础知识。也不需要有高深的计算机知识，只要有初步的电工知识会用计算机就可以。可以借助个人计算机编程，也可使用手持编程器编程。

编程方法简单易学。编程语言有梯形图、顺序功能图、语句表等。其中梯形图使用最多，它是建立在原继电器控制图的基础之上，只要有电工基础知识学会梯形图没有问题。各种职业院校学生都能学会并且掌握。现在各个品牌的PLC编程语言略有不同，但大同小异，只要掌握了一种品牌的编程语言，其他品牌的编程就很容易学会了。同时各种品牌的编程语言日趋标准化。为以后的推广打开了方便之门。与此同时还应学会变频调速器和触摸屏的应用技术。现在掌握PLC的应用技术已成为现代工业对电气技术人员和机电专业学生的基本要求。

PLC具有体积小、能耗低、结构紧凑、易于实现机电一体化，安装、维护方便。与外部设备连接简单，带负载能力强的特点，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。设计、施工调试周期短，PLC用软件功能代替继电器控制系统，省去了大量中间继电器、時间继电器、计数器等，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。控制柜的体积大大减小。可以在实验室调试好，再拿到现场统调，发现问题通过修改程序就能解决。

抗干扰能力强、可靠性高。PLC的故障率很低，平均无故障时间达数万小时以上，可以直接应用于强烈干扰的工业生产现场。具有完善的自诊断和报错功能，方便查找故障原因，迅速解决问题。

与变频调速器的结合如虎添翼。变频调速器是一种智能调速设备，它将固定频率的交流电变为频率连续可调的交流电，从而控制交流电动机的启停，实现交流电动机的无级调速。主要用于交流电动机的调速功能。具有节能、可靠性高、改善生产流程、提高产品质量、易于自动控制的特点，。是目前最理想、最有发展前途的调速方式。广泛应用于各类电动机控制和各种大型自动化生产线与触摸屏相结合。触摸屏是人机相互交流的窗口，可直观地显示现场数据和状态，使用者只要用手指轻轻触碰屏幕上的图形或文字符号，就能实现对机器的控制和操作，同时观察现实控制信息，还能显示报警信息、数据记录、趋势图、打印报表等功能。

与计算机结合实现联网控制，集中管理。可编程控制器有通信和联网功能，可以使PLC与计算机联网，实现信息互连，可以通过双绞线、同轴电缆、光纤连接起来，最远可达几十千米。也可与互联网相连实现远程控制。

四、未来展望

现在PLC的年产量年年增大、更新换代周期越来越短，功能越来越强，价格越来越便宜。展望未来有以下发展趋势：一是向小型化、微型化的方向发展，以适应小型企业技术改造的需求。二是向大型化、多功能方向发展，三是不断开发各种I/O模块为不同的场合提供专用的、高水平的PLC控制系统。将来PLC的应用一定会越来越广泛，一定会渗透到工农业生产的方方面面。应用PLC能力的大小，应用水平的高低已成为衡量一个技术人员水平高低的重要标志，应用范围的深度和广度，已成为量度一个行业自动化水平高低的重要尺度，甚至是量度一个国家工业现代化水平的重要尺度，过去，你懂得电的应用，你是一个电工就让人羡慕，现在你只有掌握了PLC的应用，才真正称得上是合格的电工。

我国已成为全球第二大经济体，综合国力的提高体现在方方面面，工业自动化水平的提高是一个重要方面，随着国民经济的发展，对工业现代化提出了更高的要求，对PLC的推广应用方面提出了更高的要求，作为一名科技工作者应担当起这份责任，刻苦学习，努力工作，为PLC的推广与应用、为国家的富强作出自己应有的贡献。

参考文献

[1]廖常初.PLC基础及应用[M].机械工业出版社，2003.

[2]李稳贤，田华.可编程控制器应用技术[M].冶金工业出版社，2008.

[3]吴丽.可编程控制器基础与应用[M].机械工业出版社，2009.

