单片机实验教学方法

单片机实验教学方法（精选12篇）

单片机实验教学方法 篇1

1 常见的单片机应用技术实验教学方法

单片机应用技术是计算机科学与技术专业的一门专业任选课程。单片机在工业控制、机电一体化、智能仪表、无线通信、家用电器等诸多领域中已经得到广泛应用, 成为测控技术现代化不可缺少的重要工具。单片机教学的任务是从应用角度出发, 以MCS-51系列单片机为基础, 系统介绍单片机的基本结构、指令系统、程序设计、系统扩展与接口技术, 以及抗干扰技术等。

在我们近十年的单片机实验教学中, 一般采用模仿性的单片机实验教学方法和验证性的单片机实验教学方法。

(1) 模仿性的单片机实验教学方法。其主要思想是学生按照具有参考性质的一些电路和程序, 改造或者模仿设计出有关实验电路, 并改编或者重新编写实验程序, 来达到课程所要求的实验现象或者实验结果。该种实验方法要求学生部分掌握电路设计和程序设计的内容和方法, 提高分析和解决问题的能力。

(2) 验证性的单片机实验教学方法。验证性的单片机实验教学方法的主要思想是:学生按实验指导书给定的固定实验步骤、完整的电路接线图和编好的实验程序或者完整的流程图来连接实验电路, 并输入和运行程序, 最终验证性地观察、记录实验现象或者结果。这种实验方法要求学生能够看懂电路原理和程序, 能够分析实验现象或者结果。验证性单片机实验教学方法的优点是对学生的要求不高, 实验也容易组织。所以, 其一般适合于教学过程的初始阶段, 可以使学生对实验过程获得一些感性认识。但验证式的单片机实验教学方法单一、手段简单、照葫芦画瓢, 不但束缚了学生想象力的开发, 同时使学生过于追求表面应试成绩, 不能认真自主地深入研究, 提出问题, 分析讨论问题和解决问题, 扎实地完成自己的实践过程, 掌握真实知识。学生简单复制他人结果, 快速达到自己完成任务的目的, 养成极其不良的学习习惯。

2 单片机应用技术实验教学改革的实践

(1) 改用C语言进行单片机程序设计。8051是目前市面上相当流行的单片机。由于8051在业界的大量使用, 未来的市场非常看好, 众多的厂家纷纷推出兼容的单片机, 及支持8051的程序开发工具。可以预见未来几年单片机市场上8051还会占有一席之地。所以学习自动控制, 选择8051绝对不会后悔。即使做产品设计也是不错的选择。一般大专院校在单片机应用技术教学过程中选用的程序设计工具是使用汇编语言。但在实际开发中以汇编语言设计一个较长、较完整的控制程序, 将会发现注释比原始程序还要来得长, 而且原始程序过一段时间不看, 若是要修改一下功能, 又要重头再来读程序。对初学者而言, 学汇编语言的确是有点复杂, 但对从事硬件的设计者却是必备的, 在过去汇编语言一直是单片机程序设计师们唯一的选择。

C语言是目前唯一一种可以运行在从单片机、PC机直到巨型机等各种机型上的高级语言。目前8051单片机已具有了C语言编译系统和实时多任务操作系统, 用它来开发项目更是多快好省。C语言功能强大, 十分适用于控制系统的开发。作为一种编译语言, C语言的效率很高。在一些规模较大的程序开发中, 使用C语言开发程序的效率甚至高于使用汇编语言开发的程序。随着个人电脑的普及, 软件开发工具支持齐全, 在PC上我们可以很容易以C语言来设计一般的工程和应用控制程序, 直接来控制硬件的工作。只是在真正应用上往往会觉得用一部PC只做些小小的控制, 实在有点大材小用。单片机体积小, 又省电, 国内外有不少软件开发厂商纷纷推出支持8051的C语言编译器。在台湾常见的有IAR公司、2500A.D.公司开发的编译器和加拿大软件公司DAVEDUNFIELD推出的一套8051C编译器MICRO-C51等。上述这些编译器功能均相当齐全, 完全可以胜任单片机的开发工作。使用C语言做单片机程序设计相比用汇编语言来说有以下的好处: (1) 程序好写, 它是结构化语言; (2) 易于开发复杂的程序; (3) 程序易读易懂, 修改容易; (4) 除错方便; (5) 移植性高, 可在PC测试过后, 再移植到8051编译器上编译而执行。

(2) 开展综合性、设计性实验来培养学生创新素质能力。我们把一部分科研成果及时转化为教学内容, 引入到教学中去, 极大地丰富了的教学内容。为培养学生创新意识、科学思维方式、实事求是的科学态度、严谨的工作作风和钻研探索精神, 进一步进行教学改革创造了条件。为了提高学生的学习兴趣, 我们使用一片GI公司的可编程声效发生器 (PSG) AY-3-8910进行教学, 此IC可以产生各种常见的声效, 如机关枪声音、鸟叫的声音、子弹飞啸声音等。这些声效常常出现在电动玩具上, 机关枪声音是利用PSG噪声发生器产生, 产生随机数波形及可变振幅控制 (即包络发生器) , 制造衰减的包络外型所产生出来的效果。

3 实验项目的多元化, 让学生充分发挥自己的能力

从体现层次性、系统性与完整性的要求出发, 教学中设置了如下实验项目:

(1) 单片机系统的整体认识。教师首先利用一个完整的系统进行模拟卸料演示, 对该单片机应用系统进行整体介绍, 同时介绍实验方法和开发工具的使用。通过介绍一个控制IED信号灯的程序例子, 学生模仿进行简单程序设计、汇编、连接, 将程序代码写入AT89C52运行或通过仿真器运行对程序进行实际测试。通过该实验可以消除对单片机的神秘感, 提高学生的学习兴趣。

(2) 硬件调试。介绍单片机系统的硬件调试基本方法, 指导学生进行硬件调试试验。实验使用静态方法, 利用开关电路模仿CPU产生地址信号、数据信号、控制信号, 测试硬件连接的正确性, 加深对单片机接口时序信号的了解。

(3) 汇编语言程序结构与I/O控制程序设计。通过该实验使学生掌握汇编语言程序结构、51系列单片机的中断服务程序入口地址的使用。利用输入接口输入的二进制值模仿气压值P, 按卸料工艺流程设计阀门控制程序, 并写入运行。外部用信号灯代替阀门负载直观指示输出口的状态。

(4) 键盘与显示程序设计。可以选择软件延时, 或定时中断管理方式, 包括二进制到十进制的变换、显示译码、动态扫描显示程序等。学生可以自主选择某一方式。通过该实验, 介绍软件仿真的汇编语言程序调试方法。

(5) 运算程序设计。多字节的算术运算程序, 利用软件仿真运行对该程序进行调试, 通过该实验进一步掌握程序的调试方法。

(6) 中断服务程序与A/D程序设计, A/D的启动, 数据的读入、滤波程序等。A/D工作与中断方式, 可以自由选择滤波算法。

(7) 串行通信接口实验。编写单片机的发送与接收程序, 可以选择查询方式或中断方式。在PC机上运行的管理程序不要求学生编写, 它可以设置PC机的串行通信参数, 接收单片机送来的信息以二进制 (或十六进制) 和ASCII方式显示, 而且可以向单片机发送信息, 单片机将接收到的信息在LED数码管上以十六进制方式显示。

(8) 系统的整体运行测试。以上试验项目完成后, 将学生设计的功能程序组合可以得到一个初步的“卸料控制”程序。也可利用案例的示例程序, 将其汇编成目标代码写入单片机, 插入系统运行, 通过一个可调直流, 电源模拟压力传感器和压力变送器输出的压力信号 (0~5V) , 对系统进行实验模拟调试。

每一实验项目都有2~3个具体的内容供学生自主选择, 稍经努力学生可以完成教学大纲规定的基础试验, 有兴趣、有潜力的学生可以选择难度较大的试验。全部实验项目完成后, 学生将自己编写、调试完成的功能子程序, 以及示例提供的功能程序模块组合, 就可以完成卸料控制器完整控制程序的设计, 将其写入AT89C52插入系统运行。实验用程序设计作为理论课的作业在课外完成, 实验课进行程序的调试与运行测试。实验室对学生开放, 除安排集中实验时间外, 学生可选择其它空余时间, 自主选择试验项目进行实验。

4 结束语

计算机科学技术迅猛发展, 不断地向我们提出新的目标和要求, 这就要求我们的计算机课程教育也要与时俱进。计算机专业教师不仅要随时提高自己的专业知识, 还要不断地研究改革教学内容、方法及手段, 采取多种途径, 提高教学质量和学生的能力。以上是笔者在实践中的一些探索, 希望能够对单片机应用技术的实验教学改革起一些借鉴作用。

参考文献

[1]朱月秀, 尤佳.单片机实验教学改革的探索[J].实验室研究与探索, 2002 (17) .

[2]张俊谟.单片机中级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1994.

[3]白驹珩, 雷晓平.单片计算机及其应用[M].成都:电子科技大学出版社, 1997.

单片机实验教学方法 篇2

开放式单片机综合实验教学改革

分析当前高校单片机教学现状,结合课题组多年的实验教学经验,进行包括实验平台的重建、实验内容的丰富及开放平台使用等单片机实验改革,利用单片机实验教学为学生提供一个电子系统的`综合应用平台,从而启发学生思考问题,培养学生分析和解决实际问题的能力,增加学生实践动手锻炼的机会.

