当前,职业技术教育的发展,必须与“中国制造2025”的国家战略对接,锐意改革和创新。职业技术教学的改革和创新,首先是教材的改革和创新。针对电子CAD教学的特点,本书的改革创新,就在于实现了电子CAD课程学生作业的“做以致用”,即从教材的实用性上,以学生为本,以学生后继学科单片机课程应必备的学习工具,即单片机开发板为CAD设计课程内容和目标,这就贴近了学生的学用实际,保证了学生的电子CAD设计图纸,真正能加工制板,并组装成学生单片机课程的学习开发工具。
本书的编写体例以任务驱动式展开。项目一为“AD14系统安装与CAD工程建档”,由任务1组成;项目二为“设计原理图库”,由任务2~任务4组成;项目三为“设计PCB元件库”,由任务5~任务7组成;项目四为“基于模块单元的单片机学习板设计”,由任务8~任务30组成;项目五为“基于层次原理图的单片机开发板设计”,由任务31~任务49组成。
全书的49个任务依次衔接,缺一不可。每个任务都有一个完全对应的微课视频作指导,都能指导学生完成该任务的实作全过程。每一个微课视频的时长都不到10分钟,视频格式都为MP4,能放在手机上,让学生边看边做,手把手指导学生完成每一实作任务。
学生把最终所完成的单片机开发板PCB图发给厂家(需要付费),厂家就能按图加工出精美的电路板,学生用这块电路板,就能焊接安装成功能强大、接口众多、得心应手的51单片机学习开发工具,能满足职业院校学生在校几年的学习使用要求。
为了让学生亲手制成的单片机开发板功能不低于二百多元价位的网售单片机开发板,相应地电路结构就要比较复杂。因此,本书电子CAD设计实训力度,即所绘制电路图的复杂程度,远高于一般的电子CAD教材。怎样才能让学生把错综复杂的电路图设计正确,是本书编写时的第一考虑。因此,本书的编写以绘制电路图的屏幕操作实录图为主线,以操作手法为台词进行展开,对电子CAD技术的很多知识点不作高谈阔论,全力以赴完成电路图的绘制。本书基于对读者的应有责任,在本书的电子资料包中,给出了“单片机学习板原理图”的工程网络表,和单片机开发板“主原理图”的工程网络表,读者可以用这两个表,对照检查自己的原理图设计有无错误,以此确保原理图设计的完全正确。这就要求读者在进行电子CAD设计时,除工程中的5个文件名可以另取他名外,其余的引脚号、焊盘号、元件标识都应全部与本书保持一致。这样,才能借助本书提供的网络表,去检查自己的原理图网络表是否无误,从而判断自己的原理图设计正确与否。只有原理图正确,才能保证PCB图正确,只有PCB图正确,才能保证由PCB图加工而成的电路板不成为废品。
本书的课时分配是这样考虑的,1个任务用1课时。每个任务都有一个视频(屏幕操作实录),视频时长也就是完成这个任务的真实时间,当然这是熟手所用的时间,学生所用时间以其3倍计算比较合理。每课以40分钟计,需48课时,加上机动课时,共需56课时。
本书图文并茂,操作性强,非常便于教和学。教师的教不再是照本宣科,而是对学生的电子CAD绘图操作,进行实时指导、检查及把关。另外,实际教学时,学生最好是两人一组,用一台电脑进行电子CAD设计,用另一台电脑放微课视频,边看边做,即学生甲进行电子CAD设计,学生乙对照视频检查甲的CAD设计操作是否正确,两学生的角色定时轮换。
本书的宗旨是让学生的电子CAD设计实作作品“做以致用”。学生按本书指导完成的单片机开发板功能强劲:①用继电器模块、日历时钟模块及存储器模块,可实现有50个时间节点的实时两路电器的自动开关;②用继电器模块和DS18B20传感器,可实现温度的超温和欠温控制;③用16×16 LED点阵模块,能运行众多的汉字显示程序;④对16×16 LED点阵模块,把点阵元件取下,插上8位数码管转接板,还能实现基于74HC595驱动的八位数码管数字显示;⑤用40DIP和20DIP接口,可实现多种单片机片外存储器的读写,可完成众多24~40双列直插IC的单片机应用编程;⑥在DIP20接口(IC2)上插入ADC0804,可演示模数转换实验,插入DAC0832,可演示数模转换实验;⑦在DIP20接口(IC1)上插入ULN2803及步进电机,可演示步进电机驱动;⑧用6引脚接口插入“HC-SR04”模块,能演示超声波测距;⑨用6引脚接口插入蓝牙模块(或WiFi模块),还能实现电脑与单片机、单片机与单片机、手机与单片机间的蓝牙接口(或WiFi接口)通信;⑩用自由按键(指两极都未接入电路)S8,既能完整演示3×3、4×4矩阵键盘功能,又能作为各种特定用途的按键使用,实现了一键多用。因此,我们还要以这块单片机开发板为硬件环境,开发编写一本案例丰富的“用微课学51单片机”职业技术教材。这本单片机教材,将充分展示由学生亲手制成的单片机开发板,既能完成众多网售单片机学习板开发板的同类案例编程,还能完成众多网售单片机都无法完成的案例编程。这样,让职业院校电子CAD 课程与51单片机课程对接,从而实现“1+1>2”的效果。
本书由重庆市綦江职业教育中心白炽贵、周永灿主编,幸晓光、苟志强、李敏、杨毅为副主编。本书由艾雄伟、朱昌涛担任主审。
本书配有教学指南、电子教案及习题解答。另外还提供了20多个单片机开发板的验证程序和6组LED汉字动态显示程序,以满足读者在各方面的实用需求。有此需要的教师,请在出版社网站(www.hxedu.com.cn)上下载。
编 者