单片机原理及应用技术（通用12篇）
单片机原理及应用技术 篇1
引言
单片机原理及应用是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。其目的在于通过学习单片机的内部结构、指令系统和编程方法, 掌握单片机的工作原理、程序编写与调试软件的应用, 培养学生分析问题与解决问题的能力, 培养学生一定的动手能力, 为进一步学习机电控制专业课以及毕业后从事机电产品控制系统的设计与开发工作打下必要的基础。
通过本课程的学习使学生获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能, 掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法, 并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发及维护的能力。
本文讨论了机电专业单片机原理及应用课程的教学方法和教学手段。
1、机电专业单片机原理及应用课程的教学特点
首先, 本课程的先修课程有:电子技术、电工技术、大学计算机基础、程序设计基础。
其次, 单片机原理及应用课程由于具有抽象、不易理解的特点。部分同学将它看成是专业基础课程中的一块“硬骨头”, 尽管花费相当多的时间, 但对单片机CPU执行指令的过程、中断及处理、接口电路设计的时序配合等问题, 仍不能完全理解, 只是似懂非懂。
再次, 授课对象有许多不同。单片机原理及应用课程在本院开设的专业多, 专业不同, 后续课程也不同, 各专业学生的知识基础和专业方向有差异。所以, 各专业在讲授本课时的学时和内容也不尽相同, 长的64学时, 短的仅有24学时。实验课的内容和课时也并不相同。
最后, 上课环境不尽相同, 有的教室是多媒体教室, 有的教室并没有配备多媒体设备。现在是传统课堂教学与多媒体、网络等现代教学手段相结合的时代。
2、机电专业单片机原理及应用课程的教学方法、手段探讨
2.1 本课程采用多媒体课件与板书结合的方式进行课堂教学。
经过多年的教学总结, 我们意识到采用电子教案的教学也有其两面性, 有积极的一面, 也有其消极的一面。应认真研究总结, 有针对性地、对有利于提高教学效果的章节统一设计和制作了部分电子教案, 不搞千篇一律地使用电子教案, 而是只对一些教学效果好的章节使用电子教案, 对教学效果不明显的章节禁止使用电子教案, 仍采用传统的教学方法和手段, 实行有的放矢。使得每个教师可以根据自己的教学风格进行修改, 形成各具特色的电子教案。
2.2 合理取舍教学内容、注重对学生学习能力的培养。
单片机原理及应用是机械工程与自动化学院开设的技术基础平台课, 课程讲授要分清哪些内容是目前暂时可以不学而留待以后学习, 哪些内容是主要的, 哪些内容是次要的。决不能“眉毛胡子一把抓”, 不加分析、不分主次, 使学生难以入门。另外, 在讲授本课程时, 还要把与单片机相关的后续内容同时介绍给学生。例如, 数字信号处理器、嵌入式微处理器等, 激起学生的兴趣, 使学生的眼界更加开阔, 真正把学到的单片机课程内容与上述内容联系起来, 举一反三。为学生的就业和攻读硕士学位打好基础。通过教学的实践证明, 学生得到很好的效果, 重点突出了对学生学习能力的培养。
2.3 启发式教学, 激发学生自主学习
教学过程中采用回忆式提问、理解式提问、应用式提问, 专题讨论等方法, 利用网络等媒介, 积极引导学生主动思考, 培养学生好的编程习惯。在习题课上, 让部分学生到黑板上编程、计算或解题, 大部分学生在下面思考解题, 然后引导学生开展讨论, 收到很好的效果。
在教学过程中还注意强调专业名词的英文注释和英文缩写, 使学生了解单片机原理中重要术语的英文名称, 加强对教学内容的理解和掌握, 激发学生的学习兴趣, 帮助学生学习专业英语。
课堂教学除了发挥教师的主导作用外, 本课程充分发挥了教师与学生的互动, 调动学生主动学习的积极性。在授课中, 特别注意课堂教学方法的改进。由于单片机课程是与一门紧密结合实际的课程, 因此, 一定要让学生清楚所讲授内容的意义和目的, 与实际相结合, 使学生感兴趣。讲授的内容要承上启下, 先行课程为计算机原理, 单片机是计算机的一个特例。教师要把要讲授的内容与先行内容间的联系和区别讲清楚。教学过程中要经常与学生交流, 充分利用课前的时间和课间时间, 发现问题应及时讲解。
课堂教学中, 要注重问题的引出, 如何深入, 采用何种的工具和方法, 都有哪些设计方案, 这些设计方案各有哪些特点?适用什么场合?在做出结论处, 进行适当启发, 尽量引导学生做出正确的结论。在介绍应用系统设计时, 尤其是要注意设计能力的培养, 要有系统的概念。把具体的单片机应用系统的实物拿到课堂上, 让学生对实际的应用系统有一个感性认识。课程结束时, 给学生布置一个应用系统设计的大作业, 这对培养学生的设计能力, 与实际联系的能力是大有益处的。使学生真正地应用所学的知识去设计一个应用系统。
2.4 注重理论联系实际, 加强实验课和课程设计等实践教学环节
对于计算机知识的学习有两种不同的学习方法:一种是侧重知识的学习, 从原理入手, 注重理论和概念;另一种是侧重应用的学习, 从实际入手, 注重掌握其应用方法和技能。不同的人应根据其具体情况选择不同的学习方法。而本课程正是属于应用设计类课程, 是与实际紧密结合的, 故应注重实验教学, 采用动态跟踪方法促进教学。指导学生课程实验的过程即为对学生学习状况的动态跟踪过程。实验的过程反映出学生对讲授知识的理解和接受程度, 通过实验可以了解学生学习的难点所在, 从而可以帮助我们在教学过程中不断改进教学教法, 以适应不同层次的学生要求;同时实验教学更直观, 可以当堂纠正学生的错误和不良习惯, 学生对一些知识还是懵懵懂懂, 实验课程是教师与学生进一步面对面交流的过程, 很好地把握这个过程的教学, 将会使教学的效果更直接。有一些问题, 老师在讲台上讲半天也不明白, 而自己上机练习就清楚了。这就是增加课程的实践教学环节的目的。
2.5 充分利用各种资源, 促进自主学习
针对目前单片机技术日新月异的发展和新产品的不断推出, 推荐单片机相关的优秀专业网站, 鼓励和引导学生上网了解单片机的发展和应用形势以及通过网络向他人学习如何学习单片机的方法。或采用请进来和走出去相结合的方式, 请项目或公司的专业人员做报告, 带领学生参加公司举办的免费讲座, 增强学生的感性认识和加深学生对单片机应用技术重要性的理解。
2.6 多样化的考试手段, 检验并提高教学效果
实行考、教分离, 课程的考试成绩将实验考核与试卷考试相结合, 并有开卷与闭卷两种考试形式。综合实训的成绩评定将平时的工作态度, 独立工作能力, 设计的正确性、合理性、完整性, 说明书的规范性, 有自己的发挥和创意等因素综合考虑。
注重实验, 注重作业, 注重教师的课堂提问, 避免一张考试卷就决定成绩。本课程在成绩考核上做了改革。课程的最终成绩由3部分组成。试卷占70%, 实验占20%, 平时作业占10%。
上述各种教学方法不是孤立使用的, 实际教学过程中, 经常是多种教学方法有机结合, 对该课程教学起到事半功倍的效果。
3、结束语
经过本课程教学实践改革, 单片机原理及应用课程教学取得了较好的效果。使学生学习兼顾理论和应用, 往往从实际入手, 注重掌握其应用方法与技能。学生们的兴趣高涨, 积极主动申报有关单片机方面的创新项目, 已取得一定的成效。
参考文献
[1]徐维祥等.单片微型机原理及应用[M].大连:大连理工大学出版社.1996年5月
[2]林全新.单片机原理与接口技术[M].北京:人民邮电.2002年2月
[3]姜志海, 刘连鑫.单片微型机原理及应用[M].北京:机械工业出版社.2007年1月
单片机原理及应用技术 篇2
1、设计内容及要求...............................................................................................2 1.1、设计内容..............................................................................................2 1.2、设计要求..............................................................................................2 1.3、撰写设计报告......................................................................................2
2、总体方案设计...................................................................................................2 2.1、方案图................................................................................................2 2.2、面板布置图.........................................................................................2 2.3、方案讨论.............................................................................................3 2.4、明晰任务.............................................................................................4
3、电路原理图......................................................................................................4
4、程序框图.........................................................................................................5 4.1、显示子程序流程图............................................................................5 4.2、实时时钟芯片 1302 读/写数据流程图............................................6
5、编程序................................................................................................................6
6、调试....................................................................................................................6 6.1、软件调试.............................................................................................6 6.2、仿真调试..............................................................................................7
7、自我感想............................................................................................................7
8、参考书目............................................................................................................8 附录：C 语言编程源程序.......................................................................................8 1.设计内容及要求 1.1、设计内容：
