单片机课程设计范文
时间：2023-04-09 16:45:53
导语：如何才能写好一篇单片机课程设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：单片机综合设计；系统仿真；实践创新
一、前言
《单片机综合课程设计》是面向测控及电子通信专业综合性主干课程，是在学习完成电路原理、模拟电子线路和数字电子技术、单片机原理及应用及微机原理等电子专业课后，进行的一次综合性、系统性的设计实践。设计题目包括对信号的采集、滤波、放大，以及应用各种不同类型智能微处理器显示、控制等。通过本次的动手实践，巩固提高学生应用单片机、电子技术进行地震勘探仪器系统综合设计的水平，提高学生独立地分析问题、解决问题的能力，为将来的工作实践打下一个较好的基础。
二、教学目标
学生通过对本课程环节的训练，使学生掌握数字及模拟电子技术基本原理，深入了解单片机及其他微处理器系统组成原理及设计技术，并将所学的电子技术理论与项目实践相结合，完成课程设计内容要求，掌握智能电子系统电路设计及程序设计的一般方法，进而提升解决特定工程问题能力；通过动手实践，提高学生独立地分析问题、解决问题的能力。
三、教学内容
在教学实践中，为达到较好的教学效果，单片机课程设计内容上采用仿真教学与实践动手相结合的教学模式。1.通过仿真调试阶段，提升综合设计能力。课程设计分为两个阶段，第一阶段，为仿真调试阶段。通过这一过程阶段，意在促进学生综合运用所学理论知识，提升综合运用和系统设计能力。针对课程设计题目进行仿真调试，采用PROTEUS专业软件，设计题目以单片机综合设计题目为主，通过三个步骤进行设计。系统设计阶段：学生根据设计题目，进行系统架构设计，包括选择应用芯片类型，电路分类及程序流程等；硬件电路设计阶段：结合所选择芯片，完成电路设计，并在PROTEUS环境下完成电路图绘制。软件设计：在硬件电路完成后，根据题目要求，编写硬件程序。在日常单片机及数字模拟电路教学中，学生往往针对一种电路及模块进行设计，系统设计概念比较欠缺，通过完成综合仿真设计，真正将电路设计与C语言编程紧密结合，将知识融会贯通，达到学以致用的效果。以“多通道模拟量信号的采集与动态显示设计”题目为例，题目要求包括：①从多个通道输入可调模拟量电压信号，分时采集各通道输入信号；②将多通道采集数据连续存储到单片机片内数据存储器；③设置独立式按键，确定显示的通道，在数码块上显示相应通道采集的模拟量数据，显示控制方式为动态扫描方式实现。题目分析：设计题目包括信号处理、数据采集、数据存储、动态显示四个方面功能，题目设计的知识点包括模拟电路中信号滤波放大的知识，包括数字电路中4—7段数码块译码显示的内容，同时包括单片机中数据存储及与功能芯片接口设计的技术，在功能的实现上，还需要根据不同功能，编写C语言驱动程序，并将程序与电路联通调试，实现对应功能。题目综合多门课程涉及内容，同时需要软硬件配合调试。学生在设计中，既复习运用所学各门课程的知识，又需将各个知识点加以综合灵活运用，达到复习巩固所学知识，掌握电子系统电路设计及程序设计的一般方法，进而提升解决特定工程问题能力的教学目的。2.通过动手实践环节，提升实践创新能力。在仿真设计完成基础上，指导学生进行实际电路的制作和调试。学生采用2—3人为一个小组，首先运用所学电子技术基础知识，查阅相关文献资料、电子线路参考设计手册、电子元器件手册，进行电路设计、程序编制，在设计过程中，锻炼自己熟练掌握和使用先进的计算机电路仿真软件工具，提高设计效率。其次进行电子市场调研、购买相应元器件，完成电路设计制作、功能调试、参数测定，通过这一过程，学生与实际电子元器件紧密接触，从书本的知识物化为实际电子器件，并通过绘制电子线路版图，焊接电子元件，进一步增加实践技能，将书本上的理论与实践结合，达到学以致用、学为所用的实际教学效果。最后由教师组织全班进行设计交流、现场功能演示和提问答辩，同时教师完成每组的成绩评定和设计总结，为下次的课程设计提出合理化建议。从教学角度，在课程设计的内容选择上，更突出设计内容的综合性，并适当增加设计应用技术的难度，并与现代电子新技术紧密结合，激发学生学习的积极性。除此而外，增加设计内容的工程性，增加电子线路板设计及绘制环节，为学生讲解PCB电路板的设计方法及技巧，多层电路板的设计技术及高速电路板的设计等，进一步提高学生应用所学知识进行工程综合设计的水平。目前，开设的新增加的课程设计题目包括：基于CAN局域网络的远程数据采集板卡设计实现；基于凌阳单片机的音乐播放器设计开发实例；基于I2C总线的公交语音报站播放器设计；基于ZIGBEE无线通信系统设计；基于GPRS无线数据采集系统等。通过大量新颖的具有高技术含量的综合设计，充分调动学生的热情，让学生从实验中掌握知识，提升技能。3.以课程设计为基础，积极参与各类科技创新活动，提升科技创新水平。深入贯彻学以致用、理论联系实际的教学理念，在单片机课程设计基础上，鼓励学生应用课堂设计中获得的实践技能解决实际问题，积极参与大学生科技创新活动以及各类电子竞赛等活动，将知识活学活用。在大学生科技创新活动中，在指导教师引导下，结合科研项目，应用单片机及电子技术解决问题，自身综合设计能力和创新能力获得提高。以大学生科技创新题目“抽油机皮带轮自动检测装置”为例：油田现场抽油机皮带轮脱落会影响生产，原始的皮带轮脱落检测采用施工图数据进行分析，经常出现误报错报事故的现象。根据工程需求，学生们大胆设想，通过霍尔传感器检测抽油机工作速度，再通过速度大小判别皮带轮工作状态。以单片机为核心，控制霍尔传感器采集速度信息，并将显示结果通过RS485上传到计算机显示结果。设计思路新颖独特，较好解决了工程实践中的难题，自身的设计水平也达到大幅度提高。开展以科技创新为核心的课外科技创新活动，最终是以培养学生实践能力，创新能力和提高教学质量为宗旨，通过科技创新活动，让学生通过课外的电子科技活动，切实感受到自己所学知识的应用价值，将理论教学与研究实践相结合，激发学生对电子专业课程的学习兴趣，使学生由被动学习状态转入主动学习状态，并以此鼓励学生开拓进取。
四、、结束语
理论教学与实践教学是高校教育的两个重要组成部分，单片机综合课程设计是一门将理论与实践紧密联系的综合性实践课程，通过综合设计实验教学，对于巩固课本上学习的理论知识，培养引导学生掌握科学的思维方法，培养综合分析问题和解决问题的能力，严谨求实的工作作风和协同工作的团队精神等方面具有独特的，不可替代的作用。
参考文献：
[1]曹旭东,李卓然.全日制专业学位研究生的《DSP芯片原理及应用》课程实践教学方法研究[J].教育教学论坛,2014,6(24).
[2]曹旭东,张少华.《单片机原理及应用》课程实践教学方法研究[J].教育教学论坛,2015,7(30).
[3]王英红.浅析开放式电工电子实验室的建设[J].电气电子教学学报,2012,(8):24-27.
[4]江锦花,大学生科技创新与开放实验室管理模式[J].实验室研究与探索,2009,(12):32-48.
[5]曹晓达,现代电子专业实验室的规划与开放式管理[J].华章,2012,(7):23-26.