作者简介：郎长兴（1964—），男，山东潍坊人，山东信息职业技术学院高级讲师。

作者：郎长兴

控制器特点应用管理论文 篇2：

面向云计算的数字图书馆虚拟资源管理机制和调度策略研究

〔摘 要〕资源管理是云计算环境下数字图书馆的核心问题。本文首先分析了云计算资源的特点与资源管理的主要功能，给出了云计算资源管理的工作流程。然后基于云计算虚拟化技术，提出了一种云计算环境下数字图书馆资源交付与调度策略。该策略可以有效减少资源空闲时间，能够保证虚拟资源有较高的可用性和利用率。

〔关键词〕云计算；数字图书馆；资源调度；资源分配

〔

云数字图书馆运营和读者服务活动中，云计算资源在地理位置上呈现分布式结构，具有设备异构性程度高，用户资源需求与管理动态性，以及资源管理与分配策略效率要求高的特点。如何加强云图书馆云计算架构的灵活性与可扩展性，提高云资源管理、调度系统的融合度，实现资源管理、调度、部署和配置的智能化与自动化，确保云虚拟化资源管理与调度安全、高效、可靠和经济，是提高云图书馆用户服务水平和市场竞争力的重要因素［1］。

1 图书馆云资源管理与调度平台的结构与系统功能设计需求 云计算环境下，数字图书馆云计算资源具有分布地域广、基础设施结构多样性、资源管理与分配动态、云资源多用户共享和互操作性强的特点。云资源管理与调度的目的为屏蔽云物理基础设施资源的异构性和动态性，通过为用户提供统一的访问接口来对云资源实施统一的管理、共享、分配和优化服务，确保为读者提供安全、高效、经济、低碳的QoS(服务质量)服务。

1.1 资源管理与调度平台的结构

云图书馆资源管理与调度平台结构主要由云物理基础设施层、虚拟化管理层、云应用阅读服务管理层和工作负荷环境4个层面组成，如图1所示：

图1 云图书馆资源管理与调度平台结构

云物理基础设施主要由云阅读应用服务器、供电系统、云存储服务器、云计算服务器和相应的云数据中心网络平台系统组成，是云应用服务的物理基础设施平台。虚拟化管理层在云物理层基础上，利用虚拟化技术将云物理资源和云计算资源划分为资源池统一管理，为云应用阅读服务的开展提供相应的虚拟化资源管理与调度支持。云应用阅读服务为读者提供所需的云服务和阅读活动行为监测、管理，确保读者云阅读应用活动安全、高效、经济、满意。工作负荷层是云图书馆资源管理与调度平台的最高层，是云应用阅读服务管理与资源调度的最终服务对象，为读者云应用阅读活动提供安全、高效的二次应用开发环境和安全的网络环境，保证读者利用形式多样的阅读终端开展满意的云个性化阅读活动。

云资源调度系统结构的科学性、复杂性、可控性和工作效率，决定了云图书馆系统运营的安全性与有效性。在图书馆云计算资源的管理与调度中，应采用集中式与计算经济相结合的调度方法，所有的云计算资源由一个中央调度程序统一控制、调度。根据云数字图书馆工作效率最优化和读者核心云阅读服务满意度相结合的原则，在安全、经济的前提下，实现云资源管理与调度策略、步骤的高可靠与最优化［2］。

1.2 资源管理与调度的过程

数字图书馆云计算资源管理与调度平台的基本功能，是通过对所接受的读者云阅读服务资源请求进行分析、处理、计算后，根据读者云阅读活动资源需求量进行资源管理、分配、调度和优化。按照云资源用户请求与管理过程划分，可分为资源发现、资源分发、资源管理和资源调度4个步骤。

虚拟化资源发现是资源管理与调度的前提，通过对云虚拟化资源、已分配资源、用户已释放资源进行探测，准确掌握云虚拟化资源的数量、存在的位置、存在的状态和可管理程度。资源分发是根据图书馆云业务运营和读者阅读活动的开展需求，对用户和云阅读应用进行云资源安全、高效、可靠、经济的分配。资源管理是指将云计算资源通过虚拟化技术划分为资源池统一管理，以便于有效的管理、分配、回收和再分配。资源调度是指依据云虚拟化资源池资源存储特点、用户云阅读服务虚拟化资源需求、云系统运营效率状况、云图书馆运营高效与经济性需求，对资源进行统一的管理和调度。

云图书馆读者服务模式和用户需求是资源管理与调度平台功能设计的主导因素，资源管理的安全性、效率、可靠性、经济性是平台设计的指导依据。因此，只有加强云资源管理与调度平台的界面统一与功能融合，提高平台的用户友好性和可操作性，才能降低平台设计、生产、运营费用，提高平台的身份认证与管理、调度活动的安全水平，确保数字图书馆云计算资源管理与调度平台安全、高效、开放、易用［3］。