以AT89C51 单片机为核心，制作一个 LCD 显示的智能电子钟。1.2、设计要求：
(1)计时：秒、分、时、天、周、月、年。(2)闰年自动判别。
(3)五路定时输出，可任意关断（最大可到16路）。(4)时间、月、日交替显示。(5)自定任意时刻自动开/关屏
(6)计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置）
(7)键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由功能键K1、K2完成 1.3、撰写设计报告
单片机课程设计是以课题或项目设计方式开展的一门课程，具有较强的综合性、实践性，是工科、工程类院校或职业类院校电类专业在校生的必修课，是将单片机原理与应用课程的理论知识转变为应用技术的重要教学环节。这一环节不但能加深对单片机原理的理解，而且还能培养学生的实践动手能力，开发学生的分析、解决问题的能力。单片机课程设计环节的训练能够让学生知道单片机工程项目的制作过程，使学生尽早了解单片机系统的开发过程。
2.总体方案设计 2.1、方案图
2.2、面板布置图
2.3、方案讨论
方案一:采用实时时钟芯片
实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点计时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用 CPU 的时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性 RAM，可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据，由于功能完善，精度高，软件程序设计相对简单，且计时不占用 CPU 时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。
方案二：软件控制
利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时及秒表计时。该方案节省硬件成本，且能使设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而掌握单片机应用技术 MCS-51 汇编语言程序设计方法，因此，本系统设计采用此种软件控制方法来实现计时。而由于 Atmel 公司 的AT89C51 是一种自带 4KB Flash 存储器的低电压、高性能的 CMOS 8 位微处理器。该器件采用 Atmel 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准 的MCS-51 指令集和输出引脚相兼容。AT89C51 将多功能 8 位 CPU 和闪存集成在单个芯片中，是一种高效的微控制器，使用也更方便，寿命更长，可以反复擦除 1000 次。形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能价格比的微控制器。它的功能强大而且也比较容易购买，故本设计中所选的单片机为 AT89C51 单片机。2.4、明晰任务
采用 AT89C51 单片机作为系统的控制核心。时钟数据通过市场上流行的时钟芯片 DS1302 来获取。DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和 31 字节静态 RAM，可以通过串行接口与计算机进行通信，使得管脚数量减少。实时时钟/日历电路能够计算 2100 年之前的秒、分、时、日、星期、月、年的，具有闰年自动判断调整的能力。定时电路能够实现自定任意时刻自动开/关屏，采用 LCD LM016L 显示年、月、周、天、时、分、秒。通过按键开关实现微调，确保计时精度：误差≤1 秒/月。DS1302 时钟芯片的主要功能特性：
(1)能计算 2100 年之前的年、月、日、星期、时、分、秒的信息；每月的天数
和闰年的天数可自动调整；时钟可设置为 24 或 12 小时格式。(2)31B 的 8 位暂存数据存储 RAM。(3)串行 I/O 口方式使得引脚数量最少。
(4)DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需 3 根线。
(5)宽范围工作电压 2.0-5.5V。
(6)工作电流为 2.0A 时，小于 300nA。
(7)功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于 1mW。
3．电路原理图
4．程序框图
4.1、显示子程序流程图
4.2、实时时钟芯片 1302 读/写数据流程图
5．编程序 源程序见附录部分 6．调试 6.1、软件调试
目前设计过程中容易造成元件和仪器仪表的损坏，而借助 Keil 和 Proteus进行单片机系统的开发，可以节省设计成本，提高设计速度。Keil 软件包是一个功能强大的开发平台，它包括项目管理器、CX51 编译器、AX51 宏汇编器、BL51/LX51 连接定位器、RTX51 实时操作系统、Simulator 软件模拟器及 Monitor51 硬件目标调试器。它是一种集成化程度高的文件管理编译环境，主要功能为编译 C 语言源程序，汇编程序或混合语言源程序，连接和定位目标文件和库，创建 HEX 文件，调试目标程序等。Keil 是目前最好的 51 单片机开
发工具之一。Keil 支持软件模拟仿真（Simulator）和用户目标调试（Monitor51）两种工作模式。前者不需要任何单片机硬件即可完成用户程序仿真、调试，后者利用硬件目标板中的监控程序可以直接调试目标硬件系统。Proteus 是一个完整的嵌入式系统软件、硬件设计仿真平台，它包括原理图输入系统 ISIS、带扩展的 Prospice 混合模型仿真器、动态元件库、高级图形分析模块和处理器虚拟系统仿真模型 VSM。ISIS 是 Proteus 系统的中心，具有超强的控制原理设计环境。ProteusVSM 最重要的特点是能把微处理器软件作用在处理器上，并和该处理器的任何模拟和数字元件协同仿真，仿真执行目标码就像在真正的单片机系统上运行一样，VSM CPU 模型能完整仿真 I/O 接口、中断、定时器、通用外部设备口及其他与 CPU 有关的外部设备，甚至能仿真多个处理器。6.2、仿真调试 Proteus 仿真
7．自我感想
经历过这么多天不间断的课程设计，我们有挺多感触的，从最基本上说我们看到了，也意识到了自己的不足，对于不断克服的各种阻碍也让我们体会到了课程设计的意义所在。对于只接触课本只动笔杆的我们，面临实际的设计尺寸，让我们很是尴尬，都说理论联系实际，真正到联系的时候才发现挺困难的，不过正是理论知识的各种补充才让我们能最终完成任务，然后深深地体会到理论对现实的指导作用。我们现在最缺乏的就是实际工作经验，而理论联系实践并不像我们想象的那么简单，他需要坚实的理论基础和实际工作经验。坚实的理论基础决定了我必须坚持学习新的知识新的理论，完善了自己的知识结构，才能在以后的实际中轻松面对，才能设计出更好的更有益于人们生活与工作的机械，才能跟上时代的步伐，不被淘汰。在这个一边忙着复习忙着考试又要准备课程设计的日子里，真真正正的体会到了时间的宝贵，有点像高中忙忙碌碌的生活，不过能按时完成课程设计对我们来说也是一个莫大的安慰。严谨和细心是做机械设计的必要态度，要想做好一件事，就必须一丝不苟、态度认真。俗话说：“失之毫厘，谬之千里。”在机械设计上尤其应该注意。在以后的工作中，你的很小的一个疏忽将会造成一个公司很大的损失，甚至给用户带去生命危险，而自己也会为自己的不负责任行为付出代价。再者就是设计中要严谨和细心，对于机械是不能出差错的，任何的微小误差都可能产生不可预计的后果，当然对于我们来说就是设计中要走一些弯路，而且在这个严重缺少时间又惦记回家问题的我们来说也是一个很严重的后果。不过，困难虽是难免的，但我们有信心就能并且已经战胜了困难，完成了这个无比揪心的课程设计。因为时间等各种关系设计中难免有些不足还请老师助教给予批评和帮助。
8．参考文献
《MCS-51 系列单片机原理及应用》 孙涵芳 主编 《新概念 51 单片机 C 语言教程》 郭天祥 主编 《51 单片机课程设计》 周向红 主编 《单片机原理及其应用教程》 张元良 主编 附录：C 语言编程源程序
#include
uint year_data,t;//-----sbit SCLK=P3^5;//DS1302 通讯线定义 sbit DIO=P3^6;sbit RST=P3^7;sbit speak=P0^0;sbit DS=P2^0;//595 通讯线定义 sbit SH_CP=P2^1;sbit ST_CP1=P2^2;sbit ST_CP2=P2^3;sbit ST_CP3=P2^4;sbit ST_CP4=P2^5;sbit ST_CP5=P2^6;sbit ST_CP6=P2^7;sbit ST_CP7=P3^0;sbit ST_CP8=P3^1;sbit OE1=P1^0;sbit OE2=P1^1;sbit OE3=P1^2;sbit OE4=P1^3;sbit OE5=P1^4;sbit OE6=P1^5;sbit OE7=P1^6;sbit OE8=P1^7;sbit K1=P3^2;//按键接口定义 sbit K2=P3^3;sbit K3=P3^4;sbit K4=P0^1;sbit K5=P0^2;//-----void write_595(uchar temp)//写 74HC595 一个字节 { uchar temp_595,i;temp_595=temp;for(i=0;i<8;i++)
{
SH_CP=0;
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shi=read_1302(0x85)&0x3f;//读时 date=read_1302(0x87);//读日 month=read_1302(0x89);//读月 year=read_1302(0x8d);//读年 day=read_1302(0x8B);//读星期 write_595(miao);//显示秒 ST_CP1=0;ST_CP1=1;ST_CP1=0;delaynus(10);write_595(fen);//显示分 ST_CP2=0;ST_CP2=1;ST_CP2=0;delaynus(10);write_595(shi);//显示时 ST_CP3=0;ST_CP3=1;ST_CP3=0;delaynus(10);write_595(date);//显示日 ST_CP4=0;ST_CP4=1;ST_CP4=0;delaynus(10);write_595(month);//显示月 读 ST_CP5=0;ST_CP5=1;ST_CP5=0;delaynus(10);write_595(year);//显示年 ST_CP6=0;ST_CP6=1;ST_CP6=0;delaynus(10);write_595(xingqi[day]);//显示星期 ST_CP7=0;ST_CP7=1;ST_CP7=0;delaynus(10);} //----------void ds1302_init()//1302 初始化 { RST=0;SCLK=0;/* write_1302(0x80,0x00);//设置初始值 SEC write_1302(0x82,0x00);//设置初始值 MIN write_1302(0x84,0x00);//设置初始值 HR write_1302(0x86,0x00);//设置初始值 DATE write_1302(0x88,0x00);//设置初始值 MONTH write_1302(0x8A,0x00);//设置初始值 DAY */ write_1302(0x8C,0x10);//设置初始值 YEAR } //--------------void PORT_INIT()//端口初始化 { P0=0XFE;P1=0X00;P2=0X00;P3=0XFC;} void time_init()//定时器初始化 { TMOD=0x11;//设置定时 器 01 都为工作方式 1 TH0=(65536-50000)/256;//装入初值 TL0=(65536-50000)%256;TH1=(65536-10000)/256;//装入初值 TL1=(65536-10000)%256;PT0=1;//T0 定时器优先级最高 EA=1;//开总中断
