单片机课程设计

单片机课程设计（通用12篇）

单片机课程设计 篇1

一.单片机课程设计的意义和作用

单片机具有控制功能强、体积小、功耗低、性能价格比高的特点, 广泛应用在家用电器、智能仪器仪表、自动化和工业控制等各个领域。作为一门实用性较强的应用电子技术, 单片机课程在强调高技能型人才培养的电类专业中是一门重要的专业必修课。单片机课程是实践性很强的课程。本课程的教学内容对于缺乏社会实践和工程实践的在校学生来说, 显得较为空洞和枯燥, 而对于有一定工作和实践经验的技术人员, 虽然讲授时数少得多, 但由于他们具有实践经验, 学生反响更大, 教学效果也更显著。这充分说明了实践性教学环节在本课程教学中的重要地位。除了课堂讲授、布置作业和简单的上机实验外, 课程设计是重要一环。学生组成课题小组, 在教师指导下开发一个实际项目, 实际领会系统分析、系统设计和实施各个阶段的个中滋味, 可以有效地弥补课堂教学的不足, 也是做一般习题和简单实验所不能替代的。学生反映, 通过课程设计加深了对教学内容的理解, 一些原理、方法“具体”了, “有血有肉”了。但以往课程设计一般都是全班一个题目, 学生抄袭现象非常普遍, 完全没有达到预期的教学效果。笔者通过从事本课程设计教学的实践, 结合其它院校的做法, 并参考了一些资料, 采用了一些特别的做法, 取得了非常明显的效果, 受到普遍好评。

二.目前单片机课程设计现状与问题

在单片机系统教学中, 应该包含软件、硬件、综合应用的教学, 还应包含日新月异新技术新器件在智能控制项目中使用的教学, 这样才能符合现代本科院校的教育教学宗旨。但现在很多教师往往是根据教材注重软件语言的教学、单纯的编程, 一本教材一统天下, 而对涉及硬件的综合性分析几乎不做讲解, 不能使学生领悟单片机的智能控制机理。重理论教学, 轻实践指导是普遍存在的问题。造成这样的问题主要原因主要是以下几种: (1) 部分学校受设备条件的束缚, 缺少开发应用装置, 学生能完成实验就不错了; (2) 师资条件限制, 不少单片机老师自己从未开发过任何产品, 他们不具备指导学生开发产品的能力, 这是一个不争的事实。 (3) 即使有条件的高校, 一般也都是采用高度继承的单片机实验箱进行课程设计的。价格昂贵的单片机实验箱看起来功能非常强大, 好像无所不能, 给学生做课程设计再适合不过了。但是实践证明, 大部分学生并不喜欢使用功能强大的实验箱。拿它给学生做课程设计学生的收获并不是很大。那是因为实验箱功能强大, 集成度高, 厂家为了方面用户使用, 用户通过简单的按说明书连线就可以对实验箱进行操作。如果问学生为什么这样连线, 有的说是按实验箱的说明书连的, 以为单片机开发应用就这么简单。这样会造成学生对在开发项目中实际的单片机应用开发运作过程不清楚, 不利于培养单片机应用开发的能力。

总的来说, 目前的单片机课程设计现状是不利于学生对单片机系统在实际工程项目中应用能力的培养, 不利于学生的开拓能力培养, 当他们走上工作岗位, 与现实技术存在一定的距离。

三.单片机课程设计的改革与思考

课程设计应该是学生把所学知识综合加以运用的过程, 是学生消化知识、升华知识、锻炼能力、提高综合素质的重要手段, 通过课程设计可以使学生把单片机课程理论知识与实践相结合, 更好的掌握所学的知识。

针对以上的问题, 本着教学实践原则, 以使学生在短短的课程设计实践里最大可能的获得较好的单片机应用开发能力。根据学生已学习知识水平、实际接受能力, 我们的做法主要分为以下几个阶段:

1.要统一思想, 培训教师。参加课程设计指导老师要认清改革的目的和意义, 以及改革中要完成的工作, 对从未参加过开发单片机产品的教师组织培训, 让他们掌握单片机开发的整个过程。

2.统一制定课程设计题目和要求。学生根据自己的兴趣爱好, 5个人1组选定课程设计题目, 在两天之内根据自己选定题目的要求, 提出可行的方案并还要提交改方案的元器件清单 (包括器件的型号、封装、数量等信息) 。根据这一信息老师统一购买和发放元器件。

3.学生选定题目和设计好方案后, 开始画电路图、腐蚀电路板、准备好程序框图。这个过程大概需要两三天的时间。

4.接下来的就是焊接电路板, 调试硬件和调试软件了。这过程是最艰苦也是最有乐趣了, 学生往往也乐在其中, 从中学到了不少的知识, 这在用实验箱做课程设计时是无法获取的知识。

5.编写设计说明书且在设计说明书内要求附有软件流程图、程序清单和电路原理图等资料, 使学生了解单片机工程设计流程和方法, 提高学生工程项目实践能力。

6.组织答辩和现场演示。询问系统设计思路、分工情况, 在团队中发挥了哪些作用。让学生拿自己的产品现场演示, 询问设计实体软硬件情况。

通过课程设计改革, 已经取得明显的成效。主要体现在以下几个方面: (1) 学生学习的主动性大为提高。从选题开始学生就一直思考做什么、什么做、什么做才好, 这过程学生会发现好多问题, 然后想方设法去解决这些问题。无形中就得到了锻炼和提高。 (2) 提高了学生的实际动手能力。除了提高学生的焊接技术外, 对布线的技巧, 及如何将图纸转化为实物都是一个很好的锻炼, 无疑对今后的毕业设计打下了一个良好的基础。 (3) 提高了学生系统设计思想, 使学生掌握了工程项目开发的过程。 (4) 提高学生团队协作能力。 (5) 真正做到了把教学的中心从教师转移到了学生。在这一过程中学生自己设计软硬件, 老师根据学生的思路进行指导和帮助。

单片机课程设计不同于毕业设计, 因此它不能替代毕业设计, 只能是一个过渡和补充, 当然它对毕业设计是一个促进和提高。另外毕业设计时间长, 而课程设计只有短短的两个星期。在课程设计改革过程中, 注重培养学生的工程素质。从选题开始, 就强调注意收集相关资料、协作分工、实验记录、调试心得等, 注意相关文档的设计、管理等, 使学生熟悉从立项、方案论证、软硬件设计与调试、PCB设计、结构设计、安装调试等电子设计的全过程, 系统地培养学生的学习技能、交流技能等, 理解并认识良好的工程规范。在模仿前人的基础上, 引导学生从不同角度观察问题, 培养提出问题、解决问题的能力, 实现创新设计。在报告整理阶段, 引导学生注重小结和总结, 从方案设计到器件选型, 从程序开发到调试等, 将实践中获取的经验总结升华, 在设计过程逐步体验本课程的系统性。例如, 选择时钟系统作为课程设计的同学, 其硬件电路尽管相对简单, 涉及的单片机资源并不多, 大部分同学都能够很快的实现基本功能, 但在此基础上, 引导学生进行创新设计, 在硬件电路基本不变的情况下, 通过重新规划、设计软件, 实现许多如计时器、万年历、秒表、定时报警器等附加功能。

经几年进行本课程设计的改革和实践, 取得了一些经验与教训, 也积累了一些适合本课程设计的课题。搞好课程设计的关键是课题, 课题要多样化、趣味化、实用化。作单片机设计时应有多个题目可供选择, 如自动测温系统, 万年历程序设计, 自动压力测试系统, 步进电机控制系统, 单片机硬件仿真系统设计等。学生能够根据自己的兴趣和爱好自由地选题, 充分发挥了学生的潜能。如选单片机硬件仿真系统设计的学生, 到图书馆认真查阅仿真系统设计资料, 查阅芯片使用手册, 了解不同芯片的性能, 之后加以构思并与老师研究、讨论, 一周后就画出了用单片机、LED显示器、键盘、晶体振荡器等器件组成的仿真系统的电路原理图, 用电子CAD成功地绘制了印刷电路板图。然后腐蚀制版, 最后学生亲自焊板、调试。在设计过程中学生们遇到了许多平时课上没有碰到的问题, 如有的单片机不工作, 起初学生都显得措手不及, 不知从何下手查找问题所在, 在老师的指导下通过分析、判断, 终于找出单片机不工作的原因是石英晶体振荡器没有起振, 并解决了有的复位电路不能正常工作、有的显示器不亮等实际问题, 终于成功地制作出五套单片机硬件仿真系统。学生从收集资料、查阅文献、设计构思、原理图的绘制到系统的组装调试, 真正使所学到的知识达到了融会贯通的目的。通过实践, 学生不仅把所学单片机知识加以复习, 而且为从事单片机的实际开发积累了许多宝贵的经验, 提高了动手能力, 为以后参加工作奠定了坚实的基础。

四.结束语

通过单片机课程设计改革的实践, 培养了学生对单片机的学习兴趣, 掌握了单片机系统项目的开发过程, 调动了学生主动学习的积极性, 对单片机学习很好的促进作用, 提高了教学质量。当然单片机学习不是通过一个课程设计就可以使学生成为单片机高手的, 学习是要不断积累经验。老师应该经常鼓励学生要培养自己甘于吃苦, 勇于创新, 勇于献身科学的精神。“老师引进门, 修行在个人”, 成为单片机高手的秘诀在于坚持不懈。

参考文献

[1]张毅坤, 陈善久, 裘雪红.单片机微型计算机原理及应用[M].西安电子科技大学出版社.1998.

[2]刘栅.关于单片机教学改革的探讨[J].九江职业技术学院学报.2007. (1) :50-51

[3]吴允平.单片机教学改革与学生工程素质和创新意识的培养[J].福建师范大学学报 (自然科学版) .2004, 20 (3) :111-112

单片机课程设计 篇2

学生：09级通信1、2、3班指导教师：周秋茜

一、16×16点阵LED电子显示屏的设计

1.功能要求

设计一个室内用16×16点阵LED图文显示块，要求在目测条件下LED显示屏个点亮度均匀、充足，可显示图形和文字，显示图形或文字应稳定、清晰无串扰。图形或文字显示有静止、移出、移入等显示方式

2.设计要求

根据功能要求，应采用动态显示的设计方法，同时为简化设计，减少硬件数量，显示数据的传输采用串行传输方式。

（1）熟悉AT89S51单片机系统的使用方法。

（2）掌握动态显示原理及实现方法。

（3）初步掌握AT89S51单片机编程方法。

（4）掌握串行数据传输方式的应用。

（5）实现利用AT89S51单片机控制的LED图文屏正常工作；

二、数字电压表系统设计

1.功能要求

简易数字电压表可以测量0～5V范围内的8路输入电压值，并在4位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。其测量最小分辨率为0.02V

2.设计要求

按照系统功能实现要求，控制系统采用51单片机，A/D转换采用ADC0808。

（1）熟悉AT89S51单片机系统的使用方法。

（2）掌握数据显示原理及实现方法。

（3）初步掌握AT89S51单片机编程方法。

（4）掌握ADC的使用。

（5）实现利用AT89S51单片机测量电压并显示出来；

三、交通灯控制系统的设计

1.功能要求

设计一个交通灯控制系统，该控制系统工作后，交通灯按照下列规律变化：初始态四面均为红灯，持续时间为2S；然后转为状态1(10S),为东西红、南北绿；状态2(3S)，为东西红灯不变、南北绿灯灭、黄灯闪烁三次；状态3(15S),为东西绿、南北红；状态4(3S)，为东西绿灯灭、黄灯闪烁三次、南北红灯不变；最

