单片机原理范文

导语：如何才能写好一篇单片机原理，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】高精度串行A/D；CS5523；单片机

1.引言

在工业控制过程、医疗器械及仪器仪表等许多应用中，对系统的速度、功耗及成本等性能的要求越来越高。为了满足这些要求，迫使设计工程师进一步求助数字电路、尤其是模数转换器ADC。这些集成化的ADC包括了完整的前端系统，保证了低电压、低功耗方式工作，在更大程度上降低系统成本。下面介绍一种高精度、硬件电路简单、计量精确、抗干扰性好、性能稳定可靠、性价比高的A/D转换芯片CS5523。

2.CS5523简介

CS5523是CIRRUS LOGIC公司生产的16位高精度串行A/D芯片。其内部结构框图如图1所示。

CS5523芯片内集成了一个仪表放大器、一个可编程增益放大器、多路开关、数字滤波器、自校正和系统校正电路。通过简单的串行连接，CS5523可方便地由MCU控制，以实现多通道高精度的A/D转换。主要特性如下：

底输入电流（100pA）和用斩波器稳定的一仪器放大器；

可升级的输入跨距（双极/单级）；

宽VREF输入范围（+1伏至+5伏）；

4阶Delta-Sigma模/数转换器；

3线制串行接口；

系统校准和自校准；

8个可选择的输出率；

单电源+5V供电；

低功耗；5.5mW；

24脚SSOP和PDIP两种封装。

3.CS5523在MCS-51单片机系统中的应用

3.1 硬件接口

CS5523以串行接口方式与单片机接口。CS5523的SDI、SDO、SCLK、CS引脚分别和STC89C52RC单片机的P10～P13口相连。图2是CS5523与STC89C52RC单片机接口的硬件原理图。

单片机通过P10～P13口来控制CS5523，并读取转换结果。图2中采用32.768KHz外部时钟。CS5523的模拟信号有单端输入和差分输入两种，这里采用单端输入方式。AIN1-、AIN2-、AIN3-、AIN4-分别接地。外部模拟信号的调理和放大电路，以及基准电压电路这里不作为重点，并未给出。

3.2 软件设计

如图2所示，单片机STC89C52RC和CS5523的通信采用采用串行通信方式。STC89C52RC的P10～P13口对CS5523进行控制及数据传输。图3为STC89C52RC操作CS5523的总的时序图，对CS5523的操作软件都是以时序图为基础编写的。这里，只给出了几个基本的读写数据和命令的子程序，仅供参考。CS5523总的控制程序是在这几个子程序基础上实现的，这里不做介绍。

uchar SPI_HostReadByte()

{

uchar idata i,rByte;

rByte = 0;

for(i=0;i

{

SPISCK = 0;

SPISCK = 1;

rByte

rByte |= SPISO;

}

return rByte;

}

void

SPI_HostWriteByte(uchar wByte)

{

uchar idata i;

for(i=0;i

{

if(((wByte

{

SPISI = 1;

}

else

{

SPISI = 0;

}

SPISCK = 0;

SPISCK = 1;

}

}

void Cs5523ReadAdData()

{

uchar i;

SPISCK = 0;

NOP;

if (PartSelect == 1)

{

CS1 = 0;

CS2 = 1;

}

else if (PartSelect == 2)

{

CS1 = 1;

CS2 = 0;

}

else

{

CS1 = 1;

CS2 = 1;

}

PerformConver = 0x98;

SPI_HostWriteByte(PerformConver);

SPISO = 1;

while(SPISO == 1);

PerformConver = 0x00;

SPI_HostWriteByte(PerformConver);

for (i = 0;i < 12 ;i++)

{

ReadBuffer[i]=SPI_HostReadByte();

}

}

void Cs5523WriteData(uchar GeShu)

{

uchar i;

for (i = 0;i < GeShu ;i++)

{

SPI_HostWriteByte(ReadBuffer[i]);

}}

void WriteCommand(uchar Commandcs){

SPI_HostWriteByte(Commandcs);}

4.总结

该芯片以成功应用于油田采油现场数据采集系统。运行一年来，系统稳定。

参考文献：

[1]CIRRUS LOGIC公司CS5523芯片数据手册.

[2]马忠梅等,编著.单片机的C语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社,2005.