ET0=1;//开定时器 0 中断 ET1=1;//开定时器 1 中断 TR0=1;//启动定时器 0 TR1=1;// 启动定时器 1 } //--------------void main(void)//主程序 { PORT_INIT();ds1302_init();time_init();year=read_1302(0x8d);//读年数据 year_data=0x2000|year;write_595(year_data>>8);//显示 2010 年的 20 字样 ST_CP8=0;ST_CP8=1;ST_CP8=0;set_shi=0x09;//闹钟初始值设定 set_fen=0x39;time_flag=0;//标志位 set=0;while(1){ switch(set){ case 0: //设置秒 { display();// 显 示 子 程 序
if((shi==set_shi)&&(fen==set_fen)&&(time_flag==0))小时和分钟 { speak=~speak;if((K2==0)&&(time_flag==0))//按键 K2 停 止闹钟响 { P0&=0XFE;time_flag=1;} delay(10);} } break;} if(fen==set_fen+1)// 当 不 按 下 闹 钟 停止按键，一分钟后自动停止闹 钟 { P0&=0XFE;time_flag=0;} } } //--------void time0()interrupt 1 // 定时 器 0 中断 { TR0=0;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;mun++;if(mun==15){ mun=0;switch(set){ case 1: //设置秒闪烁 {OE1=1;delay(300);OE1=0;} break;case 2: //设置分闪烁 { OE2=1;delay(300);OE2=0;} break;case 3: //设置时闪烁 { OE3=1;delay(300);OE3=0;} break;case 4: //设置日闪烁 { OE4=1;delay(300);OE4=0;} break;case 5: //设置月闪烁 { OE5=1;delay(300);OE5=0;} break;case 6: //设置年闪烁 { OE6=1;OE8=1;delay(300);OE6=0;OE8=0;} break;case 7: //设置星期闪烁 { OE7=1;delay(200);OE7=0;} break;case 8: //设置闹钟闪烁 { OE2=1;OE3=1;delay(200);OE2=0;OE3=0;} break;} } TR0=1;} //-----------void time1()interrupt 3 // 定时器 1 中断 { TR1=0;//先关定时器 TH1=(65536-20000)/256;TL1=(65536-20000)%256;//-if(K1==0){ delay(10);if(K1==0){ set++;if(set==9){ set=0;write_1302(0x80,miao);//设置初始值 SEC write_1302(0x82,fen);//设置初始值 MIN write_1302(0x84,shi);//设置初始值 HR write_1302(0x86,date);//设置初始值 DATE write_1302(0x88,month);// 设置初始值 MONTH write_1302(0x8A,day);//设置初始值 DAY write_1302(0x8C,year_data);//设置初始值 YEAR } t=50000;while((!K1)&&t){ t--;} } } //-------if(K2==0){ delay(10);if(K2==0){ switch(set){ case 1: { miao++;if((miao&0x0f)>0x09){ miao+=0x10;miao&=0xf0;} if(miao==0x60){ miao=0x00;} write_595(miao);ST_CP1=0;ST_CP1=1;ST_CP1=0;} break;case 2: { fen++;if((fen&0x0f)>0x09){ fen+=0x10;fen&=0xf0;} if(fen==0x60){ fen=0x00;} ST_CP2=0;ST_CP2=1;ST_CP2=0;} break;case 3: { if((read_1302(0x85)&0x80)==0x00){ shi++;if((shi&0x0f)>0x09){ shi+=0x10;shi&=0xf0;} if(shi==0x24)//24 小时制 { shi=0x00;} } else { shi=(shi|0x80)+1;if((shi&0x0f)>0x09){ shi+=0x10;shi&=0xf0;} if(shi==0x12)//12 小时制 { shi=0X80;} } write_595(shi);//显示时 ST_CP3=0;ST_CP3=1;ST_CP3=0;} break;case 4: { date++;if((date&0x0f)>0x09){ date+=0x10;date&=0xf0;} if((date==0x32)&&((month==0x01)||(month==0x03)||(month==0x05)||(month ==0x07)||(month==0x08)||(month==0x10)||(month==0x12))){ date=0x01;} else if((date==0x31)&&((month==0x04)||(month==0x06)||(month==0x09)||(month ==0x11))){ date=0x01;} else if((date==0x29)&&(month==0x02)&&((year_data|read_1302(0x8d))%100!=0)& &((year_data|read_1302(0x8d))%400!=0)){ date=0x01;} else if((date==0x30)&&(month==0x02)&&((year_data|read_1302(0x8d))%100==0)& &((year_data|read_1302(0x8d))%400==0)){ date=0x01;} write_595(date);ST_CP4=0;ST_CP4=1;ST_CP4=0;} break;case 5: { month++;if((month&0x0f)>0x09){ month+=0x10;month&=0xf0;} if(month==0x13){ month=0x01;} write_595(month);ST_CP5=0;ST_CP5=1;ST_CP5=0;} break;case 6: { year_data++;if((year_data&0x000f)==0x0a){ year_data+=0x0010;year_data&=0xfff0;} if((year_data&0x00ff)==0xa0){ year_data+=0x0100;//向前进 1 year_data&=0xff00;//后面尾数归 0 } write_595(year_data);ST_CP6=0;ST_CP6=1;ST_CP6=0;write_595(year_data>>8);ST_CP8=0;ST_CP8=1;ST_CP8=0;} break;case 7: { day++;if((day&0x0f)==0x08){ day=0x01;} write_595(xingqi[day]);ST_CP7=0;ST_CP7=1;ST_CP7=0;} break;} t=50000;while((!K2)&&t){ t--;} } } //-------------------------if(K3==0){ delay(10);if(K3==0){ switch(set){ case 1: { miao--;if((miao&0x0f)==0x0F){ miao&=0xf9;//减到 0 后，再减一次就归 0, } if(miao==0xF9)//当全部减到 00 时，再 减一次就为 59 { miao=0x59;} write_595(miao);ST_CP1=0;ST_CP1=1;ST_CP1=0;} break;case 2: { fen--;if((fen&0x0f)==0x0F){ fen&=0xf9;} if(fen==0xF9){ fen=0x59;} write_595(fen);ST_CP2=0;ST_CP2=1;ST_CP2=0;} break;case 3: { if((read_1302(0x85)&0x80)==0x00){ shi--;if((shi&0x0f)==0x0F){ shi&=0xf9;} if(shi==0xF9)//24 小时制 { shi=0x23;} } else { shi=(shi|0x80)-1;if((shi&0x0f)==0x0F){ shi&=0xf9;} ST_CP4=0;} break;case 5: { month--;if((month&0x0f)==0x0F){ month&=0xf9;} if(month==0x00){ month=0x12;} write_595(month);ST_CP5=0;ST_CP5=1;ST_CP5=0;} break;case 6: { year_data--;if((year_data&0x000f)==0x0F){ year_data&=0xfff9;} if((year_data&0x00f0)==0xF0){ year_data&=0xf999;} write_595(year_data);ST_CP6=0;ST_CP6=1;ST_CP6=0;write_595(year_data>>8);ST_CP8=0;ST_CP8=1;ST_CP8=0;} break;case 7: { day--;if((day&0x0f)==0x00){ day=0x07;} write_595(xingqi[day]);ST_CP7=0;ST_CP7=1;ST_CP7=0;} break;} t=50000;while((!K3)&&t)//松手检测 { t--;} } } //---switch(set){ case 8: { if(K4==0){ delay(10);if(K4==0){ if((read_1302(0x85)&0x80)==0x00){ set_shi++;if((set_shi&0x0f)>0x09){ set_shi+=0x10;set_shi&=0xf0;} if(set_shi==0x24)//24 小时制 { set_shi=0x00;} } else { set_shi=(set_shi|0x80)+1;if((set_shi&0x0f)>0x09){ set_shi+=0x10;set_shi&=0xf0;} if(set_shi==0x12)//12 小时制 { set_shi=0X80;} write_595(set_shi);// 显示闹 钟的时 ST_CP3=0;ST_CP3=1;ST_CP3=0;t=50000;while((!K4)&&t){ t--;} } } //----if(K5==0){ delay(10);if(K5==0){ set_fen++;if((set_fen&0x0f)>0x09){ set_fen+=0x10;set_fen&=0xf0;}
if(set_fen==0x60)
{
set_fen=0x00;
} write_595(set_fen);ST_CP2=0;ST_CP2=1;ST_CP2=0;t=50000;while((!K5)&&t){ t--;} } set_shi+=0x10;set_shi&=0xf0;} if(set_shi==0x12)//12 小时制 { set_shi=0X80;} write_595(set_shi);// 显示闹 钟的时 ST_CP3=0;ST_CP3=1;ST_CP3=0;t=50000;while((!K4)&&t){ t--;} } } //----if(K5==0){ delay(10);if(K5==0){ set_fen++;if((set_fen&0x0f)>0x09){ set_fen+=0x10;set_fen&=0xf0;}