后回到状态1，依次循环。如遇特殊情况，可拨动应急开关，使各向均为红灯，特殊车辆不受红灯限制，待其顺利通过后将开关拨回原位。系统恢复原状态运行

2.设计要求

可选用12只单色LED发光管作为交通灯，也可选用4只双色LED发光管。控制系统采用51单片机，可选用片内带ROM型单片机，以简化电路，降低成本

（1）熟悉AT89S51单片机系统的使用方法。

（2）掌握控制系统及实现方法。

（3）初步掌握AT89S51单片机编程方法。

（5）实现AT89S51单片机对交通灯控制系统的有序管理

四、数字时钟设计

1.功能要求

时钟计时器要求用单片机用6位LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式运行，使用按键开关可实现时、分调整，秒表/时钟功能转换，省电（关闭显示）等功能

2.设计要求

按照系统功能实现要求，控制系统采用51单片机，显示系统采用LED显示器

（1）熟悉AT89S51单片机系统的使用方法。

（2）掌握数据显示原理及实现方法。

（3）初步掌握AT89S51单片机编程方法。

（4）掌握定时器的使用的使用。

（5）实现AT89S51单片机产生频率可调的多种波形的输出；

五、简易低频信号源的设计

1.功能要求

简易低频信号发生器要求能输出0.1～50HZ的正弦波、三角波和方波信号，其中正弦波和三角波信号可以用按键选择输出，输出信号的频率可以从0.1～50HZ范围内调整。

2.设计要求

按照系统功能需要，要求选用AT89C51单片机作为控制器，用DAC0832作为D/A转换器。功能键使用单片机的三个端口

（1）熟悉AT89S51单片机系统的使用方法。

（2）掌握DAC0832转换原理及实现方法。

（3）初步掌握AT89S51单片机编程方法。

（4）掌握定时器的使用。

（5）实现利用AT89S51单片机精确计时并显示出来；

单片机课程设计 篇3

【摘要】通过总结单片机理论、实验和课程设计的教学实践经验及教学研究心得，以某高校电子电气信息类本科专业为例，分析了如何完善单片机课程体系建设，如何在课程教学过程中通过理论与实践相结合加强大学生对理论的深入理解，构建系统化的教学工作。

【关键词】单片机 理论与实验 课程设计 协同教学

【中图分类号】G64【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）31-0243-01

引言

单片机理论、实验和课程设计相关课程体系是各高等院校电子电气信息类工科专业基础专业课程设置的重要组成部分，为大学生深入学习掌握单片机的基本原理，设计方法，实践应用等打下基础。大多数理工科高校开设这些课程，对学生进行综合培养。对于单片机的理论与实践教学，既可以选择汇编语言，也可以选择C语言进行。在高校的实际教学工作中，大多数老师是选择汇编语言进行教学的，因为从汇编语言入手能更好的掌握单片机的硬件资源使用原理等，也有部分老师是直接使用C语言进行教学，认为汇编语言编程过于繁琐，而C语言编程能够在将来的实践工作中得到更好的应用。本文通过总结作者多年来在单片机相关课程教学积累的经验和教学研究心得，以51单片机理论、实验和课程设计教学为例，对如何在使用不同编程语言进行繁琐和复杂的教学中使学生更好地掌握单片机知识体系进行了探讨。

1.单片机理论教学

1.1 汇编语言理论教学

单片机是一个把中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、并行IO接口、串行IO接口、定时器计数器、时钟振荡电路等集成在一起的控制芯片，硬件资源简单且丰富，也易于扩展外围电路，所以单片机的学习侧重点首先在于掌握硬件资源使用方法。因为汇编语言实际上是CPU能够识别的机器码的助记符，从汇编语言入手开始教学，能够使学生更好地掌握单片机的硬件资源使用原理。使用汇编语言编程可以很方便地对单片机存储器地址直接进行存取操作，也能很方便地对存储器地址进行整体安排分配，前提是对单片机硬件资源非常熟悉，能够灵活调用。比如指令MOV、MOVC和MOVX可以分别访问单片机内部的数据存储器、程序存储器和外部扩展的数据存储器。汇编编程的缺点在于进行算术运算和逻辑判断跳转等比较繁琐。

1.2 C语言理论教学

国内的单片机C语言程序设计教程多数的编排都会在前面开始的章节介绍单片机硬件资源以及汇编语言指令系统，然后以更大篇幅讲述C语言程序设计语法和针对硬件资源的编程。针对单片机的C语言程序设计语法与计算机C语言高级程序设计编程语法基本一致，而针对硬件资源的指令又类似于汇编语言指令系统，所以应该可以说单片机C语言程序设计是计算机C语言高级程序设计和汇编语言指令结合体。要掌握好C语言编程依然要对于单片机的硬件资源理解透彻并能灵活调用。但是C语言针对硬件资源的指令与汇编语言指令比较起来却不如汇编那么直观，也不如汇编指令那样更加有助于单片机硬件体系结构的理解。

为了使初学者能够更好地理解单片机硬件体系结构，掌握硬件资源的调用，选择汇编语言进行教学显然是更加合适的。

2.单片机实验教学

单片机作为电子电气信息类专业的一门专业基础核心课程，比某些专业基础课程如电路原理、数字电子技术、模拟电子技术等更加注重编程实践的练习。单片机实验课程一般都是配套安排在单片机理论课程的下半学期，这样能够更加有助于理论的理解和掌握。作为理论课程的配套课程，单片机实验课程在教学上必须与理论课程保持一致性，选择汇编语言进行实验教学就是必然和最好的选择。

在实验设备的选择上，学院实验室早期购置过星研单片机Star ES51实验箱，后来又购置了大批光佑STC开发板，可以两者选其一。

早期的单片机实验都是集中在实验室进行，两人共用一台实验箱，通过连线和读写配套程序仿真运行来进行实验。这样的实验有一些明显的不足，比如配套程序调用了很多键盘显示的子程序，而这些子程序没有直接给出来，实验箱的很多硬件电路连接也没有给出详细原理图，所以造成了实验结束后多数学生也是对实验原理和编程似懂非懂的结果。

有了STC开发板后，每个学生可以分配一块开发板，各自进行单片机的编程仿真实验，还可以将开发板带回宿舍课后继续练习，实验可以更方便地进行。实验开发板的原理图清晰，例子程序丰富，通过读写配套例程可以较好的掌握单片机的基本原理。

显然使用汇编语言选择STC开发板进行单片机实验是实验教学的最好安排。实验课程的要求注重于单片机基础知识的掌握和硬件资源的调用。

3.单片机课程设计教学

单片机课程设计的安排是为了进一步提高学生的实践能力，所以课程设计的教学就不再局限于基本原理的掌握，而是必须达到更高程度的实践效果。汇编语言编程有利于对基础知识的理解和单片机硬件资源的掌握，却不利于复杂逻辑的处理。所以在学生已经基本掌握了基础理论的情况下，课程设计选择C语言编程，可以让学生更加方便的进行复杂程序的编写。

单片机课程设计实践项目内容的安排上，必须注重单片机内部和外部硬件资源的综合调用，以便完成具有实际意义的综合程序的编写。课程设计实践项目安排了可以综合调用单片机I/O口资源进行键盘扫描数码管显示以及中断处理的实现计算器功能的程序编写，和能够使用I2C总线进行通讯的AD/DA处理的程序编写。这两种程序的综合度和复杂度都远远大于单片机实验题目的要求。从实践结果来看，通过这种综合性复杂程序的编写练习，能够大大提高学生的开发设计实际项目的动手实践能力。

结束语

在我国大力实行人才战略强调人才培养的大环境下，本文作者所在高校也响应国家号召加强本科生培养，实施卓越工程教育，取得了积极可喜的成绩。本文积极探索和提高单片机理论实验课程设计协同教学的方法，取得了长足的进步和发展，也得到了学生的高度认同。以此方法培养出来的本科生在参加全国大学生电子设计竞赛的过程中也取得了骄人的成绩。本文作者经验和方法也可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]李朝青.单片机原理及接口技术（第4版），北京航空航天大学出版社，2013.7

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展， 电子工业出版社，2009.1

[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例——基于8051+Proteus仿真（第2版）， 电子工业出版社，2012.10

[4]张毅刚.单片机原理及接口技术（C51编程），人民邮电出版社，2016.4

单片机课程设计 篇4

单片机原理与系统设计/单片机原理与接口技术课程一般被定位为工科各主要专业的一门核心专业基础课, 其特点为理论性、应用性、实践性和综合性都很强。本课程重点介绍单片机系统的组成原理和结构、单片机及其接口技术和单片机系统的工程设计方法等几方面的内容。通过本课程的教学, 使学生掌握单片机系统方面的基本理论、相关技术和系统设计方法, 给学生将来从事计算机测控技术相关的工作打下坚实的基础。

1 课程教学内容

单片机原理与系统设计是一门核心专业基础课, 它既有自身的理论体系, 又有很强的实践性, 在本科教育中起着重要的作用。课程特别强调理论联系实际, 注重培养学生解决实际问题的能力和具备一定工程实践能力。

目前, 国内绝大多数高校还是基于51 系列单片机组织该课程的教学, 教学工作往往又分为课堂理论教学和相应课程设计的实践教学两个环节。

课程理论教学内容主要围绕以下几个方面的知识模块开展: (1) 单片机系统的组成原理和结构模块, 包括单片机的概念与计算机常用数值等基础知识、单片机结构及原理等内容; (2) 指令系统模块, 包括单片机的指令系统和程序设计技术等内容; (3) 接口技术模块, 包括单片机中断系统、 单片机定时器/计数器、I/O接口技术与单片机系统扩展技术等; (4) 单片机系统工程设计方法, 包括串行总线扩展技术、系统工程设计原理和方法、系统工程设计实例等。

对于课内的实践教学环节的内容设计, 首先应该确立先进的实验教学理念与改革思路, 制定科学的教学体系与教学内容, 坚持实践与理论并重, 能力培养与素质提高并行, 课程实验与工程训练、创新设计、科学研究有机结合, 创造以学生为本的人文环境, 坚持把知识传授、能力提高、素质培养贯穿于实验教学始终, 注重培养学生建立大工程观、大系统观、大集成观, 强化实践技能, 着力培养学生的创新精神和创新意识。

事实证明亲自动手实践, 具有单纯课堂教学无法替代的作用。 课程开设的实验在突出动手能力培养的基础上, 遵循验证型实验与设计型实验相结合的原则, 由浅入深地对关键教学知识点作有意识、有选择地加深与强化, 由此带动对整个知识体系的完整全面掌握。 具体实验内容应该“软硬”结合, 由“软”及“硬”, 从相对简单的程序设计与调试着手, 逐步过渡到有一定综合能力要求的系统设计与制作, 以达到培养学生解决实际问题的能力和具备一定工程实践能力的目的。

实验环节, 尤其是硬件系统设计与制作的内容, 应该与后续的课程设计环节结合起来考虑, 尽可能引导学生设计成具有良好扩充性能的小型单片机应用系统, 有效督促学生在进行课内实验的环节, 就能够将来平稳的逐步过渡到后续的课程设计实践教学环节中, 以取得事半功倍的良好效果。

2 教学方法和教学手段

单片机原理与系统设计是一门与工程实际联系相对十分紧密的专业基础课程, 前后衔接的相关专业基础课程、专业课程有多门, 本身又具有一定抽象性, 学习该门课程对逻辑思维能力要求较高。因此, 给课程教学带来了一定的难度, 为了使学生能够全面掌握本课程的相关知识, 我们在教学方法、手段等方面进行了一些初步有效的尝试, 取得了良好的教学效果。