作 者：吴银琴 陈锟 危立辉 作者单位：中南民族大学电信学院,湖北,武汉,430074刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：2009“”(23)分类号：G71关键词：单片机实验平台 开放实验室 实验准备

教学单片机实验开发板系统的设计 篇3

关键词：单片机；实验开发板；设计

单片机实验开发板是一个实际应用的系统，能够为相关专业的学生开设单片机实验提供支持。此实验板是参考单片机教材中的实验内容设计的，能够实现简单的综合验证实验。单片机实验开发板是以AT89S51作为主控制芯片，串口通信芯片MAX232、DB9插座、液晶显示器、按键开关等元器件组成，通过软硬件结合实现键盘扫描、液晶显示、数码显示、与上位机串行通信、I/O口扩展等功能。

一、系统硬件结构布局

系统设计以MCS-51系列单片机中8031，8051，89C51作为CPU进行系统扩展，将数据存储器、程序存储器、1/O口扩展、串行口通讯、LED显示、键盘与显示等多种功能模块集成于一体。

二、单片机最小系统

本实验开发板采用AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

三、键盘模块设计

本实验板用于学生实验，为了减少键盘电路占用UO引脚数目，将键盘电路设计为4x4矩阵键盘形式。其中行线作为输入引脚与P0口的P0.3"一P0.0连接，列线作为引脚与

P0.7～PO.4连接。实验板的键盘电路如图1所示：

四、LED显示模块设计

把单片机的P0.0～P0.7 ，P2.0～P2.3口与LED显示模块对应的引脚用排线连接起来，即可进行实验。其连法如图3-3所示：P0.0～P0.7是控制数码管显示的数据口，而P2.0～P2.3为数码管的位选端，4个数码管采用动态显示的方法显示。如图2所示。

五、发声模块设计

发声模块电路原理图如图1-2所示，信号由P3.4引脚进入三极管进行放大，推动蜂鸣器SPK发声。该部分只用3个元件，三极管型号为8550，蜂鸣器为微型压电式。如图3所示。

六、串口通信模块设计

单片机实验教学高效方法探讨 篇4

关键词：单片机实验,Proteus仿真,开发板,实验箱

1 实验教学方法小结

1.1 实验箱+实验箱自带开发环境

某些厂家生产的单片机实验箱, 有其自带的开发环境, 装在计算机上就可运行, 根据实验原理及实验内容, 进行正确地连线, 编写程序, 将程序写到开发环境中, 通过串口连通计算机与实验箱, 便可根据实验程序运行出正确的结果。这种方法对于简单验证性实验, 效果较好, 只是通过实验的现象验证理论知识, 可通过此方式为学生进行理论知识的再强化。

1.2 实验箱+Keil+仿真器

结合实验箱和Keil软件, 根据实验内容及实验原理, 进行连线, 编写程序, 将程序写在Keil中, 通过设置Keil的相应选项, 程序控制仿真器运行出相应结果。这种方式, 可更好地使学生掌握Keil编程方法, 练习单片机的汇编语言程序设计或C51程序设计思路, 能够很好地培养学生软硬件设计思路, 适用于综合性设计性实验的开展。

1.3 Proteus+Keil

实验箱上结合了多个独立元器件, 且各个元器件的连接均在实验箱背面, 对于学生学习来讲, 不需要从元器件库中挑选, 直接连接所需的模块就可以使用, 直观度不够, 自主动手力度不够, 针对实验箱的此项缺点, 可考虑采用Proteus+Keil结合的方法进行教学, Proteus不仅能将许多单片机功能形象化, 也可将许多单片机实例运行过程形象化, 而且不需要硬件投入, 实验耗材较少, 学生普遍反映, 通过使用Proteus软件进行单片机系统仿真设计对单片机的学习比单纯学习理论知识更容易接受, 更容易提高。

教师设定好实验内容后, 学生可从Proteus的库中比较挑选所需元器件, 进行实验电路的搭建与设计, 并编写实验程序, 进行软硬件结合设计, 实现所做实验内容。此方法可一定程度上锻炼学生的自主设计能力, 通过实验元器件的比较与挑选, 更好地掌握各个元器件的性能, 也可熟练各种电路的功能。

2 实验教学过程中存在的问题

2.1 教学方法陈旧, 缺乏创新性

传统的电子类课程实验教学过程中, 教师根据教学大纲, 设定一些固定的实验项目, 学生必须在课程规定的学时内完成这些实验, 实验室提供实验箱以及若干辅助设备, 如示波器、万用表等, 对于实验方法和实验仪器的使用, 实验前教师进行讲解, 学生手头的实验指导书上也有这些实验的原理、电路及步骤等。学生在掌握实验内容的基础上, 根据实验步骤进行连线, 利用辅助设备测量数据, 记录数据并做数据分析及本实验内容小结, 在实验的过程中, 学生没有参与到实验的设计细节中, 缺乏一定的思考, 学生根据手头实验指导书或实验教师演示进行操作, 未能很好地体现创新性思考。

2.2 学生自主思考能力不足

多数学生在做每次实验之前, 不认真预习本次实验内容, 导致在整个实验过程中, 没有真正理解实验的原理和理论依据, 盲目地根据教师的做法照搬实验操作过程, 对于操作过程与理论知识完全脱节。实验操作完成后, 多数学生不认真写实验报告, 只是死板地抄袭实验指导书上的实验目的、实验设备、实验原理等内容, 不认真整理分析实验所得数据的合理与否。

2.3 实验教学与动手能力脱节

实验教学旨在培养学生的动手能力, 但通过传统的实验教学手段, 只是让学生动手连了连线、扭了扭示波器, 没有真正起到动手能力培养的目的。

3 实验教学改进措施

3.1 自制实验板

电信类专业学生已经掌握了基本的PCB板制作方法, 基于此情况, 考虑在每次单片机实验过程中, 教师将该次实验内容设计成实验任务, 学生自主设计实验电路、编写程序段, 然后先通过Proteus软件进行仿真实验, 待仿真成功后, 选取正确的元器件进行实验电路的搭建, 并最终制作成实验板, 也可在自制实验板上加入后续开发功能, 以备后续实验内容增加。在我校单片机实验教学中尝试用此方法后, 单片机开放性实验做为一门选修课, 选修的学生成逐年递增状, 电子信息、机械设计制造、交通运输等专业的学生均加入到了单片机开发、设计、制作的队伍中, 学生的学习兴趣日益高涨, 开发制作出的实物精致、新奇、具有一定的实用性和可推广性, 在一定程度上提高了学生的动手及创新能力。

3.2 竞赛带动、项目带动、协会带动

在大学生电子设计竞赛、大学生课外学术科技作品竞赛等, 搜集整理与单片机设计有关的题目, 将每次的实验内容与相关竞赛题目联系, 适当转换实验任务, 将学生分成讨论小组, 进行硬件设计、软件编程、产品制作调试等过程, 然后以小组形式上交制作实物, 通过一定阶段试行, 实验效果较好, 培养学生动手动脑能力的同时, 一定程度上也锻炼了学生的团队合作能力和组组之间的竞争意识。

在教师平时的科研项目中, 搜集整理简单项目内容, 结合实验内容, 设计新实验任务, 在学生们自发成立的电子爱好者协会中, 分发实验任务, 以小组形式讨论、研究、制作, 使学生参与进来, 不仅提高了学生的学习兴趣, 也培养了学生的责任意识。

参考文献

单片机实验二实验报告 篇5

课程名称：微机原理与接口技术

指导老师：李素敏

学生姓名：

学号：

专业： 自动化

日期：2014-04-10 地点：理工楼603

实验二

1.实验目的和要求

① 掌握keil软件和STC-ISP 软件的使用方法 ② 熟悉发光管的工作原理 ③ 通过编程体验发光管的延时闪烁及移位等功能

2.主要仪器设备

PC机

单片机学习开发套件（型号：89C52RC）

3.实验内容

①实验内容1：第一个发光管以间隔200ms闪烁

源程序：

#include #define uint unsigned int

//宏定义

main(){

while(1){ P1=0xfe;delay(200);P1=0xff;delay(200);} } void delay(uint z)//延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数 {

uint x,y;for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

一台一件

}

实验结果说明：要使发光管闪烁，只需设置合适的时间延时即可。

②实验内容2 ： 8个发光管由上至下间隔1s流动，其中每个管亮500ms,灭500ms,亮时蜂鸣器响，灭时关闭蜂鸣器，一直重复下去。

源程序：

#include

#include //后面要用到它里面的_crol_(k，l)函数 //这个函数的意思是把一个字符变量k 循环左移l 位 #define uint unsigned int

//宏定义

unsigned char a,b,k,j;

//定义五个字符变量 sbit beep=P2^3;// 定义蜂鸣器的接口

void delay(uint z)//延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数 {

uint x,y;for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);}

void main(){

k=0xfe;//先给k一个初值11111110等待移位 while(1){

delay500ms();

beep=0;//打开蜂鸣器

delay500ms();//让它响500ms

beep=1;//关闭蜂鸣器

j=_crol_(k,1);//把k循环左移一位

k=j;//把移完的值再送给k

P1=j;//同时把值送到P1口点亮发光二极管 } //再次循环 }

实验结果说明：在此程序中用到了_crol_(k，l)函数，此函数的功能在于循环移位，在每次发光管闪烁相应时间后左移一位，把移完的值再送到P口，点亮对应的发光管。这样循环往复，达到发光管流动的效果。