if(set_fen==0x60)
{
set_fen=0x00;
单片机原理及应用技术 篇3
【关键词】项目化教学 ； 单片机课程改革
【中图分类号】G71 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）23-0253-02 一、单片机课改概述
近年来，传统的职业教育教学模式由于难以发挥学生的主观学习能动性，已经不能适应职业教育的发展。项目化教学是一种能针对当前就业市场的人才需求、结合当前职业院校学生的教学特点、注重培养学生职业能力的教学模式。
所谓项目化教学，就是以工作任务为中心，以科学合理的行为导向为方法，根据学生职业能力培养的需要，密切联系实际。项目化教学改革的主要方向就是将专业基础课程和专业课程及实际实践相结合，设计成具体技能培养的训练项目，根据训练项目组织实施教学与考核，使高等职业教育的人才培养能力目标得以实现。
高职院校的项目化教学改革是为了综合培养学生职业意识和技能；强调了学生的自主学习能力、师生互动性与成果应用的结合。它不仅使教学得到多元化发展，课堂教学气氛也更加活跃，还能使学生得到专业化训练。
《单片机》是一门具有很强的实践性的专业课程，它需要的不仅仅是理论，而且理论知识是需要死记硬背的，很抽象不好懂，若与实践相结合，学以致用，那教学效果就截然不同了。针对于传统的教学方法，高职学院的学生在学习单片机时总会遇到很多困难，如：
1.以老师为主体，学生只能被动的接收，无法激发学生的学习兴趣，学生们普遍感到枯燥难学，甚至难以接受。
2.单片机硬件抽象，在学习过程中很难产生相应的实物映射。
3.教学观念陈旧（课堂学习+实验），随有实验，但只在实验台上操作，所有器件都是固化好的，学生不能进行硬件设计，且实验台操作不能直观的反映所做的单片机系统的结构，学生的主观能动性不能充分发挥。
4.现有的实验实训设备体现不出来《单片机》课程学习的创造性，局限了学生的能力培养。
二、实施方案研究
基于工作过程的项目化教学，以职业活动为导向，以能力为目标，以学生为主体，以素质为基础，以项目为载体，以行动过程为途径，以师生互动为方式，以学生的能力培养为教学活动最重要的目标。教师在整个教学过程中，是一个组织者，协调人，在项目化教学中起主导作用。
本文从项目化教学改革优化得来，通过对所设计的一个情景《太阳能供电的智能交通系统设计》，就能贯穿整个单片机课程的学习，从简到难，引导学生设计并制作出成品。大大提高了学生的学习兴趣，鍛炼了学生主观能动性和创造性，在项目化教学中寻找最优，使学生能够更轻松，更有自信的主动学习。学完这门课程使学生有成就感。
设计一个项目，贯穿单片机学习的始终，从最初的硬件结构到最后的系统设计。
此情景研究的主要内容：
1.proteus仿真软件的使用
学习仿真软件对于单片机的教学大有帮助，对于所设计的小系统可以仿真调试，大大提高工作效率，由于可以有实际操作，学生的兴趣大大提高。
2.单片机最小系统
通过对单片机引脚排列及功能的学习，让学生了解单片机是什么样的器件；掌握单片机正常工作最基本的条件是要有正确的电源、时钟及复位信号。
3.单个信号灯闪烁
通过对此部分的学习，要熟悉MCS-51单片机的内部结构；掌握MCS-51单片机各组成部分的功能和特点；同时了解单片机系统开发的基本流程；掌握单片机中输出端口的控制方法。
4.控制流水彩灯显示
通过对此部分的学习，要熟悉的指令功能及寻址方式。学会单片机指令的使用方法，为今后自学其他类型单片机的指令打下基础。
5.按键控制彩灯亮灭
通过对此部分的学习，要掌握汇编语言程序设计的结构化设计方法；如何使用按键去控制灯。
6.LED显示控制
通过对此部分的学习，要掌握汇编语言程序结构及编程方法；掌握MCS-51单片机汇编语言中伪指令的功能特点；LED显示器的使用及编程方法及其动态显示；可延伸到各种显示器及电路的应用。
7.频率计
通过对此部分的学习，要了解单片机时如何实现定时和计数的；掌握应用定时/计数器来实现定时和计数的程序设计及其初始化编程结构。
8.外中断控制的LED显示
通过对此部分的学习，要掌握单片机中断系统的结构及功能；熟悉带有中断的单片机控制系统的程序设计方法。
以上课程内容均采用学生上机仿真训练为主，老师指导为辅的方式进行。课前老师要准备好充分的复习材料，尽量复合和接近学生思维，让学生可以轻松的自主学习。还提供了实操训练的机会，学生可以根据自己的能力，挑选项目搭建实际电路，进行单片机整体的设计训练，有条件做出实物可大大激发学生的学习和动手操作的动力。
在教学过程中引进最新的嵌入式科研仿真与开发平台proteus以及keil，对单片机系统进行演示教学，使学生直观的感受单片机的工作状态，让学生亲身体验单片机系统的设计、软件调试及仿真运行。
此课程设计的创新之处就在于强化了学生的主体地位；理论教学融入系统设计中，把复杂枯燥的理论知识简单化，在实践中更容易理解和掌握；项目选题完全覆盖单片机所有知识点覆盖全面，且可从简到难逐步设计；采用清洁能源太阳能供电，拓宽了学生的知识面。不再沿用小型的教学载体，完成单片机的教学，而是采用了大规模的模拟系统来完成，不仅锻炼了学生的编程能力，也锻炼了学生开发大工程的能力。
三、结语
根据高职教育自身的特点及传统教学方法存在的弊端，高职单片机课程的项目化教学法切实可行，且效果良好。通过做项目能够掌握单片机系统的硬件设计，软件编程和调试的基本技能，提高了学生的动手操作能力，从简单的系统一步步学习到复杂的，学生每一个系统的实现，都能看到自己的学习效果和成果，从中感受到自身的能力和知识得到提高，这是一种良性的心理刺激，增强了学生的学习兴趣，大大提高了教学效果，也拉近了学生和职业的距离，为毕业求职打下了良好和夯实的理论与实践的基础。
参考文献
单片机原理及应用技术 篇4
目前,国内各高校在进行单片机教学方面,大多仅使用板书,其实验手段是使用单片机试验箱进行实验。这种传统的教学方式和实验方式,往往受到诸如硬件资源、时间和空间等条件的限制,并且由于实验仪器的某些固有限制,使学生无法进行一些有创新性的设计,容易挫伤学生学习单片机的积极性。
随着计算机技术的飞速发展,利用计算机软件的仿真技术,可以充分地仿真诸如电子电路的工作状况等实际工程问题,Multisim软件便是一种可以进行电子电路仿真的软件。采用Multisim仿真软件进行单片机仿真实验具有许多优点,如实验内容不再受硬件限制、实验用时少、基本没有硬件损耗等。将Multisim软件引入教学中,尤其是使用多媒体教学时进行程序和电路的实际运行,并作为传统实验的重要补充,极大地丰富了教学手段和实验手段。
一、Multisim软件简介
Multisim软件是加拿大Interactive Image Technologies公司(简称IIT公司)推出的一款专门用于电子线路仿真与设计的EDA(Electronic Design Automation)工具软件,其前身为EWB(Electronics Workbench)软件。该仿真软件以Windows为基础,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路行为进行仿真。
Multisim的主要特点是:1.直观的图形界面,绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上;2.丰富的元件库,包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC以及MCU模块等;3.丰富的测试仪器,具备数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器。
二、Multisim在单片机实验中的应用实例
利用Multisim的元件库进行电子系统的设计,以流水灯显示电路为例,阐述采用Multisim软件进行设计及仿真的过程。
1. 系统功能
该电路以8051单片机为控制核心,以8个红色发光二极管接PO口为流水灯变换闪烁,以1个共阴极LED为功能选择显示器件,以1个红色发光二极管为上电指示灯,以1个常开瞬动按钮接外部中断0为停止按钮,以4个常开瞬动按钮接4输入与门后进行与操作后接外部中断0为功能选择按钮,同时4个功能按钮分别接P3.4~P3.7以判断功能选择。上电后,上电指示灯亮,所有流水灯全亮,功能选择显示LED灭。按下功能选择按钮J2后,8个流水灯以一定时间间隔依次循环熄灭—点亮,功能选择显示LED显示1;按下功能选择按钮J3后,8个流水灯分为两组,每相邻4个为一组,两组灯以一定时间间隔循环熄灭—点亮,功能选择显示L E D显示2;按下功能选择按钮J4后,8个流水灯分为两组,奇数4个灯为一组,偶数4个灯为一组,两组灯以一定时间间隔循环熄灭—点亮,功能选择显示LED显示3;按下功能选择按钮J5后,8个流水灯以一定时间间隔循环全灭—全亮,功能选择显示LED显示4。在任何时刻,按下停止按钮J1后,8个流水灯全部熄灭,功能选择显示LED显示0。此时可重新按下功能选择按钮J2~J5,以使流水灯闪动。
2. 硬件电路
单片机使用8051,在Multisim元件库的MCU module组的805x库中。红色发光二极管最大允许电流为5mA,在Diodes组中的LED库中。共阴极LED的最大允许电流为10mA,在Indicators组中的HEX-DISPLAY库中。常开瞬动按钮在Electro-Mechanical组中的MOMENTARY-SWITCHES库中。4输入与门使用74LS21,在TTL组的74LS库中。电阻排电阻为500Ω,在Basic组的RPACK中。其电路如图1所示。
因为Multisim的单片仿真模块仿真时不需起振电路,也不需上电复位电路,因此,图1中没有晶振电路和上电复位电路。
3. 软件编程
(1)定义4个标志位,对应4个功能选择。
(2)在主程序中,将4个标志位清零,打开外部中断0,外部中断1,定时器中断0。其中,外部中断0用于停止按钮,外部中断1用以功能选择按钮,定时器中断0用于产生定时中断,在定时器0的中断响应函数中进行流水灯的闪烁。
(3)编写外部中断0,外部中断1,定时器中断0的中断响应函数。
定时器0的中断响应函数如下:
三、结束语
本文介绍了Multisim仿真软件在单片机教学中的应用。将Multisim软件引入单片机教学中,无须购置硬件设备和焊接电路,节省了大量时间和资金,而且在课堂上可以实际运行该软件以仿真某个实际电路,使学生获得较强的感性认识,可以较好地弥补传统教学方法的不足。同时,学生还可以在课外独立设计、验证自己的系统,有助于培养学生的思维能力和创造能力。实践证明,这种教学方法效果显著,激发了学生的学习热情,调动了学生的学习积极性,有利于学生对单片机相关内容的深入理解,培养了学生自主学习能力,提高了单片机课程的教学效果。
参考文献
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[4]朱向庆.单片机原理及应用教学改革探索[J].高教论坛,2009,5:101～103
单片机原理及应用技术 篇5
1、课程编码：1302009602、英文名称：project work for 《the principle and application of single chip computer》
3、学时/学分：
总学时：1周，学分：1学分，时间安排：第五学期
4、课程负责人：石亚和
5、课程设计主要内容简介
目的： ⑴ 配合《单片机原理及应用》课程，加强实践训练，使学生巩固理论课程所学内容，加深对原本抽象的学习内容的理解深度，达到良好的教学效果。⑵ 结合专业特点，培养学生独立科研和设计开发能力，并为以后的毕业设计打下坚实的基础。
任务： ⑴ 学生围绕教师提出的设计课题进行选择论证，确定自己的方案，做必要的实验，进行原理图设计和印刷电路板设计并完成设计图纸； ⑵写出设计说明书。
要求：⑴ 学生原则独立完成设计工作，可每2-3人为一组，各组题目不同，由2-3名教师分别指导。⑵ 课程设计期间应集中统一在确定的地点进行工作，不得缺席。学生应准备专用的笔记，记录设计期间的计算数据、所查阅的资料文献、改进措施等内容以备平时检查。实施计划：第5学期期末安排进行，提前4周在课程进行中下发设计题目并要求学生分组 完毕和进行题目初选。提前1周所有指导教师与学生见面，约定活动时间地点等项。用1 周时间完成方案论证、原理图绘制和PCB印刷电路板练习，并考虑程序流程。最后写出完 整的设计说明书。
成绩评定：工作表现、设计说明书质量和答辩验收各占三分之一。由各指导教师按5级分制分别评定，并由课题组长最终审核确认。
