单片机原理及接口技术范文
时间：2023-03-29 13:26:01
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篇1
【关键词】单片机；教学目标；教学方法
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。由此可见，《单片机原理及接口技术》是电子类专业本、专科学生的一门核心课程。通过本门课程的学习，使学生具有单片机应用系统硬件设计及软件编程的能力，为将来学习DSP、嵌入式系统、毕业设计及参加工作打下良好的基础。因此做好该课程的教学，对提高教学质量和培养学生的创新能力具有重要的意义。因此，如何提高教学效果，激发学生们的学习兴趣，培养学生们分析解决问题的能力，是教学过程中必须要解决的问题。下面结合作者多年的教学实践，从几个方面进行探讨。
1.根据教学目标确定教学内容
《单片机原理及接口技术》的教学目的是使学生初步掌握单片机工作的基本原理和接口技术，熟悉汇编语言，能够将软硬件结合起来进行开发应用等，为后续课程的学习以及未来从事微机系统设计开发工作打下良好的基础。因此，必须根据教学目标选择教学内容。
早期的单片机都是8位或4位的。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。按常理，我们应该讲授最新最先进单片机，不仅速度快而且功能十分丰富强大，但在教学中我们仍选用的51系列的8位单片机为主，16位的单片机为辅。8位机始终是嵌入式低端应用主要机型，而且在未来相当长的时间里，仍会保持这个势头。16位机是电子设计竞赛中经常出现的机型，所以也要根据课时安排，加以补充。
汇编语言最接近机器码的一种语言，其主要优点是占用资源少，程序执行效率高，但是不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。C语言是一种结构化的高级语言，其优点是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言，缺点是占用资源较多，执行效率没有汇编高。在教学过程中，我们该选择汇编语言还是C语言呢？汇编语言有利于我们理解单片机的工作原理，所以在介绍其工作原理部分，应该适当介绍。而在历年的电子竞赛中，学生采用汇编编程的很少，所以在接口与应用部分，要详细讲解C语言。
单片机教材中的原理图，是反映出各个部件的组成，及其工作原理。在课堂教学中，经常被重视。还有一种时序图，可能讲解的并不细致。在单片机教材中出现过读取内外部数据的时序图，帮助学生理解数据读取的整个过程。这些内容还应该做些扩展，要求学生掌握在该过程中，需要哪些引脚参与，什么时候这些引脚信号起作用。这样做的目的在于学生掌握以后，在比赛中出现其他的时序图，就可以理解。例如，今年四川省的电子设计大赛E题-激光枪自动射击装置，该题中需要使用摄像头进行控制。很多学生对于摄像头和FIFO芯片的工作时序理解不太清楚。如果这个环节不了解，后面的设计就很可能做不出来。
2.应用多种教学方法和手段
该课程内容多、知识点零散，很多学生在学习后，不知道如何掌握其主要内容。该课程理论性和实践性很强，学生在理解和掌握时很困难。针对这些问题，只能在教学过程中采用多种教学方法和手段，才能激发学生的学习积极性，提高教学质量。
2.1 教学内容详略得当
《单片机原理及接口技术》在全国高校开设相当普遍，大部分院校培养的学生主要以实际应用为主。在这样的教学目标指导下，在安排教学内容上就应该以原理与应用为主来组织教学，根据学生专业情况适当增减教学内容。
本该课程内容多，在教学过程中需要把握重点难点。例如，在介绍单片机内部结构这章时，本章的重点应该是CPU的内部逻辑结构、总线结构、内外存储器结构。对于它的外部结构，只需要了解它引脚的功能和作用就可以了。本章的难点在于存储器的管理。
2.2 采用实例教学法
实例教学就是以真实的事件为基础进行教学的过程。具体来说就是在讲到某个知识点时，不拘泥于教材的内容，而用较为实际的例子进行说明，这样往往比单纯的说教更具说服力。在课堂上，教师借助于多媒体手段和单片机仿真软件Proteus及Keil uVision2软件对所讲解的实例进行演示，让程序单步运行，并察看每一步所产生的变化，有利于学生理解。仿真软件操作简单，仿真效果和实际硬件十分接近，非常适合课堂演示。
对于一些难于理解的教学内容，如数码管的动态扫描工作过程、键盘的处理、中断过程、A/D及D/A转换过程等内容，可结合多媒体课件和Proteus仿真软件的演示操作模拟实际的运行情况，提高学生的学习兴趣，把原本枯燥的知识变得生动，加深对相关内容的理解。例如D/A转换的内容，用单片机控制小电机正转、停止、反转，这个例子用传统的教学方法学生很难理解，现在有了Proteus仿真软件的演示，当单片机输出一定数字量时，D/A转换器的输出电压值通过电压探头一目了然，仿真电机的运转情况与真实的系统一致。
2.3 采用类比教学法
由于概念多、内容抽象、不易理解，因此，深入浅出地讲解课程内容可以减少学生对课程的畏难情绪。对于一些比较抽象的内容，若能将其与学生熟悉的生活实践相联系，就能收到事半功倍的效果，通过类比，往往能取得很好的教学效果。
例如，我们在讲解内存地址的时候，我们可以以学生的宿舍做类比。每个学生宿舍它都有一个编号，对应的是内存单元应该也有编号，这个编号就是它的地址。
2.4 任务驱动教学法
任务驱动的教学的方式，能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境，围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验和总结学习过程等，改变学生的学习状态，使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决、高智慧的学习体系。
学习单片机的主要目的是为了应用，为了提高学生的学习兴趣，可以采用任务驱动教学法。例如，在学习了并行口之后，可以给学生布置一个任务，要求他们用并行口完成对LED灯的控制。这个任务完成后，可以让他们实现流水灯和交通灯的控制。这样，由浅入深，大大提高了学习的效率和兴趣，培养他们独立探索、勇于开拓进取的自学能力。一个“任务”完成了，学生就会获得满足感、成就感，从而激发了他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环。
3.加强实践环节教学
对于理论知识的学习，如果不将这些理论付诸实践，那对于学生来说永远只是雾里看花，无法深入。因此，加强实践教学环节显得尤其重要。重视实验教学，精选实验内容，根据教学进度，及时安排实验，使学生能够理论和实践相结合。每次实验，都安排验证性实验和设计性实验，通过验证性实验使学生加深对所学内容的理解，通过设计性实验培养学生分析解决问题能力。
在实验设备的选择上，可以采用以51单片机为主，并且提供MSP430芯片的实验箱。
对于实践环节，除了利用实验设备以外，还应该鼓励学生参加一些相关的比赛。比如，全国的电子设计大赛、工信部的电子设计大赛。通过参加这类比赛，增扩展加学生的知识面，锻炼学生的实践能力。
4.结束语
《单片机原理与接口技术》是一门理论性和实践性都很强的课程。本文中针对教学过程中，存在的一些问题，提出了自己的解决方法和策略。教学也是一个不断学习和探索的过程。我们应该不断完善教学体系，更新教学内容、探索新的教学方法，调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的综合能力。
参考文献
[1]高惠芳，张海峰，胡冀.单片机原理与应用技术[M].北京：科学出版社，2010.
[2]董普松，Proteus在单片机系统设计中的应用[J].现代电子技术，2008（14）.