篇2

关键词:单片机?摇教学方法?摇实践

在1970年微型计算机研制成功后,单片微型计算机就随之出现了。单片机具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点,作为典型的嵌入式系统,以单片机为核心构成的智能化产品,成功应用于各行各业,如:工业自动化、智能仪器仪表、家电产品、通信、航空航天、军事等。单片机技术无疑是21世纪最为活跃的电子应用技术之一。

《单片机原理与接口技术》课程是测控专业的一门专业必修课,又是课程设计和毕业设计等教学环节中的重要手段。该课程的特点是概念多、名词多、逻辑性强、内容抽象,对于初学者来说入门难,一个知识点掌握不好就影响到学习的效果和兴趣。针对以上这些特点,总结教学过程中遇到的一些问题,进行了深入的思考,得到了一些看法。

一、从感性入手,培养学员的学习兴趣

《单片机原理与接口技术》课程入门较难,如何提高学员的学习兴趣在教学过程中显得尤为重要。“兴趣是最好的老师”!只要学员们有了对课程学习的兴趣,那么虽然课程较抽象,但是也能深入进去,把它学好!笔者在开课时,将单片机控制实验系统带到教室,给学员们演示实验系统的一些实验项目,边做边讲解其中的结构组成,并结合实物芯片来解释其功能,然后介绍本课程的内容、特点以及学习方法等。通过实物演示实验的方式,学员们表现出了极大的学习兴趣,使学员们在感性上对单片机系统有一个深刻的认识,这样一来,既提高了学员的学习兴趣,又为学好本门课程奠定了坚实的基础。

指令系统以及汇编语言程序设计是软件方面的知识,需要上机调试验证。在讲解本部分内容时,将课堂转移到实验室,讲解完指令,然后就可以通过编写小程序去验证。几个人一个小组,通过配合合作,既学到了知识,又锻炼了团队合作的能力。学员们一致反映,本来枯燥的程序设计,通过上机编程实验,变得有趣起来,引发学员们求知探索的强烈欲望。

二、夯实基础,软硬件有机结合

考虑到测控专业的士官学员基础薄弱,参差不齐。虽然在开课之前开设了计算机文化基础、电工基础、模拟电子技术、脉冲与数字电路等课程,但对译码器、寄存器、存储器、定时/计数器等器件不是很了解。所以对于一些基础的知识还得进行补充复习,这样当用到这些基础知识时,就不会茫然了。此外,对于单片机的一些基础性的知识,例如51系列单片机的结构、工作原理、基本指令等进行详细的阐释说明。只有夯实了基础,才能对后续内容更深入的学习。

单片机系统是软硬件结合的统一整体。硬件的工作离不开软件,软件没有硬件也发挥不了作用。但是学员的兴趣不一样,就决定了他们有的喜欢硬件,有的偏爱软件。在讲课的过程中,注重软硬结合,强调二者之间的相互关系,纠正某些学员的错误观念。例如在讲到串行口通信时,让学员们自己编写程序,为了验证程序的有效性,再组织他们上机调试。这样一来,软硬兼施,达到了很好的学习效果。

三、强调实践环节,培养动手操作能力

单片机原理与接口技术的工程实践性较强,必须在重视理论教学的同时,重视实践教学,培养学员们的动手操作能力。使学员们通过搭接电路、调试程序、检查电路等操作,更好的掌握单片机的理论知识和应用技能。

实验分为基本实验、综合实验、课程设计三个层次,一般在相应的理论课后安排实验,做到实验与理论教学相辅相成。此外,以学校科技创新大赛和全国大学生电子设计竞赛为契机,鼓励学员们积极参加此类竞赛活动,在参赛过程中去学习,充分调动学生学习的积极性。在实践过程中,不断启发学员寻找解决问题的办法,培养提出问题、分析问题和解决问题的能力,使实践教学更具实用性。

四、利用多媒体手段,改革创新教学环节

单片机原理与接口技术课程是一门理论与实践紧密结合,实践性很强的专业基础课程,既涉及硬件,又涉及软件;既涉及电子技术,又涉及计算机技术等相关应用领域的专业知识。在传统的“黑板―粉笔”的教学方法上,学生难学,老师难教,很难达到很好的教学效果。多媒体技术的出现,给现在的教学方式提出了全新的思路。单片机教学中涉及到很多电路图、逻辑图、时序图,如果将这些电路图、时序图等做成课件的形式,就能够在图上用不同的颜色标出哪些属于运算器,哪些属于控制器,还可以辅助以文字和声音等形式介绍其功能,同时动态地显示各功能部件与CPU之间的数据流动方向等。这种方法能使学生在学习过程中的注意力保持良好状态,有效地激发学生学习兴趣,提高课堂教学效率。