6、先修课程：模拟电子技术，脉冲与数字电路，单片机原理及应用
7、适用专业：测控技术及仪器
单片机原理及应用技术 篇6
关键词：单片机原理及应用；任务驱动教学法；优势；实施
《单片机原理及应用》是一门重要的专业基础课，但是，学生普遍反映该课程难学，课堂教学效果一直不理想，原因主要有以下几个方面：一是软硬件介绍完全分割开，软硬件系统没有联系，这就使得学生在构建实际的单片机应用系统时缺乏系统化、整体性设计的思路；二是理论讲授过多，实验太少或者缺乏综合性、开发性实验，学生感觉枯燥，没有兴趣和成就感，创造性、主动性、协作精神及技术应用能力等都比较差；三是教学人员对单片机的教学指导思想不理解，重点把握不准。笔者经过近两年的反复探索发现，在《单片机原理及应用》课程教学中引入任务驱动教学法能够收到比较理想的效果。
任务驱动教学法的内涵
任务驱动教学法是实施探究式教学的一种教学模式，其显著特征是，教师的教学与学生的学习都是围绕一个目标，基于几项任务来完成的，适合于培养学生的自学能力和独立分析问题和解决问题的能力，尤其适用于实践性较强的理工科教学。具体来说，就是教师把一学期要完成的教学内容设计成一个或多个具体的任务，让学生通过完成这些任务来掌握教学内容，培养解决实际问题和创新的能力。
例如，采用任务驱动教学法授课时，可以将《单片机原理及应用》这门课分解成概述、内部结构、汇编语言程序设计和内部资源等模块，除了概述模块，又可以将其他模块分为若干个子模块，每一个子模块对应列举1～2个工程应用实例，其体系结构如图所示。通过任务驱动教学法构造出的全新模块式的教学内容体系是按照“注重基础知识，以培养实践能力、综合应用知识能力、创新能力及在实践中主动获取知识的能力为主要目的”的教学指导思想把各项理论知识和硬件结构及原理分解到各个具体的实例中，通过在规定的时间里完成各个实例来达到教与学的目的。同时，各模块、子模块和实例在授课顺序和内容安排上应符合该门课程的特点，符合前后知识的连贯性以及高职教育的要求，前面的内容应为后面的内容打下基础，后面的内容在不断注入新知识和新概念的同时，也应对前面学过的知识点进行适当的重复和巩固。
在《单片机原理及应用》教学中运用任务驱动教学法的优势
目标明确，针对性强采用任务驱动教学法进行教学，针对某个任务，教师和学生都有明确的教学重点和难点，有助于有的放矢，提高教学质量。
可提高学生的参与意识，培养学生的学习能力在教学过程中，如果总是教师讲、学生听，学生容易产生疲劳感，也容易养成对教师的依赖心理。而采用任务驱动教学法进行教学，教师在每节课都要求学生完成一个具体的任务，学生在思想上就有紧迫感，在教师讲解的过程中，学生不再是被动地接受，而是积极地参与、思考和学习，学习能力自然也得到锻炼和提高。
可培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力例如，关于单片机控制彩灯循环的问题，让学生自己按照电路原理图接好线，将程序输入计算机，然后打开开发板上的电源，按下启动按钮就能看到彩灯循环闪烁。在此过程中，学生也许会问：为什么输入简单的几条程序就能让彩灯循环闪烁？与LED相连的是单片机的什么管脚，有何用途？这些程序存在哪里，各代表什么意思？等等。这个学习、讨论、思考的过程也正是学生各种能力得以提高的过程。
有利于软硬件知识的相互联系原来分离的软硬件知识点都集中在一个个的课题任务中，通过完成这些课题，也就学习和掌握了软硬件知识，有利于学生从系统、整体的观点看待问题和分析问题。
理论与实践结合更加紧密每一个课题任务都与新知识、新概念相关联，完成一个任务也就学习了新知识、新概念，同时这些新知识、新概念又是后面课题任务的基础。这种“练—学—练—学”的循环过程让学生学得轻松、学得愉快，激发了学生的学习积极性，使原来枯燥乏味的理论在生动多样的课题任务中逐步为学生理解、接受和掌握。
任务驱动教学法在《单片机原理及应用》教学中的具体实施
下面以实例——彩灯受控闪烁来讲述任务驱动教学法的具体实施过程。首先向学生提出任务，即要求单片机工作时，发光二极管LED按1Hz频率闪烁，按键S1后在原状态基础上停止5S，再按原频率闪动。
任务的具体实施步骤如下：
分析这一步骤可以培养学生的发散性思维，学生根据自己的知识积累结合硬件电路和任务描述读懂电路组成部件及其作用，分析电路如何工作，从而确定哪些地方不够熟悉以及该部分知识涉及的是新内容还是旧内容，若是新内容则属于本次的学习任务，若是旧内容则是复习的机会；同时还可以确定重点和难点。该过程有利于培养的学生分析问题及发现问题的能力。
动手在分析任务之后，让学生试着绘制程序流程图，写几条程序，考虑到教学进度、学生学习的循序渐进性和现有的知识结构，教师应给出参考程序，然后指导学生在模拟仿真软件上编辑、编译程序，打开“ISP下载软件”，将目标文件下载到单片机芯片上。让学生动笔和动手，提高运用知识的能力及培养良好的学习习惯。
观察接上电源，按键并观察演示现象，看看彩灯是否有规律地亮与灭；按下S1键，观察彩灯保持现有状态几秒后发生改变，等等。观察现象并找出变化规律是培养学生发现问题、提出问题的重要环节。
再分析学生根据前面观察到的现象、找出的变化规律进行深一层次的分析、思考、讨论及交流，直至大家最终找出新的知识点。例如，看到发光二极管随着程序的运行有规律地闪动，就会思考单片机是怎样将程序中运行的结果发送给发光二极管的，这样很自然地就会提出并行I/O口这个新知识点；再如，单片机的程序及程序运行当中的数据保存到哪里，是如何保存的，这样的问题也很容易引出存储器（ROM、RAM）及其扩展这一知识点；又如，按键为何能打断原来的工作，发光二极管为何按一定频率闪烁等等。通过再分析，能够使学生清楚每一次任务当中的具体学习内容，充分调动和发挥学生学习的积极性、主动性。其间，教师要注意适当引导。这种依靠大家集思广益、团队协作的精神也是需要培养的，同时还有助于温故知新。
讲授明白了任务当中的学习内容后，结合硬件实物电路和实验演示讲授新内容。授课始终在活跃的气氛中进行，教师教得轻松，学生学得愉快，教学效果比较好，教师和学生能够达到双赢。
总结采用任务驱动教学法，教师主要是在方法上进行引导，学生把时间和精力主要花在动手探索和分析讨论上。由于基础不一，理解力有高低，有些學生可能跟不上教学进度，对此，教师在采用任务驱动模式进行教学时，要加强课堂小结和知识点的回顾，使学习能力和动手能力差的学生通过总结和回顾，跟上教师的教学进度，全面掌握知识点，达到教学要求。
任务驱动教学法以任务作为驱动，让学生通过自己的操作和教师的现场指导，把书上死的理论变成活的知识，从而完成知识的学习并达到教学预期目标。整个教学过程充分调动了学生的学习积极性、主动性，培养了学生的学习兴趣，提高了学生学习、动手、观察和分析等方面的能力。
参考文献：
[1]于复生，等.任务驱动教学法在机电一体化系统设计教学中的实践与探索[J].电气电子教学学报，2004，（1）：101-103.
[2]张霓.关于“单片机原理及应用”课程教学改革的几点思考[J].电气电子教学学报，2004，（5）：21-23.
[3]唐炜.“单片机原理与应用”课程教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2002，（6）：21-23.
作者简介：
单片机原理及应用技术 篇7
1 单片机双语教学的目标
单片机的学习与教学中, 课程各部分内容如引脚、指令系统等都需要有一定的英语基础;深入应用学习所需要的关于电子芯片、电路的资料均来自国外[2], 大部分资料为英文原版;此外一些辅助设计软件如keil编译软件、proteus仿真软件等也都是英文版本的。 从教学的角度来看, 通过开展单片机课程的双语教学, 主要是让学生更好地理解专业基本知识, 提高学生将外语应用于专业学习的能力, 提高学生查阅英文文献的熟练程度, 利用英语这种工具了解和掌握本课程的一些前沿知识, 让学生的英语知识学有所用。
2 单片机课程双语教学的实施
2.1 存在的问题
单片机双语教学的实施对教师来讲是一项工作量很大的任务, 包括教材的选择和修订, 英文文档的制订。教师方面, 讲授单片机的教师基本是工科出身, 阅读专业文献可以, 英语表达能力普遍不强[1], 所以任课教师应该通过各种渠道提高自己的英语表达水平, 这个过程需要老师付出较大的工作量;单片机是一门专业性较强且偏向于计算机原理的课程, 大多数同学计算机用得挺好, 但在集成电路高速发展的时代他们很少关心计算机的内部结构和原理, 且和其它工科专业课程相比内容相距较远, 在一般课堂上学生学习起来较吃力, 单片机课程的特点加大了展开双语教学的艰巨性, 教师在实施双语教学中应根据实际问题提出应对的方法。
2.2 教材的选用
双语教学的教材尤其重要, 但作为双语的教材相对缺乏, 选择余地较小。 教材的选用上, 首先教材内容应特别贴近授课内容和知识范围, 否则会加深学习难度;其次教材中内容的英语表述要贴切, 给学生提供原汁原味的语言表达[2]。 就51 单片机而言, 笔者认为有两本较好的双语教材, 一是国外教材The 8051 Microcontroller, Kenneth Ayala、Delmar Cengage Learning编著, 内容比较接近国内教材, 英语描述较好, 但是篇幅太长, 内容涵盖较多, 可以做教师的参考用书;另一是国内专业教师和外国专家共同编写的英文教材, Introductory Microcontroller Theory and Applications[4], 内容和知识体系更贴近国内的51 单片机教材, 更重要的是英语表达准切, 又注重英语听说读写技能的训练[3], 且在每章后都附有专业词汇的英、汉对照表, 故选用了该教材作为学生用书。同时, 选择单片机方面的英文科研论文作为教材的补充, 拓宽学生的视野, 提高英文阅读能力。
2.3 教学模式和教学手段探索
双语教学不是单纯地让学生学外语, 主要是更好地完成学科教学的任务, 千万记住这是一门专业技术课程而不是英语课程。 对于本科生来讲, 通过双语教学要提高学生掌握学科外语及查阅专业文献的熟练程度, 让学生把专业知识学透彻并较好地运用。 在课堂上仍采用同学们都愿意接受的课件+讲述的教学模式。 许多老师在未开设双语教学之前, 单片机课堂上也经常用到一些简短的英语讲授, 因为某些概念用英语表述更贴切本意, 这里就涉及到英语和汉语讲述使用的比例。 多数教师认为在教学过程中根据不同阶段调整英语使用比例, 如开始阶段加大母语讲解的比例[5], 后期逐步增加, 或者遵循采用60%~70%左右的英文比例[6]。 笔者认为还是应该以学生为本, 针对具体章节内容, 看学生的接受情况, 随机把握英汉语的使用比例, 如硬件结构、指令系统等偏重知识的内容的讲解可以多用英语, 而中断技术、定时器、存储器及接口扩展部分等偏重技术的内容多用汉语, 使学生更易接受和听明白。
在教学手段上尽量多提供给学生接触英语的机会, 但是这种机会一定是学生认可并愿意接受的。 课件内容全部采用英文, 尽量多用图示, 讲述之前把重要的英语词汇用板书提示;对作业题和测验题及实验指导书进行修订, 全部用英文编写, 实践证明这些并没有给学生带来学习上的困难, 他们毕竟有多年的英语学习基础, 反倒给他们带来了新鲜感, 更乐于接受。
2.4 实验教学的改进
单片机是实践性较强的课程, 实验课在教学中起着重要作用, 实验任务主要通过编制程序来完成。在实验教学上抛弃原来复杂的实验板, 从简单入手, 实验室自制了基础实验板和提高板, 基础实验板的元器件和电路一目了然。 对实验内容进行了重新编排, 所有同学从基础板的实验开始, 实验项目更倾向于简单、全面, 大多数同学都能轻松上手。 这些举措的目的是先把学生的学习兴趣培养起来, 部分对专业感兴趣和有潜质的同学可以通过提高板进一步学习, 由浅入深, 这样的改进提高了实验效果。
3 结束语
单片机双语教学的最根本的目的是让学生受益, 在学好专业知识和技能的同时提高英语的应用能力, 一切教学手段和方法的改进也应基于这样的目的。实践证明单片机应用双语教学也是将学生多年的英语积累应用到具体实践的较好的思路。
摘要：以单片机课程双语教学的目标为出发点, 针对单片机双语教学中存在的问题提出了实施办法。本文对双语教材进行了分析和选择, 结合实践分析了双语教学模式和教学手段, 通过实验教学辅助改进双语教学的效果。
关键词：51单片机,双语教学,教材,教学手段
参考文献
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[5]施锦芳.高校双语教学模式及方法的研究与实践[J].沈阳教育学院学报, 2010 (2) :33-35.