篇2
【关键词】单片机；接口技术；教学实验
单片机实验在单片机理论教学中，具有非常重要的实践作用。我们通过单片机教学实验，可以很好的提升学生动手能力，让学生在动手的过程中认识到其工作的特性和原理，对理论知识有一个非常直观、系统的认识和了解；除此之外，还可以加深学生对理论知识的印象和解读能力，使得学生在实践的过程中掌握单片机的关键理论知识和相关技术。
一、现有实验教学方式的不足
1、内容的系统性存在缺陷。实验课程的学时在课程总学时当中受到非常明显的遏制，假如说在原有的计划上安排了10个学时的实验课程，但是这些实验学时对单片机实验教学的实践需求是远远不够的。为了在有限的时间内把单片机的实验内容最大化讲解，实验课程的环节中穿插了非常多的论证性实验，并且教师会给出一定的程序步骤。在实验的时候，学生都是被动跟着教师进行，对于实验内容的认识依然停留在书本知识方面，缺少新器件和电路应用方面的实际操作训练。虽然说这么做加快了实验的周期时间，但是本着实验课程锻炼学生的实践操作能力和思维能力的目标依然没有实现。虽然说部分学生对于知识是一知半解，但是完全依照书本操作步骤进行，也可以完成相关的实验，但是这样的情况依然无法满足学生训练单片机内容的实践操作要求。
2、时间的灵活性非常古板。因为实验成绩是课程总成绩的少部分，因此当课堂教学内容全部结束的时候，所有的实验教学课程都要结束，要不然会影响到学校安排考试和成绩测评的安排，鉴于这样的原因，实验周期时间短和相对集中就成为了主要问题。在这部分时间内，实验室出现高负荷情况，每个班级的实验时间都安排的很集中，经常会出现下组学生等待上组学生做完实验等实验设备的情况，灵活的时间因此受到非常大的限制，并且影响到学生实验课程的教学质量。
3、综合性实验无法开展。因为单片机的价格非常低廉，体积还很小，相应的功能也在不断的完善，成为现代工业技术中非常理想的一种微控单元核心构件，尤其实在工业过程控制和智能仪器仪表方面应用非常广泛。单片机实例应用是非常容易就可以被利用在实验教学过程中的，因为这样不单单可以让学生建立一个非常系统的单片机知识系统，还能够让学生体验到单片机在实际应用中的价值。但是因为现实教学情况的限制，如此综合性的教学实验并没有被安排实验教学中，只是作为小部分的选修内容。
二、单片机实验教学的有效改革
1、专门开设单片机实验教学课程。真正意义上掌握单片机的理论知识，必要的实践操作是不能缺少的。现在的学生普遍感觉到单片机的理论知识很难把握，最主要的一个原因就是实践操作程度的不深刻，所以在改革单片机原理和接口技术实验课程的时候，必须把理论教育和实践操作一分为二。把传统课本知识中的实验内容全部分离开来，重新进行规划和分类，并且为此专门编纂特定的实验教材，从根本地位方面改变实验教学的存在价值。如此一来，实验课时得到了充分的保证，并且在实验内容的安排方面更加全面和具体，可以让学生在程序编写、通讯方式、存储器结构和系统综合应用方面得到全方位的训练和提升。目的是培养学生正确地思维方法和健康的学习态度。
2、柔和化的实验教学时间。单片机课程被设置为单独的实验课程之后，就不会依附于传统的理论知识教育，所以说在时间的安排方面非常充裕，基本上实现了实验时间的真正开放。实验时间贯穿于整个学期，每个小组之间可以进行不同类别的实验，随后进行对比和交流。实验时间不再依照传统理论课程时间的安排，而是全天都在实验，目的是确保不同层次的学生有充分的消化知识时间。实验课程的时间占据总课时的50%，学生可以自身学习的需要选择实验的类型。对于选修课程，不再要求学生在一个单元课时内完成，一个实验可以分成若干个小实验进行，留给学生充分思考的时间。
3、层次分明的实验内容。单片机实验教学的内容可以大致分为三部分，就是①基础实验部分，②设计实验部分，③系统试验部分。基础实验就是说对单片机基本知识的理解和学习，让学生根据指导书中的步骤设计进行，教师编写非常系统的实验步骤，使得学生在完成基础实验之后，具备一定的总结和编程能力。设计实验就是说对某一个单独的方面进行深入化的研究分析，只是针对一个知识点进行认真讨论，要求学生自己动手设计路线、编写程序、自行调试、发现问题和修改等。系统试验就是对毕业设计内容和专业领域设计内容，采用应用系统设计方式。
4、虚拟仿真技术和实践操作技术的完美结合。Proteus是现在最好的电路仿真实验软件，其中具备非常优秀的数字电路、模拟电路和电路系统，支持AVR和51系列等主流单片机系统和不同样的调试环境。比如说Keil C51 uVision2 软件，就是一款很好的单片机仿真实验软件。所以说在单片机实验课程改革过程中，我们将Proteus融入到单片机实验教学当中，要求学生在掌握基础知识之上，对于一些综合性的实验，学会使用Proteus软件进行设计和修正，然后再把自己做实验的内容移植到实验室硬件电路当中。很好的减小了原材料的损耗，也达到了训练学生操作能力的目的。
5、改良实验课程的测评方式。完善测评方式不单单是对学生所掌握知识的一个客观评价、对学生实践操作能力的肯定，更是成为激励学生努力学习的手段。测评的方式要具有一定的公平性和公正性。学生进行的每一项实验记录都占据一定的分值，学校不再需要进行单独的实验测验，而是对学生整个实验过程进行综合评价，尽可能规避偶然性和片面性情况的出现。
总结：单片机原理和接口技术的实验教学，最终目的是锻炼学生的动手解决问题的能力，所以在掌握理论知识的前提下，学习和熟练应用实验方法是非常关键的。因为单片机实验教育是一项漫长久远的任务目标，所有我们在只有单片机实验教学的基础上，融入科学发展观的理念，才可以更好的建立一套实验教学综合体系，顺应时展的要求。
参考文献：
[1]丁保华、陈军、张有忠. 单片机原理独立实验教学体系的改革与探索[J]. 实验室科学. 2010，（11）：120-123.
[2]杨金泉、郝志华、张国旭、田红霞、田丽欣. 单片机原理及应用实验教学改革研究与实践[J]. 黑龙江科技信息. 2011，（23）：150-155.
[3]饶伟、周俊. 关于高职院校的单片机课程教改的研究[J]. 黑龙江科技信息. 2012，（29）：200-205.
篇3
关键词：教学方法 教学手段 机械类 微机原理和单片机课程
一、引言
计算机基础教育是面向非计算机类各专业学生的计算机教育。与其它传统的基础课如数学、物理、化学、外语等一样，计算机基础教育已成为大学本科生基础教学的重要组成部分。计算机基础教育大致可分为三个层次：计算机文化基础、计算机技术基础和计算机应用基础。计算机文化基础课程是为了培养人们的计算机认识，课程不主要讲解计算机基础知识和基本操作技能。计算机技术基础课程则是为学生后续课程学习、毕业设计以及计算机应用开发打下一个较为全面的基础，课程主要讲解计算机中软件、硬件的基础知识。计算机应用基础课程则是针对当前计算机的主要应用领域，讲述一些必要的知识、方法和技能，以解决实际问题。
《微机原理与应用》和《单片机原理与接口技术》课程是机械类各专业所开设的课程，分别属于计算机技术基础和计算机应用基础层次。本文讨论了有关机械类《微机原理与应用》和《单片机原理与接口技术》课程的教学方法和教学手段。
二、机械类微机原理与应用和单片机原理及接口技术课程的教学特点
（一） 课程内容简介 不
《微机原理与应用》课程内容主要包括：计算机的基础知识（计算机的发展概述、计算机中的数、无符号二进制数的算术运算和逻辑运算、带符号二进制数的表示及运算、二进制编码）、8086/8088微型计算机基础知识（微型计算机基本结构、8086/8088微处理器、8088的外部引脚及其功能、8086/8088的功能结构、8086/8088的存储器组织、8086/8088的工作时序）、8088/8086的指令系统、汇编语言程序设计、中断技术等。课程详细地讲述8088/8086微处理器的编程结构及8088/8086的汇编语言编程技巧。微机原理与应用课程为以后从事机电控制技术以及微机的应用打下一个较为全面的基础。
《单片机原理与接口技术》课程内容主要包括：MCS-51系列单片机的硬件结构、组成原理、寻址方式、指令系统、扩展技术、中断系统机制、定时器、计数器、串行通信接口技术等。课程详细地讲述MCS-51系列单片机汇编语言的编程技巧，重点阐明单片机的扩展方法及组成单片机应用系统的设计技术。单片机原理及接口技术课程为以后从事自动控制、智能仪器仪表、机电一体化技术以及各类单片机的应用打下一个较为全面的基础。可以说《单片机原理及接口技术》课程是提高单片机应用设计能力，适应科学技术和经济发展的重要保证。
（二）课程内容教学特点
随着21世纪科学技术高速发展，新能源、新技术不断出现，尤其是信息处理和控制技术的飞速发展，使得传统的机械产品正逐渐向高度自动化机械产品转换。可以说纯机械产品已逐渐被机电系统所取代，机电系统是机械设备和电气动力相组合的系统，而目前所有的机电系统都是基于计算机控制技术来实现的，所开发的 机电产品的控制系统都是以计算机控制技术为基础的，控制系统的发展方向是智能和柔性。由此可知，《微机原理与应用》和《单片机原理与接口技术》课程是掌握高新科学技术的基础。
从《微机原理与应用》和《单片机原理与接口技术》课程内容可以看出，两门课程具有很多的共性知识，其重复面较大。这主要表现在以下几个方面：
第一是两门课程均为技术基础类课程，其先修课均为电子技术基础课，可以说两门课均为复杂同步时序逻辑电路的应用，应归属于电子技术应用范畴，所以学好电子技术基础课将有助于这两门课程的学习。
第二是两门课程体现着强烈的概念性、抽象性和原理性，两门课程均强调硬件结构加上软件的执行构成的微机原理。
第三，两门课程同时也是实践性很强的课程，有一定的实用技能，在学习过程中应充分注重理论与实践相结合，软件与硬件相结合，只有这样才能学到真正的知识。
鉴于以上的课程内容教学特点，为更好地指导学生理解、领会和掌握《微机原理与应用》和《单片机原理与接口技术》课程内容，以便培养出更多的从事机电控制技术人才。
转贴于 三、机械类微机原理与应用和单片机原理及接口技术课程的教学方法、手段探讨
（一）合理取舍教学内容、注重对学生学习能力的培养
《微机原理与应用》和《单片机原理与接口技术》课程内容具有很多的共性知识，其重复面比较大。为了避免课程内容的重复，应合理取舍教学内容、注重对学生能力的培养，以弥补技术基础课学时短、内容多，学生难以在课堂内准确理解、全面接受教学内容之不足。
《微机原理与应用》课是机械工程与自动化学院开设的技术基础平台课，课程讲授要分清哪些内容是目前暂时可以不学而留待以后学习，哪些内容是主要的，哪些内容是次要的。决不能“眉毛胡子一把抓”，不加分析、不分主次，使学生难以入门。例如：本课程针对学生的课程设置情况和所学内容在讲解计算机基础知识的内容时，对于计算机发展概述的内容因在计算机文化基础课已经讲述，所以就不再重复讲述。可以利用此学时重点去讲解计算机的工作方式有关的内容，使学生了解逻辑处理的三种实现方式（硬件布线逻辑方式、可编程逻辑控制方式和程序存储式的自动工作方式），这样就使学生在课程开始就对计算机的认识上，上升了一个层次，从宏观上了解计算机的用途，达到引人入境之感。再例如，对关于机器数与真值的概念讲解，强调“人为约定”的概念，机器数是人为约定的二进制数。再例如，讲解补码时，也决不能笼统说，而是重点讲解模的概念，突出模是一个进位数。以上的举例只是在第一章中的几个例子，通过教学的实际证明，学生得到很好的效果，重点突出了对学生学习能力的培养。