利用多媒体手段,不用去实验室,就可以通过仿真软件来模拟硬件的实验,这无疑是课堂教学的跨越式发展。在讲解C51语言程序设计时,利用KeilC51单片机系统开发仿真软件,可以进行单片机最小系统的仿真调试。将预先写好的程序在KeilC51上运行,学员们可以在编译窗口中看到每一条指令的地址、机器码和源代码,从而了解各条指令占用的空间大小。通过单步执行,还可以了解特殊寄存器内容的变化以及中断、程序指针等的响应。从而可以更加直观的解释各种抽象概念。

制作CAI课件,提高教案和教辅材料的质量和水平。目前,计算机的普及和网络的渗透使计算机辅助教学(CAI)成为一种先进的教学手段。为此,本课程组成立了CAI课件研发组,CAI课件运用多媒体创设问题的情境,让学生更易理解,利于激发学生的创造性思维,提高教学效率,扩大信息量和受益面。同时,CAI课件的制作,促进了教员们之间的交流,促进了本课程的教学改革。

利用好校园网络,丰富网上资源。通过丰富网上软件资源,弥补了课堂教学时间的不足,推动了师生的互动交流,提高了教学效率和教学质量。学员和教员可以通过留言板、BBS、E-mail等形式展开第二课堂的交流,形成了课堂的有效补充。

五、结束语

《单片机原理及接口技术》是一门内容丰富、理论抽象、实践性强、发展较快的课程,是测控类专业的一门重要的专业基础课,该课程学习的好坏,直接关系到其他专业课程的学习。在近几年教学过程中我们体会到:不断地改革教学方法,了解前沿动态,实时更新教学内容,采用先进的教学手段,合理安排教学过程中的每一个环节,把握全局逻辑,突出重点,才能提高教学质量。通过2007、2008级测控专业学生的教学实践表明,《单片机原理与接口技术》课程的教学教法极大地提高了学生对单片机的学习兴趣,普遍反映单片机容易上手,课堂的发言和提问明显较以前踊跃。有不少学生通过该课程的学习后,毕业设计选取了与单片机相关的课题。

单片机的教与学对于老师和学生都有一定的难度,但只要注意激发学生的学习兴趣,注意教学方法,积极运用现代教育手段,适当调整教学方案,以单片机最新发展为导向,注意实际开发工具应用能力的培养,必定能使单片机的教与学跃上一个新台阶。

参考文献

[1]牛昱光等.单片机原理与接口技术.北京:电子工业出版社,2008.

[2]迟耀丹,王蓉晖等.单片机原理及应用.课程教学改革探讨.吉林师范大学学报(自然科学版),2007(3).

[3]丁留贯.单片机原理与应用.课程教学方法的探讨.气象教育与科技,2006(3).

[4]孙育才.MCS―51系列单片微型计算机原理及其应用.南京:东南大学出版社,2004.

篇3

关键词：单片机；教学改革；教学手段

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）20-0037-02

单片机原理是一门技术基础课，理论性和实践性较强，是大学工科类多个专业的必修课。然而在教学中的效果并不理想，学生普遍认为单片机理论教学较抽象、难入门，学习起来枯燥无味。为了改变现状，作者从提高学生应用能力的角度出发，对单片机的教学进行了一系列的研究，提出了几点改革意见。

一、激发学生的学习兴趣

在单片机课堂教学过程中，要善于激发学生的学习兴趣，并应注重理论知识与实际应用的结合，多展示实际应用的例子来体现单片机在当今社会的广泛运用。俗话说得好“兴趣是最好的老师”。教师在讲述具体知识点之前，可以列举大量单片机的应用实例，如在讲述数码管的显示原理时，先介绍一下数码管的应用，如交通灯控制、数字闹钟的显示等这些日常可见的广泛运用。教师在教学中不仅仅充当传授知识的角色，更重要的是想方设法激起学生对所学知识的强烈兴趣，这样学生才能在课内、课外利用一切资源去学习和实践。在教学开始，可以适当给他们展示一些用单片机实现的小制作，例如LED流水灯等，告诉学生这些都是不难实现的，给予他们一定的信心。

二、注重结合前沿科技

单片机行业与其他计算机行业一样，发展非常迅猛，在教材的选择上也应当注意内容的实用性和先进性。长期以来单片机的教学主要以MCS-51系列8位单片机为例，现如今世界上许多公司都推出了功能更强大的产品，包括16位甚至32位的单片机，这些产品在实际项目中也应用的非常广泛。因此，在教学中，要保持与时俱进，在课内穿插介绍现今单片机发展的现状和新型芯片的功能。在课堂中结合实际工程提出一些与之密切相关的问题来引导学生积极思考与讨论，加深学生对所学知识点的印象，并能学以致用。