2.1 五位一体的立体化课程教学体系

构建了“课堂+实验室+教学网站”的教学平台, 实施了“研究型+启发型+工程案例”的教学方法, 组织了“讲授+习题课+讨论课+实验课”的教学形式, 设计了“验证型+分析型+设计型+综合型”的课后作业与课内实验, 采用了“平时成绩+实验成绩+考试成绩”的考核方法。从教学体系的各个环节向培养学生具有一定工程实践能力的目标逼近。

2.2 将科研资源与教学资源有机结合, 提高课程教育质量

虽然我校定位为应用型本科院校, 但随着测试计量技术及仪器重点建设学科的建设, 科研水平不断提高, 具有良好的科学研究和工程应用平台, 取得了一定的科研成果。 科研水平的提高带动学科专业的发展, 学科专业水平的进步对教学水平的提高具有积极的作用。 将科研资源化为教育资源, 也成为提高课程教育质量的一个重要因素。

在较好的实现了教学资源、科研资源在人才培养和科学研究方面的开放和共享的基础上, 在学生开始进入高年级学习阶段后, 根据学生的兴趣, 引导和组织学生侧重于不同的学科方向进行锻炼, 委派科研学术骨干教师给学生进行学术讲座, 培养学生对科研工作的浓厚兴趣, 进一步激发学生的学习热情和求知创新欲望。

教师的科学研究工作也是学生获得知识的一个重要的途径, 在专业课程学习的过程中, 许多抽象的理论知识学生很难理解, 教师在理论课程教学过程中, 注重理论联系实际, 结合自身的科研工作, 将抽象复杂的理论知识通过具体的工程应用实例来描述, 加深了学生对理论知识的理解, 增强了教学效果。

2.3 利用现代教学手段提高教学效果

制作和不断完善单片机原理与系统设计多媒体课件的教学效果, 积极应用诸如Proteus仿真系统构建的实验系统, 向学生展示单片机原理与系统设计的最新发展状况和应用成果。并且通过可动态更新的课程网站, 使不同层次、不同需求的学生可以跨越时空限制, 按需索取所需资料, 满足课外学习的进一步要求。 网络资源有效的运用大大加强了学生和教师之间、学生和学生之间的交流和互动, 进一步扩大了网站的资源来源和共享性。

2.4 严格课程考试管理, 规范课程考核形式

本课程考核由三部分组成;理论考试成绩、实验成绩和平时成绩各占总成绩的适当比例。 理论考试一般采用闭卷方式, 试题一般多个题型, 有重点的覆盖主要的知识点, 由主讲教师按照教学大纲要求命题加入试卷库, 并同时准备好相应的参考答案和评分标准。 实验成绩根据学生的实验预习、实验操作和实验报告三个项目综合评分。 平时成绩根据学生出勤情况、作业成绩和课堂表现综合评分。

3 结论

单片机原理与系统设计课程建设课题在教学改革上进行了一些初步有益的探索和尝试, 从课程教学内容、模式、手段、思维、教学平台和教学模块等方面进行调整以适应具有创新能力的高素质应用型人才培养的需求。从最新反馈的信息显示, 学生反应积极, 教学效果取得明显改善。

参考文献

[1]张晴, 刘为.单片机实验教学改革[J].实验室研究与探索, 2003, 22 (4) :27-29.

单片机课程设计 篇5

音乐盒

院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：刘亮 指导教师：凌云职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子1302班 学

号：1330340220 完成时间： 2016年1月11日

摘要

音乐盒起始于中世纪欧洲，当时为使教会的钟塔报时，而将大小的钟表上装置机械设备，被称为可发出声音的组钟。

本次的课题主要分为数码管显示模块、供电模块、按键模块、发声模块、复位电路和AT89S52单片机。数码管显示模块采用共阳极数码管，通过P0口控制，实现歌曲序号的显示；供电模块采用+5V供电；按键通过P3口控制，实现歌曲播放顺序的调换和暂停播放功能；扬声器由P3.1口控制，实现歌曲播放。

主要的工作过程是通过按键控制下一首和上一首播放以及暂停和播放，同时有数码管显示当前正在播放的歌曲序号，扬声器播放出音乐。

此次设计主要用到PROTEUS、KEIL编程和AD作图软件。用PROTEUS画出原理图，用KEIL编写程序，将程序导入原理图中进行仿真。最后用AD画出PCB图，打印图纸进行腐蚀焊接。将程序下载到单片机中，利用I/O口产生方波，驱动扬声器，发出音调，从而演奏乐曲。

关键词：扬声器；AT89S52单片机；I/0口

目 录

背景意义、任务要求及设计原理、框图··························1 1.1 背景意义···············································1 1.2 任务要求···············································1 1.3 设计原理···············································1 1.4 设计框图···············································1 2 硬件系统····················································3 2.1 数码管模块··············································3 2.2 键盘模块················································3 2.3 复位电路················································3 2.4 蜂鸣器模块··············································4 3 软件系统·····················································5 3.1 主程序介绍及流程图······································5 3.2 各个模块及功能介绍······································6 3.2.1 定时器模块········································6 3.2.2 延时模块··········································6 3.2.3 中断模块··········································7 3.2.4 数码管显示模块 ···································9 4 电路仿真和程序检测··········································10 5 实物制作及调试··············································11 结束语 ····························································12 参考文献 ··························································13 致 谢· ···························································14 附 录· ···························································15 背景意义、任务要求及设计原理、框图

1.1 背景意义

音乐盒的起源是中世纪欧洲的教会用来钟塔报时，后来，随着工业的发展，逐渐的体积变小，功能变多，不过多数以机械音乐盒为主，这样的音乐盒大部分体积较大音调单一，容易受到外界的影响，而且，代价昂贵。

此次设计的音乐盒，是基于单片机设计制作的电子音乐盒。与传统的相比更加小巧，音质更优美而且可以演奏和弦音乐。单片机音乐盒的动力是+5V的电源，制作简单，可以批量生产，控制功能强大，可以随时的加减歌曲，使用更加的方便而且不易受到外界的影响而音质变坏，另外，可以根据需要，添加流水彩灯等外设更改外观，使音乐盒的功能更加丰富。

1.2 任务要求

此次的设计要求为：设计一个具有特定功能的音乐盒，要求包含软件和硬件两大模块，能够通过按键来选择曲目，切换曲目，显示器来显示曲目编号，能够准确的播放曲目。

1.3 设计原理

本次的设计最主要的在于蜂鸣器的设计，想要蜂鸣器发出不同的音调，通过单片机的定时器产生一定长度的方波，方波脉冲驱动蜂鸣器发声。要产生音频脉冲，只需要算出某一音频的周期，然后取半周期的时间定时。利用定时器计时这半个周期时间，每当计时到之后，就将输出脉冲的I/O反向，然后在重复计时此周期时间再对I/O口反相，就可在I/O口得到此频率的脉冲。如中音DO，频率为523HZ,其周期T=1/523=1912微秒，因此只要令计数器定时1912/2=926。在每计数956次时将I/O口反相，就可以得到中音。

每当有键按下时，判断键值，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出曲目。数码管采用共阳极数码管，通过单片机P0口控制，实现曲目序号的显示。功能键盘采用按键开关，通过P3口控制，实现曲目播放顺序的调换和暂停播放功能，蜂鸣器由P3.1口控制，实现音乐播放。

1.4 设计框图

单片机接+5V电源供电，晶振电路负责产生单片机所需要的时钟信号，通过功能键产生外部中断，控制音乐盒的上一曲和下一曲。在由I/O口输出控制蜂鸣器发声。另外可以用复位电路对程序初始化，在程序出错时，重启单片机。具体 的设计框图如图1所示。

图1 总体设计框图

编程设置好定时时间，通过编程器写入AT89S52单片机系统中。由AT89S52单片机的定时器每秒通过P1口控制LED数码管显示，复位信号由按键输入，没按一次，系统恢复原始状态。电源，晶振电路，单片机，功能键，和扬声器部分具体介绍在后面有介绍。硬件系统

2.1 数码管模块

歌曲显示部分用数码管来显示，LED显示器件是通过发光二极管显示字段的器件，该设计采用的是7段数码管，原理是由P0口控制数码管中的7端LED发光二极管，通过单片机给予P0口不同的数值来显示不同的数字。数码管分为共阳极和共阴极两种，共阳极的数码管，当管脚是低电平有效，而阴极的数码管，是管脚高电平有效。这样，单片机给予P0口的数值将会发生差异，也就是说，不同种类的数码管，对应的ASCII码就会不同。本次选用的是共阳极数码管，其引脚如图2所示。

图2 数码管引脚

2.2 键盘模块

本次的键盘模块采用按键开关这样操作简单，辨别容易的开关。用到4个按键开关，分别是复位按键，下一首按键，上一首按键，和暂停按键。上一首按键和下一首按键接单片机的外部中断0，外部中断1。暂停按键接定时器1，复位按键在复位电路中，接单片机RES。

2.3 复位电路

复位电路主要用于初始化程序，当单片机音乐盒发生死机时，用复位电路初始化程序来重启单片机。两个电容，两个电阻和一个复位按键组成，当单片机死机时，按下按键，即可重启，其电路原理图如图3所示。

图3 复位电路原理图

2.4 扬声器模块

扬声器模块最为重要，当单片机输出脉冲经过扬声器时，会是扬声器发声，不过因为设计中用到的元件较多，不能保证通过扬声器的电流足够大，所以要用三极管放大电路来放大电流，这样才能让扬声器正常工作，具体的原理图如图4所示。

图4 扬声器原理图 软件系统

3.1 主程序介绍及流程图

一个系统的正常运行不仅需要硬件的运行，还需要软件系统的支持。同时软件要根据硬件的连接来设计，来配合硬件的工作，例如，本次的设计用到的是P 0口和P3口。所以，设计的时候就要注意，只能用到P0和P3。本次用到的软件设计选用课堂学到的汇编语言。另外用KEIL软件来编写程序，用课堂上学到的中断和循环等来编写程序。

主程序要开始定义音频输出端口，歌曲总数以及每首歌的入口地址；然后对定时器初始化，确定工作方式，赋初值，开放中断启动定时器工作；对音频输出端口初始化；设置音节起始位置和节拍间距，把音节和节拍的入口地址信息存放在固定存储单元中，查询音乐的节拍表；当6首歌曲的节拍查询结束后，音乐播放完毕，程序结束。主程序的清单在附录中，其流程图如图5所示。

图5 主程序流程图

3.2 各个模块及功能介绍 3.2.1 定时器模块

单片机中有两个16位的可编程计数器/定时器，他们具有定时和计数的功能，可用于定时控制，延时，对外部的事件检测和计数。

定时器的核心部件是加一计数器，通过TMOD寄存器可以使定时器工作在定时或者计数，还可以选择工作方式，工作方式关系到后面音调和节拍的调用，因此，要选择合适的工作方式。定时器模块的程序清单见附录。图6为定时程序流程图。

图6 定时器模块流程图

3.2.2 延时模块

此处的延时模块并不是固定的延时程序，而是将节拍表中的接拍数存放在固定的单元中，再将固定单元中的内容送给延时程序中，这样空拍就可以将节拍分开，这样，图7为延时程序流程图。

图7 延时流程图

3.2.3 中断模块

中断模块主要用来进行上一首，下一首和暂停的控制，本次的中断主要用到INT0,INT1和T1三个I/O口。不同的中断有不同的程序。因为单片机中只有两个外部中断，因此，我决定选用定时器1来改变成中断，即应定时器1的F0判断，当F0为1时，为中断。在此仅具体介绍上一曲的功能。下面为流程图介绍。