（二）增加课程的实践教学环节
对于计算机知识的学习有两种不同的学习方法：一种是侧重知识的学习，从原理入手，注重理论和概念；另一种是侧重应用的学习，从实际入手，注重掌握其应用方法和技能。不同的人应根据其具体情况选择不同的学习方法。对于非计算机专业的学生显然应当采用后一种学习方法。
为了提高学生的实际应用能力，课程教学尽量增加实践教学环节。应当指出，检察学习的好坏的标准，不是“知道不知道”，而是“会不会用”，学习的目的全在于应用。所以，课程多注重实践环节，在《微机原理与应用》课程的指令系统讲解中，首先引导学生多上机练习，使学生不满足于“上课能听懂、教材能看懂”。有一些问题，别人讲半天也不明白，而自己上机练习就清楚了。这就是增加课程的实践教学环节的目的。
（三）增加实例以拓宽学生的知识面
在机电一体化系统课程、机电一体化系统课程设计，以及机电方向学生的毕业设计等教学环节中，大量需要典型的微机知识、接口以及编程技术。尤其在毕业设计方面，学生由于此方面的欠缺，对于有关机电课题方面的毕业设计，往往在完成机械设计以后，很难很好的完成机电结合的部分。针对这些情况，机械工程与自动化学院领导以及带机电毕业设计方面的老师一致认为应加强有关电子设计、应用方面的环节。为此课题在以下几个方面进行改进：
第一、改革《微型计算机原理与应用》、《单片机原理及接口技术》课程的教学，开设CAI教学；
第二、加强《单片机原理及接口技术》课程的实践教学环节，完善和开放机电控制实验室；
第三、设计制作单片机应用系统的典型环节，如A/D、D/A、键盘、数码和LCD显示、通信、步进电机控制等模块；
第四、力争多开设《单片机原理及接口技术》课程的综合实验课，为后续的毕业设计以及机电方面的学生就业打下坚实的基础。
四、结束语
经过两年来的课程教学实践改革后，《微机原理与应用》和《单片机原理与接口技术》课程教学可以说取得了较好的效果。使学生侧重应用的学习，从实际入手，注重掌握其应用方法与技能。正是课题组的共同努力，设计制作单片机应用系统的典型环节，如：A/D、D/A、键盘、数码和LCD显示、通信、步进电机控制等模块，使得机械工程与自动化学院的学生在2005年全国大学生电子设计大赛辽宁赛区获得二等奖、三等奖各一项。也正是课题组的共同努力，让得学生自愿走近实验室，主动利用实验室的资源设计开发一些综合性的试验。
最后，相信只要我们能够全身心的投入到课程教学改革实践中，不断总结教学经验，那么就一定会在今后的教学实践中取得丰硕的成果。
参考文献
冯博琴，《微型计算机原理与接口技术》， 北京，清华大学，2003年2月
李文英，《微机原理与接口技术》，北京，清华大学，2001年9月
篇4
关键词：微机原理；施教对象；讲授艺术
中图分类号：G64文献标识码：B
文章编号：1672-5913（2007）04-0016-03
1 引言
“微机原理与接口”课程（以下简称“微机原理”）一直作为高等院校电类各专业、计算机专业、机械设计制造及自动化、机电一体化、过程装备与控制、化工仪器仪表等工科专业必修的课程之一（电类为专业基础课）。近年，随着计算机技术、微电子技术的飞速发展，微机及其相关的技术以超常的速度跟进，新技术新设备层出不穷，使得微机原理课程的内容越来越多；另外，计算机及其相关产品越来越多地冲击着人们的工作方式和生活方式，高等院校中越来越多的理工科专业要求开设微机原理（计算机硬件基础）课程。然而，正是微机原理课程教学内容量大, 教学对象面广,各类专业的学生基础差别较大，使得非计算机、非电专业的学生感到抽象难学；另外，部分学校课程名称及授课内容较混乱，如同是微机原理课程,有的班级上80X86,有的班上8051（多为机械专业等非电专业，建议课程名称应统一为“微机原理及接口技术”和“单片机原理及应用”）；第三，在教学时数上课时差别教大，多为:计算机专业: 60―80学时；电类专业：60―75学时；机械类专业：40―50学时；第四，基础知识差别大：计算机专业有先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，还有平行开设的“汇编语言程序设计”；电类专业有模电/数电等先导课程；其他理工类专业（如机械类专业）却只有仅仅是把电路分析、模拟电路、数字电路、电机学、变流技术等整合为一门课的电工学，以及“计算机应用基础”。可见有限学时下微机原理课程要在不同施教对象中按照“厚基础、宽口径、重应用”的宗旨，因材施教并非一件易事。
此外，由于计算机硬软件技术发展很快，而且硬件新技术、汇编语言新版本大多和原有的基础技术一脉相承，所以有些老师觉得讲授最新的更好，而有些老师则认为还是讲授基础性知识好，两者难于统一。
本课题研究小组经过大量的研究实践，在本校教学中大胆进行改革，把“微机原理与接口”课程（“计算机硬件基础”）分成3~4个授课层次（如A、B、C、D类）分别制定出不同的教学大纲来执行，因材施教，各取所需。
2 在计算机专业中把握好整体与个体、取与舍的辩证关系
微机技术的发展使得微机原理课程包罗了太多的内容：除了指导委员会确定的七个基本知识单元（微处理器、存储器、指令系统、输入和输出、I/O接口技术和微机应用系统）之外，32位、64位CPU内部结构及多级流水线工作原理、虚地址下的寻址过程、高档CPU新增指令及MASM32汇编语言语法规范（乃至WIN32编程等）、段页存贮管理及芯片组、总线标准（EISA、PCI、USB等）等新内容也不能不涉及。
如果仍然仅以8086CPU来讲授，对计算机软件、计算机应用专业学生来说，未免过于落后，因为8086CPU和现用的Pentium相比，至少已经淘汰了三代；另外，对计算机专业学生来说，他们已经学习了先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，“计算机”和“80X86微机”二者是整体与个体、一般与特殊的关系，并且一般还有与“微机原理”同步开设的“汇编语言程序设计”（一般开设顺序多为：汇编语言微机原理接口技术[单片机应用]），因此，在有限学时下，象数制、原码、补码加减原理、ALU原理、16位汇编语言等部分完全应从简处理，而应重点讲授80386/80486/Pentium内部结构及工作机理、存贮管理技术（包括段页式存贮管理、Cache原理与访问管理、虚拟存贮管理）、I/O接口及外设接口（硬、软盘驱动器接口、网络与通信接口、打印机接口等）、芯片组技术，总线标准与接口技术（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088时代的接口芯片多数已淘汰，新的芯片组在结构和功能上已与早期芯片具有本质区别，所以将原来侧重芯片的内部结构改为侧重芯片应用是必由之路。这样才符合“厚基础、宽口径、重应用”的培养目标。当然，计算机专业的“微机原理”教学大纲的制订绝对不是孤立的，比如32位汇编语言和Win32编程如果在“汇编语言程序设计”大纲中要求掌握的话，“微机原理”大纲就可另辟重点。
3 在电类各专业中把握好一般到特殊、基础与应用的辩证关系
“微机原理与接口”是电类各专业处于核心地位的专业基础课，本专业的学生在此之前有些虽没有学过“组成原理”、“系统结构”等课，但诸如汇编语言、中断、定时与计数技术、存贮器扩展、串并口扩展、总线标准等都是后备课如“单片机原理与接口”、“计算机控制”、“可编程控制器PLC”、“DSP数字信号处理”等课（电类专业一般为：微机原理及接口技术 60―80学时单片机原理及应用40―60学时）以及日后从事科研所必需的，尤其是“单片机原理与接口”和“计算机控制技术”的学习必须以“微机原理及接口技术”奠基。
事实上，从“微机原理”到“单片机原理”是一般到特殊的关系，“单片机原理”是“微机原理”的后补课程，两门课都是实用性很强的课程，学好了微机原理，单片机原理是稍学即会。象微机原理中的地址、寄存器、锁存器、控制字、堆栈、中断、定时与计数技术等概念可在单片机原理课程学习中直接应用；但是，工业过程控制中用的更多的是单片机控制和PLC控制（即使象网络控制、现场总线控制其终端实现也一般用单片机或PLC控制），所以和单片机共有的汇编语言、CPU结构原理，存储器扩展、并/串行口扩展、总线、LED及键盘的接口等内容的讲述要不厌其烦，举一反三，而前述的计算机专业所侧重的高档CPU的段页式存贮管理、Pentium结构及芯片组、硬、软驱接口、MASM32及Win32编程技术等虽不能不提，但应适当从简，不要让学生感到既多又杂，抽象难学，甚至出现畏难情绪，要知道，基本原理部分如果不理解透彻，单片机应用及计算机控制系统的学习就无所适从，而且直接影响着毕业设计的质量。
4 在非电、非计算机理工类专业中把握好基本原理与一般原理、开与合的辩证关系
由于微机（单片机、PLC）作为智能化机电产品的大脑与心脏，在超精密加工、数控机床、机电一体化、机器人技术中有着日益广泛的应用，使得微机原理（有的学校开设微机原理课，但实际讲授内容为“单片机原理”）也成为机电一体化、过程装备等机类专业学生必修的一门课程，但是在授课过程中我们明显感到两点：第一，学生与微机相关的基础知识薄弱，因为他们仅仅是把电路、模电、数电、电机学、变流技术等整合成一门电工学去学的，触发器、译码器、计数器、存储器等知识中的部分，甚至全部内容都是蜻蜓点水、点到为止，没有深入学习；第二，在机械类专业中“微机原理”课程学时很有限，一般在40-50学时之间；基于上述原因，学过两周该课的大多数同学反映，该课抽象难懂，神秘莫测。所以一开始应把数制及典型单元电路的原理讲清楚以揭开CPU的神秘面纱；要有重点有选择地讲清其原理，如门控电路及控制字，一位ALU的结构、传统CPU取指令和执行指令的过程、步骤。另外，对机械类专业学生来讲，他们掌握单片机原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理讲完后，最好花几个课时介绍8051等单片机，8051和80X86同为Intel公司的拳头产品，汇编语言助记符十分相象，有了80X86作基础，作比较，学8051很轻松；这也是开与合的关系。开是发散，由8086发散到8051单片机；合是聚集，机类学生计算机原理仅此一门，8051不能不聚到中去讲，但8086是基础，是主要讲授对象，8051单片机是应用，要讲究适度，开是放的开，聚是收得拢，百变不应离其宗。
5 在文、管、法等文科专业中把握好深入与浅出的辩证关系