2 数字图书馆云虚拟化资源管理机制

云计算环境下，数字图书馆通过虚拟化技术将云计算资源（主要由计算资源、存储资源、网络资源、应用资源组成）划分为资源池方式统一管理、分配、调度、优化，较大幅度地提高了云计算环境下数字图书馆系统资源统一划分、综合管理、弹性分配、全面优化的能力。但是，对云系统资源的虚拟化划分、管理与灵活使用，并不是关系云图书馆高效运营的主要方面。而利用有效的资源管理与调试系统，通过采用高效的管理与调度策略来确保虚拟化资源管理与调度活动安全、高效、经济、便捷，才是提高云图书馆运营效率，保证读者云阅读活动满意度和降低云图书馆建设与运营、维护成本，确保低碳运营和具有较强市场竞争力的关键［4］。

2.1 云图书馆资源管理的步骤

通过虚拟化技术对云物理基础设施的异构性进行屏蔽和资源整合，在提高云资源管理效率的同时减少了虚拟化资源部署时间，降低了云资源使用与管理成本，使云资源可根据用户需求而自由、弹性、准确、快捷地分配，为读者云个性化阅读服务的开展提供资源供给服务。

云图书馆虚拟化资源管理可分为资源信息收集、资源信息更新、资源发现、资源调度、资源定位、状态监控几个部分。通过对资源池资源总量和正在使用的资源数量进行准确统计后，实施统一的管理、分配、调度。同时，依据资源分配与用户需求实际，及时更新云图书馆资源实际存在状态与比例，并利用资源发现机制和资源请求者的资源请求描述，找到合适的资源并返回该资源的唯一标识符。

当用户提出资源需求时，根据资源池实际和分配需求，并采用高效的资源管理策略按照用户资源使用时间、内容、数量、权限等进行分配。同时，可依据资源的属性描述获得相应资源的物理地址，实现资源分配、使用的物理设施定位，并对设备在资源请求、分配、使用、释放过程进行监控，确保资源管理过程安全、高效、可控、便捷。

2.2 依据读者云服务资源需求和设备分布特点实施调度 图书馆读者云阅读服务，具有云资源分配、调度依据读者需求而周期变化的特点。当云图书馆进行多媒体阅读等热点服务时，读者群数量和不同云阅读活动模式对资源需求的不确定性，会造成云虚拟资源需求海量激增以及可供分配的云资源迅速减少，致使云资源管理、利用效率快速下降，读者云阅读满意度降低或者云服务停止。

首先应对云资源池资源总量和可供分配的资源进行统计。通过监测准确掌握云图书馆读者个性化服务资源需求的周期变化特点，并对突发热点云阅读活动的资源需求量进行预测，预先做好应对突发资源请求的分配策略和预留资源部署。

其次，应结合云图书馆数据中心基础设施设备、数据中心网络设备和用户设备拓扑结构特点、资源调度活动数据网络传输特点、调度活动高效性要求，执行不同的资源管理与调度策略。云数据中心虚拟化资源管理环境具有物理设备集中分布、拓扑结构复杂、易产生资源调度瓶颈、安全和经济要求高的特点。因此，云数据中心应采用集中式调度的方法，将云资源池可管理与分配的资源总量、不同功能子系统资源需求量、资源调度网络环境特点、云资源未来需求预测等信息集中存储在中心机上，进行统一的管理、分配、调度和优化。此外，移动性和可便携性是云阅读终端的发展方向，结构简单的阅读终端可通过网络获得云计算资源。因此，应结合云读者地域分布零散、单个用户云资源需求量少、单个组件失效对资源分配活动整体影响小、资源管理系统容错和可靠性高的特点，采取虚拟化资源的分布式管理和调度，确保用户资源调度的高效、安全、同步、快捷［5］。

2.3 结合云阅读服务业务特点进行资源调度

云计算环境下，数字图书馆的主要服务方式为在传统数字服务基础上，开设站内E-mail、图书馆视频会议、云用户管理服务系统、Web托管、云应用程序开发、视频托管、数字图书馆安全防范、公用的应用程序组件、基本的办公应用程序、批处理应用程序等个性化云应用服务。不同的服务方式具有不同的资源需求标准和要求，因此，要结合读者云应用服务特点和阅读服务需求，有效地进行云资源分配与调度。