③实验内容3 ：用8个发光管演示出8位二进制数累加过程，即用8个二极管表示8个二进制位（亮为1，灭为0），依次以二进制形式显示0，1，2，……255。

源程序： #include

#include //包含有左右循环移位子函数的库 #define uint unsigned int

//宏定义 #define uchar unsigned char //宏定义

void delay(uint z)//延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数，{

uint x,y;for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);} void main()

//主函数 {

} uchar a;while(1)

//大循环 {

} a++;P1=~a;delay(200);

实验结果说明：在此定义一个无符号字符变量a，a的值进行累加，但是由于表示的二进制数要求亮为1，灭为0，与发光管的0亮1灭正好相反，所以将a的计数取反并设置相应延时，重复此过程就得到了在发光管上显示八位二进制数的累加过程。

④实验内容4 ：间隔300ms第一次一个管亮流动一次，第二次两个管亮流动，依次到8个管亮，然后重复整个过程。

源程序：

#include //52单片机头文件

#include //包含有左右循环移位子函数的库 #define uint unsigned int //宏定义 #define uchar unsigned char //宏定义

void delay(uint z)//延时函数,z的取值为这个函数的延时ms数 {

uint x,y;for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);} void main()//主函数 { uchar a,i,j;while(1)//大循环

} {

} a=0xfe;//赋初值

for(j=0;j<8;j++){ for(i=0;i<8-j;i++)//左移

} {

P1=a;//点亮小灯

delay(300);//延时300毫秒

a=_crol_(a,1);//将a变量循环左移一位

} a=_crol_(a,j);//补齐，方便下面的左移一位 P1=0xff;//全部关闭

a=a<<1;//左移一位让多一个灯点亮

4.心得体会：此次实验中练习较多的就是闪烁和移位，在编程过程中，设置闪烁的时间必须达到人眼正常观察的要求，这就需要计算合适的闪烁时间，不停的尝试，最终选择适宜观察的时间间隔。发光管的循环移位时调用_crol_(k，l)函数

单片机实验教学方法 篇6

【关键词】单片机 项目教学法 智能小车 教学改革

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）08C-0161-02

在电子技术快速发展的时代，单片机技术在电子行业中扮演着极其重要的的角色，掌握了单片机技术，就掌握了电子技术的核心，因此，各大中专院校的电气工程、机电工程、自动化专业及计算机专业等电类专业都把单片机作为一门重要专业课程来抓。然而，在现实教学过程中，单片机实验课程教学却存在着诸多的不足。很多学生反映该课程不好学，知识难记，程序难写，讲课内容不好理解等。教师也反映学生刚开始认真学，后来越来越不认真，最后布置的练习和作业都不做，学习态度不好等，由此产生教师的教和学生的学达不到平衡，教学效果不理想，教学过程偏离教学计划，达不到教学的预期培养目标。本文针对上述所存在的问题，以制作“智能小车”为整门课程的大项目，采用项目教学法将课程的各章节融入项目制作过程中，通过做项目，让学生在制作的过程中理解并掌握课程的知识点。

一、单片机实验教学的现状与不足

职业院校不同于普通高等院校，职业院校的学生更是异于普通高等院校的学生。普通高等院校的学生自学能力强，自觉性高，相反，职业院校的学生则大多自我认识不高，自学能力较差，自觉性不高，比较好动。如果在职业院校教学中采用传统的教学方法，教师在黑板前单纯讲课，或通过多媒体单纯授课，学生在下面听，即便教师讲得十分生动、精细，也许台下的学生也是无心听课，不能真正掌握好单片机技术。

一些教师采用计算机房进行授课，先讲一定的教材内容，然后通过计算机演示和示范程序，让学生按照示范程序进行练习，然后用Proteus软件或单片机系统板进行程序仿真。此种教学方法比上述传统方法好很多，但授课一段时间后却发现，学生基本上是将教师的示范程序照抄一遍，然后下载到Proteus软件或单片机系统板中，仿真成功后，接下来就是拿出手机开始玩游戏，没有继续强化知识的意识或精神。而那些打字慢或搬抄过程中存在错漏的学生，可能准备下课了都没打完字，也可能是因为中途编译错误太多，又找不出错误的地方，最后干脆就放弃，直接玩手机或睡觉。

为了避免上述现象问题的发生，提高教学质量和教学效果，我们应该根据职业院校学生的情况，制定出符合他们特点的教学方法，让他们对课程感兴趣，进而激发他们自主去学习和探索知识。

二、单片机实验教学项目教学法改革

经过多年的教学经验总结，本文对51单片机实验课采用项目教学法进行改革，主要由以下几个环节组成：

（一）兴趣入门。心理学上有一个专业的术语叫做“初次效果”，意思是初次见面的一瞬间就能决定胜败。这是对人说的，其实对教学课程也有同样的效果。如果在第一次给学生上这门单片机实验课时，做好开头，让学生从一开始就对这门课充满兴趣和期待，那么，可以说，这门课程的教学就算成功三分之一了。

对本课程第一次课的教学设计，大部分教师都是简单做自我介绍，提出课程的学习要求，然后就开始打开课本上新课。本文的设计则不同，为了做好“初次效果”，本文的第一次课没有直接上新课，而是跟学生一起看视频、交流和讨论，通过交流与讨论的形式让学生对单片机有一个感性的认识，再通过一定手段使学生对课程学习产生兴趣和欲望，然后才慢慢引入新课。具体内容如下：

1.相互认识。先由教师简单向学生做自我介绍，然后再对全班学生进行点名，认识班里的班干，简单了解班级的一些基本情况。

2.看视频。相比学习文字材料，职业院校的学生对图片、视频，甚至实物更加感兴趣，利用这一特点，教师在上课前准备好搬运机器人、足球机器人、工业生产自动焊接机器人等几个具有代表性的视频材料，通过多媒体播放给学生看，然后再向学生介绍这些智能机器人之所以能完成那么多智能控制功能，都是由我们即将学习的单片机芯片来控制，随即放出单片机芯片的相关图片。运用此种方法，通过播放视频和图片的形式，将全班学生的目光吸引到屏幕上，让学生从感官上对单片机有一个初步的认识。

3.项目实物演示。此环节是第一次课的高潮部分，教师准备好本门课程项目教学的项目实物——智能小车，用一纸箱装好，等到这一环节时将它亮相在学生面前，然后试运行给学生看，甚至让学生亲手操作智能小车，让智能小车动起来，最后现场给学生指出单片机芯片，由此激发学生对本课程学习的兴趣。

4.布置项目任务与讨论。通过以上几个步骤后，学生对单片机已经有一定的兴趣，此时，教师粗略地讲一下智能小车的大致工作原理，然后向学生宣布项目任务—— 制作一辆智能小车。教师将实现的功能和要求罗列出来，最后与学生一起讨论如何去完成这个项目，包括硬件部分如何制作，需要用什么电路模块，最后如何去编写程序等，拟出一个大体的方案，调动学生的积极性，激发学生求知欲。

5.材料准备。做完项目布置和讨论环节后，最后一环节就是材料准备的布置，要求学生列出自己项目所需要的材料，然后用一周的时间去准备，材料可以自己制作，也可以购买现成模块，这样，学生有事可做后，也不会再觉得课程枯燥无味，相应地学习兴趣也就提高了。

（二）硬件制作。通过前期学生的材料准备后，接下来就进入硬件的制作过程。

教师将学生带到实验室，通过分小组的形式进行硬件的制作指导。首先对全班学生提出总的制作要求和注意事项，然后将全班学生分成若干个小组，再召集各组的组长进行硬件的制作指导。比如，教师亲自动手示范指导组长们如何装配智能小车的底盘，如何安装驱动电机和轮子，如何安装电路板及相应控制电路模块等，然后再由各组长对本组的组员进行指导和装配示范，组员们按照组长的装配方法进行装配。同时，教师巡视课堂，了解每个组的制作情况和进度，对有问题或装不对的学生进行指导和提醒，最终完成项目的硬件装配与制作过程。

（三）简单驱动。项目的硬件制作完成以后，教师组织学生带上课本和智能小车进入单片机仿真实验室（或计算机机房），对硬件的相应部件进行功能测试以及程序的编写和仿真，完成一些简单功能的驱动任务。

首先驱动智能小车的运动部件，即驱动电机带动轮子转动。在驱动之前，先给学生设一个疑问：如何让轮子转进来？引发学生对本任务的思考。然后对硬件的电路及原理进行简单的讲解，引出单片机的IO口控制知识，并提示学生翻到课本的相应页码，融合课本教材相应内容进行简单的讲解。接着，教师写示范程序并下载到小车单片机中，驱动车轮转起来，再让学生按此方法进行程序的编写和驱动。

学生驱动得电机让小车跑起来后，学习兴趣肯定大大提高，场面也会很热闹。此时，教师又提出探索性任务，提示学生如何驱动LED指示灯亮起来，又如何实现灯闪铄，以及蜂鸣器的驱动等。通过完成这类小任务，学生去探索和驱动其他的一些电路，达到知识拓展的目的，同时也完成单片机IO口的简单驱动任务。