单片机原理及应用技术 篇8
关键词：单片机,工作过程,仿真软件,教学改革
为适应市场需求和生产实际需要, 单片机原理及应用已成为高职电气自动化专业、电子信息专业等专业的主干课程, 在整个课程体系中处于承上启下的核心地位。然而单片机的教学效果却令人担忧, 学生普遍感觉到单片机难学, 大批接受过单片机应用教育的毕业生输送到社会上后并不能满足用人单位的要求, 因此如何利用课程教学提高学生的整体素质, 是一个急需要研究的问题。本文从当前高校单片机教学中存在的问题入手, 结合教学实践, 对单片机的理论和实验教学提出改革的方案和措施。
1 单片机教学中存在的问题
1.1 传统教学模式的限制
目前, 高职院校单片机课程教学仍然沿用着传统教学模式, 即:单片机的硬件结构—汇编指令系统—系统扩展—接口技术—应用系统设计。在这种软硬件分离的教学环境中, 复杂的应用指令、枯燥的汇编程序设计把学生搞的疲惫不堪, 导致学生丧失学习兴趣, 严重影响教学效果。
1.2 单一教学手段和方法的限制
传统的单片机课程的理论教学形式一般都是向学生讲解大量理论知识, 但是单片机作为一个“黑匣子”, 其内部的资源看不见、摸不着, 抽象的概念不能很直观地给学生讲解, 学生理解起来比较困难;在进行实验时, 学生仅仅是将程序输入电脑进行简单的验证, 这样方法不但不能调动学生的积极性, 也不能发挥学生的创造力。
1.3 考核方式的限制
传统的单片机课程的考核方式通常都是闭卷考试, 只能考察学生对某个知识点的记忆能力, 并不能灵活全面地考查学生分析和解决实际问题的能力, 这种考核方式不能促使学生达到具备处理实际问题的能力。
1.4 实验设备的限制
建立单片机实验室的成本比较高, 很难达到学生人手一套实验开发系统, 而且单片机和嵌入式系统发展迅速, 设备的更新率非常高, 资金投入远远跟不上更新速度。此外, 作为初学者, 学生对设备的损坏率也比较高, 也造成了维修成本的增加。
2 改革措施
2.1 组建项目式的教学内容体系
为避免传统的教学模式磨灭掉学生的学习兴趣, 应将“教”“学”“做”三者合为一体, 组建项目式的教学内容体系, 把理论和实践同时进行, 在教学过程中, 采用任务驱动层次递进型的教学方式, 教学过程如图1所示。
采用这种方法, 可以将单片机的知识点细化到各个任务中, 每一个任务都作为一个项目, 通过具体的实施过程让学生逐渐地接受基础知识, 同样也培养了学生动手和处理实际问题的能力。
2.2 将面向工作过程融入教学组织和教学内容中
对应于实际的工作过程, 教学过程应立足于基本知识点的引入, 使用仿真软件对理论体系进行仿真, 然后再根据仿真的过程列出元件清单, 最后做出实物, 学生亲自动手调试, 最终由教师进行课程总结, 这样可以大大调动学生的积极性, 激发学习兴趣。我们以音乐门铃的设计为例, 面向工作过程的实践流程如图2所示。
2.3 优化课程教学内容
改变传统教学中将单片机结构和原理作为重点的指导思想, 将“必需”“够用”“现学现用”的原则贯穿于整个单片机的教学过程中, 简化不必要的复杂理论, 将丰富的应用实例添加到理论知识的学习中。改变原有单片机课程中将汇编语言作为重点的思路, 在教学过程中引入单片机C语言 (C51) , 这样不但有助于学生学习, 而且有利于学生更快适应将来的工作过程。
2.4 改革现有的考核方式
采用开闭卷结合的方式, 闭卷考查学生对知识点的掌握情况, 利用设计题对学生进行开卷考试, 以考查学生的创新能力和解决问题的能力。
2.5 利用仿真软件提高实验效率
利用Proteus和Keil搭建虚拟实验平台可以满足单片机教学中实践环节的要求, 实现互动的电路仿真。这两种软件的完美结合运用于课堂教学中, 带给学生直观的教学效果, 大大调动了学生的兴趣。
3 结语
单片机具有实践性和应用性强的特点, 学生将来在工作中会遇到各种各样的实际问题, 我们在教学中应不断努力、改进教学理念, 改革教学内容, 积极探索课程教学方法, 以切实有效地改善教学效果, 提高学生的整体素质。
参考文献
[1]邓文娟, 朱兆优, 王嵩.探索单片机教学改革提高学生工程实践能力[J].东华理工大学学报:社会科学版, 2010 (4) :383-386.
[2]丁保华, 张有忠, 陈军, 等.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践[J].实验技术与管理, 2010 (1) :117-119.
单片机原理及应用技术 篇9
关键词：单片机原理及应用,教学改革,实践探索
0 前言
《单片机原理及应用 》课程是我院机械电子工程专业的一门核心专业基础课程, 是一门实践性非常强的具有重要工程应用意义的课程。 课程内容涉及计算机基础、电工电子技术、程序设计等多门学科知识。 通过学习单片机的内部结构、指令系统和编程方法, 使学生了解和掌握单片机的工作原理、程序编写与调试软件的应用, 培养学生分析问题与解决问题的能力, 为进一步学习后续其他专业课以及毕业后从事专业工作打下良好的基础。
在讲授《单片机原理及应用》课程过程中, 我们发现存在以下几方面问题:第一, 理论知识抽象, 学生不易理解。 这是课程讲授中普遍存在的问题。 第二, 学生的学习目标不明确。 在学习过程中, 学生普遍感到《单片机原理及应用》课程理论和应用脱节, 造成学生学习积极性不高。 因此, 《单片机原理及应用》课程的改革势在必行。 近两年来, 在对《单片机原理及应用 》课程特征分析的基础上, 我们在教学内容、教学方法、增强实践环节等方面进行了改革与探索尝试, 取得了良好的效果。
1 教学内容的改革
单片机是把构成计算机的核心部件 (CPU、存储器、输入输出接口等) 集成在一块芯片上, 是计算机发展微型化的产物。 已广泛应用到家用电器、智能仪器仪表、自动检测、机电一体化、电力电子、工业自动化控制等各个方面。 由于机械电子工程专业是理论性、实践性都很强的专业, 其强调机械理论知识与机电控制能力相结合, 针对我校机械电子工程专业的特点, 并结合各专业对本课程的教学提出的不同要求, 如何在有限的课时内让学生熟练掌握单片机硬件结构, 编程方法, 加强应用能力的培养, 成为本课程改革的关键。 因此, 我们从当前学生就业的实际需求出发, 对课程的教学内容做了精心安排, 既保证学生对单片机理论知识有全面的掌握, 又重点培养学生如何将理论知识应用到以后的实际工作中。 在讲授过程中, 首先制定一条课程主线, 各知识点在这条主线的串联下会变得逻辑性强, 条理清晰。 我们在教学中把该课程划分成三个大的部分, 即硬件系统、程序设计及接口扩展。
1.1 软硬件的有机结合
单片机硬件系统主要包括微处理器、存储器、定时计数器、输入输出接口等部分, 硬件是支撑软件工作的基础, 没有足够的硬件支持, 软件也无法正常地工作;软件主要是指是一系列按照特定顺序组织的单片机数据和指令的集合。 单片机在完成一项任务时, 必须按程序设计人员事先编制好的程序来执行, 因此, 单片机机硬件与软件相互依存, 缺一不可。
在实际单片机课堂教学中, 由于机器语言不容易记忆, 编程容易出错, 所以, 大多数教材中讲述的是用助记符表示的, 编程相对简单的汇编语言。 汇编语言是一种面向机器的语言, 然而在实际的单片机工程应用中, c51 是使用比较多的主要编程语言。 两种编程语言对比起来, c51 是一种面向过程并独立于机器的通用程序设计语言, 具有可读性强、效率高、可修改性好等优点。 因此, 为了便于学生今后在工作中能更快上手, 在学习单片机汇编语言的基础上, 增加C51 程序的讲解以加强学生实际应用的能力。 由于学生有C语言基础, 并且C语言更容易模块化编程, 所以较汇编语言更容易接受。
1.2 接口扩展及应用
计算机或单片机与外界信息交换称为通信。 基本的通信方法有串行通信和并行通信两种。 串行通信是把信息各位数据逐位顺序传送的通信方式, 而并行通信是把信息各位数据同时传送的通信方法。 在实际单片机课堂教学中, 我们按照两种接口的组成、工作方式、应用实例等对比讲解, 这样可使学生学习目标明确, 思路清晰, 重点突出。
在现有的课堂教学内容安排中, 对并行接口及扩展和RS232 串口接口介绍较多, 而对USB接口、I2c、ISP等技术涉及的较少, 而现如今有些电脑上甚至没有设计串口, 传统的串口通信和并行通信已经不再是单片机与PC机通讯方式的主流。 为此, 老师应根据实际需要, 在课堂上适当向学生讲解一些当前社会和工程实际中比较流行的硬软件技术, 让学生紧跟时代的步伐。
2 教学方法的改进
2.1 多媒体教学和传统教学相结合
单片机课程信息量大, 内容抽象。 在传统板书式教学中, 教师通过边讲、边写、边与学生之间互动交流, 教师富有魅力的语言表达, 丰富的感染力强的肢体语言, 使学生寓乐于学之中。 但抽象的问题很难具体化, 形象化, 学生在有限的课堂时间内很难理解清楚知识, 这就需要板书和多媒体教学的有机结合。 例如在汇编语言指令系统部分采用板书教学, 使学生易于掌握指令的功能, 加深对程序编写的理解;硬件结构部分采用多媒体课件教学, 更多地采用图形、声音等效果手段, 将信息数字化, 把文本、声音、图形、图像、动画、视频等多媒体手段结合在一起, 给学生感受更直观, 使学生对单片机硬件结构和软件编程及接口扩展等有一个理性和感性的认识。 一个互动性好的多媒体课件, 能够使学生易于掌握知识的重点、难点, 能丰富单片机课程的教学过程, 还可以提高学生的学习积极性。 实践表明, 恰当运用多媒体, 通过系统动态显示并讲解其成因, 能提高教师的教学效率, 最终达到提高教学效果的目的。 从最终学生的知识掌握和实际应用看, 收到了意想不到的效果。
2.2 课前-课中-课后的把控
课前备课是教学工作一个非常重要的环节, 是教师能否上好课的关键, 也是能否迅速提高教学水平的主要因素。 因此我们在实际教学中, 做到既要把教学内容熟练掌握, 又要研究学生个体对所教内容的掌握情况, 从而促进教学效率的提高;课堂上, 加强对课堂节奏的把握。所讲授知识做到清晰易懂, 并加强与学生的互动。给学生一定时间用于有目的的阅读课本、讨论、交流、做巩固练习, 鼓励以小组互助形式, 每个人完成不同的工作, 碰到问题集体研究, 充分发挥尖子学生的优势, 通过小组成员之间相互监督和制约, 起到共同学习的作用;课后作业是对学生学习效果的检验。 注意设置一些启发性、思考性作业, 这样既检验了学生的学习效果, 又减轻了学生的负担。
2.3 尝试翻转式课堂教学
通常, 学生的学习过程一般分为两个阶段:第一是获取知识的阶段, 第二是消化和吸收的阶段, 即知识内化的阶段。 传统教学一般只注重学习过程的第一步即 “传授知识”, 并把它放在最重要的环节, 即课堂教学上;而往往忽略了第二步即“吸收消化”, 并习惯上都把这一过程, 放在缺少互动的课后环节中。 这就造成很多学生在学习过程中有问题不能及时解决, 需要大量的课外时间自学完成, 结果是学生学习积极性不高, 学习效率低下。
翻转式课堂教学于2007 年起源于美国科罗拉多州一所高中。 随着电子信息技术的日新月异, 翻转式课堂教学能够满足人们对知识获取的强烈需求。 在翻转式教学模式下, 学生通过网络的帮助, 在课堂外完成对知识的获取, 而课堂变成老师学生之间以及学生与学生之间交流互动的平台, 以此完成知识的消化吸收。 课堂与老师的角色都发生了变化, 老师更多的时间是去帮助学生提出问题并解决学生的问题和引导学生去运用知识。 因此老师从单向的讲授, 改为通过在课堂上提问题与小组互动, 启发学生思考与讨论, 加深学生对学习内容的理解。
我们在教学实践中, 针对学生的特点, 尝试在部分章节采用翻转式教学。 具体过程如下: (1) 把下次课要讲授的知识点细化, 提前两天发布到网络平台上供学生下载共享, 同时提出关键问题。 (2) 学生针对老师的问题, 在课外完成教学内容的自主地、有目的的学习。 为保证学习效果, 常常以分组的形式, 每个小组设置一个负责人, 通过负责人检查督促本小组同学的学习, 并通过微信、qq等手段, 将共性问题进行汇总。 (3) 在完成课外单元的学习后, 课堂上, 学生通过汇报来展示学习效果, 实现师生的互动。 接下来, 老师对存在的共性问题进行重点讲解, 并组织课堂讨论, 然后以书面测试的形式进行效果评估。 通过这种以学生为主, 教师为辅的授课模式能充分调动学生的积极性, 培养学生独立思考问题的能力。
3 增强实践环节
针对《单片机原理及应用》课程工程应用性强的特点, 我们在教学过程中有目的的增加实践环节的课时数。 通过一些有代表性的工程应用实例, 提高学生自己动手解决问题的能力, 培养学生的创新性, 提高学生学习的积极性和主动性, 从而加深对理论知识的掌握。 例如, 随着计算机和微电子技术的发展, 步进电机作为一种控制电机, 已广泛应用在各种自动化控制系统中。 现在的工程应用中, 常使用单片机控制步进电机。 我们在实践环节中, 要求学生自己设计硬件结构, 自主编程实现单片机对步进电机的正反转控制。 最后考核中, 大部分学生很好的完成了任务。
4 结论
经过近几年的教学实践, 不断探索《单片机原理及应用》课程的教学规律, 综合运用各种教学方法, 坚持理论和实际的有机结合, 充分调动学生的学习积极性和创造性, 本专业学生的动手能力逐渐增强, 教学质量和教学效率得到很大提高, 教学效果明显增强。
参考文献
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[4]徐泳龙, 等.单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版社, 2014.