学习的目的是为了应用，而计算机是一个工具，对这个工具的原理应该多少懂一些，这是这类学生的目的所在，正是由于汇编语言课深奥枯燥，大家才喜欢使用可视化的高级语言及其编程工具，所以这类专业的“微机原理与接口”一般更名为“计算机硬件技术基础”。对这类专业学生不要大讲特讲80X86宏汇编语言程序设计、CRT显示控制编程等较深内容，只有有的放矢，深浅适度，才能调动学生的积极性，激起学生的求知欲，从而收到相得益彰的效果。浅是表达，深是理解；浅是弄懂，深是探求；浅是深的必要前提，深是浅的必然深化。要按照“培养既精通本专业知识，又能应用计算机知识，解决实际问题的复合型人才”计划来培养，让缺乏基础知识的学生由浅入深，循序渐进地学习和学习计算机原理，掌握基本知识，更要掌握一些实用知识如芯片组技术、USB接口、PCI、AGP总线、EIDE、SCSI标准等，要配合实物与实验帮助学生从感性知识上升到理性认识。
6 在讲授艺术上要把握好雅与俗、庄与谐、形象与抽象的关系
（1）恰当的应用俗语是提高学生理解能力的必要手段，“雅”是指用专业语言，用词规范，语句缜密，“俗”是口语，具有通俗易懂，亲切自然，比如，微机原理中的“总线”就是计算机系统中的“信息高速公路”，CPU总线浮空，就是该段“高速公路”关闭。
（2）工科“微机原理”也要讲求“庄”与“谐”，“庄”是庄重、严肃，“谐”是诙谐、幽默，庄谐并用，寓庄于谐，让学生在轻松愉快的气氛中接受知识，但“庄”与“谐”的应用要适度。比如，“二级控制模块DMA请求总线使用权”是“中层领导向最高层领导申请”，因为“DMA控制器有总线控制权，所以不是处于最底端；又如 “伪指令和指令相比不产生机器代码，不占据存储单元、起管理作用”可说成“伪指令是指令的后勤管理员”。
（3）提高学生形象思维能力也是课堂教学中帮助学生理解的重要手段，形象的比喻及严密的逻辑性语言可以触类旁通，帮助理解。例如，“间接寻址”是寄存器中放的是存贮单元的有效地址，按该地址便能找到操作数，可以这样理解，“张三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以张三找到王五也就找到了李四，这是间接找法。
7 结 语
总之，在有限学时下，对于包罗了太多的内容的“微机原理”课程，我们一定要针对不同的专业对象，把握好几个辨证关系，合理地制定适合于该专业的教学大纲，而不应把一个相同内容的大纲强加到所有的专业；另外，讲课是一门艺术，在语言艺术上，熟能生巧，这是笔者讲授“微机原理”多年的深刻体会。
参考文献：
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投稿日期：2006-08-07
作者简介：
篇5
关键词：本科教育；课堂教学；应用能力
作者简介：陈进（1955-），男，湖南岳阳人，湖南理工学院信息与通信工程学院，教授；郭龙源（1973-），男，福建龙岩人，湖南理工学院信息与通信工程学院，副教授。（湖南 岳阳 414006）
基金项目：本文系2013年湖南理工学院教改基金项目（项目编号：2013B19）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0085-03
“应用为本”是应用型大学的根本特征，[1]应用型本科教育如何培养学生的应用能力，许多论文针对中国高校实践教学环节比较薄弱的情况，在如何加强实践教学环节方面进行了有益的探索和研究。
应用型本科院校培养的应用人才属于“理论应用型”，其应用能力应该体现为具有运用科学理论知识和方法来综合分析、解决问题的综合能力以及将解决方案付诸实施的实践能力。[2]因此，应当在教学各个环节――不仅仅在实践教学环节――全面地培养学生的应用能力。
课堂教学是本科教学最重要的部分，是人才培养的主阵地。[3]如何在课堂教学中培养学生的应用能力，笔者根据多年“数字电路”和“单片机原理与接口电路”课程的课堂教学经验，从课堂教学内容取舍、课堂教学过程中的讲授、习题的布置与讲解等方面对如何培养学生的应用能力谈一些自己的体会。
一、从培养学生应用能力出发对课堂教学内容合理取舍
教学内容是课堂教学的生命，从培养学生应用能力出发，应该合理地对教学内容进行取舍。
1.教学内容要紧跟应用发展
知识的创新和应用日新月异，而教材内容更改往往滞后。面对这种情况，教学内容要紧跟应用发展，尽可能与当前工程实际接轨，使学生走向社会后能够尽快上手应用。
“单片机原理与接口技术”课程，大多数教材采用汇编语言编程。但是，目前单片机实际应用中，设计与开发多使用C51语言编程。根据这个情况，笔者采用汇编语言编程的教材，补充讲C51语言编程，并且在应用编程例题上交替采用两种编程语言。
随着半导体技术的发展，单片机串行扩展接口已经普遍应用，在《单片机原理及接口技术》教材[4]中，虽然介绍了单片机串行扩展技术，并指出“单片机串行扩展技术与并行扩展技术相比具有显著的优点”，但在其他各种接口的章节，仍然是讲授并行扩展接口，为此笔者增加了串行接口芯片的内容。例如在A/D接口技术中，除了讲一个典型并行接口芯片0809与AT89C51接口电路外，增加了串行接口芯片AD7896与AT89C51接口电路的内容。
2.教学内容要从应用角度出发突出重点
课堂教学要从应用角度出发，突出重点，精简内容，尽量避免或减少繁杂的理论推导。需要说明的是，应用型本科人才的“应用性”不只是继承性应用，而且是创造性应用。[5]因此，精简内容并不是基础知识不讲，而是有些基础知识还需要重点讲授。
逻辑门电路是《数字电子技术》中作为基础的一章，[6]其内容包括了CMOS、TTL等各系列电路的内部组成与工作原理、传输特性、电参数定义、逻辑功能与逻辑符号。由于这一章节内容多，特别是集成逻辑门电路的内部电路比较繁琐。若教学内容面面俱到，只能走马观花式讲解，学生分不清主次，也无法弄懂。若对于内部电路不讲解，也同样会使得学生知识欠缺，造成应用能力减弱，这是有过教训的。[7]非微电子专业应用中只用到与逻辑门的输入、输出接口，所以学生关键是掌握逻辑门内部电路中的输入、输出电路结构和工作原理以及与应用相关知识，这是课堂教学的重点。例如，CMOS逻辑门电路，只需要详细讲解CMO反相器内部电路，其他CMOS门的内部电路可不讲。因为各种CMOS门电路在输入、输出端都加了反相器作为缓冲电路。CMOS反相器内部电路十分简单，学生容易懂。
“数字电子技术”课程中，介绍了多种集成电路芯片。从应用角度出发教学，重点应放在器件引脚、逻辑功能及典型应用讲解，而对其内部电路，不要过于纠结。例如译码器74138，在本课程的存储器扩展和后续课程中都会出现地址译码，因此必须引入地址译码的概念，并重点讲解地址译码的意义和作用。笔者在课堂教学中，通过图1所示地址译码电路课件，重点讲解地址译码的意义和作用。
3.教学内容要适当增加工具软件的内容
随着计算机技术的发展，各种工具软件应运而生。课堂教学在突出重点精简内容后，留有时间讲授工具软件。这一部分内容以教师引导，学生自学为主。“数字电子技术”课程引入电子线路仿真软件Multisim 10，“单片机原理与接口技术”课程引入单片机集成开发环境Keil ?Vision4。引导学生对分析和设计的电路和自己编写的程序进行仿真，有利于培养学生的应用能力。课堂教学中，讲解例题和习题时进行仿真，有利于学生对教学内容的理解。
二、在课堂教学过程中注意培养学生应用能力
认真做好教学课件，让学生有感性认识。要通过多媒体课件，使学生对学习的知识有一定的直观感觉，这种感性认识是有利于培养学生应用能力的。
“数字电子技术”课程中显示译码器这一章节，笔者在多媒体课件中使用与实际数码管类似的图标，来说明共阴极数码管的段码是如何得到的，以及显示译码器的功能。当介绍了共阴极数码管引脚为高电平时对应LED发光后，用图2所示课件分别给出显示“0”，“1”，“2”的abcdefg的值和段码，对应LED发光和数码管显示对应数字。多媒体课件不是静止的，而是动态的，课件中首先是数码管显示“0”，然后要学生考虑哪些LED发光，再使“a，b，c，d，e，f”LED发光，最后出现“0”的段码“11111100”；“0”，“1”，“2”按照这个过程出现一次，段码是如何得到的就很清楚了。图2显示的是数字“2”的段码“11011010”的来由。
然后很容易引入七段显示译码器的功能：输入的十进制数代码进行译码，输出段码abcdefg，点亮LED显示器的各段，显示对应的数码。图3是说明74HC4511的译码功能的课件界面。
1.注重从总体思路入手，培养学生的应用能力
课堂教学中比较复杂的问题，教师应该从总体思路合理引导，使学生先明白总体思想，就比较容易理解具体的步骤，这样也能够培养学生分析问题和设计电路时从总体思路入手的习惯。
例如，“数字电子技术”讲解8位D/A采用双极性输出方式所设计的电路的原理，必须先讲清楚设计总体思路：利用已有的单极性输出D/A电路，设计双极性输出电路，措施是：数字提升，模拟下降。第一，数字提升，将输入的带符号的二进制补码+128，变成单极性数字量；第二，采用单极性转换电路得到单极性输出模拟量；第三，模拟下降，将输出模拟量-5V，变成双极性输出模拟量。这个总体思路清楚了，实现数字提升、模拟下降的具体方法就好理解了。
“单片机原理与接口技术”课程中，串行通信编程，也必须先讲清楚程序设计总体思路。以较简单的双机通信方式1发送编程为例。首先要强调发送时只要将需要发送的数据送到发送缓冲器，则串行口自动地按照指定的数据格式、波特率从TXD引脚发送。发送完后，TI=1，产生串行口中断。
编程需要解决什么问题？主程序：编程指定发送数据格式和波特率，中断设置；需要发送到数据准备好，发送数据指针指向发送第一个数据；将发送的第一个数据，送入发送缓冲区；中断服务子程序：判断需要发送的全部数据是否发送完，完了退出，如未完，发送数据指针下移，将下一个发送数据送入发送缓冲区。编程的总体思路清晰了，再讲解相关程序就容易理解了。
2.尽量贴近实际，让学生尽早接触应用
课堂教学中，相关示例要尽量贴近实际应用，让学生尽早接触应用，同时也让学生容易理解。
《数字电子技术》第9章中，教材采用的一个泛指的工业生产过程控制对象，说明为什么需要D/A和A/D。为了贴近实际应用，笔者采用一个染色锅温度控制实例来说明，如图5所示。
“单片机原理与接口技术”课程中，C51编程一章的例题都是与硬件电路无关的软件编程，而单片机实际应用主要是根据硬件电路设计程序。因此，笔者讲解一个软件与硬件结合的例题，电路如图6所示，并且在?Vision_4下进行仿真调试，使学生尽早进入单片机应用的境界，同时在作业中也安排了一个类似习题。
三、通过做习题培养学生的应用能力
学生做习题，其实也是一种应用，虽说只是“纸上谈兵”，但如果习题都做不好的话，就更谈不上实际应用。因此，布置习题和指导学生做习题也是课堂教学中培养学生应用能力的一个重要环节。要有选择性地布置习题。布置的习题要少而精，不要太难，但不能都是基础题。笔者在“单片机原理与接口技术”课程中，除了前3章外，每一章布置一个接近应用的综合习题。例如第5章中断，补充了一个习题如图7所示。这个习题是一个软件与硬件结合的比较完整的中断编程，通过这个习题，对单片机中断编程有一个总体的概念。