（四）功能完善。通过以上的方法驱动简单电路后，学生对单片机IO口的编程和控制已经有了一定的认识和掌握，接下来就可以引导学生一步一步地将一些功能电路模块综合起来驱动，实现从简单到复杂的智能控制过程。

比如，引导学生运用红外光电传感器来识别路面的黑线，再控制小车的运动情况，如当小车没检测到黑线时，小车一直向前行进；当检测到黑线时，小车停止前进。学生完成此任务后，教师又提出深一点要求，如当小车没检测到黑线时，小车一直向前行进；当检测到黑线时，小车转弯或调头行进等，实现综合性控制功能。

当学生掌握这些较简单的综合控制功能的编程和控制方法后，再往知识较深、程序较难、单片机功能更强的内容去学，比如超声波避障功能、液晶显示功能、定时器使用等，引导学生一步一步地、从简单到复杂地学习，最终完成智能小车所有功能的实现，从而完成本课程主要内容的授课与学习。

（五）考核评比。本课程的最后几次课是项目完成情况的考核评比与总结。当学生把课程项目的所有功能都完成后，安排一个时间对全班学生制作的项目进行演示和考核评比。在教室的讲台做一个演示台，让每个学生将自己的项目作品拿到演示台上，在全班同学面前展示和演示自己做的项目作品，看看所能实现的功能与开学初的计划是否一致，再简单讲解作品的工作原理和制作方法，最后，教师再对作品的结果进行点评和总结。

通过演示作品和教师的点评总结，学生不但收获了学习成功的喜悦，也认识了自己的一些缺陷和不足，进而努力去弥补和更正。同时，教师也能从这个环节中了解到学生学习的掌握情况和教学上存在的不足，进而对下一节课程进行完善和改进。

三、实验教学改革效果分析

51单片机实验课项目教学法的教学改革，打破了传统理论教学和单纯Proteus软件或单片机系统板仿真教学的缺陷，将整门课程改成项目作品的制作，再将课程内容知识融入项目的制作过程中，让学生既学会了课本知识，又掌握了知识的实际运用，达到理论与实践相结合的教学目的。

通过多年的尝试发现，改革后的单片机实验教学，教师的教学过程轻松了很多，对学生的指导时间多了很多，学生学习的兴趣和积极性更是大幅度地提高，课上睡觉或玩手机的学生大幅度地减少，更多学生将时间和精力投入到了项目的制作过程中，碰到问题时，学生也懂得借助网络进行相关资料的查找，学会了知识的探索，最后在毕业设计中，单片机项目的论文尤其是单片机毕业作品都明显多了很多。

综上，以制作“智能小车”为整门课程的大项目，采用项目教学法将课程的各章节融入项目制作过程中，通过学生亲自动手做项目的形式，培养学生对本课程的学习兴趣，提高学生的学习的积极性和主动性，引导学生将理论知识应用到实践中，增强学生的技能水平和实际应用能力，达到理论与实践相结合的目的。经过多年的教学实践证明，改革后的项目教学法不但提高了教育教学质量和教学效果，而且学生学习的兴趣了大为提高，实际动手能力也增强了。

【参考文献】

[1]赵永熹，黄云峰.基于项目驱动法的单片机课程体系建设[J].中国电力教育，2013（4）

[2]谢宏霖.基于“项目驱动法”的单片机类课程教学探索[J].电脑知识与技术，2012（30）

[3]杜志强.机械类专业“单片机原理及应用”课程教学探索与实践[J].理工高教研究，2010（3）

【作者简介】梁 飘（1984— ），男，壮族，广西靖西人，广西大学在读研究生，广西理工职业技术学院助理讲师，专职教师兼实验员。

基于实验平台的单片机课程教学 篇7

（一）模拟实验平台的建立

近年来，随着FLASH型单片机的广泛应用，采用软件模拟加写片验证成为一种经济实用的实验方法。要使学生能够真正掌握单片机技术，需要他们亲自动手焊制单片机实验板，亲自动手烧录程序，而且实验过程不能复杂，通过亲自做实验，把课堂上学习的概念性知识转换成视觉可以观察到的物理现象所发生的各种变化，提高学生的感性认识和激发他们学习的兴趣。下面是广西理工职业技术学校在教学中单片机模拟实验平台的建立：

1. 合理配置公共实验平台。

过去的单片机实验设备，主要以专用的单片机开发系统为主，投资较大而设备的利用率低(中职教学很多功能没用上)，编写程序和修改程序很不方便，对初学单片机的学生来说很难掌握复杂的操作界面。由于以上种种原因，教学单位常配置为数不多的单片机开发系统，因此，学生上机实验受到了极大的限制，很难达到理论课与实验课“交替”的教学效果(实验课无法与理论课同步)。广西理工职业技术学校使用30台电脑局域网连接(和PLC实验共用)，每台电脑配置一个TOP853编程器，采用MedWin仿真软件和TopWin烧写软件，不算电脑费用，每个工位330元就可以开展单片机实验!TOP853编程器体积小巧，采用USB通用串口与PC机连接通信，传输速率高, 抗干扰性能好，可靠性能极高，特别适合烧写各种电擦除器件。MedWin仿真软件和TopWin烧写软件，全中文界面，操作方法简单易学，学生很容易就掌握了单片机的编程→汇编→固化等等操作界面的使用，大大提高了单片机的实验教学效率。

2. 配置学生专用的单片机模拟实验板。

单片机实验板是单片机实验板是单片机教学中每个学生的必备学习工具，由学生自己购买散件组装一块带LED(发光二极管)的单片机实验板(参考价20元)，如图1，人手一套，单片机实验板是一块由89C51单片机和32只LED组成的发光条(发光二极管)及两组三极管输出驱动电路组成(一组驱动0.25W扬声器，另一组驱动5V微型继电器)，原理图如图2，让学生第一时间感受到单片机系统是怎么样的，如何进行工作的。其它实验板，如点阵实验板(参考价20元)、单片机控制强电实验板(参考价80元)等由实验室自行设计组装多套，供学生使用，总价格还不到一个单片机开发系统实验箱!这样，人人拥有实训设备，大大缓解中职扩招而造成的实验资源紧缺的压力，实训空间得到了无形的拓展。

（二）根据模拟实验平台，选择适合学生学习的知识点

单片机技术是一门比较难学的课程，它包括了数字电路技术、模拟电路技术、传感器技术、通讯技术、计算机硬件接口技术、计算机软件编程技术等等基础知识，众多的相关内容，对中专层次的学生是难以接受的。根据广西理工职业技术学校多年的单片机教学实践，中等职业学校的培养目标制订在初级目标较为合适，简述如下：掌握通用型MCS-51单片机的基本结构(主要是单片机的内部ROM和RAM及管脚功能和定义);掌握单片机的最小硬件设计系统(单片机最少需要连接几个外围元件才能正常工作);初步掌握单片机的程序设计(利用汇编指令系统进行模仿性编程、程序的烧录)。掌握了单片机以上三个方面的基础知识，学生基本上可以独立的承担单片机系统的维护。

（三）改革教学方法，合理安排授课内容

传统的单片机教学，均是以单片机的结构为主线，先讲单片机的硬件结构，然后是指令、编程、单片机系统的扩展和各种外围器件的应用，最后再讲一些实例，按照这种教学结构，中等职业学校的学生普遍感到难学，一个从未接触过计算机结构的人，甚至数字电路也是刚刚接触的人，要他去理解单片机内部结构，这实在是不容易。以8051系列单片机为例，它是一种大规模的集成电路芯片，具有111条汇编指令系统。许多单片机教科书都是按照内部结构→指令系统→设计实例进行逐步介绍，在讲解单片机内部硬件结构和指令系统的理论概念时，只能按照硬件等效框图、指令书写格式、使用文字说明方法表达它们的功能及作用，当8051单片机的111条汇编指令学完后，学生还是没有弄明白MOVP1，#00H和MOV P1，#0FFH怎么就能使接在单片机P1端口的8只LED点亮或熄灭，如果学习中出现的问题太多，而又没有得到及时解决，学生就会丧失学习单片机技术的信心，也就越学越没有兴趣。基于这种情况，在教学中尝试职业教育倡导的任务驱动教学法。任务驱动教学，就是突出实践在课程中的主体地位，用工作任务引领理论，使理论从属于实践。主要的教学思路是以任务为教学单元，打破原有界限，不管硬件结构、指令、编程的先后顺序，将各部分知识分解成一个个知识点，为了完成一个任务抽取每个部份的不同知识点，加以组合。

1.

以多种形式的点亮LED灯为学习任务，配置为完成该任务而必须掌握的指令、硬件结构知识、软件操作知识等，学完这些知识以后完成该任务，然后较为系统地学习一些硬件结构知识及常用指令，通过这种方式将学生普遍感到比较困难的该部分知识分解，把一个高的台阶变成若干低的台阶，使得学习者从一开始就能体会到成功的喜悦，有利于学习的顺利进行。

2.