篇2
我们组一共有三个人，但其他两个人是真的神龙见首不见尾，除了在最后答辩的时候他们一起坐在了我旁边，冠冕堂皇的指着我画了几遍的图说了几嘴，我想可能他们自己都不知道自己在说怎么，虽然有的东西他们也答出来了。我佩服他们的勇气，羡慕他们的运气（我见到的很多做了10天的人最后的成绩都有不如他们的），但是鄙视他们的做法。
所幸的是，我得到了很多同学的帮助。我想没有他们我可能都要放弃了，因为我本人对单片机也并不是很熟悉，学的东西好像它是它，我是我似的，理论联系不了实际。以前的汇编语言没学好，一开始的程序这块儿就要令我抓狂了。后来请教我们班的一个男生，每次跟他一起到试验室调试程序（他们组也只有他一个人动手），看他边做边给我讲解。最后在开发机上做出来的时候，虽然不是我自己写的，但看他那么高兴，我也有一种分享到的成就感。后来我们组就用了他写的程序，他自己又抽空做了些拓展。
接下来就是做硬件方面的焊接工作了。没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常的劳心劳力。很多次是早上起来带瓶水带些吃的到实训中心，一泡就是一天。我看到有很多人跟我一样，不同的是他们是三三两两，而我大部分时间都是一个人做。在这个时候也有很多人帮助我，或是热心的帮我带饭，或是在我打盹儿的时候帮我做点焊接。大家都鼓励我，即使最后出不来东西，但是一定要坚持把它做完。当我想放弃的时候，我也这么对自己说，即使你做出来的是次品甚至不合格品，但是你一定要拿出来一件成品。
在要验收前，终于做了一件成品出来，不幸的是它真的是一件不合格品。帮我的那个男生做的已经出来了，所以最后应该还是我的焊接方面的问题。有一点灰心，想再重做来不及了，单是检查线路却也查不出来什么问题。那么就准备答辩吧。我对着电路图再看课本，发现以前很多觉得很难记的东西现在记起来容易多了，因为整天都在同它们打交道。51的引脚及其功能，A/D转换器的，驱动器的，所有我用到的我都一再的看书了解，同时请教同学我看书过程当中的疑惑。在这个过程中又发现了以前焊接当中出的一些问题，能改的就改，不能改的，咳，要是时间再多一些，或者我能早点做好，要是不只是我一个人动手……算了吧，不要想那些如果，还是准备我自己的，做好我现在能做的吧。
篇3
（吉林建筑大学，吉林 长春 130000）
【摘要】分析单片机课程设计在实践教学中的重要性，设计一个目的明确、设计方案伸缩性强的单片机课程设计题目。在所设计的题目中，给出实验原理、设计方案指导、教学模式强化等内容。实践表明，所设计的课程设计题目可以提高学生学习兴趣、增强学生的创新意识等。
关键词 单片机；课程设计；探索
0 引言
单片机技术是电子信息专业的学生必须掌握的基本技术。在重视实践环节、强调培养学生创新能力的今天，设计出一个好的单片机课程设计题目，对提高教学效果、培养学生兴趣，在教学改革中具有一定的意义。好的课程设计题目，对培养应用型人才，培养学生发现问题、分析和解决问题的能力，树立实践观念，提高学生综合分析和创新能力具有重要意义。
单片机已经由8位技术，提升到32位技术，乃至64位技术，生产单片机的厂家也由当年Inter的一家独大，到现在的百家争鸣。现在主要的单片机生产厂家有AVR、ST、Freescale、Microchip等，他们生产多应用领域的单片机，更有ARM内核的单片机，与之51内核的8位单片机比较，运算速度快、功能强大。同时，时代变迁，各个领域都可以用到单片机，如何选择贴近生活而又全面反映单片机的功能应用，是我们设计一个号的单片机课程设计题目所要思考的。传统单片机课程设计，要求学生在实验室依据老师给的资料，完成部分设计，主要是把几个较大的程序，改变几个参数，观察现象，学生无法知道程序如何书写，更少有知道原理独自写出程序的学生。造成学生不知道单片机在实践中是如何设计、如何编写程序。为此，对课程设计从选题、设计软件和硬件到调试出正确结果，都做了改革。设计一个实用性强的题目，既体现单片机课程自身特色，又很好培养学生对单片机的兴趣，提高学生的应用技能，收到良好的教学效果。
1 单片机课程设计方案
单片机原理及应用课程的教学内容以实用性和应用技能培养为主线。教学中要理论与实践相结合，并且要提高内容的趣味性。教学中，单片机课程设计是关键环节，单片机课程设计的效果对单片机学习效果具有决定性意义。
1.1 课程设计的目的
单片机课程设计教学环节的目的在于培养学生熟练掌握单片机系统的开发与设计能力，培养优秀的电子信息工程学科人才。具体地说，通过这一新的实践教学的途径，达到以下目标：巩固和掌握单片机技术的基本原理，在此基础上培养学生的综合设计能力；培养、训练理工科学生的创新应用能力，使学生通过这一实践环节的训练，能够独立的设计一个单片机系统，并实现系统的各项功能；着重从以下几个方面培养学生理论联系实际的能力：单片机的应用开发能力；软硬件综合应用能力；单片机应用中的故障判断及排除能力；单片机系统的设计能力；提高学生理论与实践相结合的能力。
1.2 课程设计内容
下面给出设计的参考题目，学生可以根据兴趣进行选择题目，在两周内完成设计。脉搏血氧仪设计；无线传感网络的温湿度采集及控制系统设计。
1.3 课程设计任务要求
针对题目要求进行功能分析。首先对系统的原理进行分析，对硬件电路进行设计，使用Altium Designer软件绘图，对单元电路使用Multisim软件仿真。制作Pcb图后焊接完成硬件的制作。其次根据系统功能要求设计软件并调试。第三步是系统整体调试和脱机运行，这是设计中最为困难和关键的一步。最后要求学生写出系统的详细说明和设计报告。
2 脉搏血氧仪设计实例
下面是以脉搏血氧仪的设计为实例，来说明设计的单片机课程设计题目的要求、教学过程等。
2.1 脉搏血氧仪原理
无创脉搏血氧饱和度测量是以朗伯-比尔定律和血液中还原血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)对光的吸收特性不同为基础的。通过两种不同波长的红光600～700nm和红外光800～1000nm分别照射组织经反射（或者透射）后再由光电接收器转换成电信号。组织中的其他成分吸收光信号是恒定的，经过光电接收器后得到直流分量DC，而动脉血中的HbO2和Hb对光信号的吸收是随着心跳作周期性变化，经过光电接收器后得到交流分量AC，由于HbO2和Hb对同一种光线的吸收率各不相同，通过测量红光和红外光的光吸收比率便可以计算出两种血红蛋白含量的百分比。血氧饱和度的计算公式如下：
SpO2=A-BR+CR2
式中，A、B、C为定标常数，可以由定标实验得到，两个波长的光吸收比率R为：
其中，Vredac为红光的交流分量；Vreddc为红光的直流分量；Viredac为红外光的交流分量；Vireddc为红外光的直流分量。
2.2 电路设计指导
系统设计总体框图如图1所示，图中给出了设计的指导性建议，并不是一定要按照这个框图设计，可以根据学生自身的情况，适当修改。单片机要求学生使用16位单片机或者32位单片机。
2.3 软件设计指导
要求使用C语言或者C++语言来进行软件设计，在设计过程中，要使用模块化思想进行设计。脉搏的计算只依赖红外光的光波信号，通过3个机器周期的采样点的个数来计算脉搏。在所有采样点的数据中，做一个类似模拟迟滞比较器。经过迟滞比较器，脉搏信号变成了矩形波型号，近似测量相邻两个上升沿的时间，最后得出脉搏。如果把脉搏信号看成周期信号，测量上升沿的时间可以转换为测量脉搏信号的频率，由定时器周期查询信号状态并完成查询次数计数，这样可以方便完成脉搏测量。
2.4 教学模式
设计好一个单片机课程设计的实验，老师要用怎样的教学模式把相关的信息传达给学生，至关重要。老师教学的模式，就是学生的学习模式，好的教学模式，才能培养出学生好的学习模式。教育家乔伊斯在《教学模式》一书中，介绍了很多教学模式，我们把三种教学模式综合起来用于我们的课程设计教学中：信息加工型教学模式，构建学习群体教学模式，个人型教学模式。信息加工型教学模式是向学生提供相应的信息和概念，老师给学生布置任务、说明实验目的，讲解实验原理，这是一个概念、理论传达的教学过程；构建学习群体教学模式，实际上就是一个团体学习的模式，实验是三个人一组，大家可以一起讨论，知识共享，火花一起碰撞，同时也是分工明确、各司其职；个人型教学模式，就是要发挥个人潜力，鼓励独立思维、自主创新，学生可以根据自己的知识，创新设计，这时，可以有针对性的对学生进行指导。
3 结论
《单片机课程设计》是实践环节课程，我们所选择的题目，从2012年开设以来得到了学生的好评，取得了非常好的教学效果。用学生的话说：贴近生活的题目进行实践教学，把几年所学数字电路，模拟电路，光电技术，传感器技术等知识综合起来，把所学的知识在实践中应用。在满足了教学任务的同时，学到了更有竞争力的能力。
实践证明，选择合适的单片机课程设计题目，有助于提高学生学习兴趣、有效地掌握所学知识，有效的把理论学习过渡到实际应用。开放式的课程设计题目，有利于增强学生的创新意识，提高学生实践应用能力。
参考文献
［1］王恩荣.MCS-51单片机应用技术实训指导[M].化学工业出版社，2001.