图8 中断程序流程图

3.2.4 数码管显示模块

本次设计采用的是共阳极的数码管，因此要采用相应的数值来控制数码管的亮灭。另外还要求通过按键在改变曲目顺序的时候改变数码管显示数字。下面为数码管显示模块的流程图。

图9 数码管显示模块流程图 电路仿真和程序检测

仿真图作图用到的是PROTEUS软件，对于这个软件，我们已经相当的熟悉，所以用起来比较顺利，首先将各个元件搜索出来，必须要有单片机最小系统，显示模块，按键模块，发声模块。根据要求，可以画出仿真图。如图10所示。

图10 设计仿真图

将KEIL中写好的程序导入到单片机中，开始检测，首先检测是否能够清晰的播放出音乐，其次通过控制三个按键来检测上一首，下一首和暂停的功能是否实现，观察数码管的数字是否随着按键的变化，通过以上检测，发现程序和仿真完全符合标准，表示仿真和程序检测通过，可以制作实物。

5实物调试

将程序编译好产生.hex文件，通过无需驱动程序将编译好的.hex文件导入到三合一的实验板中，在外边接入三个按键开关来控制上一首，下一首和暂停，调试过程与仿真图的调试过程相同，可以通过按键来控制歌曲的调换和暂停，而且也可以控制数码管按曲目的调换来显示序号。实验成功，实验成品如图11所示。

图11 实物图 11

结束语

首先要感谢凌老师平时的耐心教导，才能让我对单片机这门课程产生兴趣，在平时的课堂上都会跟着老师的思路走，下课后，努力的完成老师布置的作业是凌老师让我学到了很多关于单片机的知识。

其次对这次制作课程设计的感想。本次的课题是音乐盒，最主要的就是程序设计，经过比较分，决定采用51编程语言，因为平时上课接触最多的就是汇编语言，对于C语言，了解比较少，并不是非常熟练。运用课堂上学到的定时，中断，循环，以及数码管显示和按键程序，可以比较完整的制作出这次的课题。不仅可以复习近平时学到的知识，还会有新的能力学到，比如AD绘图的使用和熟悉。

最后，了解了单片机的方便性，和强大性。这是我们走向岗位的通行证，必须学会单片机，才会在大四毕业的时候找到适合自己的好工作。

参考文献

[1]李广弟.单片机基础[M].第3版.北京：北京航空航天大学出版社，2003.06.[2]李全利.单片机原理及应用（C51编程）[M].北京：高等教育出版社，2012.12.[3]楼然苗.51系列单片机设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，1999.06.[4]李叶紫.单片机应用教程[M].北京:清华大学出版社，2002.01.[5]李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航空航天大学出版社，2004.09.致

谢

这次的设计可以说是给了我很多，不仅仅是学习上的，更多的是精神上和生活中的

首先要感谢老师的教育，让我学到了这么多的知识，在这段制作单片机课设的时候更是有感触，当听到设计的音乐盒发出声音的时候，第一感觉是好舒畅，因为第一次可以看到自己制作出这样的东西，在这些自豪中，更能感觉到老师对我们的栽培是那么的重要。

还要感谢同学们的帮助，有的时候，自己真的是不懂了，就去问同学，这不仅仅是问问而已，更能加深同学之间的友情，而且还会收获更多的知识，在这样的学习氛围中，收益的是我们大家。所以我要感谢在这次课设里帮助过我的所有同学。

这次的设计给我最大的启发就是，在学习中马虎不得。当你马虎的对待学习，学业也会马虎的对待你，这样吃亏的还是自己，学业本来就是自己的，自己不努力，难道就会白白得来吗？所以以后的学习中不能有一丝的马虎大意，就算是为了自己也要学下去。

附

录

附录A 电路原理图

附录B 电路实物图

附录C 元器件清单

名

称

型

号

个

数

芯片

AT89S52 1 数码管八段2

电容

22µF

电容

33pF

三极管1

电阻

470Ω

电阻

300Ω

电阻

200Ω

电阻

1KΩ LED灯8

下载口

晶振

12MHZ1

按键

排阻8位4

排阻

2位1

短路帽

插针

若干

附录D 程序清单

OUT BIT p3.1

N EQU 6 OUT_NUM EQU P0 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP LAST_SONG ORG 000BH LJMP F_T0 ORG 0013H AJMP NEXT_SONG ORG 001BH AJMP START_PAUSE ORG 0030H MAIN: MOV SP ,#60H MOV DPTR,#TABLE MOV R0 ,#30H MOV R5 ,#00H MOV R6 ,#1 SET_TAB: MOV A,R5 MOVC A ,@A+DPTR MOV @R0 ,A INC R5 INC R0 MOV A ,R5 MOVC A ,@A+DPTR MOV @R0 ,A INC R5 INC R0 MOV A ,R5 MOVC A ,@A+DPTR MOV @R0 ,A INC R5 INC R0 MOV A,R5 MOVC A,@A+DPTR MOV @R0 ,A INC R0 INC R5 INC R6 CJNE R6,#N+1,SET_TAB MOV TMOD ,#61H MOV TH1,#0FFH MOV TL1,#0FFH SETB ET1 SETB ET0 CLR PT0 SETB PT1 SETB IT0 SETB PX0 SETB IT1 SETB PX1 SETB EX1 SETB EX0 SETB EA SETB TR1 SETB OUT CLR F0 MOV 22H ,#01H MOV DPTR,#OUT_TAB MOV A,22H MOVC A,@A+DPTR MOV OUT_NUM,A MOV R7,#00H

START0: MOV R4,#00H MOV R0,#30H MOV A,R7 ADD A,R0 MOV R0,A MOV DPH,@R0 INC R0 MOV DPL,@R0 INC R0 MOV A,R4 INC R4 MOVC A,@A+DPTR MOV 26H,A NEXT:MOV R0,#30H MOV A,R7 ADD A,R0 MOV R0,A MOV DPH,@R0 INC R0 MOV DPL,@R0 INC R0 MOV A,R4 INC R4 MOVC A,@A+DPTR JZ END0 MOV R1,A ANL A,#0FH MOV R2,A MOV A,R1 SWAP A ANL A,#0FH JNZ SING CLR TR0 SJMP SING1 SING:DEC A MOV R3,A RL A MOV DPH,@R0 INC R0 MOV DPL,@R0 INC R0 MOVC A,@A+DPTR MOV 21H,A MOV TH0,A MOV A,R3 RL A INC A MOVC A,@A+DPTR MOV 20H,A MOV TL0,A SETB TR0 SING1: LCALL DELAY JB F0,FOR AJMP NEXT FOR:CLR TR0 JB F0,$ AJMP NEXT END0: CLR TR0 MOV A,22H CJNE A,#N,WW MOV 22H,#01H MOV R7,#00H MOV OUT_NUM,#11111001B AJMP WWW WW:MOV A,R7 ADD A,#4 MOV R7,A INC 22H CLR EA PUSH DPH PUSH DPL MOV A,22H MOV DPTR,#OUT_TAB MOVC A,@A+DPTR MOV OUT_NUM,A POP DPL POP DPH WWW:SETB EA AJMP START0 F_T0:MOV TH0,21H MOV TL0,20H CPL OUT RETI NEXT_SONG: PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL CLR EA MOV A,22H CJNE A,#N,Q MOV R7,#00H MOV 22H,#01H AJMP BACK Q: INC 22H MOV A,R7 ADD A,#4 MOV R7,A BACK: MOV R4,#00H MOV A,22H MOV DPTR,#OUT_TAB MOVC A,@A+DPTR MOV OUT_NUM,A MOV B ,R0 MOV R4,#00H MOV R0,#30H MOV A,R7 ADD A,R0 MOV R0,A MOV DPH,@R0 INC R0 MOV DPL,@R0 INC R0 MOV A,R4 INC R4 MOVC A,@A+DPTR MOV 26H,A DEC R4 MOV R0,B POP DPL POP DPH POP ACC SETB EA RETI LAST_SONG: PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL CLR EA MOV A,22H CJNE A,#1,QQ MOV 22H,#N MOV B,#4 MOV A,#N-1 MUL AB MOV R7,A AJMP BACK2 QQ: DEC 22H MOV A,R7 SUBB A,#4 MOV R7,A BACK2: MOV R4,#00H MOV A,22H MOV DPTR ,#OUT_TAB MOVC A,@A+DPTR MOV OUT_NUM,A MOV B,R0 MOV R4,#00H MOV R0,#30H MOV A,R7 ADD A,R0 MOV R0 ,A MOV DPH,@R0 INC R0 MOV DPL,@R0 INC R0 MOV A,R4 INC R4 MOVC A,@A+DPTR MOV 26H ,A DEC R4 MOV R0,B POP DPL POP DPH POP ACC SETB EA

RETI START_PAUSE: CPL F0 JB F0,RETURN SETB TR0 RETURN: RETI DELAY: MOV 27H,26H D2: D3:

MOV 28H,#125 MOV 29H,#248 DJNZ 29H,$ DJNZ 28H,D3 DJNZ 27H,D2 DJNZ R2,DELAY RET OUT_TAB: DB 0CH,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH TABLE: DW SONG1,TABLE1,SONG2,TABLE2,SONG3,TABLE3,SONG4,TABLE4,SONG5,TABLE5,SONG6,TABLE6 TABLE1: DW 64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030 DW 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524 SONG1: DB 04H DB 32H,54H,52H,32H,54H,52H,32H,12H,12H,32H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,4H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14H DB 0C2H,32H,32H,12H,21H,31H,24H,32H,34H,0D2H,0C2H,14H,14H,32H,52H,52H,32 26

H,52H,54H,32H,34H,31H,21H,12H,24H,34H DB 34H,0E2H,0C2H,0D1H,0E1H,0D4H,12H,0E2H,32H,32H,0E2H,32H,32H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H,0D2H,0E2H,32H,32H,0E2H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H DB 22H,0D1H,11H,0E2H,0D2H,0C2H,0C4H,0C4H,32H,52H,52H,32H,62H,05H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,31H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32H DB 32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,34H,34H,32H,52H,52H,32H,62H,51H,61H,54H,31H,12H,32H,12H,32H,12H,32H,32H,54H,52H

DB DB DB 32H,52H,52H,31H,31H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14H 32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14H 0C2H,32H,32H,12H,21H,31H,24H,32H,34H,0D2H,0C2H,14H,14H,32H,52H,52H,32H,34H,31H,21H,12H,24H,24H DB 34H,0E2H,0C2H,0D1H,0E1H,0D4H,12H,0E2H,32H,32H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H,0D2H,0E2H,32H,32H,0E2H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H TABLE2: DW 63835,64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777 DW 64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178 SONG2: DB 02H DB 04H,94H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,02H

02H DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H DB 04H,0C2H,0C2H,0D4H,0C2H,0D2H,0D8H,0D4H,0D2H,92H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H, 27

DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,0E8H,0D8H DB 0C8H,0C8H,08H,08H,78H,28H,38H,34H,24H DB 24H,64H,64H,24H,64H,72H,72H,78H,58H,54H,44H,38H,34H,14H,34H,84H,74H,74H,62H,0D8H,78H,28H,38H,34H,24H

DB DB DB

58H,58H,58H,58H,0A8H,0A8H,0A4H,0B4H,0A4H,84H,0A4H, 24H,64H,64H,24H,64H,72H,72H,72H,94H,92H,94H,0A4H,58H,58H,54H,44H 94H,98H,98H,08H 84H,82H,82H,82H,82H,94H,0A2H,94H,92H,82H,74H,72H,74H,72H,72H,72H,72H,92H,91H,91H,94H,54H,74H,94H 02H DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H,04H,0C2H,0C2H,0D4H,0D8H,0D4H,0D2H,92H 02H DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H,04H,0C2H,0C2H,0D4H,0D8H,0D4H,0D2H,92H

DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B3H,0C4H,0E8H,0D8H DB 0C8H,0C8H,0C8H,08H DB 00H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,TABLE3: DW 64898,64968,65030,65086,65135,65158,65199,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64862 SONG3: DB 03H DB 28