教师应多向学生推荐课外学习资源，例如优秀的网络视频、专业论坛等，便于学生对课堂教学内容进行延伸，开阔自己的视野，了解现如今单片机的发展现状，为学生独立完成单片机的开发和设计打下良好基础。

在传统单片机课堂教学中，通常侧重于基本原理的讲解，且大多数教材中讲述的编程语言采用汇编语言。然而在实际的单片机项目开发中，c51才是编程采用的主要语言。两种编程语言对比起来，c51具有可读性强、可修改性好、开发效率高、周期短等优势。因此，为了便于学生今后从事单片机行业时能更快上手，在介绍汇编语言的同时，最好能加入c51语言编程的相关知识。由于学生已经在大一学习过c语言程序设计的课程，只需要在课堂上加以引导，学生就能够很快学会c51语言编程。在实验和课程设计等实践环节中，基于keil uVision平台进一步让学生锻炼软件编程能力。在使用了两种编程语言完成实践内容之后，学生普遍认为用c51来开发设计单片机项目，思路更清晰，程序更简洁。

在现有的教学内容安排中，对并口扩展和RS232串口总线介绍较多，对I2c、ISP及USB接口技术涉及的较少，而现如今并行通信和串口通信已经不再是单片机与PC机通讯方式的主流，有些笔记本电脑上甚至没有设计串口。为此，教师可根据实际需要，在课堂上适当向学生介绍一些当前社会和企业中比较流行的硬软件技术，让学生紧跟时代的步伐。

三、改善教学手段

单片机课程信息量大，抽象性强，采用多媒体教学手段加以辅助，会起到事倍功半的效果。传统教学中，一些老教师习惯用板书教学，很难将抽象的概念具体化、形象化。实践表明，恰当运用多媒体，能提高教师的教学效率，能丰富单片机课程的教学过程，还可以增强学生的学习积极性，最终达到提高教学效果的目的。

此外，在单片机应用开发过程中，硬件设计是最基本也是最重要的环节，而一般理论课堂难以辅助硬件进行教学。proteus和keil软件的出现可以满足对单片机进行随堂硬件电路搭建和程序编写的需求，实时的观察仿真运行结果。教师可以在教学过程中讲解教材中的实例，现场编程及绘制电路图，并进行仿真和验证，这是在传统的单片机理论课教学中无法做到的，不仅能大大提高学生学习单片机的积极性和主动性，还有助于学生牢固地掌握相关知识。

同时，学生还可以通过proteus开展实验板以外的实验训练，不受到时间、空间、元器件资源的限制，任何设计都能够验证，培养学生的设计能力和创新能力。

四、加强实践教学环节

单片机作为一门实践性课程，想要学好它必须理论结合实践，多动手。在课内实验中，要采取理论和实验同步的方式，经过实验环节的操作，加深对理论知识的巩固和深入。在实践环节中，学生反映收获非常大，在完成任务的过程中碰到的一些不可预知的问题会激发学生的探索欲，在解决问题的过程中，进一步对学到的知识加以巩固，这一系列的过程会给学生带来极大的满足感和成就感。

然而，课内实验大部分都是基于实验开发板的一些验证性的基础实验，不足以提高学生能力，应该从基础性实验逐渐过渡为设计性和综合性的实验。在课程设计中，开展一些设计性题目，由学生从设计电路、绘制PCB板、动手焊接、编写程序到调试都是独立完成。在此基础上，引导部分学有余力的学生开展一些大型综合性实验，在原有的功能上进行拓展。

五、开展课外兴趣小组

现如今大学生普遍在学习的主动性和自我控制能力上较差，以小组为单位将有兴趣的学生集合起来，小组成员之间相互监督和制约，这样就容易长期坚持下来。并且一个人想要完成大型课题是比较困难的，经过团队中任务的分配，每个人完成不同的工作，碰到问题可以集体讨论，起到共同学习的作用。

教师应该鼓励和组织团队小组参加全国各类专业竞赛，例如全国大学生电子设计竞赛、挑战杯、全国大学生光电设计竞赛、全国电子专业人才设计与技能大赛等，提升学生综合能力，增加见识，同时也有利于参赛队伍之间师生的交流。

六、结束语

学习单片机原理目的就是让学生初步掌握单片机系统的设计与开发。为了达到更好的教学效果，教师不能仅仅以教会学生理论知识为目标，更重要的是提高学生解决实际工程问题的能力，同时还能针对故障问题进行相关处理和调试。另外教师还应将当前单片机发展现状并及时介绍给学生，以便拓宽学生的知识面，更好地适应社会的需求。