用单片机控制点阵动态扫描显示字形，在单片机P0口和P2口分别接入一只8×8 LED点阵显示屏(列共阴极、行共阳极显示屏)，在P0口接入显示屏的8列管脚、在P2口接入显示屏的8行管脚，如图3。采用动态扫描显示方式在显示屏上显示字形为学习任务，让学生很直观地学习查表，调用延时子程序等相关指令。

3.

用单片机模拟音频信号输出，使用图1单片机实验板中音频信号驱动电路，其中三极管驱动电路如图4，以单片机模拟警笛音频信号输出、单片机模拟消防车音频信号输出和用单片机模拟音阶音频信号输出(单片机音乐编程)等为学习任务，让学习在快乐、有趣中学习单片机相关指令。

4.

用单片机控制改造继电—接触器控制系统，通过单片机控制继电器电路板，以电力拖动控制线路基本环节为任务，如电动机正反转控制、星—三角降压启动及多台电动机联锁控制等，配置为完成该任务而必须掌握的指令、中断、定时器及查表程序的应用，为学生搭建弱电控制强电的桥梁，如图5为用单片机控制电动机星—三角降压启动控制I/O硬件接线示意。以往单片机教学就是写汇编语言，枯燥无味，现从实际应用的角度来学习单片机，而且是学生正在学习的感受较深的电力拖动控制中的应用，通过横向联系、比较学习，加深对电力拖动控制线路、PLC控制和单片机控制的理解。

唯有实际地做了才能学得更多，通过建立单片机模拟实验平台，拓展了实训空间，让单片机技能实训能人人参与。

摘要：《微机控制技术及应用》 (单片机技术) 是中等职业学校“机电技术应用专业”的主干课程, 单片机难学难教在中职教学中尤为突出。通过单片机模拟实验平台的建立, 提出实验设备、教学内容、教学方法三位一体的解决方案, 探索适合现代职业教育的新路子。

关键词：单片机技术,任务驱动教学法,单片机实验

参考文献

[1]姜大源.单片机技术[M].北京:高等教育出版社, 2005.

[2]周坚.单片机轻松入门[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2004.

单片机实验教学方法 篇8

1 引言

单片机原理及应用技术是测控技术专业的一门专业课,由于当前许多的测控仪表与设备都是基于微处理器的,这门课对以后学生了解和掌握测控仪表与设备的工作原理起重大作用。然而“单片机原理及应用”是一门技术型和实践性很强的课[1,2],要掌握单片机工作原理,进行单片机原理实验调试是必不可少的。如何能让学生通过实验达到掌握单片机原理目的,实验教学方法很重要。教师要取得良好的教学效果,必须根据实验教学的要求和目的,因材施教,创造性地选择最佳教学方法和途径去培养学生,循循善诱,激发学生学习的主动性,从而提高教学质量[3,4]。

2 当前实验教学的不足

传统的单片机实验(特别是验证性的),大多是学生根据实验指导书上编写设计好的实验项目,每次实验用计算机键盘输入指导书上的程序,进行汇编/下载/运行就完成了实验;实验过程中学生对实验学习与操作处于被动接受的地位,实验的效果也就可想而知[1,2,4]。虽然有设计性与综合性实验,但由于验证性实验学生没有掌握,一般学生难以设计出合格的程序(或者在实验指导书上有现成的程序),学生就不会自己编写。因此,按照这种方式培养出来的学生不知道如何进行系统的设计,与实际应用脱轨,更谈不上对系统的进一步开发[1]。因此单片机实验教学要有所革新和发展。

3 实验过程中的一些改进

3.1 对验证性实验内容进行删减或改动

为防止学生照本宣科地抄程序,对于验证性的实验,可以将指导书的程序删除一些关键语句(一行或多行),但注释还加上,类似补充程序行,这样调试中学生就必须读懂程序,才会知道补充相应缺少的语句,达到主动思考的目的。而对于指导书不能进行删减的,则在学生完成调试后,要求学生再做一些触类旁通实验。例如,单片机I/O的LED灯点亮实验[5],原来使用P1口完成,要求学生改用其他I/O口(如P3)完成这个功能;对于扩展接口的I/O口实验,则可以改用其他I/O口(如8255接口原来为PA则换成PB或PC)或改变I/O口地址(原来8255的A0A1接373的A0A1换成直接接8051的A8A9)的方法重新实验;还可以要求改变LED闪烁时间,等等其它变换;通过这些改动,能完成实验,则学生基本上掌握了本实验的内容。

3.2 对设计性和综合性实验进行分步调试

除了要求学生预习实验外(对于没有程序的,要求编写),可以在实验中将程序分割成功能模块,各个模块分别调试成功后,然后一个一个添加,最终完成整个程序的调试。如十字路口交通灯控制实验[5],可以让学生先调试好一个方向的灯的时间控制,然后另一个方向的控制,再将两部分根据控制逻辑关系结合,最后可以加入黄灯控制及调整各部分的时间关系。如果要加入时间显示,则首先将设计的时间缓冲区的内容显示出来,最后将这个缓冲区的地址改为交通灯计时单元即可。经过这样调试,不仅对原来验证性实验中的I/O控制、计时器设计、8279显示控制等实验进行了复习,而且知道怎么样将这些实验结合起来,为今后的实际设计单片机系统打下基础,达到了单片机原理教学的目的。

3.3 实验中提出问题

实验中针对程序和硬件电路连线原理随时提出一些问题而不仅仅是实验指导书后的思考问题,让学生有更多的思考,能回顾理论课学习内容,从而加深印象以及知道单片机的具体应用。如问程序中某条指令的作用、某个芯片的功能、某根连接线的作用以及单片机如何对它进行控制等等。这个时候即使学生对这些问题还不是很了解,拿起教科书再浏览一下,其记忆也是相当深刻。可以考虑将回答问题的表现,作为实验成绩考核的一部分,同时也可以让学生在实验报告中写上一些调试体会。

4 结束语

通过在“单片机原理与应用”实验教学中,进行这些看似不大的改变,使不少学生的兴趣提高了,有效解决了以前教学中存在的一些问题,也培养了学生的实验动手能力、创造能力和科研能力,使实验教学质量和学生的综合素质都得到了提高。

摘要：针对当前单片机原理及应用实验教学中的学生主动性不足的问题,结合验证性与设计性、综合性不同类型的实验给出了一些改进方法。实际教学中证明这些方法提高了学生实验的主动性,也激发了学生的学习兴趣,有利于教学质量的提高。

关键词：单片机,教学方法,实验

参考文献

[1]吕静.单片机实验教学课程改革的思路与效果[J].天津职业院校联合学报.2009;11(3):72～74

[2]施国英,李天华,刘晓松.浅谈“单片机”实践教学改革[J].中国电力教育.2009;135:124～125

[3]查珍,周元祥.改革实验教学培养复合型人才[J].合肥工业大学学报(社会科学版).2004;18(2):72～74

[4]高健.目标教学法在单片机实验教学中的应用[J].中国电力教育.2009;131:89～90

单片机理论实验课程改革教学体会 篇9

在学院的单片机教学中存在着实验理论分离的现象, 理论和实验课程由2位老师分别担任。不只是单片机教学, 其他课程的教学也是实验和理论相分离。分院自几年前就开始提出理论课程和实验课程相结合, 由一位任课教师担任的课程改革方案, 而真正开始实行是从今年开始。而我, 也担任了单片机课程教学改革后的教学, 以下, 是我任课后的教学体会。

我自从来任教以来, 主要承担计算机方面的实验课程, 有丰富的实验教学经验及较强的实践能力。然而, 在教学过程中, 存在着一些无法克服的障碍, 主要如下:

一、学生指令系统跟不上

对于微机原理及单片机实验课来说, 主要是讲述实验, 而不再紧盯程序指令, 学生的课堂主要任务是分析程序, 构思算法, 通过指令编程完成程序任务。而实际上, 很多时候, 当实验课开课后, 才发现, 学生的指令还没学, 或者还没学完, 而这时候, 实验课, 基本上变的和理论课差不多, 老师主要的课堂任务, 就放在指令讲解上了, 本末倒置。

二、实验内容和理论课程不贴切

由于每周固定的时间上理论, 固定的时间上实验, 两位老师各自为阵, 以自己的授课进度计划要求进行, 因此, 理论和实验跟不上, 例如, 当理论讲到I/O口, 那么最好就是马上进行I/O口相关实验:跑马灯, 交通灯, 花样灯等。而这时候, 实验课程还在进行纯指令实验性实验, 等到讲I/O口实验时, 理论课又到了定时器/计数器这一部分, 而这时候更应该做的是定时器实验。

三、老师沟通不畅

实验课是理论课的补充, 可以把课本知识变成直观形象的事物。对于理论课来说, 老师应有一个总体把握, 对于不同专业, 不同课时, 不同学分, 都会有不同的教学要求。实验, 作为理论很好的补充, 也并不是一成不变。比如, 做I/O口实验、定时器实验, 会有很多实验项目来选择, 哪些实验项目能更好的切合理论课程, 理论课老师会更清楚明白。然而, 事实上, 理论课老师从来没有做过实验, 实验老师按照计划进行, 两者几乎完全没有沟通。实验老师虽然是讲授计划中要求的内容, 但也会根据学生水平将实验做一变动, 但是, 没有沟通的教学毕竟达不到好的效果。

