《专业综合项目实验》

课程负责人：王小刚      学分学时：2/40

所属学院：电子信息学院   面向对象:计算机科学与技术

一、课程简介

课程目标：

1. 能针对特定需求进行软硬件功能模块或软件系统设计，并对设计方案和开发流程可行性进行研究。

2.让学生了解企业研发部门真实工作场景，包括开发环境搭建、开发工具选择、核心技术选择及运用、应用层和底层分离、团队合作、开发流程、版本控制、维护升级等。

3.让学生规定的时间内高质量完成项目客户端和服务器端的研发，进而巩固所学理论，提高动手能力、创新能力、综合设计能力以及团队协作能力。

教学团队：

校内：王小刚教授、宁建红讲师、赵孟德讲师。

校外：北京华清远见科技发展有限上海分公司范明凯、高级工程师，周锁琴工程师、申仕超工程师。

课程特色：让学生能够接触最新的计算机嵌入式开发技术、智能识别技术，了解应用环境，鼓励学生进行项目合作和科研创新，培养学生的团队合作精神和创新能力；切实提高专业学生的技术技能水平，而且可以增强学生的就业竞争力和社会适应力。

二、2023-2024学年第一学期实施情况

计算机科学与技术专业的《专业综合项目实验》课程安排在大四上学期，这个阶段学生已经学习了大部分专业基础课程，掌握了专业基本技能和常用工具，基本具备了从事实际产业项目开发所需的知识和技能。学生分组完成了基于opencv的智能人脸识别综合项目开发和基于鸿蒙系统智能小车综合项目开发两个项目。

在课程教学过程中，我们与华清远见公司合作，通过各种现代教学技术模拟企业真实生产环境，并辅助参观等手段，按照学生的实际情况并参考专业培养目标和课程体系设计思想，将企业的真实任务转化为学生的综合实验任务。学生完成本课程后，按照企业的质量标准提交项目成果，不合格者需不断完善。鼓励通过的学生去参加挑战杯等创新创业大赛或者去考取企业认可且含金量高的职业认证。

1.学生完成项目情况总结

第一个项目是基于opencv的智能人脸识别综合项目开发。学生完成了人脸识别系统，实现了该项目的软硬件设计，通过人脸识别技术，可以实现安全监控、身份验证等许多实用的功能，让学生认识到人工智能在现实生活中的应用潜力。同时，学生也学会了敏捷开发过程，如图1所示；项目开发效果如图2所示。

图1敏捷开发流程图 

图2 智能人脸识别效果

第二个项目是基于鸿蒙系统智能小车综合项目开发。本项目由三部分组成：应用端（微信小程序）、设备端（Hi3861）、驱动端（UPS）。

采用微信小程序作为应用端控制界面。在开发微信小程序端之前，需要熟悉 JavaScript 语言、CSS 语言、XML 语言和JSON 语言。在微信小程序端的控制小车界面中需要输入Hi3861 设备端的IP地址，才可以正常的通信。

在设备端采用Hi3861WiFi模组作为主控单元，Hi3861连接附近的WiFi路由器之后，首先获取连接该 WiFi 热点的 IP 地址，然后在OLED显示屏上显示当前设备的IP地址，在设备端系统中创建串口任务、OLED 显示任务、UDP 发送任务、UDP 接收任务等。

在驱动端采用STM32单片机作为驱动单元，在STM32单片机中开启定时器的PWM 功能和编码器采集功能，进行驱动和控制两个直流减速电机，并且在STM32 端开启串口的空闲中断，来接收Hi3861设备端下发的控制指令，来进行控制小车电机的前、后、左、右等动作，使其小车按照功能需求进行执行。

项目整体框架如图3所示： 

图3 基于鸿蒙系统智能小车系统整体框架

本项目使用的是 WF-H861-RTA1 模组作为主控，此模组是基于Hi3861V100 芯片设计的，该芯片是一款高度集成的 2.4GHz 芯片，集成了IEEE 802.11b/g/n 基带和 RF 电路，包括功率放大器 PA、低噪声放大器 LNA、RF balun、天线开关以及电源管理模块等，如图4所示：

图4 主控电路原理图

驱动端主控部分采用STM32G030F6，是基于ARM Cortex-M0+系列的32位处理器，主频为64MHz，它内部集成了8KB的RAM空间和 32KB的Flash空间，另外还集成了I2C、IrDA、LINbus、SPI、UART\USART、DMA、I2S、POR、PWM、WDT 等功能，如图5所示。

图5 主控芯片部分

烧写 Hi3861开发板的程序后，进行 NFC配网，如图6所示。

图6 Hi3861 开发板配网

完成一系列配置后，在手机端app点击“启动或关闭小车”按钮，进行连接 Hi3861 开发板，连接成功时，说明有数据上传，如图7所示。

图7 手机端app智能小车控制界面

可以点击控制界面中的左转、右转、前进、后退按钮，进行测试小车的运动。

图8 智能小车

学生做完了实验后，按小组进行了汇报。企业导师和校内导师对他们的汇报进行的评议，肯定了他们的成绩，同时也指出了不足。学生此次实训的总结：1）实训的核心是实践操作，注重实践操作的过程和细节，理解每个步骤的原理和作用。在实践操作中，遇到问题需要及时解决，积极探索问题的根本原因，以便更好地掌握实践技能。2）通过机器学习算法进行人脸识别检测、智能小车控制行走等任务，学生掌握了机器学习算法的基本原理和应用。在实践操作中，通过使用深度学习框架、嵌入编程开发等方式来学习算法。3）通过智能学习算法、嵌入式开发板编程、烧写程序等任务，学生理解了主控芯片的控制基本原理和应用。在实践操作中，可以通过设计控制算法、使用控制芯片等方式来学习控制系统。4）通过团队合作，学生可以学会与他人协作，相互配合，共同完成任务。在团队合作中，需要学会倾听他人的意见，尊重他人的想法，以便更好地实现团队目标。   

图9 企业工程师现场授课

图10  老师指导学生合作完成项目

图11  答辩老师与校内老师共同为学生讲解

通过本次的产教融合实践教学环节，学生接触到不同领域的实际项目问题，提升了解决问题的能力和创新思维，同时学生进行团队合作，培养了学生的协作能力和沟通能力。本次综合实验完成后，部分学生选择了在华清远见实习，该公司根据学生的实际情况，推荐了学生就业。