本文针对“单片机原理及应用”课程的特点，从激发学生学习兴趣、注重结合前沿科技，改善教学方法和手段、加强实践教学体系以及开展团队建设等几个方面进行了教学改革的研究和探索，提出了一些有利于改善教学效果、增强学生应用能力的思考和建议。经实践表明，在实施了教学改革的几点方案之后，能提高教师课堂教学效率，调动学生学习积极性，改善教学效果，激发学生学习单片机的创新能力，更利于为社会培养更多高能力、有开拓进取精神的探索创新型人才。

参考文献：

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]黄仁欣.单片机原理与应用技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]张靖武，周灵彬.单片机系统的Proteus设计与仿真[M].电子工业出版社，2007.

篇4

关键词： 单片机原理及接口技术课程 存在问题 改革措施

单片机原理及接口技术课程是电子信息科学与技术、机电一体化和机械设计制造及其自动化专业学生的必修课，但从多年来学生平时上课的表现和考试的结果，以及从学生走向工作岗位后反馈的问题来看，我校单片机原理及接口技术课程教学中存在着一些不足之处，如教学内容过于陈旧，汇编语言的教学方式过于死板，实践的方法跟不上当今工作岗位的要求等。为响应学校升本及创建省级精品课的要求，全面提高我校的办学质量和办学水平，从2007年开始，我们对单片机原理及接口技术课程的教学进行了探索性的改革实践，具体做法如下。

1.提出问题

多年来，我校的单片机原理及接口技术课程教学都是以汇编语言为主，从每届学生考试的结果来看，学生对汇编语言部分知识的掌握比较差。对于单片机这样的以培养学生的产品设计应用能力为主要教学目标之一的课程来说，编程语言掌握不好，学生对单片机原理的掌握可想而知。究其原因，主要是汇编语言是低级语言，仅是机器指令的简单符号化，寄存器使用相对高级的语言，操作繁杂，并且要求学生具有一定的硬件基础知识，显然学生在短时间内难以完全掌握。

目前大多数高校的理论教学过程都是采用先基础后应用的模式，即单片机硬件结构、指令系统、汇编语言设计、外部系统扩展、接口技术和应用系统设计，这种方法虽然思路清晰，但是存在着过于机械性的弊端，缺乏生动、直观的实物等辅助教学手段，这样便使学生觉得学习单片机枯燥乏味，没有现实意义，缺乏兴趣，严重影响了教学效果。同时，学生在实践教学时对验证性实验重视不够。当前的实践课教学大多以单片机实验箱为实验平台，而开设的也多为验证性实验。学生在做这类实验时大都是用实验指导书上已经写好的程序资料，几乎没有多少同学去分析程序的流程，更不用说去研究读懂那些代码了。另外，对于用到电路硬件的实验，也只是按实验指导书要求在实验箱上做简单的连线，没有一个整个系统电气原理图的概念，再加上实验条件的有限，不可能每个同学都得到老师的辅导，导致学生过度追求实验结果，而忽略了硬件连线、软件调试等过程。

另外，我校的单片机原理及接口技术课程教学都是以MCS-51系列单片机为主来进行的，多年来基本没有太大变化，实际在市场上单片机已经发展出了很多品种，即使是51系列单片机也是非常丰富的，比如：有内置看门狗的，有内置PWM的，有内置SPI的和内置A/D，/D/A，等等。但是学生们却知道的很少。

2.教学改革措施

2.1课堂教学方法的改革

2.1.1多媒体教学和传统教学模式相结合

随着大学教育教学改革的深入，多媒体教学已更加广泛地应用于各种教育教学领域。传统教学方法是以课堂教学为主，以教师为中心进行的教学，而对单片机原理及接口技术课程这种实践性较强的课堂教学，显然传统的教学方法不能充分调动学生学习的积极性，而多媒体教学方法是通过计算机技术、网络技术、多媒体技术和现代教学方法进行的教学活动，集文字、图像、声音、视频影像、动画等各种信息于一体，教学更加形象、直观和生动。例如通过使用丰富的网络资源，同学们能够了解当前有关单片机的新书讯、新技术、新信息和相关领域的内容，了解单片机应用和发展的现状。同时在每章节的最后把网络上具有代表性的和应用性的问题搬到课堂上，组织大家一起进行讨论和分析等，能使课堂学习的基础知识和实际应用联系在一起。这样就可以引导同学们学会搜集和消化网络上的有关资源，学会查阅单片机厂家提供的芯片技术资料，为将来自己进行软硬件设计打下基础。