单片机原理及应用技术 篇10
1 丰富实验内容, 适应电子信息技术的发展
目前, 单片机实践课程实验内容不够丰富和完善;重点不够突出, 难点解决不当;实验结构层次不合理, 验证型实验较多, 创新、设计、综合型实验没有或较少。随着电子信息技术的迅速发展, 陈旧的实验内容不能很好地激发学生的实践兴趣, 不利于提高其分析问题、解决问题的能力。
单片机的实验教学项目应遵循先易后难、先独立后综合、最后到创新设计应用的原则来设计实验内容。实验项目类型中的基础实验、综合实验有利学生掌握单片机基本知识;而创新型实践则包括单片机整个系统的创新设计, 编程、调试、运行。因此, 合理的设计实验结构, 使单片机实验与相关实际设计应用紧密结合, 更有利于提高学生综合设计开发的能力。
2 完善实验环境, 提高实验质量
单片机原理及应用环境分为软件环境、硬件环境及虚拟仿真环境。
2.1 硬件环境
随着单片机技术的飞速发展, 其实践项目也应随着理论教学内容的更新而有所改进。单片机新的技术和器件应当及时应用到实验教学中, 选择完善又先进的实验仪器, 是提高实验教学质量的保障。选择实验平台要从实验内容循序渐进的角度考虑, 使学生易于理解电路原理、程序流程和各个指令作用;实验内容既要覆盖单片机教学的主要内容, 又要适合综合性、创新性较强的相关实验题目。通过更新和完善实验硬件环境, 为高质量的单片机实验教学提供良好的硬件基础。
2.2 软件环境
实验软环境由过去的汇编语言逐步向C语言过渡[3]。以往高校的“单片机原理与应用”课程选用的程序设计工具是汇编语言。汇编语言针对不同的操作系统、不同的CPU, 指令完全不相同, 汇编语言就有所不同, 所以不易移植。另外, 汇编语言的程序, 必须要借助于微控制器的指令手册及各寄存器的说明, 或者给程序写注释, 否则很难读懂。
而C语言是一种应用广泛的高级程序设计语言, 它既有高级语言的特点, 也具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、程序易读易懂、编译效率高、运算速度快, 具有良好的移植性, 现在C语言被广泛使用到嵌入式系统软件设计中。目前8051单片机的C语言编译器编写目标系统软件, 既可以增加软件的可读性, 又便于改进和扩充, 十分适用于单片机控制系统的开发。综上所述, 用C语言程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。
2.3 虚拟仿真环境
随着计算机技术的发展, 单片机仿真也有了长足的进步。单片机仿真实验是利用程序模拟实现电路的设计, 在程序中将所需的虚拟的元器件安装设计要求放到虚拟的电路板上, 然后将ROM模拟烧写。可以观察所设计模拟电路是否符合设计要求, 不符合则可以实时修改。
利用仿真系统, 用户能够在可控的条件下观察系统运行过程中的状况和结果, 实验起来具有很大的灵活性和可扩展性, 使开发过程节约了时间, 减少了成本, 提高了应用系统开发的效率。
3 改革实验教学方法及实验考核模式
单片机原理系统结构抽象, 指令功能繁多, 编写调试程序比较困难, 严重影响了学生的学习积极性。通过改革单片机实验的教学方法及实验考核模式, 激发学生对该门课程学习的兴趣, 有效提高实验教学的质量水平。
3.1 改革单片机实验的传统教学方法
3.1.1 改革实验手段
传统的实践教学环节中, 以老师为主体, 学生处于被动地位, 缺乏独立思考, 不利于学生动手能力的发展。进行改革以后, 基础实验、综合实验过程中, 教学模式从以教师主讲的模式, 转变成以教师为主导, 以学生为主体的新型模式。实验前, 教师给学生引导, 开展实验;实验中, 对学生在实验中发现的问题, 教师鼓励学生自己寻找解决方法, 引导学生发挥主观能动性, 独立思考, 提高解决问题的能力。比如:当学生遇到电路设计问题, 指导学生解决此类问题的方法, 应该遵循首先检查硬件电路, 然后再修改程序, 最后得以解决;在综合实验以及创新型实践中, 比如单片机整个系统的设计, 编程, 调试与运行, 都由学生自主开发, 给学生充分的空间, 进行独立思考, 培养学生解决工程问题的能力。
3.1.2 实验室开放
单片机实践相关实验室, 实行全天开放, 有专门老师负责, 鼓励学生在正常的理论学习与实验课程之外, 自主选择相关单片机方面的实验项目, 进行设计、编程、调试与运行。让学生大胆地去实践、创新, 通过不断的硬件和软件程序调试, 完成初步产品到复杂产品的开发设计, 提高学生的综合知识运用能力和主观能动性。这样不仅极大地调动了实验室资源, 更是解决了该门课程学时少、内容多, 时间固定等这些矛盾问题的重要手段。
3.1.3 校企结合
单片机原理是一门与市场发展、社会需求紧密结合的课程, 校企结合打破了传统封闭式的教学模式, 使单片机实践教学立足于社会人才需要面向市场、服务社会, 对学生的培养目标更具有实用性和针对性。
校企结合的方式是将企业做过的一些实际的成功案例, 作为教学内容对学生进行教授或实训, 让学生真正了解开发单片机应用系统的全过程, 比如如何在市场上选取性价比高的器件, 在整个系统中单片机是什么作用?如何根据系统的硬件要求写出适用程序代码, 以及发现和解决开发过程中出现的各种问题。
由于企业的成功案例具有规范性、严肃性和完整性, 学生通过完成一个实际项目领悟了开发产品的目的性、严谨性、规范性, 可以让学生快速有重点地掌握单片机技术, 并且能将所学知识融会贯通于生产技术中。通过单片机校企结合实践教学, 学生自主解决发现的各种问题, 从中体验解决问题的成就感, 从而提高了学生对该门课程的学习兴趣。
3.2 改革单片机实验的考核模式
实验的考核方法也是保证实验质量的重要手段。实验考核成绩从基础实验的动手能力、实验结果和实验报告等几个方面, 考查学生对相关内容掌握和应用的效果。等所有实验项目完成后, 实验教师给每个学生布置不同的实验题目, 让学生在规定的时间完成, 作为实验考试内容, 教师通过检查学生的硬件设计以及程序代码的编写与调试情况, 给出相应的实验成绩。通过这样的考核方式, 有利于学生独立自主进行软硬件调试, 更好地调动了学生学习的兴趣和积极性, 也体现了成绩评定的公正性和客观性, 有效促进了单片机实验教学质量的提高。
4 注重实验教学团队的培养, 不断提高教师的业务素质
实验教学由专职实验教师负责, 单片机实验跟其他门类的硬件实验不同, 有时学生的实验题目相同, 但每人的电路和程序的解决方法不尽相同, 实验教师应该加强业务知识积累, 对各种不同解决方案有深刻理解[4]。所以必须加强对实验人员的业务培训, 造就一支工程实践丰富、稳定以及高素质的实验专职教师队伍。
为此, 我们要充实完善实践教学队伍, 不断吸取知识层次高以及具有工程经验的人才参加实验室工作, 逐步建立实验教师教学团队, 保证实验教学质量的提高[5]。另外实验专职教师应该积极从事实验项目的开发以及单片机基金项目的积极申报。多年来, 我校实验教师积累了丰富的教学经验, 为单片机实践改革做出了巨大的贡献, 近年编写并出版了《单片机原理及应用实践教程》, 在实验过程中起到了很好的指导作用, 并取得了良好的效果。
5 结束语
通过以上的实验教学改革与探索, 学生在实验中的动手能力, 实践创新能力得到了不断提高, 也激发了学生学习单片机技术的极大兴趣。电子技术及单片机技术的迅猛发展, 不断向我们提出新的教学目标和要求, 我们要不断探索研究单片机课程实践教学方面的改革, 采用多种途径, 提高实践教学质量及学生创新能力的培养, 使学生的综合素质更加适应单片机发展的社会需求。
摘要：针对《单片机原理及应用》实践课程教学的特点, 提出了《单片机原理及应用》实践教学建设的改革思路, 并且详细介绍了其实验内容、实验环境、教学方法、实验考核等方面的改革, 为提高实验教学水平提供了参考。
关键词：单片机原理及应用,实践教学,改革
参考文献
[1]胡辉等.单片机原理及应用设计[M].北京:中国水利水电出版社, 2005:7-10
[2]张毅坤等.单片微型计算机原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2002:219-233
[3]黄峰.单片机实验教学方法的探讨[J].软件导刊2010 (9) :172-173
[4]耿玉菊等.单片机实验教学探讨[J].信息技术教学与研究, 2011 (83) :164-165
单片机原理及应用技术 篇11
【关键词】单片机原理；应用课程；教学改革；实践教学
在现代电子工程领域中，单片机是一种比较常见的技术，并在很多的家用电器中得到了较为广泛的应用。而作为电气信息类专业的学生，必须充分掌握该课程的技术知识，也是必备的技能之一。但是，由于单片机原理和应用原本就是一门应用性、实践性都很强的课程内容，只有将实践教学与理论教学灵活运用在一起，才能保证达到理想的教学效果。以下，本文重点对单片机原理与应用课程教学改革与实践进行了探讨分析。
1.教学中存在的问题及原因
在传统的单片机教学过程中，教师们通常比较侧重于对单片机原理知识和各零部件的介绍，教材内容也相对枯燥单一，缺乏对学生实践能力方面的培养。并且，在对教学课程进行安排时，也是将理论教学与实践教学相互分离，虽然充分保证了课程体系结构的完整性，却忽视了课程实用性的重要性，最终导致理论与实践出现脱节的现象。以下本文就具体归纳了在当前单片机应用课程教学中主要存在的问题，并对其原因进行了详细的阐释。
1.1教学安排不适应现行单片机原理与应用的教学
传统的教学方案中基本是由教师对单片机的工作原理、工作流程以及内部构造等进行介绍，学生们只是被动的学习。并且，这样的教学方法并不能让学生更好的了解到单片系统是怎样设计和组成的。而单片机工作原理内容又与微机原理课程存在着很多的相似点，如果教师一直过多的叙述这方面的知识，很难再激发学生的学习积极性，甚至还会让学生产生一种厌学的心理情绪。