读者云阅读服务活动开展过程中，图书馆视频会议、云用户管理服务系统、数字图书馆安全防范、视频托管等服务，具有云计算资源需求量大、资源分配适时性强、调度高效与快速、突发性调度需求事件发生概率高的特点。因此，对上述云应用服务应设置较高的资源分配权限，当所分配的资源数量影响服务活动开展和读者阅读满意度时，应优先将资源池资源进行分配，或者从其它适时性与资源分配级别低的应用上进行调度。其次，通常在18～23点之间，读者对站内E-mail、公用的应用程序组件、视频托管、Web托管等云服务资源需求量较大，而对图书馆视频会议、基本的办公应用程序、云应用程序开发等应用服务云资源需求量较小。因此，在此时段可将云资源从需求量较小的应用向需求量较大的应用迁移，等应用高峰期过后再迁移回来，保证云服务质量和云资源分配的安全与高效。第三，应在图书馆云数据中心和各备份中心之间实施云资源的统一管理和调度，当某一服务区域负载量过大时，确保能够从其它相临地域的备份中心进行云资源调度和迁移［6］。

2.4 确保云资源管理系统设计的易用性和安全性

图书馆云资源管理系统设计中，应在符合云计算标准规范的开发平台上进行设计，并为用户提供统一的管理接口和用户界面，可兼容主流虚拟化厂商的软、硬件设备，对异构性高的云资源具有较强的综合管理能力。此外，在云资源管理平台设计中，应采用以服务模式管理为对象的模块化设计方法，确保同一管理平台上不同功能的管理模块具有较强的兼容性和独立性。第三，为了方便管理员对云资源的适时管理，应采取基于Web的设计思路和B/S的管理架构，确保管理员能够通过网络以远程访问的方式安全、便捷地进入管理界面，进行云资源的管理、部署、迁移和维护。第四，在管理系统设计中，因重点突出云资源的自动、智能化管理和调度。确保云管理系统在较低的管理成本和人力资源成本投入前提下，能够安全、高效、准确、经济地进行资源管理和调度。

2.5 实现云资源管理、调度的监控与自动部署

首先，云图书馆资源管理、调度过程中，管理员应通过统一的管理平台界面实现对云数据中心物理设备、虚拟集群和云应用服务的监控，采集的数据由管理系统处理后在统一界面对各项参数进行显示，并依据管理员设置的阀值进行报警和自动设置。其次，可根据读者群数量和云资源需求变化情况，依据云管理员预先设置而实现管理平台对云资源的配置和调度。并根据读者云阅读服务安全性和物理设备安全隔离需求，将云计算、云存储资源调度迁移到特定的物理设备上，或者由读者按需自主进行云资源的配置。第三，当云数据中心部分服务器出现故障时，应通过云资源管理平台系统自动部署新的虚拟集群资源，由管理平台实现云资源的重新调度和负载迁移，确保读者云个性化阅读服务的不间断性。第四，应保证云资源管理与调度网络传输系统数据传输的安全与畅通，保证安全、高效、准确、及时地将调度控制数据传输至控制器［7］。

3 结束语

云计算环境下，数字图书馆为读者提供高性能计算、海量存储、多媒体数据传输、即时多模式阅读服务的同时，安全、经济、便捷、高性价比成为决定云图书馆发展和读者满意度的重要因素。

云图书馆建设、运营过程中，数字图书馆云计算资源是按照统一部署、集中管理、按需分配、分布使用的原则进行管理与调度，而云资源的租赁成本和使用效率是关系云图书馆投资收益率的关键因素，同时也是影响读者云阅读活动体验满意度的主要内容。因此，在虚拟化资源管理与调度中，应加强对云图书馆虚拟化资源管理机制和策略的研究，努力提高虚拟化资源管理与调度的自动化、智能化水平，保证云资源管理与调度活动安全、高效、经济、低碳、简单、可靠。同时，在保证云资源管理系统具有较高管理、运营效率的前提下，应不断降低云图书馆管理、运营和读者云阅读成本，确保云图书馆具有较强的市场竞争力和读者满意度［8］。

参考文献

［1］IBM虚拟化与云计算小组.虚拟化与云计算［Ｍ］.北京:电子工业出版社,2009：78-83.

［2］中国电信集团公司.中国电信(2010)141号云计算技术白皮书,2010:35-46．

［3］王春海.中小企业虚拟机解决方案大全［Ｍ］.北京:电子工业出版社,2010:47－71.

［4］陈全,邓倩妮.云计算及其关键技术［Ｊ］.计算机应用,2009,29(9):2562-2567.