2.1.2在汇编语言教学中引入标准C语言

鉴于汇编语言不容易掌握的问题，教师在讲授完单片机原理硬件结构、指令系统和汇编语言程序设计章节之后，可引入单片机标准C语言的教学内容。其内容主要包括C的基本语法、C的数据结构、C的存储结构和C的流程控制等知识要点，并且在讲解的过程中跟汇编语言作对比，理解两者在端口和中断等定义上的不同，使同学们在了解单片机硬件结构的基础上，理解C的数据结构、存储结构与单片机硬件结构的相互对应关系。另外，在学习的过程中，要让同学们认识到C语言相对汇编语言的优点：如C语言的可读性、可维护性好，便于维护和调试，以及代码重用和移植，等等。采用汇编语言和C语言进行对照的教学模式，学生可以很快地在短期内掌握单片机原理应用的编程，无疑会对后期的学习有相当大的益处。

2.1.3引入单片机最常用的开发工具Keil C51

集成电路的发展使得单片机的性能不断提高，应用领域日益广阔，单片机编译调试工具也在不断完善。最常用的开发工具Keil C51是由美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面，同时该软件系统随着Windows版本的更新不断地完善，另外，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。

在引入标准C语言的基础上，为了使学生们走向社会后能够更快适应工厂企业的单片机相关产品的开发，我们又引导同学们掌握此开发平台的使用方法，为以后打下了一个很好的工作基础。

2.2实践性教学的改革

2.2.1变革传统的实验模式

我们尝试改变传统实验过程中以验证性为主的实验模式，指导老师仅提供实验的方向，学生根据实验目的和要求，提前预习，自己到图书馆或者网上查阅相关资料，设计实验方案，编写相关的实验程序。在实验中遇到问题可与小组成员讨论解决，最后得到实验结果。学生应根据自己的实验过程撰写实验报告，包括学生实验中遇到的问题，以及提出的解决方案。同时教师也可以组织学生间进行交流，对各组实验结果与报告展开分析和讨论，从而提高学生的研究能力和科学实验能力。

2.2.2充分利用好课外时间

单片机原理及接口技术课程的课外教学也是实践教学中很重要的一个组成部分，它不仅仅是实验教学的一个补充。事实上，大学生可以通过组织兴趣小组、参与教师的科研等各种方式进行课外学习，这在很大程度上能够激发学生的创新精神，强化他们的实践能力，从而增强他们独立解决实际问题的能力。另外，单片机课程任课老师也应适当地对学生课外学习予以指导，针对他们感兴趣的研究方向，提供参考书目，引导学生了解最新动态，把握研究方向，与学生之间展开讨论，鼓励学生走出学校，参加各种嵌入式系统讲座，参与校内外组织的各种跟单片机相关的竞赛活动，开阔学生们的视野，增长他们的才干，逐步培养自己的研究能力和创新能力。

3.结语

在单片机原理及接口技术课程教学环节和实践环节中引入新的内容和教学方法，是否提高了学生们对这门课的学习兴趣、热情和效果呢？我们设计了单片机原理课程评价调查表，来检验学生们对课程改革教学的认可度，分别对05级和06级共计220名学生进行了问卷调查，统计得出的结果是05级112名学生评出的分数平均得分是88.36分，06级108名学生给出的平均分是90.02分。可见通过同学们对改革后的单片机原理及接口技术课程教学的评价，该课程并非那么难学，只要采用合理的教学方法，通过多种手段，提高学生的学习兴趣，就一定能够达到好的教学效果。

参考文献：

［1］刘光斌，刘冬.单片机系数实用抗干扰技术［M］.北京：人民邮电出版社，2008.

［2］胡汉才.单片机原理及其接口技术［M］.北京：清华大学出版社，2010.