四、理论老师缺乏工程设计能力

理论课程老师只管讲授理论知识, 完成教学计划要求, 完全或几乎不做实验, 课程教学不能从工程概念切入, 学生只能掌握基本理论概念及锻炼汇编编程, 实验教学业也只能采用单片机实验箱完成基础验证性实验, 例如汇编程序设计、中断、定时器/计数器, 串口通信等实验, 接触不到开发设计性的内容。而实验课老师也是有心无力, 由于课时的限制, 以及学生相关知识无法达到, 因此, 无法进行设计性实验课程。

而经过课程改革后, 理论课实验课由一个老师承担, 完全克服了以上障碍, 作为首次承担理论实验相结合的教师之一, 我的体会如下:

老师可以从整体宏观把控, 细节上再作调整。

我这学期承担的是计科专业和通工专业的单片机课程。对于计科专业来说, 单片机是一门专选课, 32学时, 理论实验对半。首先, 我根据教学要求需要达到的目标, 制定好授课计划, 规规划好怎样在有限的16学时中, 讲授完成这门课程所必须掌握的理论基础, 又怎样在8次实验课16个学时中覆盖完成理论所讲内容, 又不至于使学生觉的实验枯燥无味。而单片机是通工专业的一门必修课, 学时64, 那么, 我就考虑在教学过程中, 通工工程设计切入教学, 除了讲授汇编编程指令外, 还加入C语言单片机编程, 使学生在学习单片机的同时, 能够重温C语言, 并且了解到C语言在硬件编程中的重要性。

没有了课时固定安排的束缚, 理论实验完全由一个人承担, 那么课时的分配完全由我自己来掌握。根据专业特点, 计科专业2学时讲述完指令系统 (计科专业学习过微机原理指令系统, 而这些指令系统其实是相通的) , 我就告诉学生, 我们要到实验室开始连续做4次实验, 第5章内容不会再讲, 分散到4次实验课中来上。程序性实验是对指令的一个加固, 锻炼学生的编程能力, 课本的第5章就是各种指令算法编程技巧讲解。现在, 实验课的内容和以前上的就完全不一样了, 更切合于理论教学, 以书上的程序及练习题为例, 学生更容易理解, 还节省了时间;并且, 学生很直观的通过实验来验证理论知识并看到结果。

到了到了单片机重点的硬件部分了, 硬件部分我分了4个部分, 用了4个课时, 涵盖完单片机内部系统结构特点, 包括:I/O口、定时器/计数器、串口、中断。这样, 在有限的课时里面, 完成了整个单片机系统讲解。每讲完一部分, 我就告诉学生, 我们下次课做XX实验, 完全没有了以前理论老师和实验老师的沟通障碍, 将实验课就和理论讲解紧密结合起来。并且, 硬件部分的实验可以通过实验箱来验证, 看到各种实验效果, 学生学习兴趣也会提高。

对于通工专业, 除了理论教学, 完成基础验证性实验之外, 再安排学生做课程设计, 其相关知识穿插在理论课程中讲述, 并要求学生课后自学。在课程后期, 同学们分成小组制作了单片机最小系统板, 设计了单片机频率测试仪、电压测试仪、温度测试器。通过这些设计, 学生掌握了单片机开发设计的整个过程, 重拾了C语言, 对单片机设计产生了浓厚兴趣。单片机综合了电子技术、计算机、控制技术等相关知识, 单片机的学习不只是为了学分, 掌握了开发设计方法, 在课程结束后, 还能够结合相关知识进行设计与开发, 可以贯穿在以后的学习当中。

以上是我这学期以来的教学体会, 经过这一学期的授课, 感觉课程改革是必需的。而怎样能提高学生的动手能力, 激发学生自主学习能力, 提高学习兴趣, 将所学知识进行结合, 是我们在教学改革中应该思考的问题。

参考文献

高职单片机课程实验教学改革初探 篇10

为此, 笔者进行了长时间的探索, 提出了一些解决办法。

建立开放式的实验室管理模式单片机实验室应实行开放式管理, 在不影响正常实验教学任务的前提下, 面向全校学生, 在课余时间向学生提供实验所需要的场所、仪器设备等。开放范围除了实验开放项目、课程设计外, 也包括学生兴趣爱好、第二课堂活动、创新活动等。开放性实验管理模式是在注重知识、能力和素质协调发展的同时, 贯彻因材施教、注重个性培养的教学原则, 目的是激发学生的学习兴趣和热情。在实施过程中, 要注意实验内容不应与教学计划及教学大纲所规定的实验教学内容相重复, 应属于课程教学内容的拓展性实验;还要注意综合性和针对性, 强化基础, 拓宽知识覆盖面, 注重培养知识的综合运用能力。此外, 还要根据科技的发展及其实际应用, 结合实际工作, 加强对学生科学研究思维和建立工程概念的训练, 培养学生的创新能力和动手能力。开放性实验的组织中要突出学生的自主性, 要全方位体现以学生为主体的自主式学习方式。在实验方案设计、操作、实验结果的分析处理等方面最大限度地发挥学生的主体作用, 教师布置任务、讲解及指导等要点到为止, 留有余地, 给学生独立思考、独立操作、独立分析、独立解决问题的空间, 充分调动学生的积极性和主动性。

利用Proteus与Keil整合构建单片机虚拟实验室Proteus是Labcenter公司推出的一款基于标准仿真引擎SPICE3F5的电路分析、实验仿真系统。该软件有交互式动画仿真、基于图形的仿真和基于微控制器的仿真等三种模式, 其最大的特点就在于它能够仿真单片机及其外围芯片。Proteus软件支持MCS-51及其派生系列、Motorola68HC11系列, 以及AVR系列和PIC12、PIC16、PIC18系列的单片机。Proteus软件支持的外围器件有74LS373、8255、矩阵式键盘、LCD及多种A/D、D/A转换器等。另外, 用户还可以建立新的元器件模型。对于MCS-51系列单片机而言, Proteus还能够与Keilc51集成环境实现联机同步调试。而Keil是德国开发的一个51单片机开发软件平台, 是目前应用最广泛的、最重要的单片机开发平台。它的界面简单, 操作容易。Keil的u Vision2可以进行纯粹的软件仿真, 也可以利用硬件仿真器, 搭接上单片机硬件电路, 在仿真器中载入项目程序后进行实时仿真。此外, 还可以使用Keil Monitor-51在不需要额外硬件仿真器的条件下, 搭接单片机硬件系统对项目程序进行实时仿真。u Vision调试器的调试功能也很丰富, 具有常规源极调试、符号特性调试、历史跟踪, 代码覆盖, 复杂断点等功能。构建虚拟实验室主要是利用Proteus进行硬件电路的设计, 用Keil进行软件设计。硬件电路的设计主要有两个方面:系统扩展 (包括ROM、RAM、I/O口、定时器等功能单元的扩展) 和系统的配置 (即根据系统的要求进行外围设备的配置, 如键盘、显示器、A/D转换器、D/A转换器、打印机等的接口电路的设计) , 通过该软件的使用, 可以使学生掌握硬件电路的设计方法。软件设计主要是应用程序的编制、调试, 使学生掌握软件开发的步骤、方法和技巧。而软硬件的设计完成之后, 还需要进行系统的总调, 将这两大执行环境组合起来构成联合的仿真系统, 其中, KEIL作为软件的调试界面, 而Proteus作为硬件的仿真和调试界面。这样, 就可以像仿真器一样调试程序了。

开设大型综合设计实验, 培养学生的创新能力大型综合的设计实验需要在学生完成基础实验之后视学生掌握程度而开设, 这个环节在整个单片机教学中非常重要, 只有经过完整的项目训练, 学生才会建立起完整的系统的概念。学生需要根据设计任务书上的要求 (包括软硬件的资源配置、实验要求达到的效果) 进行设计实验。这样的训练可以将科技方法的训练、机电综合设计、创新设计及毕业设计等实践内容融合到大型综合设计实验项目中, 使原来分散的小规模设计和训练集成为一个大型的系统设计项目, 从而培养学生的创新能力。此外, 在单片机实验开发的基础上, 在学生参与下开发一些应用板, 组成机电一体化的实验平台, 如我院已经开发出的步进电机的单片机控制实验平台。这些训练可以使学生更加熟悉单片机的组成、工作原理、程序开发、系统的扩展。更重要的是, 学生可以积累自己实践的经验, 增强工程意识, 为将来顺利进入实际的工程环境打下坚实的基础。

建立单片机网络互动实验系统, 作为传统实验教学的补充传统的实验教学是近距离的, 由于实验设备紧缺, 设备普遍比较昂贵, 加之时间和空间上的限制, 已成为制约教学质量的一个重要因素。为满足培养具有高素质创新人才的要求, 实验教学要不断地进行改革, 实验要向综合型、设计型转变, 但这种新型教学模式的实现必须有高技术化的手段和条件支持, 因而网络虚拟实验教学成为现代教育技术应用的大趋势。单片机网络互动实验室系统是针对单片机实验而开发的内容全面、结构完整的单片机网络实验室系统。单片机网络互动实验室的构建基于Internet远程智能化虚拟系统, 充分发挥了网络教学的特有优势, 使学生的学习与交流不受时间、地点和实验仪器设备的限制, 甚至可以联机协作完成实验。实验内容以图形、文字、动画等方式呈现在客户端的浏览器上, 具有较强的交互性和真实性。同时, 也提高了实验教学的伸缩性和适应性, 有助于提高分散教学资源的利用率, 形成科学的实验管理体系。单片机网络互动实验室可作为传统理论与实验教学的补充模式。我院在设计中采用服务器和客户端模式, 可以实现客户端与服务器的交互通讯。我院自主开发了网络系统, 学生只需到我院的网站注册一个用户名并下载客户端, 便可以在自己的计算机上进行单片机实验。