要引导学生对习题进行仿真调试，特别是要求有一定能力的学生这样做。在调试过程中，出现问题尽量自己分析原因并且解决问题，这是对于实际应用能力培养是非常重要的。当学生自己独立或者在老师指导下解决了问题，甚至学生经过多次调试仍然不能分析出原因，最终由教师分析出原因。只要有这个过程，就培养了学生分析问题和解决问题的能力。
“单片机原理与接口技术”课程中定时器/计数器一章中，习题要求P1.0输出周期为400?s占空比为10%的矩形脉冲。某学生采用C51编程，进行调试时发现输出波形如图所示与要求不符。反复检查所编程序，没有找到任何问题。为什么实际输出结果不对？在教师的指导下，分析其原因是C程序编译后，中断服务程序增加了保护现场和恢复现场，造成中断程序执行时间大于40us，使得输出波形不对。
要在课堂上认真讲解习题。对于错误带普遍性的和重点的习题要详细讲解，要分析学生为什么会错，症结在哪？讲解习题与讲解例题的效果是不一样的，因为学生做过这个习题，不会做或者做错了，是经过思考的，再听教师讲解，就知道错在哪里，为什么会错，印象深刻。一般说来，讲解过的习题绝大多数学生都会做了。
在讲解习题的过程中，要有意识地培养学生的应用能力，如仿真调试波形不符的一例，在习题课中引导学生进行仿真，分析C51中断程序编译后的汇编语言程序执行时间大于40us，培养学生自主调试能力，并针对部分学生认为汇编语言无用的思想，指出即便采用C语言编程，在分析所出现的问题时，仍然需要用到汇编语言。
四、结束语
要在课堂很好地培养学生的应用能力，首先教师本身就应该具有较好的实际应用经验，否则就是一句空话。目前高校中一部分教师是从学校到学校，自身缺乏实际应用能力。因此，对于应用型的本科院校，在强调教师高学历的同时，应该注重教师的实际应用能力。对于在校的年轻教师，应该采用各种方式，进行一定的应用能力培养。
参考文献：
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篇6
关键词：单片机；教学；工程能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）13-0149-02
一、目前单片机教学在工程能力培养上存在的问题
随着单片机在社会中的应用越来越广，企业对单片机领域的人才有较大的需求[1]。但在高校人才培养计划中，与单片机人才培养密切相关的是《单片机原理及接口技术》和《单片机原理与应用》等相关课程，也逐步在探讨与开展“理论教学+实践教学”的单片机教学模式，并已有多个高校为单片机安排了专门的实验教学学时，该教学方法从一定程度上改善了学生的动手能力，但实验与工程应用相对脱节，学生并未掌握单片机系统的设计方法[2]，同时在教学过程中缺乏对学生工程概念的培养以及企业项目开发流程的指导，培养出来的学生缺少综合开发能力，与企业所需要的具有工程能力的人才有很大差距。因此，本文探讨了一种基于工程能力培养的单片机课程教学方法，即在教学过程中有步骤有计划地引入企业项目开发的基本流程，并指导学生如何根据流程来开展项目开发工作，培养学生的工程观念以及工程能力，与企业的用人需求相一致。
二、单片机教学中工程能力的具体体现
工科学生的工程能力包括知识的学习与应用能力，思维判断与分析能力，工程设计与实践能力，表达与交流能力以及创造与创新能力[3]。对于单片机课程而言，注重培养的工程能力主要体现在：一是对单片机理论知识的学习及将其应用到单片机系统设计与开发中的能力；二是可根据单片机系统需求说明书，结合单片机理论知识，设计出符合工程需求的单片机系统的能力；三是在前期积累基础上的升华，对专业知识的融会贯通，并可在系统的设计与开发中，具有优化系统的能力――创新能力。
三、单片机教学中培养工程能力的具体措施
我校电子信息专业在第五学期开设《单片机原理及接口技术》课程，该课程特点是硬件与软件并重，理论与应用相结合，同时还涉及多个学科，信息量大且课时少[4]。根据单片机课程的特点，结合我校电子信息专业学生从前期已学习课程而具有的知识储备（前期学习储备课程详见表1），以及单片机的教学与实践，同时从课堂理论教学环节、实验室的实践教学环节以及课后指导环节，采取相应的措施来培养学生工程能力。
1.理论教学环节工程能力的培养。通过改变教学策略―将传统的以教为主的理论教学模式，转变为教―学―做一体的教学模式，增强学生知识的学习与应用能力，提升实际工程问题的分析与解决能力。在教学过程中，除了教师对理论知识的讲解，并引入相关案例，使学生加深对知识的理解外，还引导学生如何自己着手来设计具有一定功能的单片机系统。促使学生有效融入本课程的学习，提升动手能力以及创新能力。具体实施步骤如下：首先，在课堂教学初始阶段，可结合单片机系统在我们实际生活中的一些应用实例，同时通过讲解应用实例中的单片机系统的开发步骤，并引入企业单片机应用系统开发的流程。使学生对本课程有一个较为全面的认识，了解本课程的学习方向以及今后的就业方向，减少职业陌生感，提高学生学习兴趣。另外，还鼓励学生将之前在《电子系统仿真技术》中关于protues软件平台的使用知识，以及在《电子电路工程实践》中学习的如何制作与调试PCB板的知识，与在本门课程中学习的单片机系统知识进行融会贯通，积极动手设计单片机硬件系统，并在protues上进行单片机系统的仿真，增强对单片机系统硬件的理解，特别是整个硬件系统的工作机制和如何根据所设计的硬件系统的需求，来设计符合系统硬件性能的单片机系统。其次，在课堂教学时，除了遵循教学大纲教学要求外，将企业单片机项目开发的实际使用的技术，与本课程所学知识进行对比讨论，并对在企业工作所需的，但在教学大纲中未涉及或涉及较少的知识，进行有效补充。比如在讲到指令系统、汇编语言程序设计时，可补充如何使用keil软件来开发单片机系统的软件，以及如何在keil中验证自己所写的代码是否正确，并可通过单片机内部寄存器和单步执行来查看一下执行一些指令过程中，寄存器内部信息的变化，使学生更为深入了解单片机指令系统，指令系统的工作过程以及汇编语言的程序设计与运行过程。另外由于汇编语言本身的局限性，目前企业在开发单片机系统时，普遍采用单片机c语言，为了学生知识可与企业需求同步，在教学中结合学生前期所学的《c语言程序设计》课程，指导学生如何将c语言与单片机系统软件设计结合起来，引导学生采用单片机c语言来开展单片机系统的软件设计，并在实践课上进行运行验证，实现知识的融会贯通。
2.实践教学环节工程能力的培养。目前我校单片机实验教学学时仅为12学时，在后续的实践环节，考虑到各个学生对课程知识的掌握程度不同，在单片机实践教学环节采取验证实验与自主设计相结合的方式来开展实践课――实验教学环节采用验证性实验和自主设计性实验两个部分来构成，加强学生的工程设计与实践能力。国内大多数院校的单片机实验环节都在实验箱上进行，实验箱的接线操作比较古板，无法给学生提供足够的设计空间，学生只能单纯地对实验代码进行运行，观察实验箱对应的硬件。针对这一现状，我校自行开发了一套实验系统板可供安排各种综合性实验，学生还需要根据教师的要求，对代码进行相应的修改，并能清晰说明整个代码的运行流程以及修改依据，有效锻炼学生分析代码的能力以及表达能力。自主设计实验环节仍然是在实验系统板上进行，但教师在上相应的实践课之前，需要对该次课所用的源码进行有效梳理，删减掉一些功能性代码，同时对需要学生自行增加的代码，提供必要的注释，提前提供给学生，使学生能有较为充裕的时间来复习理论知识，并可充分思考如何解决实践课的问题。这样，学生不仅能更深领会该实践课要实现的系统功能，并能在通读已经提供的代码和结合系统功能，对缺少的代码补充完整。而且在上实践课时，学生是有备而来，可以尽快地投入到实验中，如果有深思已久，却仍然无法解决的问题，可与老师一起探讨如何解决问题，直到问题解决，增加学生成就感的同时，还可以提高学生分析与解决问题的能力，促进师生的沟通与交流，提高学生的表达与交流能力。
3.课后指导环节中工程能力的培养。通过加强《单片机原理及接口技术》与电子信息专业实践教学环节相结合，可有效弥补单片机课程本身信息量大但课时偏少的问题。本专业第2学期开始，陆续开设了认识实习（第二学期）、电子电路工程实践（第三学期），对后续的单片机学习提供了相关的知识储备，并与单片机课程开设的同一学期，开设了智能电子仪器设备设计与实践，学生可参考单片机课堂上学习的单片机系统设计流程来开展实践环节的智能电子仪器设备的需求分析与软硬件的设计，同时，在该实践中对于具体产片的硬件设计与制作，数据采集过程中的A/D、D/A转换，以及数据显示等部分内容，可帮助学生在单片机学习过程中，对单片机硬件系统，A/D、D/A转换接口、显示接口的理解，并通过该实践，学生可根据产品的需求，对产品功能以及性能的实现方式有极大的自由，学生可根据自己的想法以及对当前产品资料的查阅，然后对需要设计的产品进行自主创新，提高学生的创新能力。同时第五学期学习的单片机课程知识以及工程能力，可很好地服务于第六、第七学期开设的电子系统设计创新与实践、先进电子制造实践与生产实习，乃至学生最终的本科毕业设计。
通过在《单片机原理及接口技术》理论教学、实验教学以及课后指导三个环节加强学生工程能力的培养，学生不仅可以更好地掌握理论知识，还可以将理论知识有效地运用到具体的单片机系统的分析中，同时在设计具体的单片机系统时，不再忙乱无章，而是有意识地根据单片机系统开发的基本流程，来逐步开展系统的分析与设计。学生的工程观念以及实际工程项目开发能力显著提高，同时增强学生对未来就业的信心，为将来的就业打下一定基础。
参考文献：
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篇7
关键词：单片机；开发板；ISP
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 08-0000-02
MCU Development Borad Design of Multi-function MCS-51
Zhang Daode
(Hubei University of Technology Mechanical Engineering,Wuhan430068,China)
Abstract:The develop boarddesigned here is of common functions,
such as water lamp,timer,interrupt,singing by buzzer,X5045 watch dog,Real time clock DS1302,digital temperature sensor DS18B20,parallel D/A converter DAC0832,serial A/D converter TLC0832,RS-232 interface,
dynamic display of digital tub,ISP download online,SRAM6264 etc.It is meaningful for single chip machine study and development.