［2］冯克.MCS-51单片机实用子程序及其应用实例[M].黑龙江科学技术出版社.1990
［3］何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计[M]．北京航天大学出版社，1990.
［4］颜永军，李梅.Protel99电路设计与应用[M].国防工业出版社.2001.
篇4
关键词 单片机 精品课程 课程建设
中图分类号：G424 文献标识码：A
Model Curricula Development in Principle and application of MCU
LEI Jun， ZHAO Rong， LUO Min
（School of Electrical & Information Engineering， Hubei University of Automotive Technology， Shiyan， Hubei 442002）
Abstract Through the research on aspects of SCM curriculum theory teaching， practice teaching， teaching staff， teaching reform， etc.， for the microcontroller strong practical courses， introduction of Keil and Proteus simulation software programming software， promote the improvement of the overall level courses. Students through experiments and class-based， single-chip program written in C language， to stimulate interest in learning， encourage students to participate in competitions projects to improve innovation and practical ability.
Key words MCU； model curricula； curriculum development
0 引言
单片机原理及应用是电类专业的专业课程，是学习后续课程的重要基础。单片机课程组按照“思想先进、目标明确、改革领先、师资优化、设备精良、教学优秀”的指导思想，建设校级精品资源共享课程。目前“单片机”课程已经形成完整的教学体系结构，拥有一支教学水平与学术造诣较高的教学梯队，实验设备完善，教学手段先进，教学形式灵活多样。
1 夯实理论环节
从2003年以来，课程组重新进行了教学大纲的编写工作，选择优秀教材，不断地对单片机课程进行教学改革。根据课程的需要，修订了部分多媒体课件，完成了实验指导书的重新编写。在课程教学中积极采用现代化的教学手段，网络化教学取得了很好的效果，单片机与Keil教学协调配合，在教学中引入Proteus单片机仿真软件，为学生直接应用计算机完成单片机系统的构模、分析和仿真打下基础，加深了对课程内容的理解和掌握，提高了学生综合运用所学知识分析、解决问题的能力。利用学校先进的网络教学环境，建立了形式多样的各种多媒体教学课件及网络教学资源库。目前网上已具备的教学资源有：（1）教学大纲；（2）教学日历；（3）教材内容；（4）习题解答；（5）电子课件（PPT）；（6）网上留言；（7）实验指导；（8）参考文献。丰富的教学资源方便了学生的课程学习，在课程教学中发挥了有效的作用。
2 加强实践环节
在理论课程教授完毕后，本课程进入实践环节，其目的是使同学们扎实牢固地掌握单片机知识，培养创新思维、独立分析问题和解决问题的能力，同时提高实践动手能力。课程组依据我校的办学指导思想和特色，充分依托东风汽车公司这个大工程背景，构建了课程的实践教学体系，如图1所示。将单片机传统的验证性实验与综合性设计性实验相结合，培养学生的创新能力。将现代化的计算机辅助工具用于实验教学过程中，使学生学会如何应用现代化手段仿真和解决实际系统的控制问题，调动学生对课程的学习兴趣。教师在整个教学过程中不仅仅是授课，还要配合实验课教师指导实验、参加讨论，负责答疑和解决教学过程中出现的各种问题。
实践教学以能力培养为核心，由浅入深、分层设置。通过实践教学体系的培养，学生的实践能力和专业素养得到了提高。在教师的指导下，学生按要求自己独立完成实践内容，出现故障和问题自己解决。将课外创新实践活动与课程实验教学环节相结合，组织、指导有兴趣的学生参加电子设计、智能汽车竞赛等活动，例如在智能车控制系统中，涉及单片机编程、PCB电路板的制作等都是单片机课程中的知识点。通过此类活动提高了学生对课程的学习积极性，加深对课程内容的理解，培养学生的创新实践能力。
图1 单片机课程的实践教学体系
新教师须具备实验室工作和下厂工程锻炼实习经历1～2年，才能参加教学工作。通过下厂工程锻炼实习，使得青年教师从中得到锻炼，增强了工程意识，提高工程应用能力；通过实验教学、实习教学、指导学生的课外科技实习和创新活动，并结合工程锻炼实习收获成绩进行教学法研究，以更新充实理论教学与实验教学的内容，改革教学方法和手段。鼓励或计划安排教师进行学历提高学习，到兄弟院校进修培训，为提高自身的理论知识、教学水平、科研能力及综合素质进行再学习。课程组成员老师已经连续八年负责全国大学生 “飞思卡尔”杯智能汽车竞赛的指导，从2006到2013年，面对全国高校强劲的竞争对手，在此项赛事上先后三次获得全国一等奖，两次全国二等奖，多个赛区一等奖和二等奖的佳绩，并最早打破我校学生参加国家级综合赛事无一等奖的历史。
3 结束语
单片机是一门实践性很强的课程，课程的目的是培养学生对单片机硬件及其扩展系统的分析能力和工程应用能力，通过理论教学与实践教学相结合，注重学生综合实践能力的培养，这就要求学生多动手。任务驱动项目教学法是学生在老师老师的引导下，通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动。目前各类电子竞赛就提供了大学生开展创新工作的平台，学生组成项目组，在指导教师的指导下，紧紧围绕比赛内容开展工作，设计方案，在完成项目的过程中，大学生的实践能力得到提高，有了团队协作意识，有助于增强其创新、创造、创业意识和动手能力，学生在参加项目的训练中，提高了创新能力。
通过校级资源共享精品课程建设将单片机教学辐射到课程设计、毕业设计、大学生竟赛等方面，培养学生创新能力，促进课程总体水平的提高。通过课程改革的实践与探索，学生经过单片机课程的理论学习、实验、课程设计以及毕业设计等环节的锻炼，提高了工程实践能力，多位学生在全国大学生智能车竞赛、全国大学生电子竞争等比赛中获得好成绩。
基金项目：湖北省教育厅教学研究项目（2010265）；湖北汽车工业学院2013年精品资源共享课程专项（单片机原理及应用）
参考文献
[1] 刘喜双，姚健.单片机课程实践教学改革探索[J].教育探索，2013（8）：31-32.