［5］陈康,郑纬民.云计算:系统实例与研究现状［Ｊ］.软件学报,2009,20(5):1337-1348.

［6］程仕伟,潘郁.云计算环境下基于可信性的动态资源分配策略［Ｊ］.计算机工程,2011,11(37):45-48.

［7］张建勋,古志民,郑超.云计算研究进展综述［Ｊ］.计算机应用研究，2010(2)：429-433．

［8］刘炜．图书馆需要一朵怎样的“云”?［Ｊ］.大学图书馆学报，2009，(4):2-6.

作者：马晓亭　高军　魏婷

控制器特点应用管理论文 篇3：

物联网“微控制器原理及应用”课程教学改革与实践

摘 要：面向深化新工科建设目标，以一款自主研制开发的以51核嵌入式计算机为控制核心的物联网控制板对物联网工程专业“微控制器原理及应用”核心课程进行教学改革，有机地结合了物联网控制系统理论和控制技术实践。通过精心组织理论知识框架，设计工程实践项目，提高了学生的积极性和动手能力，效果良好。

关键词：物联网;微控制器;教学改革

2019年12月，教育部在深化新工科建设座谈会上指出在总结前期新工科实践的基础上，研讨第二批新工科研究与实践项目指南，以项目牵引研究与实践，实现新工科建设扎扎实实由1.0向2.0跨越。可见新工科建设已经进入深水区、攻坚区，需从“轰轰烈烈”的理念倡导和顶层设计走向“扎扎实实”的推进落实和质量提升。[1-3]物联网工程是一个具有极强应用背景的新工科专业，其综合了电子信息工程、计算机科学与技术、通信工程、网络工程专业知识体系，具备多专业融合的特点。当前物联网领域的创新既有理论和技术标准的演进，也有重大应用的发展。如何体现应用型本科特点，切实推动新工科建设从顶层设计到执行落实，是高校教师的重大课题。需要教师创造性的将教育部新工科建设思想结合各自学校实际，在一门门课程中去落实，去做出成效。

感知技术、嵌入式计算机技术和通信技术是物联网的三大核心支撑技术。物联网产业经过十余年的发展，作为核心支撑技术之一的嵌入式计算机技术在微控制器领域分别形成了各自固定的芯片内核和技术标准，这些芯片得到了市场的检验，已经被广泛接受和应用。芯片生产商、设备制造商的产品均采用相应内核架构和生产制造相应芯片产品。[4]为了凸显“微控制器原理及应用”课程的实用性、交叉性与综合性，改善教学效果，提高学生工程应用能力。结合多年教学和实际工程经验，自主研制开发了一款以51核嵌入式计算机为控制核心的物联网控制平台，围绕控制平台精心组织理论知识框架，设计工程实践项目，达到综合学科知识，激发学生积极性，提高学生动手能力的目的。

一、课程教学内容体系改革

“微控制器原理及应用”课程作为物联网核心技术课，必须包含当前物联网智能控制系统开发、设计过程中得到广泛应用和市场承认的主流智能控制技术。当前物联网主流微控制器8位为51系列，32位为STM32系列。根据以上分类，在授课中突出理论和实践结合，整合课程教学内容安排，以一款自主研制开发的以51核嵌入式计算机为控制核心的物联网控制平台为基础组织理论知识和实践项目。该平台基本涵盖了当前工程应用中主流机型51和相应外设技术标准。在教学中，我们将该平台命名为物联网控制板。[5]控制板结构如图所示。

二、实践教学内容体系改革

以自主研制开发的51核嵌入式计算机为控制核心的物联网控制板为基础，重新设计工程实践项目，强调综合性设计性实验。学生从自行焊接控制板开始，掌握焊接技能，掌握芯片封装和芯片选型，打造一个自己的实验平台。其后按照信息感知、控制执行和信息传输的顺序完成传感识别、控制执行、星型监控网络、短信远程控制系统。实验教学内容与要求如下表所示。