Keywords:MCU;Development board;ISP
一、前言
MCS-51系列单片机是目前主流的8位单片机之一[1]，但由于它的硬件能力有限，本文设计了一种单片机开发板，综合了当下流行的单片机接口电路，很好地扩充了MCS－51单片机的功能。
二、系统主要组成及开发平台
该系统的组成部分的核心是AT89S52单片机芯片，同时扩展了一块RAM6264，并口8155，同时扩充了DAC0832和TLC0832作为AD/DA转换电路，在此基础上还扩充有FM12864中文液晶图形模块接口电路、DS18B20温度传感检测电路，DS1302时钟显示芯片接口，X5045看门狗接口电路，另外将键盘和数码管显示作为独立的模块，方便了使用也使I/O资源空闲，RS-232串口通信电路可实现开发楹和电脑的双机通信。电源方面设置了USB供电和外接电源供电两种方式。
AT89S52单片机口具有8KB的FLASH[2]，通过提供的ISP在线下载线可以现场仿真而无须专门的烧写器即可以将目标程序下载到CPU中，在51 MCU_SYSTEM中就可以观察到程序的运行情况。本文所使用的开发工具为µVision2集成开发平台[3]，包含一个高效的编辑器、一个项目管理器和一个MAKE工具。并且支持所有Keil C51工具，包括C编译器、宏汇编器连接/定位器、目标代码到HEX转换器。
三、系统主要硬件设计
（一）单片机部分
CPU采用的是AT89S5X系列的单片机，同时兼容飞利浦P89系列的单片机，在本系统是单片机上的EA接的是高电平，表示对ROM的读写从内部程序存储器开始，并且可以延至外部存储器。在P0口接有470欧的排组上拉数据口，系统主频率12MHz。
图1.单片机部分电路设计
（二）8155部分
在本系统中采用8155实现I/O扩展。8155不仅具有两个8位的I/O端口A、B口和一个6位的I/O端口C口，而且还可以提供256个字节的静态RAM存储器和一个14位的定时/计数器。8155和单片机的接口非常简单，目前被广泛应用。系统用一片73LS138实现8155、6264等芯片的片选。
图2.8155接口电路设计
（三）DAC0832部分
DAC0832是8位D/A转换器，，转换结果为一对差动电流输出，转换时间大约为1us。使用单电源+5VD+15V供电[1]。参考电压为-10V－+10V。在此我们直接选择+5V作为参考电压。DAC0832有三种工作方式：直通方式，单缓冲方式，双缓冲方式；在此我们选择直通的工作方式，将XFER、WR2、CS管脚全部接数字地。管脚8接参考电压，在此我们接的参考电压是+5V，如图3所示，可以产生三角波，锯齿波，梯型波等波形。CE2接在74LS138上，通过分配地址完成片选。
图3.DAC0832接口电路
（四）TLC0832
TLC0832是八位串行逐次逼近模数转换器[4]，它有两个可选择的输入通道。其接口电路如图所示。TLC0832的通道0外接了电位器，可以模拟不同的电压输入。对TLC0832的控制需要3根I/O口线，可以从单片机及8155接入。
图4.TLC0832接口电路
（五）X5045接口电路
复位电路采用了带I2C的监控芯片X5045，上电即可复位[5]，电路如图5所示。另外8155设置了独立的复位方式以弥补和51单片机的复位不同步缺点。
图5.看门狗接口电路
（六）键盘接口电路
在单片机应用系统中通常应具有人机对话功能能随时发出各种控制指令和数据输入以及报告应用系统的运行状态与运行结果。本文所采用的是独立式键盘，其中key代表阻值为1kΩ的排阻。
（七）数码管显示接口电路
系统数码管显示及键盘显示均比较灵活，提供了专门的I/O接口，可以用8155来控制，也可以用单片机来控制。开发板支持4位七段示LED数码显示器。
四、结束语
限于篇幅，本文关于DS1302、LCD显示接口以及系统软件设计等方面未能介绍。本文设计的单片机开发板在实际中发挥了重要作用，适合于单片机学习者及简单的工程应用。
参考文献：
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篇8
【关键词】DDS；AD9850；正弦波信号发生
1.引言
随着数字大规模集成电路技术的发展，采用数字电路的直接数字频率合成技术(DDS)具有频率转换速度快、频率分辨率高、相位可控、频率稳定度高等优点。频率转换速度快、频率分辨率高的信号源在现代电子通讯、航空航天、自动控制等领域中是必不可少的，因此DDS信号源在上述领域获得广泛的应用。
AD9850是ADI公司生产的低功耗直接数字频率合成技术典型产品之一，AD9850具有频率转换速度快、频率分辨率高、相位噪声低、频率稳定度高等优点。本论文设计的是以直接频率合成（DDS）器件AD9850和MCS-51单片机为核心，配合必要的接口器件，在单片机软件控制下，能够产生给定频率和起始相位的附加调制信息的正弦波信号发生器。
2.AD9850的基本工作原理
2.1 AD9850的主要性能指标
①最大支持时钟频率为125MHz
②频率分辨率达到0.029Hz
③支持两种供电电压：+3.3V or +5V
④低功耗：380mW @ 125MHz(+5V) 155mW @ 110MHz(+3.3V)
⑤频率转换时间：10个时钟周期。比如当fs=125MHz时，频率转换时间为：10×1/(125×106)≈0.1μs。
⑥输出的无杂散动态范围SFDR大于50dB @ 40MHz
⑦具有相位可控
⑧支持并口和串口输入控制接口
⑨频率控制字采用32位二进制码
2.2 AD9850引脚说明
AD9850采用了先进的CMOS工艺，采用28脚SSOP表面封装形式，其管脚如图1所示，引脚功能如表1。
2.3 AD9850内部结构
AD9850的芯片功能框图如图2所示。AD9850芯片内包括高速DDS、10位DAC、频率/相位数据寄存器、数据输入寄存器、比较器等，在125MHz参考时钟下，AD9850经过高速的DDS核心芯片能产生一个32位频率调整控制字可使AD9850的输出频率达0.0291Hz；并能提供了5bits的相位控制位，它能使输出相位以180°、90°、45°、22.5°、11.25°或是它们任意组合的增量改变。AD9850的电路结构允许产生频率值是参考时钟的一半的输出，并且输出的频率能用数控方式以每秒产生23000000个新频率的速度变化。AD9850芯片内的比较器构成能接收经外部低通滤波后的DAC转换输出，可以产生一个低抖动的方波输出的装置，因此AD9850用作时钟发生器十分方便。频率/相位数据寄存器、数据输入寄存器在外部的频率更新时钟和字加载时钟的控制下进行频率控制字的输入和更新，使芯片输出所要求的频率和相位。
2.4 AD9850的工作原理
3.系统硬件设计
3.1 系统总体设计
系统以单片机8051为控制核心，通过对AD9805内部的频率控制字和相位控制字进行软件编程，然后通过外接低通滤波器达到所需性能指标的正弦波信号。
系统分为2个模块：单片机最小系统和DDS模块。单片机最小系统包括8051单片机、2*2中断键盘矩阵、串口通讯、下载接口。DDS模块包括核心芯片AD9850和低通滤波器。系统总体框图如图3所示。
3.2 AD9850与单片机接口
AD9850与单片机接口电路，需要考虑以下几点：
①AD9850控制字写入方式选择。AD9850控制字的写入方式有串行和并行两种。并行写入方式的优点是数据传输的速度快，能够提升整个系统的处理速度，为了充分发挥芯片的高速性能，应在单片机资源允许的情况下尽可能选择并行方式，所以，本系统采用8051单片机作为控制核心，通过并行写入控制字的方式控制AD9850芯片。如图4所示，AD9850的数据线D0～D7与P1口相连。
②FQ UD和W CLK与单片机连接。AD9850的FQ UD控制信号和W CLK控制信号与分别与8051单片机的P3.0（10引脚）和P3.1（11引脚）相连，所有的时序关系均可通过软件控制实现。
3.3 AD9850应用时需要注意的事项
①AD9850作为时钟发生器使用时，要避免混叠或谐波信号落入有用输出频带内，并减少外部滤波器的要求，必须要使输出频率小于参考时钟频率的33%。
②AD9850参考时钟频率最低为1MHz，低于此频率，系统自动进入电源休眠方式；高于此频率，系统恢复正常。
③印制线路板应采用多层板，要有专门的电源层和接地层，而且不能有引起层面不连续的蚀刻导线条。
④印制线路板的顶层应留有带一定间隙的接地面，以便为表面安装器件提供方便。
⑤印制线路板的AD9850器件下面不能走数字信号线，避免把噪声耦合进芯片；避免数字信号与模拟信号交叉，且它们在电路板相反两侧上的走线应彼此垂直，以减小电路板的馈通影响。
⑥时钟等快速开关信号应利用数字地屏蔽起来，以免向电路板上的其它器件辐射噪声，并且绝不应靠近基准输入或位于封装之下。
⑦要考虑用良好的去耦电路，分别把高质量的陶瓷去耦电容接到各自的接地引――去耦电容应尽可能靠近器件。