篇5

关键词：单片机；嵌入式系统；检测电路

一、紧紧围绕教学目标修订教学大纲

根据单片机课程的教学目标，本着以学生为本、淡化理论、突出实用、加强实践、力求知识的系统和完整为原则，重新修订了教学大纲。

第一，对教学内容进行了合理的取舍。

第二，重新确定了教学重点内容。既然确定“能够开发简单的开关量”产品并确保理论知识的系统性为本门课程的教学目标，那么理论教学重点就放在开发“开关量控制”所必需具备的基础知识上面，即：单片机的内部结构、指令功能、应用程序的编写、中断系统、定时、计数器等。这些内容融会贯通就必须“精讲多练”，所以我们把删除的知识所占用得课时按照一定比例分配给这些内容的理论课和实验课，突出其重要地位。

二、改革教学方法，提高教学效果

单片机系统有着强烈的现实性，对教学方式不应是单一的固定模式。可以采用：

（一）在课堂上可以将多种教学方式熔融一体，灵活应用

可以采用多媒体、实物教学，从智能控制系统的一个样板实物外型到该电路的原理图，采取部部展开，层层推进，让学生看见实物产生感性认识，联系到原理产生理性认识，由实践上升为理论，又由理论去指导实践，全面向学生传递智能系统中单片机的使用。在课堂的教学中采用讲授式、启发式、讨论式、测验等多种教学方法，根据学生的能力及教学内容的需要灵活使用。在教学中多与学生沟通，了解学生对教材、讲课、实验等的要求，根据教学大纲及时加以调整教学内容及模式，达到教学的目的。

（二）加大学生编程的训练

一是编制有规模的、科学的、实用的学生练习题集与试卷库，定期让学生做书面编程，使得他们对指令的记忆加深，二是加大学生实验室的训练，培养他们的调试程序能力，为学生自主学习创造条件。

（三）推进“学研产”结合

让一部分学生利用各种时间投入到实际的项目工程开发中去，培养学生的工程意识，强化学生的工程训练，使他们了解自动控制系统工程中单片机系统的整个开发过程，保证学生所学的知识与实际社会接轨，让这些学生以点带面促进、带动其他学生的学习兴趣。

三、加强单片机实践教学，培养学生分析问题和解决问题的能力

单片机的实践性较强，对实践教学的改革显得尤为重要。通过改革达到使学生具备科学的思维方式和较强的动手能力，并能运用MCS-51系列芯片进行工程开发和应用的能力。在教学过程中可以用单片机仿真试验系统良好的人机界面，通过单步执行功能让学生在显示窗口上可以看见相关寄存器的变化，并能看到转移位置；碰到中断时程序如何转入中断入口去执行以及中断程序结束后程序如何返回。通过程序分析和观察执行过程，一目了然。

为了使学生具有独立分析、解决工程中遇到的实际问题的能力和独立开发单片机应用系统得能力，我们在理论教学结束后另外可以增加两周集中实训教学环节，以体现出实践教学的重要性。比如：我们在分析单片机应用技能基础上，设计了一个典型系统――单片机温度（压力）检测与监控系统。它由检测系统、信号放大系统、A/D转换器、控制系统及单片机系统等六个部分组成。

具体要求如下：检测系统能把0―100℃的温度转换为0-1V的信号。放大及波形变换电路把信号放大到0―5V的直流信号，经A/D后送入单片机系统，单片机系统对测量信号进行滤波，非线性校准，标度变换，通过人机界面显示出来。报警值可通过人机界面（键盘）设定。单片机系统还能完成对控制量的自动设置。本方案是集电工、模拟电子、数字电子、自动检测、单片机的嵌入式应用于一体的系统，为了提高单片机的应用能力，我们把这个综合项目进行分解，把总的要求分解到各相应课程的实践中完成。如温度检测与监控系统分解为以下几个子项目：1.电源变压器的设计与制作；2.稳压电源的设计与制作；3.放大器与波形变换电路设计与制作；4.非电量（温度）检测设计与制作；5.单片机系统设计与制作。根据各部分之间的接口要求提出相应的指标，把这些项目分配到相应的实训中。例如把电源变压器设计与制作在电工实习中完成；稳压电源、放大器及波形变换电路的设计与制作在电子技术实训时完成；检测系统设计与制作在自动检测实训阶段完成；单片机系统的软、硬件设计在单片机课程设计阶段完成；整个系统的组装及调试在单片机实训阶段完成。通过变压器的制作，学生了解了选用漆包线的方法，学会小型变压器的设计，掌握变压器的绕制工艺。放大器的制作，使学生学会了放大器的设计、制作、调试工艺和电子测量仪器的选择与使用。检测电路的设计，使学生学会了传感器的选择和使用，进一步理解传感器的主要技术对检测结果的影响，学会测量误差的分析方法。单片机系统的设计与制作，使学生能根据工程要求，配置单片机应用系统的硬件电路，完成显示、A/D、键盘、程控等子程序的编写调试，熟练软件编程环境和仿真器、编程器的使用方法。