04H,04H,0C2H,14H,12H,12H,12H,11H,11H,0C2H,0D1H,0E1H,14H,14H,02H,32H,12H,21H,31H,52H,51H,51H,54H DB 32H,31H,31H,12H,11H,31H,52H,51H,31H,24H,24H,24H,64H,54H,24H,34H,52H,34H,52H,32H,21H,31H,12H,11H,21H,34H,04H DB 52H,51H,0D1H,12H,12H,32H,31H,31H,52H,51H,51H,22H,22H,22H,0D2H,0D1H,0D1H,24H,22H,0C2H,14H,12H,12H,34H,32H,32H,54H,54H,54H,54H DB 12H,11H,31H,52H,51H,51H,64H,54H,32H,31H,11H,52H,52H,52H,32H,02H,12H,02H,0C4H,14H DB 0A2H,0A1H,11H,52H,52H,52H,32H,02H,12H,02H,0C4H,14H,0C4H,14H,0C4H,14H,14H,04H DB 04H,04H,04H,04H DB 00H TABLE4: DW 64260,64400,64524,64580 ,64684,64777,64280,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178,65217 SONG4: DB 04H

DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C4H,0B4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C4H,0B4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C4H,0B4H,04H 29

DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 0C4H,0B4H,04H DB 00H DB 82H,01H,81H,94H,84H TABLE5: DW 64021,64103,64260,64400 ,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,64934 SONG5:

DB 05H DB 42H,82H,82H,82H,84H,02H,72H DB 62H,72H,62H,52H,48H DB 0B2H,0B2H,0B2H,0B2H,0B4H,02H,0A2H DB 12H,0A2H,0D2H,92H,88H DB 82H,0B2H,0B2H,0A2H,84H,02H,72H DB 62H,72H,62H,52H,44H,02H,12H DB 12H,62H,62H,52H,44H,02H,82H DB 72H,62H,52H,32H,48H DB 00H TABLE6: 64021,6103,64260,64400,64524,64580,64624,64777,64820,64898,64958,65030,65058,65110,65157 SONG6: DB 06H

DB 0A2H,0B2H,0D2H,0B2H,0A4H,0B2H,0D2H DB 0B2H,0A2H,82H,72H,88H DB 72H,82H,0A2H,82H,72H,62H,42H,62H DB 0A4H,02H,0B2H,0A4H,84H DB 72H,82H,72H,62H,72H,84H,72H DB 64H,62H,12H,34H,02H,42H DB 38H,38H DW DB 38H,38H 30

单片机课程设计 篇6

关键词:单片机;课程;教学载体;学习情境

以工作过程为导向的课程教学方式,已成为近年来职业教育课程改革的热门话题。工作过程导向的课程的实质,在于课程的内容和结构追求的不是学科架构的系统化,而是工作过程的系统化。单片机课程作为高职高专院校电子、电气、机电、计算机与通信等专业的一门专业课,是一门综合性和实践性较强的课程,适合按照工作过程导向的模式组织教学。单片机课程的教学目的是为从事电子产品、机电产品设计的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和创作能力的实践性人才,单片机应用的过程就是用单片机设计产品的过程。以电子产品作为单片机课程的教学载体,将产品的设计制作过程与单片机的知识点有机结合组织教学内容,可以抓住单片机教学的切入点和着力点,教学过程有明确的实践目标——完成电子产品设计,紧密联系单片机应用的实践,有利于提高学生的学习积极性和主动性,提高教学效果。本文以“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”三个电子产品作为教学载体,按照系统化的工作过程系统化教学模式,构建单片机课程系统化的学习情境。

一、教学载体的选取原则

作为教学载体的电子产品应具有完整性。工作过程系统化的教学模式要求每个学习情境都是一个完整的过程,因此作为教学载体,它应是具有完整功能的电子产品,它的设计制作过程应当是一个完整的项目制作过程,包括如图1所示单片机应用产品的设计步骤。

和传统教学方法中的实验有本质区别,传统的实验仅仅是为了验证部分理论知识的正确性,而“循环流水灯”、“电子钟”、“温度测量报警系统”在现实中都有产品原型,“循环流水灯”的原型是五彩缤纷的霓虹灯,“电子钟”的原型是学生都比较熟悉的电子手表,“温度测量报警系统”是典型测量控制系统。

作为教学载体的电子产品应具有系统性。根据工作过程系统化教学模式的要求,学习情境之间不仅要有内在的联系,而且不能是简单的重复,前面的学习情境是后面学习情境的基础,后面的学习情境是在前面基础上的拓展与综合。以上述三个产品为载体设计的学习情境,实施过程的步骤是重复的,而实施的内容上则是包含递进的,是一个螺旋上升的学习过程,在硬件设计、程序设计、软件工具使用、调试方法等方面都是包含和逐步递进的。以硬件设计为例,“循环流水灯”用I/O(输入/输出)口输出开关量,控制灯亮灭,“电子钟”用I/O口输出数据,在显示器件上显示字符,“温度测量报警系统”用I/O口输出其他芯片的工作时序,控制其他芯片按设定的方式工作。

作为教学载体的电子产品应具有拓展性。根据工作过程系统化教学模式的要求,学习情境应具有拓展性,拓展性是指学习情境应涵盖课程的所有知识点和该课程在实践中的典型工作任务。上述三个产品为载体的学习情境,涉及单片机所有资源应用:I/O口的输入、输出,外部中断,定时/计数器,串行口等,涉及单片机应用中的典型工作任务:开关量的输入输出控制、显示电路设计控制、键盘电路设计控制、并行接口器件扩展控制、串行接口器件控制和串行通信控制等。学生通过这些系统化的学习情境学习,可以掌握单片机应用产品的开发步骤、环节,掌握单片机资源的应用方法、步骤和技巧,并能应用于其他电子产品的设计中。

二、针对产品设计制作过程的系统化学习情境设计

从图1可知,单片机应用产品的开发是一个综合的系统工程,需要开发人员具有相应的职业能力、职业素养和工程意识。这里的职业能力是指基于单片机应用产品开发过程的职业技能,包括电子产品功能分析分解、资料检索引用、单片机资源调配、硬件电路设计、软件程序设计与调试、编程软件使用、产品制作调试、技术文件编制等。职业素养是基于企业文化的职业素质,包括认真努力、严谨规范、吃苦耐劳、遵纪守时、求真务实、团结协作、拓展创新等素养。工程意识是从社会经济角度考虑的最优设计制作方案,包括成本意识、安全性、可靠性、节能、环保等。本课程在教学组织中将职业能力、职业素养和工程意识的培养有机结合起来,特别是后二者融入教学体系中,更加突出了工学结合的特点,实现单片机课程的培养目标,包括知识目标和能力目标。

为便于课堂教学的组织实施,将每一个学习情境分解为几个学习任务(或子情境),如表1所示。在每个任务里学习相关的单片机知识点,进行相应的实践制作活动,完成相应的职业能力、职业素养和工程意识的训练,每个学习情境最后的学习任务都是对前面任务的综合。

三、学习情境实施

每个学习情境的实施按照图1所示单片机应用产品的开发步骤进行,依照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”的六步骤组织教学内容,将学生的职业能力、职业素养和工程意识的培养融于教学的过程中,针对不同的阶段采用恰当的教学方法。下面以第二个学习情境“电子钟设计”为例,简述学习情境的实施情况。在“产品功能分析”阶段,采用案例对比法,引导学生思考讨论,然后确定电子钟所应具有的功能,确定系统方案(功能模块)。在“器件资料准备”阶段,按照系统方案选择所需的器件资料,采用器件资料比较法,考虑器件使用的难易程度和成本。在“功能电路设计”阶段,采用示范引导法,可以将其他系统的对应电路移植并加以改进,或参照器件资料提供的应用电路。在“功能程序设计”阶段,采用积木编程法,先编写模块程序,再逐步综合构成系统软件。在“系统功能联调”阶段,采用头脑风暴法,引导学生讨论,按照系统的功能要求调配硬件,调试程序使之实现系统功能。在“产品制作”阶段,采用内外互补法,课外制作,课内检查。在“产品测试”阶段,采用自互评价法,由学生自己以及其他同学对作品进行检查评价,最后老师检查验收,综合学生自互评价,给一个综合的成绩。

在学习情境的实施过程中,我们充分利用现代教学手段,对于难以理解的内容,制作动态演示的电子课件帮助学生理解掌握,同时注重虚拟仿真技术的学习,依照学习情境开发系列的虚拟项目(Keil C软件模拟,Protues硬件模拟),供学生在课堂课外练习,这些项目也可以通过网络完成训练,突破学习训练在时间、空间上的局限性。另外,我们注重现代交流技术手段的应用,通过QQ群、电子邮件、MSN等建立网上论坛,实现了师生之间、学生之间的多样化交流。

四、结束语

以产品为载体的单片机课程学习情境设计体现了工作过程系统化课程的工学结合特点,以产品设计制作过程为导向,在“做”中“学”,在“学”中“练”,以练促学,为学生提供了更多实践动手机会,实践能力和综合能力都有很大提高。

参考文献:

[1] 姜大源.关于工作过程系统化课程结构的理论基础[J].职教通讯,2006,(1):7-9.

[2] 田淑波.基于工作过程课程设计初探[J].教育论坛,2008,(11):78.

单片机课程设计 篇7

1教学设计理念

要实现单片机专业课程的教学内容与职业工作岗位实际需求相结合,与职业资格证书考核内容相结合,就必须打破教材原有的知识体系,特别是原有知识的学科体系,以企业的实际生产内容整合教材内容,紧紧围绕岗位生产任务或项目,让学生参与一个具体项目或任务的完整过程,同样,学习效果也应该接受企业岗位的评估,这样让学生在学习中真正体验到企业的氛围与环境,体验到真实的评价,通过这样的学习过程,让学生从中找出问题,找出差距,找出修正进步的空间,让他们学会真正的学习,培植他们终身学习的能力。依托以上分析,单片机课程的教学设计理念是:以学生发展为中心,以能力培养为目标,以项目完成为载体,以素质提升为根本。

2教学设计思路

以工作过程导向的企业六步法(资讯、计划、决策、实施、检查、评估)作为单片机课程设计的总体思路,以一个个完整的项目为载体,使学生体验从确定任务——制订计划——实施计划 ——检查验证——评估反馈的整个完整的工作过程,如图1所示,增强学生适应企业的实际工作环境和解决综合问题的能力,从而实现教学过程与企业生产过程的无缝对接。

3教学内容的处理

《单片机应用技术》以“流水灯”电路分析与实践、开关信号状态读取与显示电路的制作、数量统计电路的设计与制作等任务为载体,依据企业实际工作岗位中常见的对象归纳出具有普遍适应性的八个学习情境,使学生在学习过程中认识常用电子元器件并掌握其好坏的检测方法;熟悉MCS-51单片机的硬件结构;掌握Medwin软件程序的编程及调试;掌握单片机Proteus仿真软件的使用;能设计简单单片机应用系统电路并安装和调试。

4教学方法与教学手段

教法上采用任务驱动法、工作过程导向教学法为主,结合使用情境引入、虚拟仿真、示范讲解等多种教学方法推动教学进程;学生是学习的主体,通过分组协作、自主探究、小组竞赛、 激励评价等学法,高效达成学习目标,在实践操作过程中掌握分析问题、解决问题的技能。

此外,本课程具有丰富的网络资源且不断进行更新,我校开发的单片机课程网站为学生提供了课程标准、课程大纲、授课计划、学习指导、电子教材、电子教案、多媒体课件、视频录像、实训指导书、参考资料等丰富的网络教学资源。