⑧采用独立的模拟电源和数字电源，AD9850电源线路应采用尽可能宽的走线，以提供低阻抗路径，并减小电源线路上的毛刺噪声影响。
4.系统软件设计
4.1 系统软件总体设计
要实现对系统的软件控制，合理安排程序流程尤为重要。系统程序流程图见图5。
从低到高的时钟信号从外部输入，或者由内部32位的刷新时钟把I／O缓冲寄存器中的控制字传送到AD9850的DDS内核，这样就可以从写端口写入AD9850的控制字暂时寄存在I／O缓冲寄存器中；所以，程序设计中要特别注意AD9850的时序要求，正确送出逻辑控制字，注意其刷新时钟。
4.2 键盘扫描及按键识别子程序
5.系统测试
系统功能的实现需要CPU与电路的密切配合。为保证系统按照设计意图正常工作，必须对硬件电路和程序代码进行仔细调试，因此系统的调试在设计中占据着重要的地位。
5.1 系统上电前的测试
在系统上电前，需要对硬件电路板进行仔细测试，看电源和地之间是否短路，芯片各引脚之间是否短路，芯片各引脚是否与焊盘连接良好，是否有焊接错误。主要是采用两种方法，其一就是利用显微镜对电路板的焊接情况进行仔细检查，看是否有短路，焊接是否可靠；其二就是利用数字万用表对各引脚和测试点进行检查，保证电路上没有短路。
5.2 电源、晶振的测试
电源电路、晶振电路和复位电路是保证整个系统正常工作的基础，虽然其调试相对比较简单，但也应首先保证他们的正常工作。单片机和AD9850的供电电源是5V。在接入外部电源前。首先要对外部输入电压进行测量，用万用表测得5v是否符合要求，经测试，电压值为5V，符合系统供电要求。然后用示波器对两个电源进行检测，看其是否干净，有没有杂散，实测5V电压均很稳定。
晶振的调试就比较简单，单片机使用的是12MHz的温度补偿晶振，用示波器检测后，发现其工作正常。AD9850使用100MHz的温度补偿晶振，用示波器检测后，发现其工作正。
5.3 正弦信号的产生
从键盘输入正弦信号的频率和初始相位值，通过单片机将输入的频率和相位值转换为频率／相位控制码，AD9850选择的是并行数据输入模式，40位的数据控制字经8位数总据线分5次重复输入。W CLK端和FQ UD经过5次加载后，输入了40位的数据控制字，W CLK端信号的上升沿将被忽略，数据将不再被加载，直到下一个复位信号或者下一个FQ UD端信号的上升沿到来为止。在FQ UD端信号的上升沿将40位的控制字加载进入相位累加器，并且将地址指针复位指向第一个数据输入地址端。每传输一次8位的控制码后，延时3.5ns，置单片机引脚P3.3为l，即产生一个有效的W CLK上升沿信号，将控制码送入AD9850输入数据寄存器当中，重复5次后，就可将40位的控制码全部加载到AD9850的输入数据寄存器当中，然后再延时lns，置单片机引脚P3.2为l，即产生一个有效的FQ UD上升沿信号，再延时Ins后，将40位的控制码全部加载到AD9850中的DDS频率合成部分中，经过13至118个周期后，就可以得到所需要的信号了。图8为1MHz的正弦信号，图9为10MHz的正弦信号。
6.结论
本文根据现代电子技术的发展需要以及直接数字频率合成技术的特点，设计出了一套基于DDS的高精度信号源，该信号源能够产生正弦波信号波形。经过系统的软件、硬件调试试验，所设计的系统能够产成正弦波形，信号的频率、相位、幅度的调节精度和抗干扰性等技术性能指标基本上达到了预期的设计目标。通过本文设计以及对DDS的研究表明，DDS技术可以应用在高速宽带频率合成领域，特别是在对频率切换速度、频率分辨率及相噪、杂散要求较高的场合，DDS技术显示了特殊的优势。本文只是DDS技术的初步研究，要达到性能完善，还有很多工作要做。比如电磁兼容的考虑、各种同步信号的设计以及系统稳定性问题等等。
参考文献
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[8]秦志强.C51单片机应用及C语言程序设计[M].北京:电子工业出版社,2009..
作者简介：
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关键词： DS18B20 土壤湿度传感器 AT89C51单片机
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）07-0000-00
随着人们生活水平的提高，花卉逐渐收到人们的青睐，陶冶情操，净化空气。花卉的栽种受到越来越多人的关注，但是由于生活节奏加快，种花容易养花难的问题暴露出来，而如今养花最主要的问题就是人们没有足够时间去浇水，研究表明花草的主要死亡原因是由于浇水不及时引起，因此设计自动浇花装置将会带来很多便利。
1 系统的总体设计
按照家用自动浇花系统的功能要求，应采用如图所示的模块组成系统，即电源电路、单片机控制器、温度检测电路、按键输入电路、LCD显示电路、土壤湿度传感器和光敏模块、电机驱动模块[1]。如图1所示。
2 硬件电路设计
2.1 直流电源部分设计
本系统的独立供电电源模块是由220V电压通过变压器变压后在经过整流桥，然后通过7805来得到+5V电压提供给51单片机以及各个芯片[2]。
2.2 测温电路设计
本系统采用的是外接电源的工作方式。利用单片机的P1.6引脚与DS18B20的数据输入/输出引脚相连接。无需外加接口电路，结构简单 [3]。
2.3 土壤湿度传感器电路
将湿度传感器看作可调变阻器，当湿度传感器采集到湿度时，电阻值发生变化，湿度值最小时电阻值为10K，湿度值最大时为0.1Ω。变化的幅度是根据湿度传感器采集到的湿度大小而定。随着电阻值的变化，电路的输出电压也随着变化。调节电阻值的大小，可得到想要的电压值，满足电路需求[4]。
土壤湿度传感器特性：
（1）土壤湿度传感器表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可提高导电性能，防止接触土壤容易生锈的问题，延长使用寿命。
（2）可以宽范围的控制土壤湿度，通过电位器调节控制相应阀值，湿度低于设定值时，D0输出高电平；高于设定值时，D0输出低电平。
（3）采用三线制，界限简单，只需把VCC外接3.3V-5V电压，GND外接地，D0“小板数字量输出接口（0和1）”接到单片机即可。
（4）比较器采用LM393芯片，工作稳定。
（5）设有固定螺栓孔，方便安装。
模块中电位器是用于土壤湿度的阀值调节，顺时针调节，控制的湿度会越大，逆时针越小；数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测土壤湿度。土壤探头与LM393连接原理图如图2所示。
2.4 光照强度采集电路
光照强度采集电路设计上采用光敏电阻与ADC0832芯片连接，将光敏电阻采集的模拟量通过0832转换后送入单片机中进行处理、分析并与预设参数进行比较，予以判断。满足条件时进行浇水。
2.5 电机驱动电路
本设计将采用L298N芯片来驱动电机，L298是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。L298N可接受标准的TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS范围为+2.5～46V，输出电流可达2.5A。
3 软件设计
本系统的核心是AT89C51，其监控程序和应用软件全部固化在EPROM内，其工作过程是：当系统接通电源后，AT89C51单片机进入监控状态，同时完成对各个端口的初始化工作，当有按键按下时，产生申请中断，进入响应的中断程序，完成键盘处理工作。当没有外部控制信息的输入时，系统会自动采集温湿度及光照传感器的电压值，通过与设定值比较来控制浇水。对于定时浇水，单片机会读取时间并将时间显示在LCD显示屏上。主程序流程图如图3所示。
4 结语
本设计利用了89C51单片机的强大控制功能，实现了智能浇水与定时浇水。单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。本系统所需硬件器件较少，方便，节省资源。具有稳定性高、抗干扰能力强、灵敏度高等优点，满足了设计要求。
参考文献
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篇10
关键词：单片机 基础课程 教学改革 教学效果
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0118-02
单片机基础课程涉及计算机原理、电子、感测和控制等多学科技术，要求较高的电子技术、数字逻辑和程序设计能力。课程内容抽象，实践依赖性强。从经典课程的公式推理演算到单片机的数字逻辑、软硬件结合，是一种全新的学习方式，传统的教学方式在这门课中表现出较多的不适应性。以下是在单片机基础课程教学改革实践中的若干体会。