以电子技术竞赛为契机, 深化单片机实验教学改革课程与教学改革一直是高职院校所关注的热门话题, 实验教学改革的效果直接影响着应用型人才培养的质量。目前, 以单片机控制技术为核心的电子信息技术的飞速发展和应用领域之广是其他技术无法比拟的。但是学校教学内容却滞后于科技的高速发展。在高职院校开展电子技术竞赛正是解决这一问题的有效途径。竞赛有力地促进了专业课程内容的整合和实验教学内容的更新。一方面, 所有参加竞赛的学生都要经过严格的赛前培训和赛中训练, 学生普遍反映受益匪浅。实践证明, 这样的学生在就业时也普遍受到企业青睐。此外, 为了能够使没有参赛的学生也得到同样的训练, 我院还开设了电子专业课程的设计训练课程, 作为传统单片机实验教学的补充。课程完全按照电子竞赛的要求进行。这样的训练有效地提高了学生的工程设计能力和综合素质。另一方面, 以竞赛为契机, 改革单片机实验课程内容和实验方法。由于竞赛中涉及的单片机内容能够跟随科技发展的步伐, 竞赛的题目具有实际意义, 所以对目前的单片机理论教学改革和实验教学改革起了一定的引导作用。

参考文献

[1]刘映群.Proteus与Keil整合构建单片机虚拟实验室[J].中国现代教育装备, 2005, (8) :26-28.

[2]曹建树, 等.单片机创新实践教学改革与实验室建设[J].实验室研究与探索, 2005, (9) .

单片机课程设计实验项目设计 篇11

【摘 要】针对单片机课程设计这门课程传统实验方式的不足之处，设计了一种新的实验项目；围绕“单片机系统设计方法”这一主线，从计算器系统电路的构成、仿真图的绘制、程序的编写、印制电路板的设计等方面对新项目的实施做了详细分析。

【关键词】单片机课程设计 计算器系统 实验课

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）01C-0163-03

单片机课程设计作为单片机原理课程的延伸，是一门以学生动手实践为主的实验课。本课程在传统的教学中一般会以单片机实验箱作为操作的平台。教师设计一个综合的实验项目，学生在实验箱上完成线路的连接程序的调试运行等操作，之后学生完成设计报告。单片机实验箱内模块众多、接线杂乱，与实际应用不符，不利于学生理解和掌握单片机控制系统的设计过程及调试方法。因此在单片机课程设计中有必要引入一种新的实验形式。该实验项目作为单片机课程设计的一个综合实验内容，既要做到有别于单片机原理课程的验证性实验，又要做到理论联系实际，具有一定的实用价值，还要能够体现单片机系统开发的流程，激发学生的学习兴趣，增强学生的动手能力。

鉴于此，开发了一个“计算器的设计”项目作为单片机课程设计的教学内容。本项目的要求如下：设计一个简易计算器，能实现8位数之内的加减乘除运算，并要求学生按照单片机控制系统的开发流程，完成电路的仿真、程序的编写、电路图绘制、PCB板制作、焊接调试等工作。

一、计算器项目总体设计

为了实现计算器的功能，本系统应由单片机、输入模块、显示模块、声光提示模块和电源模块几部分构成，其组成框图如图1所示。

（一）控制器的选择

本项目中选取STC90C58RD+单片机作为控制器。STC90C58RD+与AT89C51完全兼容，可直接替换。前者具备高达1280Btye的SRAM，32K字节flash存储器，29K字节EEPROM，更高的可靠性及更低的功耗，使得它被越来越多的单片机开发者选用。

（二）显示模块的设计

单片机系统的输出显示部分，可以选用液晶屏或者数码管。液晶屏价格相对较贵，驱动程序编写较复杂，而数码管具有价格低廉、驱动电路简单、控制程序容易编写等特点。而且本设计要求完成8位数范围内的计算，因此使用8位数码管作为显示器件。

（三）输入模块的设计

按键作为单片机系统人机交互的输入部分，有独立式按键和行列式按键之分。独立式按键占用单片机的IO口资源较多，不选用。本计算器项目中，需要输入0-9的数字键以及代表各种运算操作的按键，需要按键数量多，因此选用行列式键盘。行列式键盘通过对行线和列线的电平状态的组合来判断哪个键被按下，可以用较少的IO口得到较多的按键。在本设计中采用4×4的行列式按键。

（四）声光提示模块的设计

本设计中需要在按键按下时发出“嘀”提示音，而且在运算结果溢出的时候发出声光提示。溢出选用最常用的蜂鸣器和发光二极管作为声光提示模块。

二、计算器项目的仿真

在电路实际制作之前的仿真是单片机系统开发过程中一个非常重要的环节，通过仿真能够验证设计方案是否可行。本设计是一个单片机系统，既有电路的仿真又有程序的仿真，因此选用Proteus软件进行系统仿真。

仿真软件Proteus是英国Lab Center Electronics公司研制的EDA软件。它不但和普通仿真软件一样能够仿真模拟电路，最大的特色是能够仿真单片机及外围器件，能进行代码调试。

学生熟练掌握本软件的使用，对完成单片机项目的设计开发有较大的促进作用。

（一）仿真电路设计

1.单片机最小系统仿真电路设计

单片机的最小系统指单片机工作的、由最少的电路构成的系统，包括晶振电路和复位电路。晶振X1和两个瓷片电容C1、C2构成了单片机的时钟电路。手动复位按键、电解电容C3和电阻R2构成单片机的上电复位和手动复位电路。

2.显示模块仿真电路设计

数码管的驱动由断码驱动和位选端驱动构成。单片机的P0口用于输出数码管的段码。由于P0口是标准的双向IO口，内部没有上拉电阻，因此P0口连了一个1K的排阻RP1。P2口的8个引脚用于控制8个数码管的位选端，分别经过Q2-Q9这8个三极管驱动8位数码管。

3.输入模块仿真电路设计

单片机的P1口连接一个4×4的行列式键盘。P1口的低4位作为行列式键盘的4条列线，高4位作为行列式键盘的4条行线。

4.声光提示模块仿真电路设计

声光提示电路由一个发光二极管和一个蜂鸣器构成。蜂鸣器由NPN型三极管Q1驱动。当系统上电时P3.6引脚为高电平，三极管截止，蜂鸣器不会误动作。当需要蜂鸣器发出声音时置P3.6引脚为低电平即可。发光二极管有P3.3引脚控制，低电平有效。

综上各个模块，此计算器系统完整的仿真电路如图2所示：

（二）计算器程序设计

计算器项目的控制程序在Keil C软件中完成。Keil 是一款针对51单片机内核的集成编译环境，具有很高的编译效率。

1.程序设计思路

本程序主要完成3方面的任务：扫描数码管、扫描按键、处理按键；因此编制了两个独立的函数Display（ ）和KeyBoard（ ）完成扫描数码管和扫描按键的功能。为了在按下不同的键值的时候完成不同的功能，使用了switch语句，这样程序的结构会比较清晰。

在主程序里面定义了以下几个变量：

unsigned char Key，InputCnt，LastOpt。

unsigned long Result，InputData。

变量Key用于暂存当前按下去的键值。

变量InputCnt用于存放输入数字的个数，当输入数字超过8个时就不能接收这个数字，并报警提示；

变量LastOpt用于存放前一次输入的运算类型。因为按下加、减、乘、除中某种运算的时候，计算器做的并不是当前的这种运算类型，而是前一次按下的运算类型。

变量Result用于存放运算的结果。由于计算器可以进行连续的多次运算，Result的值是会在每次运算之后改变的。

变量InputData用于保存输入的操作数，并作按下某种运算的按键后与Result的值进行相应的运算，把结果保存到Result里面。

2.主程序设计

程序的流程图如图3所示。

系统上电后首先进行系统初始化，对各个变量赋初值。然后调用按键函数，判断是否有键按下。若无按键按下则扫描数码管，接下来再次扫描按键。

若有按键按下，则会出现3种情况。第一种情况，按下的为数字键“0-9”，而且输入数字的位数InputCnt小于8的话，就把按下去的键值接收到变量InputData里面，更新一次显示缓冲区，让数码管显示输入的数字。如果InputCnt大于等于8，说明输入数字的位数已经达到最大不能再输入了，并发出报警提示；第二种情况，按下的键为“加、减、乘、除、等于”键，则根据LastOpt的取值把变量Result和InputData的值进行运算，并把结果存放到Result里面。同时更新一次显示缓冲区，让数码管显示运算的结果；第三种情况，按下的键为清零键“C”，则给各个变量重新赋初值，显示缓冲区清零，准备开始下一次计算。

3.子程序分析

在程序中调用了几个子函数，这几个子函数的逻辑关系如图4所示。

函数原型： void FillDispBuf（ulong a）

函数功能： 把ulong a这个数处理后存入显示缓冲区。若a没有超过8位十进制数的范围则把它拆分后直接存入显示缓冲区即全局数组DispBuf[8]；若a超过这个范围则需要在数码管显示“Error”，因此需要把这几个字形的段码存入DispBuf[8]。