5教学评价

单片机课程教学中,对于每一次课,无论课前、课中、课后都离不开学生的积极参与,那么相应的激励评价也应该融于其中,笔者采用了多元多次量化评价体系及《课堂学习情况评价表》,多元是指评价者多元化,不像传统教学中老师一个人说了算,主要指学生自己评价自己、同学之间互相评价、老师点评及企业点评等;多次是指在整个教学中,采用了多次评价,不像传统教学一次评价就对学生成绩起到很大的决定作用,让学生有多次获得成功的机会。在评价的权重方面,自评占10%,互评占10%,教师评价占50%,企业评价占30%。

6教学实施

下面以“交通灯”为例说明高职单片机课程的教学实施过程:

资讯阶段:以作品或多媒体形式展示学习目标,学生感受控制现象,总结控制要求,下达任务书,描述项目学习目标。

计划、决策阶段:各小组学生讨论,选择“交通灯”控制系统的设计与制作的整体设计方案,分别提出设计方案,每个小组派一名代表陈述方案,然后,师生共同讨论并进行分析、比较、 优化,最终选定合理、科学的最佳方案进行实施。

实施阶段:学生按照设计方案,独立完成工作任务,在任务实施过程中老师巡回指导。该环节学生要完成交通灯系统的线路设计,控制系统的线路测量和安装,学生在实施过程中的每个步骤要进行自查,及时修正并进行工作情况的记录

检查阶段:项目完成后,针对工作任务要求进行核对,检查项目完成情况,分为三个步骤:第一,质量检查,第二,填写检查报告单,第三,学生成果展示并介绍、交流设计经验。

评估阶段:分为小组自评、小组互评、教师评价,特别引进企业评价。小组自评为学生对本项目的整个实施过程进行评价,小组互评以小组为单位,分别对其他组的工作结果进行评价和建议,然后教师对学生汇报及结果进行评价,指出每个小组及其成果的优点,并提出改进建议,最后,通过邀请行业专家对学生设计方案再次评价,让学生真正了解自己掌握的知识与社会需求的真实差距,认识到专业知识与技能对社会实实在在的运用,体现以就业为导向的职业教育宗旨,体现教学过程与生产过程的无缝对接,教学中渗透了专业文化,实现教学为企业服务,为岗位服务,从而进一步激发学生的学习热情。

7结束语

基于工作过程的企业六步法的教学改革实施五年来,一方面,学生普遍反映对单片机的学习积极性更高,能够真正学到企业工作岗位中有用的知识和技能;另一方面,企业反映我校毕业学生上手快、技能过关、操作熟练规范。基于工作过程的企业六步法的单片机课程的教学设计,改变了传统的教学模式,在教学中以企业项目为载体,让学生经历完整工作过程的机会,从而有针对地有目的地进行学习,提升了教学质量,优化了教学效果,而进一步加强校企合作是这种教学改革得以实施和持续发展的强有力保证。

摘要：教学设计是高效达成教学目标的关键,该文结合单片机课程的特点和基于工作过程的企业六步法教学改革的实践,对单片机课程从教学内容、教学方法、教学手段、教学评价等方面进行了较全面的教学设计,提升了单片机课程的教学质量,实现了教学效果的最优化。

关键词：单片机,课程,教学设计

参考文献

[1]马艳阳,侯艳红,冯向莉.基于任务驱动的高职电子技术课程的教学设计[J].陕西国防工业职业技术学院学报,2011(2):12-14.

[2]张慧.高职应用电子技术专业单片机课程教学设计的探讨[J].才智,2013,(26):161.

单片机课程设计 篇8

51系列单片机在工业控制, 便携式仪器仪表, 家电电子等领域被广泛应用。通过不断升级使得51单片机功能更加强大, 应用仍然很普遍。大多数高等职业院校在开设单片机实训课程时, 实训项目大部分是利用现有的实验教学设备进行训练。由于教学设备是成品, 线路大多在成品电路板中已经设计好了, 从外部根本看不到电路是如何连接的, 且生产商很少配备完整的电路原理图, 学生在做实训时, 要求连的线很少, 很难参与到电路设计的细节中, 动手能力也就很难在实训课程中得到训练和提高。而且传统教学过程中未引入工程项目实践设计, 导致学生缺乏整体设计能力, 动手能力普遍较差。

基于该课程应用性较强的特点, 必须把实验和实践教学环节作为学习的关键。通过总结近年实践教学的经验, 本文将通过过程项目化教学开展实训, 使学生直接参与到项目过程中, 以真实的工作过程及工作步骤为依据, 融合“教、学、做”一体化的教学手段, 用以提高学生的单片机系统设计的动手能力。

本文以简易音乐播放器设计项目为例讲解单片机应用实训的项目化教学实施。

1 任务引入

该项目任务设计一个简易的音乐播放器, 硬件电路如图1所示, 图1是由单片机最小系统, 独立式按键电路、数码管控制电路及蜂鸣器电路组成, 通过对该项目的proteus仿真实现, 学生可以锻炼综合运用按键、数码管及蜂鸣器的软硬件设计方案。在图1中, 利用K1按键对选定播放的音乐段, 在播放的过程中可用此按键暂停;用K2按键选择待播放的几段音乐中的一段;数码管显示当前系统所播放的是选中的是第几段音乐。该项目硬件电路设计实际上并不复杂, 软件编程主要是单片机定时器技术、中断技术的应用。教师可以通过对音乐索引和节拍产生原理的讲解, 让学生掌握每个高脉冲或低脉冲的延时形成某种频率的声音输出方法, 每个不同频率声音输出的时间长短形成节拍的方法, 以及高低音的产生方法。

通过硬件和软件的设计和学习, 该项目实施并不复杂, 但涉及到学生学习过的课程门类还是比较多的, 学生必须通过对Protel课程、C语言课程、单片机课程与音频产生知识等相结合, 把单门课程动手实训转换为以实际工作环境为导向的顺序工作过程, 按照步骤学习的过程就变成了实际项目实施的工作过程, 且学习的每一步骤是实实在在的工作过程, 有效地将学生的理论知识、实践知识、职业态度和情感等内容整合成相对完整的有机系统。

2 项目实施步骤

通过项目的内容描述, 使学生更加清楚地了解实训的目的, 学生知道该做什么。结合实训, 我们将对实施项目化的过程进行具体研究设计。

2.1 总体设计

根据简易音乐制作的工作顺序, 对该实训项目进行总体设计, 将整个实训过程分解成各个具体工作任务, 然后整理成与各个分解内容相适应的八个步骤, 实训时间为二周, 内容如表1所示。

2.2 具体实施

表1很详细的给出了总体设计, 这就要求我们教师必须对每一个工作步骤进行认真设计, 让学生有明确的目标, 引导学生对每个步骤进行思考和实践, 这样可以较大地调动学生学习单片机的兴趣。

我们对实训班级进行分组, 随机指定3~5人为一个小组, 不允许自由组合。这样对以后学生的就业是有利, 在企业的岗位上是没有资格挑选同事的, 同时也能培养学生的团队协作能力。

如步骤五, 教师设计时的主要内容有:1、学习目标2、工作内容3、教学设计4、教学材料。学生在这一步骤结束时, 可以掌握KEIL软件的使用、汇编程序的编写、软件模拟调试的具体应用等相关实际工作内容。且每一个步骤完成后可以在表2中进行评价。

实训过程中的每一个步骤都必须与指导教师充分交流和探讨后方能进行下一步骤, 虽然这样会增加实训指导老师的指导工作量, 但可以从过程中很好地把握学生的完成情况, 也让大多数学生能够完成项目的任务得到保障。

2.3 成绩评定

成绩评定的方式如表2所示, 它可以很好地评价项目化教学过程中每位同学应该获得的成绩, 也可以更好的与其它教学模式进行对比, 从而体现出过程项目化教学的优势。以小组为单位, 检查每个学生制作的产品是否满足设计要求, K2按键按下能否正常的选择所要播放的歌曲, K1按键按下能否正常的播放完一段完整的所选歌曲以及数码管能否正常显示所选歌曲的编号。以答辩方式进行考核, 要求每位同学回答2到3个有关该项目制作过程中的软硬件设计、系统仿真制作以及实训体会等方面的问题, 根据这些内容的完成情况由教师填写教师评定成绩;小组互评内容在每个步骤完成后根据教师设计的每一步骤内容完成情况由小组集体评价填写相应的互评成绩, 适当增加互评成绩在总成绩中的比重, 这样有利于对同一水平的产品发现问题和解决问题, 让同学之间进行对比, 加深学生对项目实施过程中的产生问题的印象;自评内容是每位同学自己在每次步骤完成后, 根据教师设计的每一步骤内容完成情况进行打分, 并给出各个步骤的说明。每位同学的最终综合成绩=教师评定成绩*30%+小组互评*50%+自评*20%。

3 结语

通过以上对单片机实训方法的改革探索和实践, 形成了以学生为主体、教师为主导的教学课堂, 形成了讲与练相结合、教与学互动的教学模式。教学效果已有明显改善。学生的学习兴趣得到了提高, 学生在实训的过程中能积极思考, 发现问题并解决问题。学生的知识体系在真实的工作过程中, 在小组协作的过程中得以建立。这不仅培养了学生的专业能力、社交能力、团队精神, 同时也增强了学生的自信心。当然, 教学改革是一项长期和系统的工程, 我们将继续努力, 培养符合社会需求、更加优秀的相关专业人才。

参考文献

[1]刘燎原, 孙秋波.Proteus软件在单片机项目教学中的应用[J].徐州建筑职业技术学院学报.

单片机课程设计 篇9

关键词：单片机原理与应用,课程设计,模式

《单片机原理与应用》课程设计是培养学生综合应用单片机系统处理机电测控问题的实践性教学环节。因此, 如何培养学生的单片机综合设计实验能力、实际动手能力, 以及怎样提高其对单片机应用系统的综合认识及其机电相关理论知识的联系, 是该课程设计应注重的内容。作者对于这两方面的具体实现进行了探索与实践。

一、课程设计模式探索

《单片机原理及应用》是一门实践性很强的课程, 其课程设计是以单片机应用系统的搭建、调试及数据分析与处理为重点, 但以往该课程设计仅是局限于现有实验板上的连线、编程, 对于学生的实际动手设计、搭建电路、硬件调试等方面没有具体的涉及。鉴于这些不足, 探索模式为:课程设计应由学生根据自己的兴趣设计、搭建、调试自己的测控系统, 并对数据进行分析与处理。具体实施如下:

1.根据课程设计的要求, 学生自行设计测控电路, 对其可行性进行分析, 绘制电路原理图;

2.根据电路原理图, 学生在万用板上动手搭建、焊接功能模块电路板, 并随时测试, 保证模块功能的正确性与可靠性;

3.连接各功能模块, 组成测控系统, 对其进行调试, 对数据进行分析处理, 并及时修正、完善各功能模块, 直至完成测控要求;

4.进行课程设计心得交流, 互相学习, 撰写课程设计说明书。

二、课程设计内容的探索

依据《单片机原理与应用》课程设计的基本要求, 拟定多个设计题目, 学生可根据自己的兴趣进行选择。比如温度测控系统、音频信号分析仪等。温度测控系统是以烧杯中水的温度为测控对象, 让其维持在某一设定温度;低于设定温度时, 利用电阻丝对烧杯进行加热;高于设定温度时, 利用烧杯上部的小风扇对其降温, 并在计算机上实时显示温度曲线。音频信号分析仪是利用单片机采集音频信号 (比如人说话、唱歌的声音信号) , 然后传输到计算机, 通过上位机软件对采集到的音频信号进行诸如滤波、加窗、时域分析、频域分析、功率谱计算等处理, 并在上位机上实时显示音频时域信号和频谱信号。学生也可以自行设定测控对象、设计测控系统, 但必须完成课程设计教学大纲的基本要求。