目的要求

1控制板制作实验

熟悉控制板硬件电路;掌握控制板焊接技能;掌握控制板芯片选型及功能;掌握控制板硬件调试技能;项目：焊接完成物联网控制板并调试运行正常

2信息感知实验

掌握传感器和射频识别系统工作原理;掌握微控制器与传感器和射频识别模块的接口电路与应用编程;项目：完成一个感知系统

3控制执行实验

掌握直流电机和步进电机的工作原理;掌握微控制器与直流电机和步进电机驱动模块的接口电路与应用编程;项目：完成一个直流电机和步进电机控制系统

4信息传输实验

掌握短距离无线通信和长距离无线通信的工作原理;掌握微控制器与Nordic模块和GPRS模块的接口电路与应用编程;项目：1.完成一个基于控制板的无线通信系统，实现点对点通信和一对三星型监控网络;2.完成一个基于控制板的移動通信系统，实现短信控制功能

三、教学方式和考核方式改革

“微控制器原理及应用”教学方式强调理论紧密联合实际，不再采用大多数高校理论课和实验课分离，实验室专用电脑和实验箱组合做实验的形式。学生课上自带笔记本电脑和控制板，教师在理论知识和技术应用讲授结束后立刻指导学生进行实验。学生先完成控制板焊接并熟悉控制板电路原理图，编程和下载工具软件均指导学生安装在自己的笔记本电脑上，学生经此熟悉了工具软件的安装和使用。理论讲授结束立即实践，避免了遗忘和脱节，老师可以对编程和调试实时进行指导，马上就实验中出现的共性问题进行讲解，提高了教学效率。对动手能力逐渐提高的学生实时引导，肯定优点，指出不足，让学生体会成就感，激发学习兴趣。控制板平台只有手掌大小但功能齐全，方便携带，下课后可继续带走开发。学生开发过程从课上延伸到课下，不再限定在实验室才能进行实验。可以随时验证自己的设计思想和进行系统调试。

“微控制器原理及应用”考核方式采用课程设计的形式。课程设计提出一个更加综合的设计题目。即实现一个控制方面以微控制器为核心，信息感知选用传感器或者RFID，信息传输使用融合多种通信方式的拓扑自选的通信网络。该网络要融合物联网短距离和长距离通信技术，实现自组织，自适应短距离无线数据通信网络对移动通信网络的无缝接入。共同完成面向某个实际应用的功能解决方案。但具体应用背景由学生自行调研提出，学生根据自己的创意，在前期实验基础上设计具备一定工程价值的物联网智能系统。比如家居安全远程追踪系统、室内有害气体监控净化系统、物联网农业冷库储存管理系统等。课程设计分组完成，一组4人，学生自行分配硬件调试，软件调试，系统综合调试和系统演示任务。考核时需现场演示系统运行结果，并确定以下评分标准：系统硬件电路合理，焊点美观，硬件运行稳定;控制系统软件设计合理，结果显示直观，通信数据收发准确，网络运行正常;达到以上标准即可评为良好及以上，创意应用方案可作加分处理。

四、教学改革效果

教学改革实施了三届，通过课后反馈来看，学生普遍表达了对本门课教学方式的喜欢，产生了对专业的兴趣。理论知识跟当前生活中的技术密切相关不枯燥，能够马上得到应用并实现相应控制功能，学生的成就感得到很大满足。其中的杰出学生，以此课程为依托，开发设计的相关作品获得中国大学生计算机设计大赛全国一等奖、三等奖及省级奖项多项。多数学生反映在此门课程上获得了物联网智能微控制系统专业知识和工程基本训练。对物联网控制领域求职打下了工程技术基础。其面对企业招聘所做的本科项目描述即为本课程的综合课程设计。总之，通过改革，学生在学习过程中大大提高了积极性和主观能动性，提高了物联网控制系统硬件调试能力和软件编程能力。

参考文献：

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017，3：1-6.

[2]顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究，2017，6：1-13.

[3]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，2：26-35.

[4]董荣胜.“新工科”背景下“计算机科学导论”课程建设初探[J].工业和信息化教育，2018，4：6-11.

[5]刘克江.基于个人实验板的微控制器教学改革探究[J].教育现代化，2018，31：75-78.

[6]潘勇.新工科背景下物联网“射频识别”与“无线传感网络”课程教学改革与实践[J].教育现代化，2018，52：58-60.

基金项目：2017年重庆市教委科技项目——兼容物联网多通信标准小型多频可重构天线技术研究（编号KJ1710241）;2017年重庆三峡学院校级教改项目——基于自主研发智能机器人的物联网核心应用课程群教学改革与实践（编号JG170908）

作者简介：潘勇（1981-），男，汉族，重庆人，博士研究生，副教授，研究方向：物联网通信、智能机器人、无线传感网络。

作者：潘勇 侯梓叶 高子林 熊江