篇5
海口经济学院作为应用型本科大学，培养的学生应具备高素质技术和技能，我们正在探索人才培养和行业、社会的无缝对接，多种形式的教学改革是提高人才培养的有效途径，本文分析了我校电子信息工程专业的单片机课程教学存在的问题，利用SPOC教学平台把传统的课堂教学方式的优势和在线学习的优势结合起来，对教学模式进行了探索和实践。
1 单片机课程的性质和特点
1.1 课程的性质
单片机课程是电子信息工程专业的核心课程之一，课程任务是从应用的目的出发，通过对51系列单片机结构的剖析，使学生获得有关单片机的硬件基本概念、基本知识和单片机应用系统的设计编程知识；使学生能用C51进行程序设计，培养学生分析问题和解决问题的能力。
1.2 课程的要求
（1）基本要求：通过理论教学与实验教学，让学生了解单片机的基本工作原理；掌握51单片机的硬件结构、系统组成、C51程序设计以及单片机系统的应用技术。
（2）提高性要求：熟悉单片机硬件系统与扩展电路的设计；能够采用汇编语言或C51编程自行设计单片机应用系统。
（3）技能性要求：通过学习MCS-51单片机原理及应用技术课程，培养学生应用与之类似的系列单片机技术，通过学习单片机技术来实现电子产品的智能化，培养学生的创新意识。
2 当前单片机课程教学存在的问题
2.1 “以教为主”的单一方向知识传播，不能激发学生的积极创造能力
以教师为课程主体的教学方式，是多年的传统教学方式，理论教学中，如果老师讲授的时间超过15分钟，一些学生的注意力就会发散；课程的实验教学中，一些学生只是反复模仿老师的示范操作，为了快速完成实验，不求甚解，缺乏思考和反复验证推敲。所以， “以教为主”的单一方向传播知识的方式，已经不能适应现在的教育教学需求。
2.2 实践教学环节薄弱，不利培养学生实践综合能力
这门课程的实践性非常强，固有的实验学时已经不能满足部分学生的求知欲望，有些学生经常在课下继续进行实验的验证和探求。现有的教学模式中，理论授课占60%，先理论后实验，而且基本为验证性实验，难以培养学生的开发和设计能力。实验课程中，主要采用KeilC51编程软件和仿真软件Proteus结合使用，在后期的课程设计中使用实验开发板来进行，实验课堂的时间有限，学生只能按照老师的规范操作，下载程序后，在仿真软件或者开发板上观察实验效果。
2.3 以考代评，缺乏对学生的真实能力的评价环节
单片机课程的考核方式以闭卷笔试为主，采用“3+7”模式，即实验成绩30分，期末笔试成绩70分。并且实验成绩也主要以书写实验报告来评定成绩，由于课上时间有限，老师不能一一的检查、验收每位学生真实的实践操作水平，所以传统的以试卷来考核的方式也存在弊端。
3 基SPOC的MOOC与翻转课堂结合的教学模式设计与实施
3.1 MOOC与SPOC的有效结合构建课程
现代先进的教育技术大量涌现，只有高效、具有强大生命力的教学方法才能满足我们的教学需要，满足学生的求知渴望。如今，MOOC的传入在教育领域的兴起，给高等学校的教育带来了新方法、新机遇、新挑战。MOOC（ Massive Open Online Course） 即大?模开放性在线课程，又称“慕课”，由加拿大学者 Dave Cormier 和 Bryan Alexander 于 2008 年提出[2]。我们借助MOOC实现单片机课程教学效果提升，其思路就是： 转变为课堂教学工具，进入SPOC时代，将传统的 “堂上听、堂下答疑” 翻转为 “堂上讨论、线上学习”。SPOC（small private online courses），即小规模私有在线课程，由哈佛大学继MOOC之后提出的，SPOC中的small和private相对于MOOC中的massive和open而言[2]，SPOC是MOOC的发展和补充，在教学理念上较相似。SPOC是MOOC与学校课堂教学的深度结合与应用，SPOC更加能满足线上（on line）与面对面（face to face）混合教学的需要，可以适当的降低教学成本，加强教学质量，提升学生的学习效率。
应用MOOC的成果和SPOC的教学管理模式，逐渐改革单片机课程的教学。首先进行MOOC课程资源建设：一是，按照教学大纲的授课顺序制作PPT课件，将知识点模块化、项目化；二是，录制讲解短视频，精讲、透彻；三是，提供电子文档，围绕知识点详细介绍；四是，编制典型练习题，与知识点同步，突出重点；五是，借助学校的网络平台，上传资料；六是，在线回答学生提出问题。
图1 基于SPOC的单片机课程建设构成
基于SPOC的单片机课程的建设具有以下特点：
（1）人数规模适中：一个班学生一般在30人左右，符合SPOC中的small标准。
（2）学生知识结构相似：学生为同专业或相近专业学生，他们的知识结构、学科基础等因素基本相同，符合private的标准。
（3）课程的知识点专题性强，知识点容易索引，适合MOOC课程的专题建设。
（4）学校成熟的网络平台：使用学校现有网络平台，相关在线课程资料，如：PPT、短视频、电子书等，方便上传和下载，维护便利。
3.2 基于SPOC的翻?D课堂构建单片机教学
单片机课程的翻转课堂构建是对传统课堂教学的一种逆序创新，将知识传授和知识内化两个阶段颠倒[3]，具体实施是学生在课前观看新课程新知识点的短视频和电子资料；课堂上进行问题讨论，完成相应实验；课后完成作业，对课程内容深入理解，对疑问的问题教师可以在线答疑。这样的构建方式，让学生选择最适合自己的方式接受新知识，赋予了学生更多的自由； 而把知识内化的过程放在课堂内，以便于同学之间、师生之间有更多的交流。
图2 单片机课程翻转课堂构成教学模式
3.3 案例实践
按照上述的构建模式，选择单片机课程中的“定时/计数器”专题来进行案例例证，这节课的特点是：需要记忆性的概念、知识点多，实践性要求也高。
课前：通过海口经济学院校园网，知识点的PPT、短视频、“定时/计数器”的设计案例、电子文档、开发软件等。要求学生反复观看短视频，了解这个专题的知识点，观摩实例“利用定时/计数器T0的工作方式1，产生10ms的定时，输出周期为20ms的方波”，在开发软件中自己实践，提出问题，做好课前准备。
课中（课堂翻转）：由学生来讲解“定时/计数器”的基本概念、相应的寄存器介绍、实例演示等，在这个过程中，其他同学和教师可以随时提出问题，学生们一起来讨论解决。课堂的实践练习时间，根据教师提前的关于定时/计数器的拓展任务，例如：如何更改程序，实现输出周期为1s的方波，学生在原有程序上进行修改调试，完成任务，这需要学生对硬件结构和软件编程非常熟悉。这样的教学过程做到了教师引导，学生主导。
课后：根据课堂中的授课情况，改进课程难点的引导方式方法，整理教学素材，规范教学资源，使后续的课程更加简明有效，演示清晰，效果最佳。教师同时在线批改学生作业，答疑解惑。期末学生成绩，教师可以由学生课中的表现、课后的作业完成综合评定。
4 小结
篇6
关键词：单片机应用技术 课程教学改革与建设 项目任务化教学
中图分类号：G710 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.01.120
1 引言
《单片机应用技术》是一门综合性比较强的课程，在实用性、工程性、技术性方面具有较强专业化的特点。该课程是计算机、自动化、电子类等专业中很重要的专业基础课或专业课，它综合了模拟电路，数字电路，微机原理、通信技术、程序设计等多方面的知识。作为一门核心课程，它既是自动检测、机电控制和信号处理等专业的基础，又可在运用在物联网技术等新兴行业中，具有相当重要的地位。
对于《单片机应用技术》课程而言，当前许多院校的教师在教学中，通常把理论教学与实践教学分开进行，学生无法把理论和实践结合在一起。同时许多学校的单片机实训室设备不能适应单片机技术发展潮流，实训项目过于单一，无法将理论知识和实际项目应用有机结合起来，因此对单片机课程进行改革是非常必要的。
2 课程教学改革建设目标
单片机应用技术课程将教学内容归纳为四个模块，为学生的可持续发展奠定良好的基础；将实训分为五个项目，每个项目依据工作过程分成若干个任务完成，每个任务又是与实际应用紧密相连的实用案例。教学方法采用“教学做一体化”，即“理论与实训一体，实训任务与工作过程一体，工程项目与知识、能力、素质提高一体”。
根据如上所述，我们对《单片机应用技术》课程的教学改革建设目标进行如下改革方案。
2.1 课程内容体系结构的改革
对初学者而言，单片机的理论知识部分较为抽象，对学生的逻辑思维能力要求很高，不同专业的学生对单片机课程的学习深度需求也不一样。所以一定要按实际开发项目来整合课程体系内容，方便于作项目课程开发。
2.2 教学内容组织方式的改革
如何激发学生的学习兴趣，提高学生的自学能力，是单片机学习的重中之重。在教学中我们建议采用以C语言程序设计为主，按“项目-任务”的方式组织，符合工程开发的要求。
2.3 改革实践性教学设计方式
学生以课堂教学任务为实训项目，首先使用Proteus软件来绘制实训项目的仿真电路图；然后用Keil uVision3软件编写和编译程序，得到hex文件；最后在仿真电路上加载hex二进制文件进行调试。不但如此，教师还应该要求学生在基本实训任务的基础上，进行适当更改优化和进阶学习，让学生掌握更为复杂的电子产品设计基础。在课余时间还要求学生对实训任务，进行实际制作，实现任务功能，加强动手能力。在实训过程中老师要对学生实际遇到的操作问题，以及理论知识的关键部分，进行引导和点评。通过以具体的产品开发应用项目作为教学基础的教学模式和训练方法，学生才能更好地跟企业的实际生产岗位进行接轨。
2.4 考核形式的改革
当前，很多院校的教师在对该课程进行考核时，更多的是侧重于理论知识，多以记忆为主。有的学生单片机考试成绩很高，但却不会实际应用。而这门课程的特点应该是通过电路设计，软件编程，在线调试等环节，反映出学生的实际掌握单片机的应用能力。所以该课程考核也应以职业过程能力为主，包括综合能力的考核；实训过程的考核；平时提问、作业和素质表现的考核。
通过以上的课程教学改革，可以充分调动了学生的积极性，提高学习兴趣，活跃课堂气氛，在教学效果上得到了很大的提高。
3 《单片机应用技术》课程改革项目的实施
《单片机应用技术》课程教学改革建设项目具体方法及实施步骤如下。
①根据前期职业调查，对课程体系结构设计按项目规划重组；
②按照项目任务教学要求严格制定教学计划；
③以项目任务一体化教学方式进行教学过程实施。
本期《单片机应用技术》课程教学完全按照教改建设项目具体要求执行，教师布置任务、学生仿真设计、最后进行讲评。从初步情况来看，课程内容体系结构新颖，教学做过程组织容易，学生的学习积极性自然充分调动，使得团队精神和动手能力大为提高。教改初步取得了以下的明显效果：
①项目任务是具体的产品开发，适应职业能力培养的要求；
②使知识、能力、素质同时得到提高；
③易教易学，教学效率和学生的学习主动性、创造力得到提高。
4 结语
通过上述的教学改革实施，学生不管在产品开发的实际应用中，还是在学习兴趣和学习主观能动性上，实现了知识、能力、素质的提高。使学生快速掌握新型单片机的项目开发方法和开发技巧，提高同学们的实际项目操作能力和综合运用能力，为社会培养更多创新性和开拓性计算机及电子应用人才。
参考文献：
[1]王静霞.单片机应用技术（C语言版）[M].电子工业出版社，2011.