把设计题目分成如下几个模块进行:

1. 传感器选择

可以选择温度信号和声音信号作为原始信号。根据这两种信号的特性, 提供多种温度传感器和音频信号传感器。温度传感器诸如PT100, AD590, DS18B20;音频传感器诸如驻极体话筒、小麦克风话筒等。学生可以根据自己单片机应用系统的参数以及特性选用不同的传感器, 以提取现实中的原始信号。

2. 信号放大电路设计

传感器出来的信号多数是不能直接被单片机所采集的, 故需要对信号进行放大。学生可以选择诸如同相放大器、反相放大器、差分放大器、可变增益放大器、隔离放大器以及多级放大器, 搭建自己的信号放大电路。根据选择的传感器, 搭建出来的信号放大电路应能对传感器出来的信号进行准确的运算放大。音频信号由于是双极型信号, 对其应结合A/D转换作特殊处理。放大后的信号应与所设计的A/D转换电路相对应。此外, 还需要结合A/D转换后的电压范围调整信号放大倍数。

3. A/D转换电路设计

可以采用片内A/D转换或者A/D转换专用芯片。片内A/D, 可以选择诸如带8位A/D转换的STC12C2052A/D系列芯片、带10位A/D转换的STC12C5410A/D系列芯片以及LPC900系列芯片;A/D转换专用芯片可以选用8位A/D转换芯片ADC0809, 10位A/D转换芯片TLC2543等。根据不同的芯片特性, 设计不同的转换电路以及参考基准电压。比如为提高转换精度, TLC2543采用能够提供4.096V电压的电压源基准芯片MAX6241提供参考电压。结合A/D转换的转换精度调整信号调理电路, 以尽可能地用足A/D转换的精度。

4. 数据信号采集

根据片内A/D或者是A/D转换专用芯片的特点, 对放大电路输出的信号进行A/D转换, 并对转换后的数字量进行初步处理, 或实时传送到计算机, 或在单片机内先暂时存储后再进行分时传送。

5. 数据通讯与信号处理

对于单片机进行A/D转换后的数字信号, 学生可以选择采用诸如C语言, Visual Basic, Visual C++, LabVIEW和MatLab等编程软件编写单片机与计算机的通讯程序, 以实现两者间的数据通讯。程序能够实现在计算机上显示出所需的数据曲线。对于温度测控系统, 可以通过温度曲线来控制水温, 当水温高于设定温度时, 计算机可以发送控制命令使单片机打开风扇对水进行降温;当水温低于设定温度时, 计算机可以发送控制命令使单片机打开电阻丝对烧杯进行加热;使水温逐渐趋近于设定温度, 并保持在该温度。对于音频控制系统, 利用上位机软件编写的程序对单片机所采集的数据进行诸如滤波、加窗处理后, 再对数据进行时域分析、频域分析、功率谱计算等处理。

三、结束语

在该模式下, 3届282名学生圆满完成了《单片机原理与应用》课程设计的任务。该模式对于提高学生的综合、设计实验能力以及实际动手能力有比较明显的成效。学生通过全程参与单片机应用系统的制作, 加深了对单片机应用系统的认识以及相关机电理论知识的理解与掌握, 并进一步提高了对机电系统相关课程的兴趣, 达到了课程设计的教学目的。

参考文献

[1]郭爱芳, 尚振东, 张发玉, 等.《测控电路》课程设计模式探讨[J].中国现代教育装备, 2007, 8

[2]李刚, 林凌.现代测控电路[M].北京:高等教育出版社, 2004

[3]杨乐平, 李海涛, 赵永, 等.LabVIEW高级程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2003

单片机课程设计 篇10

全国大学生电子设计大赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一,是面向大学生的群众性科技活动,自1997年第一届开始至今已举行了13届。由教育部和工信部共同发起的这项活动极大地促进了普通高等院校信息与电子类学科体系的改革,推动了高校课程建设和实验室建设工作,参与的学生在实践方面获得了很大锻炼,在未来工作中的竞争力也得到了提高。

我院自去年参与大赛以来,克服了时间紧、经验缺乏的不足,发扬了勤奋刻苦、团结协作的精神,获得了四次上海赛区三等奖的好成绩。电子设计大赛涉及的内容广,有模数混合电路、单片机、可编程器件、PC机的开发应用等方面。为更好地为电子大赛服务,选拔竞赛人才,也为了更好地锻练学生的实践动手能力,我院于今年面向自动化专业卓越班学生新开设了单片机实践课程,并希望以此为试点,推广到其他非卓越班的自动化专业课程中。如何设计好单片机实践课程的教学内容,建设好这门实践课程,成为该门课程指导教师工作的重中之重。

2 实践课程内容建设

由于本实践课程是第一届开课,之前并无相关的教学内容资料可参考,所以需要紧密结合前期《单片机原理》理论课程教学内容并在此基础上有一定的拓展和延伸。目前该门课程的前续理论课程《单片机原理》在教学上存在着实践比重小而理论比重大的情况,学生的学习着重基础理论知识的学习,而动手实践的机会少,造成学生认为单片机的学习就是背理论知识的错误认识。针对上述理论教学的不足,考虑在开设的本实践课程中加以补充和改进,通过将设计实践课程和理论课程结合,达到单片机教学的循序渐进的良好效果。具体做法如下。

在教学理念方面,俗话说兴趣是最好的老师。我们改革以往实践课程仅仅简单地布置任务的做法,而是在讲解时把思路扩展开来讲,不仅讲在设计实践中所用的单片机技术,还要把单片机目前发展状况介绍给学生,介绍单片机领域的风云人物如周立功,介绍他们的成功创业过程及他们的创业网站,让学生知道技术也是资本,也是可以创业的。再让学生上网搜索单片机类产品,让学生感知单片机产品开发离自己不是很远。然后鼓励学生上网搜索单片机网站,加入单片机论坛,在和网友的交流中激发学生的学习兴趣。

在实践内容组织方面,以项目化设计为基础,实践项目的设置参考电子大赛题目的命题要求,包括基本要求和自主发挥两大块,使大部分同学能完成基本设计要求,又便于优秀学生有发挥和创新的余地。项目组织形式亦参考大赛的形式,3人一组共同完成一个项目,各有其侧重点,每位同学分别负责软件设计、硬件设计和最后报告的撰写,这样各有分工,以锻炼学生的团结协作能力。

在教学方法和手段方面,我们摒弃了之前陈旧落后的启东微机实验箱,要求学生在我院2015年新购进的西安唐都公司生产的全新的SST51单片机应用实验及开发板上完成硬件电路的部分或全部调试。即应用“PROTEUS仿真软件+西安唐都的SST51单片机应用实验开发板”这样双平台的模式,以项目化的方式进行设计实践。

PROTEUS是英国LABCENTER公司开发的电路分析和实物仿真软件,在实践中应用PROTEUS仿真技术能起到活学活用的目的,其仿真结果不仅具有准确性、可靠性和可读性,并且直观形象,能提供一个感性的认识平台。当然仿真软件不能解决电路构建、系统调试、故障排除过程中的所有问题,所以仿真只是一个初步要求,在仿真成功后要求学生在SST51单片机应用实验开发板上完成实际程序的下载和调试运行工作。即实践课的内容流程遵循如图1所示的过程。

当然在实践课程的开展过程中也碰到了一些实际的问题,比如SST51电路板由于硬件资源固定,缺少设计方案中的元器件,导致没法完成硬件调试,这就需要在今后的课程中改进,允许学生自行设计选用接口芯片和所需的元器件,设计接口电路板并在面包板上自行焊接完成。还有本课程由于课内教学时间紧任务重未来还需考虑学习并制作微视频,弥补课内时间的不足,为学生学习提供重要保障。

3 课程考核方式设计

考核方式是教学过程中非常重要的一个环节。实践课程如何合理考核一直是一个难题。因为实践教学质量监控没有较好的量化标准,而设计合理的考核方式可以激发学生的学习动力夯实教学效果。借鉴电子设计大赛最终的成绩评定方式,我们确定单片机实践课的考核主要依据作品的完整度(占30%)、最终的设计报告(占30%)和面试答辩(占40%)三方面组成。先是作品展示,由教师根据作品的工作量和完整性给出一个分数,其次是面试答辩环节,由学生对作品的功能、原理设计过程、设计的创新点等进行介绍,并由老师对重要知识点提问,根据学生的表述和对问题的回答情况给出一个分数,最后老师根据提交的设计报告再给出一个分数。这种考核方式增加了指导老师的工作强度,因为每个小组需要10分钟的答辩时间,按3人以小组算,考核过程也需要3到4次课,但经过这样的课程答辩,锻炼了学生的表达能力,为学科竞赛打下了扎实的基础。

4 结论

以全国大学生电子设计大赛为导向,我们进行了单片机实践课程建设的初步探索。我们的目的不仅教给学生单片机应用项目的设计方法,更是锻炼学生各有分工、团体协作的合作能力,为学生后续专业课程的学习和工作打下坚实的基础。

摘要：本文以大学生电子设计大赛为导向,探讨了如何将其与单片机实践课程结合,达到为大赛选拔人才、锻炼学生实践动手能力的目的。本文从教学理念、教学内容组织、教学方法手段、课程考核方式等多方面作了深入的探讨,期望通过该门课程的建设为学生后续专业课程学习打下扎实的基础。

关键词：电子设计大赛,单片机实践,课程建设

参考文献

[1]Gammel J.Simplifying Humidity Measurement with Single-Chip Relative Humidity Sensors[Z].2013.

[2]王伟.基于PROTEUS与KEIL C51软件平台的单片机仿真教学[J].电子制作,2015(13).

[3]Li Wei-di,Guo Qiang.Application technology of LCD dis-plays.China Publishing House of Electronics Industry,2010.

[4]徐爱钧.Keil C51单片机高级语言应用编程技术[M].北京:电子工业出版社,2015:6-16.