函数原型： uchar KeyBoard（void）

函数功能： 读取4×4行列式键盘的键值。若有按键按下则返回0- 15之间的某个键值，若无按键按下则返回21。

函数原型： void Display（void）

函数功能： 扫描8位数码管。全局数组uchar DispBuf[8]为显示缓冲区。本函数把数组DispBuf[8]里面的8个元素的数值在8个数码管上显示出来。

函数原型： void DelayMs（uint j）

函数功能： 延时N毫秒，参数 j 表示需要延时的时间为j毫秒。

在实验的过程中，只要把几个子函数的代码及相应功能告诉学生，学生就能在此基础上进行顶层代码的编写调试。如果学生时间充裕，也可自己编写以上几个子函数的代码。

三、计算器实物的制作及调试

本项目的设计内容在仿真软件中验证通过之后，就是实物电路的制作。电路图原理图和PCB图的设计在PROTEL99SE中完成。

本设计所需元件清单如表1所示。实验室为每个学生准备一套对应的元器件。

为了更好的让学生掌握单片机系统开发的流程，后续的实验有3种方式可以进行，每个学生可根据自己的实际情况选择。

A：学生可根据原理图和元件清单中的元器件，在万用板上自己焊接这个电路。直到电路调试成功，并下载程序运行。

B：学生可根据电路原理图绘制PCB电路板，并在实验中完成电路板的转印、腐蚀、钻孔等操作，然后焊接元器件并调试运行。

C：实验室通过专业的电路板工厂把“计算器项目”的PCB板加工出来。并且把此电路板及配套的元器件分发给学生焊接调试。统一生产出来的电路板及元器件套件如图5所示。

最终学生都能制作出一个调试成功的实物计算器。

通过对单片机课程设计新实验项目的实施，改变了本课程的教学组织形式，激发了学生的兴趣，增强了学生的动手能力。学生在完成“计算器设计”项目的过程中掌握了单片机系统的设计方法以及调试技巧。实践表明这样的方式收到了良好的效果，具有较大推广价值。

【参考文献】

[1]代芬，王卫星，邓小玲，等.单片机综合实验开发板设计[J].实验室研究与探索2010，29（8）

[2]林祥果.高职单片机课程设计与教学实践[J].宁波职业技术学院学报，2014，18（01）

[3]潘谈.基于STC89C58芯片的小型GPS船舶航迹仪的设计[J].船舶科学技术，20=14，36（12）

[4]袁芳，江伟，陈冬等.篮球比赛场地计时计分系统的设计[J].实验室研究与探索，2014，33（11）

[5]王海燕，杨艳华.Proteus和Keil软件在单片机实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，201，31（5）

[6]包建华，张兴奎，丁启胜.模块化单片机实验系统的研制[J].电气电子教学学报，2010，32（6）

单片机实验教学方法 篇12

单片机(Microcontroller Unit,MCU)技术最早出现在20世纪70年代，它体积小，集成度高，运算速度快，运行可靠，功耗低，价格低廉，因此在数据采集、智能化仪表、通讯设备以及嵌入式系统等方面得到了广泛应用[1]。掌握单片机技术是电子信息类专业学生就业的一个基本条件。

目前我院已建的单片机实验室，基本都是采用相应的硬件仿真设备。但是由于单片机的种类繁多，再加上资金的限制，不可能在一个实验室配备所有种类的单片机仿真设备。而且随着单片机的发展，更多的应用型电路的出现，现有的实验设备已不能满足实验的要求。

同时，我院单片机实验室所配实验箱均是成品，学生很难参与到其中的细节设计中去，学生动手能力很难得到训练与提高。而且，随着使用周期的加长，很多实验箱出现种种的问题，设备出现老化，维护跟不上，延误了实验教学的进程。

针对这些现象，本文大胆提出了建立以Proteus为仿真平台的实验系统。这种系统可以在传统的单片机实验系统基础上更好地推动单片机实验的教学。

2关于Proteus

英国Labcenter公司集近二十年之心力，推出了独一无二的产品：ProteusVSM(虚拟系统模型)，它将处理器模型、Prospice混合电路仿真、虚拟仪器、高级图形仿真、动态器件库和外设模型、处理器软仿真器、第三方的编译器和调试器等有机结合起来，真正第一次实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、处理器代码调试及实时仿真、系统测试及功能验证，到生成PCB的整个开发过程。Proteus软件在全球拥有众多的用户，如HP、ST、AD、SONY、Panosonic等[2];还包括象剑桥大学、斯坦福大学等众多大学用户，广泛用于这些学校的大学或研究生电子学教学与实验中，效果显著。Labcenter公司为支持教育机构进行电子系统的教学与科研，特别推出了大学计划，为教育机构实现特殊优惠价格，充分降低教育机构使用Proteus软件包用于组建实验室或教学平台的门槛。

Proteus软件由于其强大、直观、全面的功能，已为越来越多国内大学作为电工电子虚拟实验平台、单片机设计与仿真实验室、嵌入式系统设计与仿真实验室和创新实验平台等电类综合实验平台，也为教学改革、创新教学和科研开发提供了良好的平台。

3基于Proteus的单片机实验平台

3.1编译调试环境选用Keil C51 uVision3

软件Keil是德国开发的一个51单片机开发软件平台，最开始只是一个支持C语言和汇编语言的编译器软件。后来随着开发人员的不断努力以及版本的不断升级，使它已经成为了一个重要的单片机开发平台，不过KEIL的界面并不是非常复杂，操作也不是非常困难。目前国内外很多工程师的开发的优秀程序都是在KEIL的平台上编写出来的。可以说它是一个非常重要的软件，高校学生掌握了它可以为以后工作打好坚实的基础。

目前我院的单片机实验教学中基本上用的是伟福编译器，而且在实验教学中多采用汇编语言来教学。而在现今，几乎所有的关于系统设计的公司均采用Keil C51来编写源代码。所以我院在单片机的实验教学中逐渐从汇编向Keil C51过渡。

3.2软件仿真系统选用Proteus

在单片机实验室为每一台计算机安装该软件。

该软件的特点：a.全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。b.具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。c.目前支持的单片机类型有：8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、MSP430系列以及各种外围芯片。d.支持大量的存储器和外围芯片[3,4]。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大，是其他任何一款软件不能相比的。

4教学实例

下面以制作一个电子万年历为例，介绍如何通过Proteus和KeilμVision3构建单片机实验平台。例子虽然很简单，但其调试方法和过程却具有代表性,旨在抛砖引玉。

4.1硬件电路绘制。启动Proteus ISIS 7 Professional，通过选择相应元器件，绘制万年历硬件电路。

4.2软件程序的编译。启动Keil，新建一个工程，命名为src.uv2并保存。在弹出的“Select Device for Target'Target 1”对话框中选择CPU，这里选择ATMEL公司的AT89C51，确定并添加C51源代码，保存src.c文件，添加源程序文件到工程中。然后进行工程配置，选择“Project”菜单的“Option for Target'Target 1'”，在弹出的对话框中，单击“Target”标签设置晶振频率为12MHz，单击“Output”标签勾选“Create Hex File”复选框。单击工具栏“Build Target”按钮进行编译链接，生成目标代码，通过后就可以进行仿真了。

4.3在Proteus中调试仿真。用Keil与Proteus进行联调，在Proteus中Debug选择use remote debug monitor，同时在Keil中选择使用Proteus VSM Simulator。在KeilμVision3中单击执行“Debug”菜单下的“Start/Stop Debug Session”命令，加载程序到AT89C51中，这时切换至Proteus界面会发现，LED数码管显示电路已经启动仿真(处于仿真暂停状态)。此时在Keil的调试界面下单击执行Debug菜单下的Run命令或按F5键全速运行程序，便可以看到图1中所示结果。此时，通过设置可以调整时间、日期等，与真实的板子功能完全一样。

结束语

使用Proteus单片机实验平台，可以解决单片机实验室硬件投入不足和设备维护困难等问题，克服实验箱硬件电路固定、实验内容难于改动等局限，有利于促成课程和教学改革，更有利于人才的培养。

在使用Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。在学生进行单片机课程设计、毕业设计以用大学生电子设计竞赛中都能起到很大的作用。因此我们认为在我院单片机实验教学的过程中可以在原有硬件实验箱的基础上尝试加入Proteus实验教学平台。

摘要：基于软件Proteus,提出了单片机实验的系统设计与仿真平台。文章首先分析了我院的单片机实验系统存在的各种问题,针对这些问题大胆提出了建立以Proteus为仿真平台的实验系统。与传统方法相比,使用Proteus可以提高单片机系统设计效率,具有很好的经济性、灵活性。

关键词：单片机,Proteus,仿真平台,实验教学

参考文献

[1]张友德,赵志英,涂时亮.单片微型机原理、应用与实验(第五版)[M].上海:复旦大学出版社2008.1.

[2]周润景,张丽娜,刘映群.Proteus入门实用教程[M].北京:机械工业出版社,2007.1-7.

[3]李学礼,林海峰.基于Proteus软件的单片机实验室建设[J].单片机与嵌入式系统的应用,2005,(9).