[2]李秀忠.单片机应用技术[M].人民邮电出版社，2007.
[3]何克抗.当代教育技术的研究内容与发展趋势[J].开放教育研究，1996，（1）.
篇7
关键词：单片机；可编程控制器；教学设计
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
可编程控制器早已在各类工科院校的相关实验、实训教学中得到了广泛的应用，成为了高校自动化、机电一体化等专业实验、实训教学的“得力助手”。然而，由于目前市场上可供应的工业用可编程控制器存在价格偏高，使用的编程语言特别，编程模式相对固定，灵活性较差等原因，虽然其在性能方面更专业功能更强些，但在高校教学中推广应用还是有一定的困难。本文中所介绍的基于单片机的可编程控制器，是针对各类工科院校的实验、实训教学而设计，在实验过程中学生可根据自己的需要，通过对该可编程控制器的操作，达到预期的实验、实训目的，这样不仅能促使学生充分理解单片机和可编程控制器的基本原理和应用，还为学生提供一个灵活方便的智能设计平台。
一、系统功能架构
本文所介绍的可编程控制器使用89C51系列单片机做为核心控制芯片。下面就该系统的主要模块设计作如下介绍。
（一）单片机基本系统
该模块为系统的核心部分，它能完成下位机与相应上位机的通信以及对整个系统输出端口的控制与调节功能。
（二）系统电源部分
本系统属于教学用的单片机应用系统，其电源的获取主要是从实验室中获得。实验室中提供的电源一般是220V的单相交流电，而系统所需的标准电压一般为+5V的直流电压以及相关的直流电平，因此，要求系统电源相应的功能模块应当能够将220V交流电转化为5V直流电的AC/DC转化功能以及5V转其他实验用的直流电平DC/DC转化功能。
（三）串口通信部分
1.基于RS-232的通信。首先，对于串口通信的接口，51系列单片机拥有可编程全双工串行口通信接口，能够用于异步接收或者发送UART。其相应桢格式主要包括8、10、11等几位，我们能够利用其进行可变还有不可变波特率的具体设定工作。而IBM上位机则相应的配置有RS232-C通信接口。由于数据实际传输量较小，因此，该控制器一般通过异步方式实现通信。
对于串口通信转换电路，MAX232芯片使用IC芯片的RS-232电平转换芯片，该芯片具有两路接收和驱动器，可以满足各式232通信接口需要。在MAX232芯片里包包含一电压转化器，从而将输入进来的+5V电压转化为+10V与-10VRS-232输出电平要求的电压。因此，串行通信系统如果使用该芯片接口，则只要求具有+5V电源就可以了。
2.基于RS-485的通信。由于前的RS-232协议传输距离较短，传输速度又较慢，加之无法实现多机通信，而且其传输信号不稳定，容易受到干扰等不利条件，因此该协议已无法满足当前的设计的需求。
本文所介绍的系统是使用性能较好的RS-485接口芯片，从而能保证多个下位机与上位机终端通讯的顺利实现。MAX485芯片的结构以及相应的引脚都极为简易，而且其内部一般包含有相应的接收器以及驱动器，主要功能是负责把TTL电平转化成RS-485的工作电平。其相应的端口芯片主要是利用+5V电源保证系统的正常运行，相应电流的额定值一般在300μA上下，往往采取半双工（HalfDuplex）数据传输方法来实现正常通讯。
在实际运行环境中，上位机与RS-485下位机的正常通信需要有相应的接口卡。本控制器的接口采用的是RS-232/RS-485转换器。
3.通信方式的选择电路。在该控制器通信系统的设计中，RS-485将与RS-232并存。由于单片机只包含有一个串行口，所以不符合设计的需求，因此我们将配置了选择电路，通过该选择电路选择开关实现在MAX485与MAX232之间的选择，从而完成多机之间的通信，以满足各种不同实验、实训的需求。实际通信选择电路示意如图1。
二、系统功能概述
该可编程控制器的具体功能如下：
（1）8路开关量信号经光电耦合器，将数据送入信号输入缓冲器，再进入单片机P1端口。利用可编程控制器程序的相应运算，得出最终结果，然后再经P1端口输出，利用光电耦合器以及相应的数据锁存器输出信号电平。此外，该系统还可以做相应的扩展。
（2）利用RS-232串口满足上位机和下位机正常通信功能，从而为组态编程设置接口；利用RS-485可满足PC机和多单片机的联通以及正常通信。
（3）搭配的液晶显示模块LCD1602可以实时地显示输入信号以及相应的输出信号，并可以显示编程状态以及相关的时钟。
（4）时钟芯片主要是给系统大时间继电器装置提供所需的时间参照信号，从而实现8位输入/输出的统一协调，进而使控制器成功而精确地对外部设备进行控制，从而保证了PLC相应功能的实现。
三、结束语
目前，大多数工科类院校都拥有了许多能供相关专业实验、实训教学使用的智能型电子设备，然而，利用89C51系列单片机开发的可编程控制器，由于其价格低廉、运行可靠、操作简单等特点，使其能够更好地适合学校的教学需要，它不但能大大减少教学成本、提高教学效果，还能促使学生对单片机及可编程控制器的原理和应用有更深的了解。我院电气工程系利用自行设计开发的基于89C51系列单片机可编程控制器，在电子、自动化及机电一体化等专业的多个实验、实训项目（如自动洗衣机控制、自动送料装车系统控制、自动售货机控制、五层电梯的自动控制、装配流水线控制等）中使用，收到了满意的教学效果。
参考文献：
篇8
关键词：学情分析；教学思路；认知学徒法；任务设置和分析
单片机技术是中等职业学校电子与信息技术专业的主干课程之一。单片机技术的发展日新月异，应用技术广泛地渗透到生活的方方面面。人们对单片机技术的向往日益强烈，但由于单片机是一门技术含量比较高的学科，学习起来的确存在一些困难。随着时代的变化，传统的授课模式已经不能适应当前的教学需要。如何引导学生科学高效的学习本门课程，是摆在所有任课教师面前的一道难题。下面是笔者在教学过程中总结的一些体悟和感受，与各位同仁分享。
案例背景
1.教材分析
选定教材是电子工业出版社2011年6月第13次印刷，中等职业教育国家规划教材《单片机原理与应用》第二版，经全国中等职业教育教材审定委员会审定，并且荣获了中国电子教育学会首届职业教育电子信息类优秀教材评审二等奖，具有很高的权威性。
本次教学内容选定为第二章“增强型MCS-51单片机结构”中第二节“输入/输出口”。紧承上一章节单片机的基础知识，本章节介绍具体型号单片机结构和使用，尤其是本节“输入/输出口”内容更是重中之中，因为单片机所有数据的采集和反馈都体现在端口上。后面的内容都是对端口的精准使用，所以本节内容是起到承上启下的作用，对本章或是本课程都具有非凡的意义。
2.学情分析
学生均为高一新生，经过前半个学期的学习对专业知识有一定的了解。对绚丽刺激的新事物，好奇心和接受能力强是这个阶段年龄人的普遍共性。叛逆心性和不愿受约束更是直接反映在他们的言语和肢体中，所以采用灌输式教学方式是行不通的。由于中职学生学习积极性和学习能力上有一定的差距，个体之间亦是参差不齐，不会学和厌学的情况比较普遍，上课不注意听讲，偷懒等行为依然存在。这给任课老师的教学提出了更高的要求――不仅要把课程知识更好的呈现出来，还要努力吸引学生的注意力，引导学生科学地学习，掌握学习方法，增强学生的学习兴趣和自信心。因此，根据学情分析和章节的主要内容，我决定主要采用“学徒式”教学模式，制定本节教学目标。