单片机课程设计 篇11

关键词：Arduino；传感器；可视化编程VVVV；交互原型；实验教学

0 概论

Arduino（圖1）是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型搭建平台，包含硬件（各种型号的arduino电路主板、电子元件和软件控制开发平台（Arduino IDE）。简单地说，其就是一块电路板，具有可供存储、编辑等处理的芯片和多个用于输出、输入信号的连接口——针脚（Pin）。Arduino的工作过程可以表述为：通过针脚连接不同的传感器捕捉外界信号通过针脚输入Arduino电路板；再通过之前上传到Arduino电路板的函数进行自动编辑；之后通过连接在针脚上的输出设备（有线或者无线的）把信号传递出去；从而控制如LED、麦克风、电机等电器元件，如图像信号、应用软件等数字信息。使用者可以在不需要了解过多电子技术知识与计算机编程语言知识的情况下，通过简单的练习，了解引脚连接的规律、函数的作用或可视化编程软件VVVV，便可以进行设计与产品开发原型制作。从某种程度来说，其更适用于艺术家、设计师利用其创作和设计互动类艺术作品、空间装置、工业产品等。

如图1所示，Arduino unn基础开发PCB板正反面，正面提供各种接入、输出和通讯端口。

Arduino于2005年诞生于意大利。作为教学实践，国外高校设计专业在教学中很早就引入了Arduino平台，作为学生设计作品呈现与评价的必要形式与方法。荷兰代尔夫特大学、德国施瓦本格民得专业设计学院（图2），早已在教学实践中系统地引入了Arduino交互平台，并将其用于交互设计教学中学生开展交互产品设计创作与最终作品表达的技术基础与手段。

1 产品交互原型设计课程

交互设计的设计规则中，原型设计是《设计方法学》的核心内容。该课程主要面向产品设计专业和信息交互专业方向3年级以上的本科教学，并作为专业实践课程而设置，共60～80课时；主要培养学生在产品设计课程中使用Arduino开源电子平台，真实模拟产品人机交互概念设计的能力；培养学生在智能产品设计领域，对于服务设计、用户体验设计、交互设计等的概念表现和产品功能与人机互动行为等的形象化、表达和评估等能力。这是目前国际上交互设计领域主流的设计方法与评估设计手段；并且，培养学生对未来产品的前瞻性设计方法的学习与掌握，是其核心的专业实践课程。

南京艺术学院工业设计学院根据产品设计和信息交互专业方向教学内容的要求，以及目前国内艺术院校设计学科的特点，重新规划了课程的结构和授课方式，以适应艺术类学生学习和掌握偏向电子技术与计算机语言的必要的专业技能和知识。

在翻阅了国内外相关Arduino内容的教材和资料后，笔者发现目前的教程及教材基本只针对Arduino的基础技术内容及开发方法进行了详细的讲解及技术解决方案的案例分析，并未对其应用及在艺术设计应用领域做有针对性的介绍。此外，大部分该类教材多为工科专业人员编写，所针对用户也大多是工科类电子工程、产品技术开发等背景的专业人员和专业爱好者。而艺术设计、工业设计类专业是学生大多不具备掌握这类工科专业基础资料的能力，很难理解其中的单片机、传感器等电子元件以及计算机语言、软件编写与逻辑等，因此对其并不适用。可见，设计出一套适合设计类专业用户的Arduino产品交互原型课程迫在眉睫。

南京艺术学院工业设计学院在充分考虑产品设计专业特点与艺术学科的基础情况，在研究专业学习必要的电子技术原理内容基础的过程中，总结出如下几个方面的课程内容形式与教学方法：

首先，尽量避免使用晦涩的专业词汇、公式、定义基本的电子部件和电子技术原理。教师授课时应尽量把晦涩的技术过程形象化描述，从而更为形象、直观地为学生呈现硬件的连接图而不是电路图（图3）。

其次，硬件的模块化分类方式，能够使学生更为形象化地理解各个电子元件之间的连接关系及其在完整的系统里的作用与功能。例如，在一个用Arduino单片机完整搭建的电路中，教师应明确哪些电器元件属于输入元件、哪些属于存储元件、哪些元件具有通讯功能、哪些属于输出元件；并在授课前充分考虑学生设计方案中可能会频繁使用到的元件及元件组合，从而对其定义、分类。例如，在智能家居设计方案中，课题小组可能会用到的元件，如光耦传感器、温度传感器、湿度传感器等，可将其归类为同一类型的输入模块，用于捕捉家庭环境中的环境数据；而对于某些用于使数据在不同设备中相互交换的元件，可以归类为通讯或者接口类模块，如蓝牙模块、WIFI模块、RFID模块、USB接口等。

计算机语言用于驱动和编辑连接好的电子元件，是用于发出指令的数据。可以形象地描述：硬件相互连接产生了躯体，而计算机语言编写的程序则是赋予躯体的灵魂。在程序编写部分，通常的课程和教材中会使用Arduino IDE（集成开发环境）完成，该环境需要具备C语言基础、工业设计专业；而艺术院校产品设计专业的学生基本不具备掌握这一计算机语言的前置专业基础。因此，在实践的教学中，笔者寻求一种可视化编程语言的解决方案，可视化编程软件VVVV可实现这一教学要求。该软件是一款简单原型设计和开发的图形化编程软件，可以作为大型数字媒体与物理硬件接口、实时动态图像、音频和视频等数据信息；可以同时进行与许多用户交互环境的处理；是非常适合艺术家与设计师的可视化编程解决方案（图4）。

单片机课程设计 篇12

在我国高职高专院校的教学过程中, 单片机应用是电气专业的专业课程, 对于单片机课程来说, 是一种理论与实践相结合的核心课程。在单片机教学的过程中, 对于Arduino单片机的学习是一个重点, 通过与不同单片机进行比较分析, 能够使学生对于Arduino单片机产生全新的认识, 因此教师在教学的过程中, 将Arduino课程的设计方案达到完善, 使学生能够高效合理的对其进行掌握与吸收。

1 现阶段高职高专单片机课程存在问题

1.1 教学内容不能够被学生接纳

在这几年来说, 高职高专学生的学习质量较为低下, 由于没有合适的教学方式与课程方案, 经常导致教师在课堂上传授的内容不被学生接受。然而对于单片机这样的理性思维较强的课程, 对于高职高专的学生来说, 掌握速度较慢, 质量也不够好, 因此使学生对单片机的重点没办法进行消化。对于现阶段单片机教学来说, 主要是根据不同的单片机进行了解其性能与掌握其用途, 对于学生来说由于教师上课的过程中对教学方式不够仔细与耐心, 没有针对学生进行系统合理的分析, 因此经常导致学生在学习单片机的过程中出现困惑。在Arduino单片机的教学过程中, 教师经常忽略对Arduino单片机的讲解, 没有实际让学生对Arduino单片机进行理解, 因此才进一步导致学生对Arduino单片机的相关知识点有所误解。在教学的过程中, 由于单片机的教学内容较难, 使学生在学习的时候经常会很吃力, 对于单片机的组成、指令、系统等都有一定的困惑, 在学习的时候不能够使学生有效的进行接受与消化, 使学生容易在学习的时候失去兴趣。在教师教学的过程中, 由于长时间遵循传统的教学方针与理念, 使学生没有系统的对单片机进行合理的掌握, 使学生在学习过程中过于机械化, 不能够有效的提高学生对知识的掌握和技能上的创新。

1.2 教学方式不能够适用于学生全体

在传统的单片机教学过程中来说, 教师主要是依据教材将单片机的理论知识进行介绍, 再针对验证性实验对单片机进行展示, 因此这样的教学方式已经不能够适用于所有的学生, 对于现阶段学生来说, 只有将实践与理论进行结合, 才能够掌握单片机的知识重点, 也因此能够培养出学生的动手操作能力。但是由于现阶段教师的教学方式没有得到合理的改善, 因此一直使学生对单片机课程存在疑惑, 因此这样的传统教学模式对高职高专院校来说是一个弊端。有一些高职高专院校虽然对单片机的教学设计全新的课程与整改方案, 但是没有针对大多数学生的学习方式, 因此没有将学生的学习兴趣进行调动, 在学习的过程中使学生的学习能力不够完善, 因此使学生的成绩不够理想。

2 Arduino单片机

Arduino是一个软硬件平台, 主要依据于开发原始码, 因此构建是原始码simple I/O介面, 能够适用于JAVA C语言的Wiring开发。因此现阶段高职高专的单片机教学过程中融入Arduino学习。由于Arduino自带有USB端口, 因此可以连接于电脑上, 通过与连接器相连还可以使用于任何一种小型电子部件。Arduino单片机与传统的单片机学习并不相同, 在学习Arduino过程中可以不需要了解内部结构与寄存器的设置, 仅仅需要对Arduino端口的作用, 在Arduino语言中仅需要掌握简单的几个指令, 对于学生来说Arduino更加能够适用于自己动手操作, 由于Arduino编程较为容易与简单, 因此在编程与设计上来说更加容易与快捷。对于学生来说较为容易, 使学生在学习简单的C语言就可以学习Arduino单片机。Arduino在近几年来说应用范围较广, 已经成为一个流行的硬件开发平台, 因此有很多人利用Arduino构建一个较为小型的反馈系统, 通过外在条件进行感知, 按照之前设定好的程序进而通过继电器等进行控制反馈。在Arduino中可以开发许多单片机项目, 例如一些光控声音实验, 抢答器等一些实验。Arduino开发平台的配置软件较为容易, 因此能够使学生在掌握时更加快速。

3 Arduino单片机在高职高专课程中的应用

3.1 建设单片机理论实践一体化教室

在教学过程中, 不光要注重对教学方式的改变, 还要注重对教学环境的改良。一个优秀全面的单片机教学教室也能够激起学生的学习兴趣。在学习Arduino单片的过程中, 教师可以在实训台上配置一个小型Arduino实验开发板、面包板以及所需要的所有的电子元件, 能够完成Arduino正常运行与开发, 学生可以在面包板上直接进行线路的连接, 不需要对电气进行焊接, 因此不仅能够提高学生动手操作能力, 使他们对Arduino单片机有一定的了解, 还能够保障所有电子元件能够循环利用。在这样的实验室中还要配置常用的电子测量仪器和工具, 还要为每一名学生标配一台计算机和相应的单片机编程软件, 能够使学生理论与实践共同结合, 才能够有效地掌握Arduino单片机的学习。

3.2 根据工作流程展开教学

在Arduino单片机的教学过程中, 每一个根据单片机的教学项目都应该将知识理论与实践在一体化教室中进行实现, 根据不同班级的实际情况, 对学生进行适当分组, 因此能够调动学生的积极性, 在教学的过程中进行不同的教学方案设计, 任务的布置, 任务的实施以及任务的检验, 根据这三个步骤设立教学规划与目标, 使学生能够按照教学要求进行操作。在任务布置中, 教师结合Arduino重点对学生进行试验观察, 引导学生注意操作安全, 明确重点, 以保障Arduino顺利开展。在任务实施的过程中教师要不断的观察并且优化每小组的设计方案与实验电路, 保障其准确性, 才能够使学生动手进行操作, 要按照实验设计方案进行明确的分工, 因此才能够高效的完成任务。在最后检查考核的过程中, 要考查学生对Arduino实验的掌握情况, 根据实验结果进行分析, 使学生在实验的过程中体会Arduino中的知识重点与易错点, 在教师对学生进行考核的过程中规定, 利用Arduino实验开发板和普通的单片机没有完成开发的小组, 定位不合格, 只利用Arduino实验开发板完成任务的小组通过考核, 但是成绩处于中等, 只利用于Arduino实验开发板和普通的单片机开发板都完成任务的小组, 在考核的过程中给予高分, 通过考核能够培养学生的动手操作能力与思维开发的能力, 使学生有一定的收获。通过对学生进行考核的教学方式, 能够调动学生的学习兴趣, 帮助学生能够更加高效地掌握Arduino单片机的知识点, 因此促使学生的单片机成绩有进一步的提升。

4 结语

在高职高专单片机教学中加入Arduino学习能够合理改善学生对单片机的认知, 通过使用一体化的教学模式能够帮助学生高效地掌握Arduino知识点, 因此能够使学生的兴趣得到提升。Arduino教学与传统的单片机并不相同, 由于Arduino属于较为特殊的单片机, 因此在教学的过程中要通过实验才能够进行教学, 使学生通过实验加深对Arduino的了解, 从而更加能够提高学生的动手操作能力。

摘要：现阶段我国高职院校的单片机相关课程的教学质量一直存在问题, 在高职单片机教学的过程中主要是以Arduino单片机为主, 由于Arduino涉及的知识点较为全面, 在教学过程中学生不能够有效地进行消化, 因此在学习Arduino的时候要不断针对重点及难点进行合理规划, 因此对于现阶段的高职院校单片机教学过程中, 应该对教学课程方案进行改革, 使学生能够高效地学习Arduino知识点。本文主要探究在Arduino高职高专单片机相关课程改革与设计方式。

关键词：Arduino,高职高专,单片机,课程改革与设计

参考文献

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[2]武玉升.基于Arduino的高职单片机课程教学改革[J].交通职业教育, 2014 (01) .

[3]卞云松.基于Arduino单片机的避障小车机器人[J].自动化技术与应用, 2014 (01) .

[4]唐懋.基于Arduino兼容的Stm32单片机的四旋翼飞行器设计[D].厦门大学, 2014.