1.2實践环节重视不够
由于缺少实践课程，使得学生无法更加全面的掌握到单片机系统的设计方法，导致学生实践操作能力较差。而在传统的实践教学中，一般是以验证性试验为主，只是让学生们大致了解一下单片机的系统构造、输出输入等方面的实验。并且，还有大部分的验证性实验都是根据相关的指导书完成的。这样一来，学生通过指导书上的步骤就可以完成实验，非常不利于对学生创新性思维的拓展，更无法有效提高实践动手能力，久而久之，学生还很可能形成敷衍的学习态度和学习习惯。
1.3教学手段有待提高
现如今，单片机技术的飞速发展，多样性的单片机集成芯片不断涌现，随之而来的大量山寨的仿真软件也越来越多。如果教师还是依旧采用传统的教学方式和教师，不仅无法提高学生的学习积极性，还大大降低了教学质量。
1.4 教师自身能力有待提高
众所周知，单片机原理和应用是一门实践性较强的课程。然而，就我国当前单片机课程教学现状来看，其中大多数是以青年教师为主，一直都没有对单片机系统进行过深入的研究开发，缺乏这方面的实践经验。所以，在实际的教学过程中，也只会照本宣读，很难达到较为理想的教学效果。
2.理论教学改革
2.1适当调整课程学时以顺应单片机技术的快速发展
以某院校为例，其结合单片机技术的发展与多年来单片机教学的经验，对该院 5 个专业的教学大纲与学时进行了修订。从原有的 32 学时调整为 48 学时，实践教学环节从 4 学时调整为 8 学时，并且加上了一个周的课程设计。学生在先修完微机原理及应用课程之后才开设单片机原理与应用课程，这样可以大大节约单片机内部结构、工作原理、汇编语言的教学学时，这部分的内容既可以类比微机原理又可以作为基础，使学生易于入门。经过修订，MCS-51 单片机的硬件、指令系统压缩为 10 学时；单片机的扩展、接口电路与应用为 12 学时；其他类型的单片机原理及应用为 8学时；单片机系统的开发调整为 10 学时；实践环节为 8 学时。
2.2以实际应用为主，培养学生学习兴趣
想要有着激起学生的学习兴趣，教师在对单片机原理与应用课程进行教学时，要向学生详细的讲述单片机这门课程与本专业之间的联系，并重点对其重要性、应用和发展等方面进行系统的介绍，同时制定出明确的教学目标。其次，教师要高度重视对学生实践能力的培养，多多开展实践教学活动，可以先将单片机事物展现在学生面前，通过利用数字电路观点进行叙述。这样一来，学生就能够迅速了解到单片机的工作原理是与集成块的工作原理十分相似，以此来增强自己的学习信息。并且，教师还应该对一些简单的驱动系统进行演示，让学生们直接观察单片机的应用过程，促使学生自发主动的参与其中。另外，教师还应该加强实践教学与理论教学的相互结合，采用先进有效的教学方法，并在平时的理论教学过程中，加入大量演示性实验，从而加深学生对所学知识内容的印象。
在实际的操作动手过程中，教师可以允许学生使用计算机和网络，通过从多种渠道来或缺更多的单片机资料，从而不断丰富自己的知识资源，促进学生向着复合型人才而发展。
2.3加强C51语言的教学
多年来，单片机的教学和单片机系统的开发，大多都以汇编语言作为开发工具，这是由于汇编语言具有代码紧凑、执行时间短、控制及时且易于记忆等优点。但是随着单片机技术的发展也出现了一些问题，主要表现在对硬件结构的过分依赖，不同类型的单片机汇编指令有所不同，而且程序比较繁琐，可移植性差等。与汇编相比，C语言在功能上、结构上、可读性和可维护性上有明显的优势，而且C语言有丰富的函数库，可以有效减少编程工作量，对单片机的硬件稍作了解即可进行系统开发，特别是C语言对寄存器的分配与寻址方式都是由编译系统自动完成，由此可见，将C语言引入单片机的教学是很有必要的。在教学过程中，汇编语言与C语言并重。让学生能看懂汇编语言，可以用汇编语言完成简单程序的设计，但不要求完成复杂系统的程序设计，这样大大降低了学生学习的难度。同时，要求学生能够用C语言完成简单和复杂程序的设计，从对比中加深对汇编语言和C语言的理解。
3.结束语
由于该门课程相对比较抽象，学生普遍反映开始学习的时候入门较难且难以理解单片机的内部结构，因此如何使学生循序渐进地掌握单片机技术？怎样使理论教学与实践教学有机结合？这些问题已成为单片机原理与应用课程体系建设的重要议题。 [科]
【参考文献】
[1]李建忠.单片机原理与应用[M].2版.西安：西安电子科技大学出版社，2008：12-25.
[2]杨立林.单片机原理与应用课程教学的实践与思考[J].江苏技术师范学院学报：自然科学版，2009，15（2）：62-66.
单片机原理及应用技术 篇12
1 教学方法探讨及实践
1.1 项目教学法探讨及实践
项目教学法主张在教学中把实际生产中的一些相应技术项目引入到课堂教学中,通过对项目的讲解、分析、制作完成相关理论知识和技能训练的内容。项目教学法的思路是先用后懂,边用边学,旨在引导学生先感兴趣后主动学习,先发现问题后解决问题。按照教学大纲,除学习教材之外,还引导和训练学生主动查找和运用其它资料,通过学习一门课程,引导学生综合运用其它课程的知识和技能。最终教会学生自己查阅资料、自己分析问题、解决问题,不仅注重操作技能训练,更重要的是切实提高学生的综合素质。
目前单片机已经渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。学生对这些应用耳熟能详,为在《单片机原理及应用》课程中实施项目教学法提供了很好的条件。
笔者在《单片机原理及应用》课程教学过程采取了项目教学法,具体的操作是结合在多年的教学与科研方面积累的课题内容,以及历届课程设计、科研训练、毕业设计、各类各届电子设计竞赛题目,根据层次化教学的各层次设立各层次的多个项目选题供学生选择,把教学班的学生按层次划分为几个项目小组,进行项目教学管理。
传统教学模式的理论与实践存在脱节的现象,学理论时由于缺少实践现场直观的认识,学生觉得难以理解,不知所云,实践实习时,只动手操作,缺乏对相关理论的思考,最终结果是理论与实践两分离。为了解决这种情况,在实训教学项目,将相关的知识点全部融入到各个项目中,以完成项目带动知识学习。有的学生在课程学习结束后自己的项目完成了,也制作和完成了一个有实用价值的小产品,如自动浇花控制器,上课自动音乐打铃器、室内升旗控制器、电梯控制模型设计、餐厅打卡机的显示器等,通过学习体会了成功的喜悦。
项目教学法教学课有效提高了学生学习效率与效果,使学生体会到学习的成功感;培养了学生的团队合作精神,使学生学会竞争与合作;改善“教”与“学”的关系,提升教育教学效果,学生的“学”由被动地“听”转换为主动“探索”,而不再局限于传统教学模式中的“学”一味地为了掌握一些理论,应付考试,提高了学习效率,教师的“教”也变“被动灌输”为“启发求知”,提升了教育教学效果,有利于个性化教学,还能实现不同模块的组合以适应不同专业类型和能力等级的要求,有利于分层次教学,对培养学生实践技能帮助很大。
1.2 闭环实践模式探讨及实践
笔者探讨和实践的“闭环实践模式”指的是摆脱传统的先讲理论内容,然后针对讲授的理论课程内容进行验证性实验,再根据具体教学情况开展综合性和研究性实验的模式,采取“实践-理论-再实践”的教学方式,就是“先用,再学,再自如运用”的教学模式:在理论课授课之前或同时,安排学生进行一部分基础实验。这个实践环节就是“闭环实践模式”即“实践-理论-再实践”教学的第1个“实践”所指的内涵。在这个过程中部分学生可能不十分清楚实验结果的具体实现原理,但在完成实验内容,得到实验结果的同时学生能够清楚单片机能够完成什么功能。很自然地想知道是“如何完成?”的,那么在理论课上会提高注意力,理论课学习目标明确,效果得到加强。“闭环实践模式”即“实践-理论-再实践”教学的第2个“实践”指的是在理论课学习之后安排部分综合性和创新性、研究性实验,把理论课的内容融合到综合系统设计中,完成一个相对独立完整的项目设计。学生根据具体项目教学法中选定的项目内容,完成设计、仿真和实现的任务,并且在课程结束的时候要求学生在完成系统功能的前提下,提高系统的性能指标。这样,学生在系统地学习了《单片机原理及应用》这门课程后,通过设计和实现选定项目内容,把理论知识完整地应用到工程实践中,通过分析问题、解决问题,可以体会到成功的喜悦,有一种成就感、收获的同时,真正地掌握了一门理论,一种技术。学生可以充分认识人类认知体系中的“在实践中发现问题”以及“理论指导实践”的规律。对自身日后的发展都有一个深远的意义。
1.3 指导学生学习和掌握E D A仿真软件
随着计算机的普及及应用,各种EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)工具大量涌现,学生借助这些先进的仿真软件工具可以进行模拟实验,加深对所学内容的理解。可有效补充实验仪器设备等资源、实践时间、实践场地等限制,向使用者提供一个庞大的电子实验室,学生学会使用仿真软件可以起到“把实验室搬到身边”的作用,而正确、有效、合理地使用这个实验室,就可以十分方便地进行系统的设计和仿真,有效克服实践教学环节的不足。
在实际教学实践中向学生推荐目前应用比较广泛和流行的两款E DA工具:Multisim仿真软件和Proteus仿真软件。这两款仿真软件中有大量的元器件库和虚拟仪器,还有各种分析工具和分析方法,更重要的是提供了单片机和ROM、RAM存储器等,可设计单片机应用系统的硬件电路,编制汇编程序,进行软硬件联调,这非常有利于学习单片机的使用,对各层次的学生都比较实用。笔者多年的教学实践证明,在单片机原理及应用这门课教学过程中,指导学生学习和使用以上两款仿真软件,可起到很好的辅助教学作用,提高学生的学习兴趣,增强学生自主学习的动力,最终对学生来说可有效增强分析问题、解决问题的能力,提高理论联系实际的水平,增加工程概念,进而促进专业素质的提高和专业技术的完善。
2 结语
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