3.教学目标
（1） 理解P1、P2、P3和P4端口的结构。
（2） 理解各端口“输入/输出”特性（不包含第二功能）。
（3） 合理分配和使用端口。
（4） 培养职业素养，增强学习兴趣和自信心。
4.课前准备
根据教学内容，撰写教案和教学PPT，准备学生导学案和工作页。课前布置学生观察交通路口的霓虹灯亮起的时间和相应各路口指示灯的颜色，并记录在工作页上。预习本节内容，思考输入和输出对应的参考量是什么？为课堂的教学做好充分的准备。
5.教学思路
俗话说：“磨刀不误砍柴工”，为了更好的达成教学目标和得到较好的教学效果，在课前要理清教学思路，细分教学环节，把握教学步骤，对可能出现的问题做好充足准备。
课堂教学，以“课前任务提问”开始，“任务设置与分析、分组达成目标、小组汇报、总结和反思”等主要步骤构成教学环节。难点是任务的分析，如何启发和引导学生把任务解析，才能较好的分阶段完成。要让学生体会到“小事做好，难事不难”，把每个小阶段完成好，最终才能完成终极任务。重点是分组达成目标。学生水平不齐，既需要保证动作快的同学有事做，又要保证动作慢的同学跟得上，所以采用分小组的方式将动作快的同学与动作慢的同学混合，利用小组互助学习和教师指导相结合的学习方式。课堂要以学生为主体，以能力为本位，以实践促进思考，实现教学目标和效果。
6.教学手段
（1）任务驱动法：布置任务引导学生积极参与，逐步解决遇到的问题，在实践中学习和掌握本节知识内容，最终达成教学目标。
（2）认知学徒法：教师把解决问题的关键和要领公开化，使学生在教师提供有效的帮助下协同工作解决任务或问题。通过引导学生主动获取、开发和利用真实领域中的活动工具的方法，来支持学习。强调经验活动在学习中的重要性，并突出学习内在固有的、依存于背景的、情境和文化适应的本质，要把学习者和实践世界联系起来。
7.教学课时
为了更好的完成教学内容和教学目标，使学生的收获最大，用4课时达成。
8.教学环境和用具
多功能实训室，相关配套设施。
教学步骤
1.课前任务提问
课前任务布置中，为了采集数据的统一性，需经师生共同讨论，指定交通路口位置，以观测信号灯明亮时间和相应各路口方向信号灯颜色为任务，完成部分学生工作页。然后在课堂中，对同学进行提问，以此统一测量数据。最后对数据符合要求的同学大加鼓励；对数据不符合的同学要分析原因，以勉励和激励为主，帮助其恢复信心，并对不符合数据的共性原因进行总结。任何的发明创造都始于准确的观察，正确的描述，所以该环节不能马虎，需用大约10分钟完成。
2.任务设置与分析
（1）任务设置。利用电脑和相关软件模拟交通路口信号灯，要求实验效果符合课前任务的测量数据，即模拟真实的交通路口信号灯。绘制该电路的原理图和PCB图纸。采购器件和相关耗材。完成实物交通路口信号灯的电路，对它们进行焊接和调试。
（2）任务分析。根据任务设置，师生讨论如何完成任务。经过讨论，该任务可分为三个阶段完成。第一阶段，电路设计：构建和绘制满足要求的交通信号灯电路原理图，反复论证可行性；第二阶段，模拟仿真：利用电脑和相关软件搭接模拟电路，仿真验证第一阶段的电路。如果实验效果不能满足要求，返回第一阶段重新论证；如果满足实验效果，完成该电路的PCB图纸；第三阶段，完成实物交通信号灯电路。根据第二阶段经验证的电路原理图和PCB图纸，罗列器件和耗材清单并利用互联网和其他信息途径查清所需器件和耗材的价格，做好电路预算。在采购器件和相关耗材后，焊接和调试电路，最终完成实物交通路口信号灯电路。
“一年之计在于春”，同样为了完成任务设置，任务分析显得意义重大。由于学生思考必然有不周之处，需教师参与，不断启发，引导学生积极探索求真。学生是高一新生，专业能力还不成熟，独立完成电路设计很困难，所以教师可以给出稍欠缺（根据授课学生水平，本人设置3处故障）的电路设计，交由学生探讨论证，完善电路。无论学生是否全部找出教师欠缺电路设计中的故障，都要进行第二阶段。可在第二阶段中继续排除故障问题，让同学们在操作中发现、思考并解决问题，这样一来教学的效果可能会更好。第二阶段，模拟仿真。利用Proteus仿真软件进行电路仿真能够得到较好的效果。如果仿真效果满足任务要求，再利用绘图软件，完成电路原理图和PCB图纸的任务。第三阶段，需要采购器件和耗材，我们可以分成2个时期完成：初期完成器件和耗材的统计，课后完成电路的预算和采购。为了更好指导学生和把握方向，教师可以利用课余时间与学生一起查找资料，做好电路预算。推选2名采购员，陪同学生代表去采购器件和相关耗材，该环节全部交由采购员完成，教师主要保证学生安全。器件和耗材到位后，即可进行第三阶段后期。按照电路原理图和PCB图纸装配及焊接电路，并调试达到效果。
3.分组达成目标
分组达成目标是本章节的重点。为保证绝大多数同学都能完成，采用分小组学习，动作快和动作慢同学混合搭配。以小组互助学习和老师指导相结合的模式，完成各个阶段任务，使各小组都达成预期目标和效果。该环节学生自由度高，各小组完成进度略有差别，需要教师针对不同情况给予指导或评价。尤其是对进度较慢的小组，要耐心的引导，及时鼓励，防止“破罐破摔”的现象产生，因为中职学生本身受环境影响较大，一旦出现不好苗头，可能“感染”其他同学，导致教学目标付之流水。因此，教师要随时观察各小组进度情况，保证良好的学习氛围，绝大数学生齐头并进。
任务分阶段实施。预计各阶段完成所需要时间如下：任务开始前和第一阶段中电路设计两项讨论大约10分钟完成。第二阶段，模拟仿真大约60分钟完成。第三阶段初期，器件和耗材清单统计，大约10分钟完成。以上阶段内容加上课前任务提问刚好90分钟，即2节课时。第三阶段初期，器件和耗材利用课余时间完成。第三阶段后期，装配、焊接和调试电路。我校本专业学生都有项目实训经验，器件识别和焊接基本功较好，出现故障较低，大约60分钟完成。最后进行小组汇报，大约20分钟。总结和反思，大约10分。
4.小组汇报
小组汇报可分两层含义。第一层含义，是在任务各阶段完成后，各小组汇报完成情况并且比较数据，进行阶段评价。第二层含义，是指项目完成后的各小组的总结汇报。这里指第二层含义，也可以看成是学生自己对本章节学习过后的总结和反思。小组互评和成员互评，对过程中出现的问题总结，反思操作失误和漏洞，进一步巩固学习成果。
5.总结和反思
教师在小组汇报的基础上，再次对本章节内容的进行梳理、总结和反思。
案例反思
篇9
关键词：单片机 原理性内容 操作性内容 教学模式
引言
目前国家正在大力发展职业教育，高职技术类院校在职业教育中占有很大比例。这类院校的目标是：培养具有一定创新意识和创新能力，掌握必备的基础理论知识和专业知识，面向生产、建设、管理和服务第一线，掌握本专业领域所需的专业基础知识及专业技能，具有较强综合职业能力的高等技术应用性人才，以满足社会对不同层次人才的需求。同时教学大纲要求学生掌握单片机的基础知识，具备基本应用技能。技术师范类院校是为高职技术类院校培养教师的高等院校，所培养的学生应该在理论与实践上能够胜任高职技术类院校单片机教师的工作。但是目前几乎所有的技术师范类院校的单片机教学仍然偏重于理论，忽视了单片机应用性强的特点，在实践技能方面没有予以足够的重视。