1 单片机基础课程教学改革的核心思想
1.1 从知识点讲授到以系统设计为主线的教学改革
我国高校在20世纪80年代初开始在少数高校开设单片机课程，面向电子和计算机专业高年级本科生和研究生，教材内容基本是单片机生产商提供的技术手册、汇编程序设计和计算机原理与接口技术的综合体。目前单片机教材虽然较多，但基本延续了这种传统的教学思路，即以单片机的知识点为主线进行单元技术教学。随着单片机教学在各层次学校的广泛普及，这种教学思路显现了明显的不适应。系统设计性内容缺失和细节内容深度不够，使一般学生在实际应用过程中仍然会遇到许多迷茫的问题。
目前单片机基础课教材的一个普遍性的问题是教学集中在分散的各个点，而对单片机系统整体结构性考虑不够；重在局部和单元模块，缺乏组织成项目的考虑。这种问题严重地体现在系统软件设计中，一般学生会做例题和作业，不会设计解决实际任务的系统软件。因此，单片机基础课程教学改革的一个重点就是从知识点讲授到以系统设计为主线，基于课程整体性并结合项目系统整体性考虑实施单元教学，重点提升学生系统性、综合性设计能力。
1.2 单片机与其它课程教学形成良性互动
在目前课程体系中，考虑到知识衔接关系，单片机课程在模拟电子技术、数字电路、计算机组成（微机原理与接口）、汇编程序设计等课程之后，一般安排在第6学期。这个安排的问题是学生实际综合应用及拓展学习的时间较短。这在单片机进入我国高校的早期阶段仅高端学生学习的情况下是合理的，在目前单片机普及教学情况下，作为工具和重要的学科基础课，单片机课程应尽早让学生掌握，对其熟练和提高系统设计能力、提高学习兴趣、结合和促进其它课程学习将产生良好作用。
单片机基础课程涉及到的模拟电子技术、数字电路等知识，是相对简单的，在课程中从应用的角度介绍即可，对单片机课程的教学没有影响。实际上，有些同学从大一就开始自学单片机而且都取得了很好的效果，这对我们教学是一个很好的启示。
2 单片机理论教学的改革
单片机教材最初源于单片机生产厂家技术手册、汇编语言程序设计和计算机组成与接口技术的综合。单片机应用初期面向对象是重点院校电子和控制专业的学生和科研人员。传统的授课方式是以知识为驱动，知识点之间比较分散，学生学完之后没有系统的概念，缺乏贯穿所有知识的主线，形成不了体系。这种教学方法亟待改革。
2.1 以项目为主线
系统结构性设计是一个重要的教学内容。从宏观教学的角度考虑，我们将整个教学内容设计成基本涵盖了本课程全部教学内容的一个项目，基于课程整体性并结合项目系统整体性考虑实施单元教学。对结构性的适当变化和局部内容的取舍，即可衍生和变化为其它的应用系统。通过这样的教学设计，学生加大了对课程的兴趣，逐渐地积累成就感，并最终能较快地进入系统设计者的角色，能较好地完成实际应用系统的设计。
2.2 整体与局部关系
基于项目为主线的教学设计，在讲述局部技术的同时进行系统结构性的教学，使系统整体性的考虑体现在局部中。
例如LED数码管动态显示、步进电机驱动等技术，在目前教材中基本都是完成单一这类功能的小程序，而在实际应用系统中，这些功能要与系统核心任务并行执行，是一个“多任务”的概念，不能简单地将教材示例的单一的小程序搬到应用系统中。其它如结合键盘扫描和多级LCD菜单形成多任务下的人机交互通道这些系统性内容的考虑，在单元教学中都要考虑到。
2.3 教学内容和体系调整
调整应用汇编和C语言教学的比例。汇编指令有助于对单片机硬件的学习，程序代码短、速度快，较多地应用在对时序有严格要求的测控系统中。随着单片机硬件和软件编译技术的发展，代码长度和速度已不是主要问题，重在软件质量、开发周期和开发维护成本，大多数场合应用汇编的必要性已不存在。因此教学应以C语言为主，汇编只讲解指令原理、寻址方式、必要的指令和在C语言中嵌入汇编程序的方法和实例。
调整单元模块教学顺序。现有教材中一般将人机交互设计的内容放在最后，这不利于学生自主实践。由于无法实施对运行过程必要的监测，使其在没有仿真系统情况下调试有相当的难度。因此，将人机交互部分尽可能地提前可达到很好的效果。
单片机基础课程传统教学对新机型和新技术介绍较少，应做适当的补充。增加IIC、SPI、PS/2等相关技术和应用的介绍、对其它典型单片机如AVR简要的介绍，使学生在掌握基本单片机技术基础上，能更容易地进入到高级层次的应用。
2.4 挖掘基本知识内容的深度
把MCS-51单片机基础知识讲透彻，对后续嵌入式系统深层次学习可打下良好的基础。以外中断的重复响应和堆栈的溢出问题为例，学生在实际应用中经常遇到，但在教材中没有相应的说明。前者是由于外中断请求信号有毛刺，即使在进入中断立即屏蔽中断，且中断请求信号已经撤销的情况下，在退出中断后还将引起此中断的重复响应。问题在于对中断请求信号、请求标志和响应过程这些基本知识讲述不到位；后者是对堆栈空间位置、容量及系统对堆栈使用没有准确概念。类似的因基本知识讲述深度不够，导致学生困惑的问题还有很多。因此要注重研究实际应用中典型问题背后的原因，深化和细化基本知识的讲授，这对实际应用和提高可起到至关重要的作用。
2.5 理论课中的实践内容
单片机是一门实践性极强的课程，该理论课不讲授实验实际是一个误区。在理论课应用Proteus做部分仿真实验，实验效率高、理论教学效果好，并可达到扩展学习到课外的效果。因此，需协调好理论与实验课关系，对仿真实验学时做一定的硬性要求。
另一个问题是系统调试技术的教学。系统调试是初学者开发单片机应用系统的一个难点，特别是在无仿真器情况下进行软件调试。因此，在理论课中讲述初等调试技术是有必要的，例如用示波器、LED显示测信号、串行通信监测程序流程等。使学生提高系统设计和调试技能的同时，提高了实验课效率，使实验课有更多的时间用于综合性实验中。
3 实践教学模式的改革
3.1 基于项目引领的实验模式
我们许多课程的实验课教学模式，基本上都出于传统的公共基础课实践教学。其特点是对单一某个理论教学内容进行实验演示和验证。由于思维的惯性，这种传统自然也延续到单片机实验课中，致使学生综合性实验能力较弱，完成课程设计和实际应用设计的难度较大。
作为嵌入式基础和初级应用的单片机基础课程，其最大特点是工程性。单片机本身是一个强大的系统集成工具，学生在专业知识基础上用单片机及相关器件进行综合分析和设计，最终要制作出满足用户要求的产品。因此，单片机实验课的主体思路是综合性、工程性。
基于这一点，我们对实验课在宏观上调整为基于项目引领的实验模式。首先是将基础性实验以Proteus软件仿真形式在理论课上实验和演示；其次是配合理论课将整个学期的实验课安排成一个应用项目，将整个项目按照内部资源、扩展资源、前向通道、后向通道和人机通道等部分分解成各个模块作为每次试验课的内容。学生在完成单次试验的基础上，从软硬件的角度对项目整体架构不断地加深认识和理解，最后完成一个项目的全过程实验。在这个过程中，学生不断地积累系统级分析设计的能力，不断地积累着成就感。学生增强了对实验课的兴趣，大幅提高了单片机实验课的效率和效果。
3.2 多种实验手段的综合运用
现在高校学生基本上都基于实验箱做实验。相对于传统实验手段（手工焊接或用面包板），实验箱在单片机应用系统的软件实验方面具有优越性，但在硬件实验方面，则现出其明显的弊端。学生按照实验指导书的指示在实验箱上连接各端子，学生大多不去了解这种连接后形成的电路；没有从设计、元器件连接、调试到完成全过程的锻炼；实验箱资源有限；不能进行多种硬件方案的试验、硬件电路的优化设计和创新。
我们根据实验不同分别采用不同的实验手段。应用面包板的实验，侧重于自己设计电路实验方案、创新潜能的开发和硬件系统级调试技术的学习；手工焊接的实验侧重于实际动手技能和模块及硬件调试方法的学习和锻炼；应用试验箱的实验则重点侧重于复杂系统的编程和软件调试。同时，这些实验手段的综合应用，给学生创造了一个宽松的软硬件实验环境和发挥创造性的空间，增大了实验课的吸引力，促进了对理论教学的理解，达到了很好的效果。
3.3 发掘第二课堂的深度和广度
单片机课外教学活动是可行和必要的。组织成立学生课外活动小组，为学生设计阶段性任务。这些任务可以是承担科研项目的分解部分，也可以是有意义和价值的小题目。学生的任务可以指标化，小组实行优胜劣汰。这对学生提高课程兴趣、加深理解、拓展知识和带动整体学习起到了重要作用。
每年一次由教育部和信息产业部共同举办的大学生电子设计竞赛，是一次极好的单片机实践教学活动。要进行规范整理，优化模块设计，使之成为标准件，进而成为教学资源，进而促进教学教改工作进展和良好学风校风的建设。
4 结语
单片计算机是技术发展快速的IT前沿技术。要改变思路，以特别的眼光研究这门特殊的课程。我们从教学体系、理论教学、实践教学和自主学习等全方位进行的研究探讨，在教学实际中呈现了良好的效果。
参考文献
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