单片机原理与应用是一门应用性极强的技术性课程，强调的是实践动手能力；对电气、自动化、应用电子、通信等专业的学生来讲，掌握单片机的理论知识与实践技能，才能满足高职技术类院校对此类教师的需求。技术师范类院校教师如何针对课程的这一主要特点，采用何种模式进行实践和理论教学，对未来高职院校教师的培养起到至关重要的作用。笔者结合多年的企业单片机研发和近些年单片机教学工作的一些经验与体会，围绕提高学生的技能这一中心，在理顺理论与实践、教与学、实验与课程设计的关系的基础上，从教学内容、教学方法、课程实验、课程设计等四个方面提出了单片机原理与应用教学的一些方式，与大家一起研究。
1技术师范类院校单片机原理与应用课程的开课情况
单片机原理与应用作为一门专业基础课，一般在第五学期开课。在技术师范类院校电气、自动化、应用电子等专业中，课时一般为48至64学时，另外有实验课16学时左右，同时课程结束后下一学期还有一周的课程设计环节。所使用的教科书为高等教育电类单片机教材，以通用的8051单片机作为典型实例。这样的安排从学时总数上来讲，足以保证教师能够讲授所有的知识点，但是从学生掌握的情况来看，教学效果不够理想。主要原因在于单片机原理与应用是一门技术性课程，强调的是实践应用而不是理论，应加强实践方面的内容。所以首先应该理顺理论与实践、教与学、实验与课程设计的关系，并从教学内容、教学方法、课程实验、课程设计等四个方面进行改革。
2理顺教学中理论与实践、教与学、实验与课程设计的关系
2.1 理论与实践的关系
几乎所有的技术师范类院校单片机原理与应用课程教学大纲都要求学生熟练掌握单片机内部硬件结构、工作原理及指令系统，掌握程序的设计基本方法，能够熟练地设计常用的汇编语言源程序；掌握单片机的接口技术，熟悉常用的接口芯片及典型电路。熟悉设计、调试单片机的应用系统的一般方法，具有初步的软、硬件设计能力；能够熟练地掌握一种单片机开发系统的使用方法，初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。根据这样的教学大纲，可以看出单片机原理与应用这门课是以实践应用目的，理论为应用之基础并且服务于应用。所以教师的一切教学活动都应该依照这个目的进行。
理论教学不宜过深过多，比如说控制器、单片机工作的时序、相对寻址、定时器结构与工作原理、模数转换原理等只需应知即可，而对于定时器的应用编程、模数转换器的选取与接口则应掌握并会使用。目前技术师范类院校单片机原理与应用课程实践环节与理论相比，比重偏低。主要原因在于理论教学与实践环节脱钩，而未有机地结合于一体。
2.2 单片机原理与应用教与学的关系
教学活动中学生是学的主体，学生的主观能动性起到关键性的作用；同时教师是引导者，是另一个主体，其作用也不可忽视，能否提高学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣是关键。目前技术师范类院校学生的自信心、学习能力、自控能力等综合素质有待于提高。如何才能调动学生的积极性、激发学生的学习兴趣是主讲教师面临的重要问题。一个优秀的教师善于利用第一次课。笔者在第一次课就演示了一个噪声采集与显示装置，软硬件都比较简单，既激发了学生的学习兴趣，还可以提高学生的自信心。如果选取的装置比较复杂，就不利于提高学生的自信心。
2.3单片机原理与应用实验与课程设计的关系
技术师范类院校单片机原理与应用实验是以实验箱为平台，开设6个左右的实验，大多是验证性实验且局限于编制程序，在实验过程中，由教师给出硬件的地址码、数据和控制接口。这样学生对硬件知识的了解仅仅依赖于教师对实验箱的讲授，而不是自己从实践中获得。所以实际上学生不可能通过实验掌握硬件的知识。课程设计中，学生使用仿真器进行软件调试与硬件功能仿真，而实验箱所用的软件与仿真器软件常常是两个不相同的软件，这样既增加了学生学习的负担，又浪费了资源，对提高学生的能力也没有什么帮助，应该进行整合。
3 教学内容
根据性质教学内容可分为两大类：原理性内容和操作性内容。所谓原理性内容是指主要是理论性介绍、概念、器件内部结构组成或结构原理等。操作性内容是指可以上机或通过仿真实际操作的并可以观察到结果的内容。
3.1 原理性内容
概论、知名厂家与典型产品、数制与数码、BCD码、ASCII码、中断的概念、指令的格式、寻址方式、堆栈概念、波特率、数据存贮器、程序存贮器、总线、单片机引脚、时钟、复位等。
3.2 操作性内容
伪指令、时钟电路、复位电路及特殊功能寄存器的初始状态、数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、位操作指令、控制转移指令、程序设计、并行口、定时器、串行接口、程序存贮器扩展、数据存贮器扩展、I/O口的扩展（8255A）、A/D接口的扩展、键盘接口、显示器接口等。
4教学方法
所有的技术师范类院校单片机原理与应用课程仍然采用传统的课堂讲授方式为主，辅助以多媒体方式。这种教学模式难以发挥学生的主观能动性，不利于提高学生的实际综合应用能力。例如：ACALLaddr11短调用指令，只能在与下一条指令的第一个字节2K范围内程序存贮器中进行，理论讲解学生很难接受，如果直接通过仿真操作就可以直接观察范围，超出则有编译出错提示。直观易懂，效果明显。
4.1不同性质内容采用不同的教学模式
原理性内容采用传统教学模式与多媒体教学模式相结合的教学方式，操作性内容则采用直接上机仿真教学模式，这样可以加深对教学内容的理解，有利于提高学生能力，同时也更接近于单片机应用工程。例如：执行指令： ADDA，30H可以通过仿真器直接观察到A中结果、30H的源数据和标志寄存器PSW中各标志位的位值。又例如：T0的定时中断，可以从P1.0接发光二极管，定时到则输出“1”点亮二极管。然后改变初值或方式，再分别观察时间间隔。这种教学模式很容易被学生接受，效果明显强于传统教学模式与多媒体教学模式。
4.2 采用循序渐进的模式
讲解单片机基本结构、振荡电路与复位电路后学生即可以自行设计最小应用系统。然后以最小应用系统为基础进行指令、循环程序设计、内部功能模块应用的讲授，同时利用仿真器进行验证，在此基础上进行扩展程序存贮器、数据存贮器、I/O口的扩展。最后再进行A/D转换、键盘、显示器的扩展。
5 课程实验
实验课的开设分为验证性实验包括：P1口输入／输出实验、简单I／O 口实验、扩展存储器读写实验、A／D转换器实验，为必做实验；设计性实验：外部中断实验、控制直流电机实验、LCD显示实验，为选做实验；综合性实验：定时器实验，计数器实验（必做）、8255输入／输出实验、串行口通讯实验。这样安排可以培养学生的基本能力，但是实验平台采用购买的实验箱，而单片机工程开发采用的是仿真机开发系统，这样会人为造成实验与实际应用脱节，不利于提高学生的工程应用能力。例如：LCD显示实验，实验箱留有现成的器件插座，实验指导书中直接给出器件的地址编码和驱动程序，学生只须按图索骥，不利于提高学生的工程应用能力。笔者采用把验证性实验归结于操作性内容，直接在实验室中采用一边讲解一边用仿真机仿真验证的方式，实验只有设计性实验与综合性实验。
6课程设计
课程设计环节时间为一至二周，应与本学期课程结束后进行。可从教师命题中选择一个：
（1）温度控制器的设计。目的是让学生掌握并行I/O口、温度传感器测控、数码转换、LCD数码显示、三极管驱动的应用设计。
（2）直流电机控制。组成简单的闭环系统，通过继电器、三极管改变电机电压极性，实现正反转；利用霍尔元件测电机转速，改变电机端电压调速。
（3）直流量、开关量采集与传输。利用A/D采集一路直流电压量与一路直流电流量和八路开关量并传输到上位机。
允许学生自主选题，但是自选题须经教师审批。自主选题可以充分发挥学生的主观能动性，增强自信。定题后应由学生自己动手分析系统，查阅资料，设计原理图，课程设计为二周，教师认定后再进行印制版的设计；而后在行印制版或通用板上进行焊接与安装，设计软件并进行仿真调试；最后将程序下载到单片机芯片中运行。学生在安装调试过程中应能够发现并解决问题。同时教师应加强指导，传授发现与解决问题的经验。
7考核方式
考核采取以实际应用能力为主，理论考核、答辩为辅的形式，具体比例为60?蘼20?蘼20，而且实际应用不合格者，不予补考，直接重修。
8结束语
单片机原理与应用的教学应该根据不同的对象做出不同的调整，技术师范类院校由于学生自身的特点决定了教师应该在教学内容、教学方法、教学手段上加以改革，同时根据单片机原理与应用课程强调工程应用的特殊性采用适合于此类学生的教学模式；笔者针对当前技术师范类院校单片机教学模式的不足，对单片机原理与应用课程的教学改革进行了研究，经过两年的实践，发现效果显著，调动了学生学习的积极性，使教学与实践环节更接近于工程应用环境，提高了学生的实际动手能力。
参考文献：
［1］ 曹天议.单片机原理与接口技术［M］第二版.北京：电子工业出版社，2006.
篇10
关键词：单片机 实操 Proteus 仿真 课程设计 C语言 改革
一、问题的提出
单片机作为电气专业高技层次的专业主干课程，对全面培养在校生的专业能力起着十分重要的作用。但现行的适用教材几乎都是一样的组织架构，即按硬件结构―指令系统―汇编语言程序―接口技术的顺序展开教学。教师如果按照教材内容展开教学，往往只能介绍基本硬件结构、指令系统和汇编语言程序设计等内容，最后再草草编一个“流水灯”就结束课程。这种形式的教学，势必难以取得令人满意的教学效果。作为非计算机专业的技校生，他们缺乏基本的计算机基础知识，往往坚持听讲几次课后，就会因为听不懂而放弃课程学习，转为睡觉、玩手机。哪怕坚持到最后的那部分学生，课程结束后，还在困惑：到底什么是单片机？它有什么用途？我能用它做什么？
笔者在几年的单片机课程教学反思后，认为该课程必须改革，经过几个学期的尝试、实践，逐步形成了基于Proteus仿真与实操的单片机教学改革思路，并在高技班试点。
二、改革思路与实践
1.以实操为主，仿真为辅
技校学生引以为傲的是具备过硬的实操技能，而非扎实的理论知识。技校必须注重对学生实操技能的培养，一方面动手做比听讲“更有意思”，另一方面实操也是学习单片机的捷径。在实际操作中，有两种方法，一是使用现成的学习板，二是使用万能板进行焊接电路板。考虑到学生在先修课程和实训中，已掌握了一定的焊接技能，因此笔者认为，使用万能板让学生自己进行焊接电路，学习一个模块，焊接一个相应电路，并实际操作、验证，能帮助学生理解并掌握单片机系统的设计，并能从“电子技术”课程平稳过渡到“单片机”课程。
在每个模块教学过程中，教师充分利用当前十分流行的单片机仿真软件Proteus开展仿真教学。利用Proteus软件，可以虚拟真实的设计过程（软件名称：From Concept To Completion），完成从基本的原理图绘制―程序设计―仿真调试等全过程。通过软件仿真，可以产生直观的现象，学生可以获取直观的认识，并逐步熟悉单片机系统的设计流程。
2.以C语言作为编程语言
单片机程序设计语言有机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言计算机能直接识别和使用，但对人类而言，则难以理解，因为它全为0、1代码。汇编语言能够直接对底层寄存器进行操作，对深刻认识和学习单片机原理很有帮助，但其实质上是机器语言的“符号化”，依然显得“深不可测”。以此编写简单的小程序还行，若是进行项目设计，会使很多学生头疼，且开发周期长，维护困难。因此，采用高级语言进行单片机开发，自然成为大多数单片机工程师的首选。
C语言是一种结构化语言，按模块化组织程序，具备丰富的运算符和数据类型，可以直接访问内存地址，进行位（bit）操作，实现对硬件的编程操作，既有高级语言的功能，也有低级语言的优势。采用C语言进行程序设计，用户只要大致了解单片机的基本结构、相关部件的结构和特殊功能寄存器即可进行开发，用户如果有需要还可以通过反汇编等手段学习汇编语言，因此C语言获得了广泛的使用。
本着学以致用的原则，笔者坚定认为技工院校的单片机课程必须采用C语言，而非汇编语言。实践证明，由于C语言的简单、易学，学生虽然没学过《C语言程序设计》，但结合项目的案例讲解分析，不断总结，大多数学生均能较好地掌握C语言的基本内容，并进行单片机程序设计。
3.以模块化整合教学内容
传统的单片机教材脱离实际操作，侧重对单片机内部结构的讲解，未能突出实际应用。而且教材中有不少内容，陈旧过时、技术上还沿用几十年前的思路。因此，笔者大胆对教材进行改革，结合学生理解、接收实际，整合出以下单片机教学模块（见表1）。
通过上述模块的学习，大多数学生可以掌握单片机的基本操作、简单的程序设计，并能够形成单片机系统的认识，熟悉单片机系统开发的基本流程。如此，单片机教学目标也就实现了。
4.以课程设计全方位考核
通过各个模块的学习，学生理解并掌握了单片机的基本知识和操作技能，可以自行搭建最小系统，诸如发光二极管、按键灯的简单外设。但这只是相对独立的各个模块，无法真正形成应用系统。因此，在教学安排上，笔者建议安排1～2周时间开展微机控制课程设计。这也是对教师、学生综合、全方位技能的考验。
在设计课程设计题目时，笔者充分考虑到学生的实际情况，力求避免过于复杂、难度大的题目，而偏向于总体难度不大，但具备一定综合性的题目。以笔者的实际经验看，经过1～2周的设计、调试，当学生完成相关任务形成“作品”后，大多数学生的表现是自豪的。下面是笔者给出的几个课程设计题目，每个课题给出相应的控制要求、设计指导，学生可根据自身的学习情况，自行选择设计课题（见表2）。
三、小结
技工院校以“技”立身。笔者结合教学经验、项目经验、技校学生特点，提出一种单片机教学改革思路，并积极探索实践。通过教学实践表明，这种教学改革是可行的，能很好地提升学生的学习积极性、培养学生动手能力、资料检索能力和一定的分析问题、解决问题的能力。
参考文献：
[1]徐爱钧.单片机原理实用教程――基于Proteus虚拟仿真[M].北京：电子工业出版社，2011.