四、结束语

单片机系统教学应突出教学的自主性、开放性和创新性，有利于新世纪创新人才的培养，符合高校的教育教学规律。在教学过程中，以加强基础、培养能力、开拓思维、注重创新、提高素质为指导思想、以培养与提高学生的科学实验素质、动手能力和创新能力为目标，建立以学生为主体、教师为主导，以层次化、模块化、全面开放的新的教学模式运作。力争通过单片机系统教学的改革，使学生能理解、掌握实际的单片机应用系统的开发过程，学会掌握及使用新技术的方法，使学生掌握一个实际单片机应用系统的开发模拟过程。

参考文献：

篇6

关键词：单片机 教学改革 案例教学

单片机自问世以来，以其极高的性能价格比，以及抗干扰能力强、控制功能强的显著特点，广泛应用于实时工业控制、机电一体化产品、智能化仪表、通信产品、家用电器及军事装备等领域。因此，即使为选修课，该课程也越来越受到学生的追捧。“麻雀虽小，五脏俱全”，单片机虽只是一个芯片，但其内涵非常丰富，知识点多，内容抽象，要在短时间内使学生既熟练掌握单片机原理又能够娴熟应用于实践的难度很大。那么，怎样才能大幅提升课程教学质量呢？在对单片机教学实践过程中，笔者在以下几方面进行了有益的探索。

1 合理设计教学内容，提高授课质量

教学内容的设计包含两个层面：

1.1 内容的优化整合

在很短的学时（仅20学时）内，如何使学生最大限度地掌握单片机知识，是一个急需解决的问题。针对这一问题，笔者在以下两方面进行了尝试。

1.1.1 内容的取舍

我院学生在学习单片机原理与应用课程之前已经学过很多前序课程，如计算机组成原理、C语言程序设计、操作系统、模拟电子电路、数字电路、计算机硬件技术基础等。并且，在计算机硬件技术基础课程中，学生已系统地学过寻址方式、指令系统、程序设计方法、存储器、并行接口（以8255为例）以及模拟I/O接口等内容。因此对数制与码制、数字电路、程序设计的基本方法等基础知识不须重复讲授；将8086指令系统与单片机指令系统采取对比的方式进行讲授；减少了8255芯片的内容，增加了8155芯片，且更注重这些芯片与单片机之间的电路连接及编程使用；减少了A/D，D/A转换芯片介绍，注重其与单片机之间的连接方式及编程应用。

1.1.2 内容的重组

通常，本课程教材的编排顺序是微型计算机基础MCS51单片机结构和时序单片机指令系统汇编语言程序设计中断系统定时器/计数器并行I/O接口A/D及D/A接口技术串行通信等内容。如果完全按照教材的编排顺序授课，各知识点之间相对独立，不能使学生建立起整体的概念。因此，整合教学内容，合理安排教学顺序，显得至关重要。

在教学过程中，主要以单片机最小系统组成及原理、单片机指令系统、程序设计、单片机系统的扩展及I/O扩展技术四大模块为设计主线，以如何组建单片机应用系统并实现其功能为设计思路，将各部分内容有机联系成一个整体。首先将教学内容分成两大部分（如图1所示）―单片机原理与单片机应用。

单片机原理主要包括硬件和软件两部分，其中硬件部分重点讲授单片机最小系统的组成原理（以51系列单片机为核心的单片机硬件结构与原理、存储器配置、单片机工作电路、4个并行I/O端口电路结构、中断系统、定时/计数器）；对于软件部分，将指令系统和程序设计融合在一起，不再讲授教材的简单与分支程序设计、子程序设计和运算程序设计的相关内容，不再逐条介绍MCS51单片机的111条指令，而是重在梳理归纳总结，特别指出51汇编与X86汇编的相同和不同之处；对于一些关键指令，结合具体的程序进行讲解，加深学生的理解和掌握，如利用DJNZ指令设计循环程序，利用MOVC A，@A+PC和MOVC A，@A+DPTR两条指令设计查表程序，分别用相应的程序举例进行讲解。在软件部分，还引入了C51内容，指出C51与普通C的区别。同时针对单片机的I/O端口、定时/计数器、中断系统也给出具体的编程实例。

在单片机应用部分重点讲授单片机的扩展技术，主要包括：单片机应用系统的扩展（程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、并行I/O端口的扩展）、单片机对键盘和显示器件的扩展技术、单片机对A/D和D/A转换器的扩展技术以及单片机与单片机、单片机与PC机之间的串行通信技术。针对这些内容的特点（应用性非常强）主要以一些典型器件为例进行讲授。例如，程序存储器和数据存储器的扩展电路连接有相似之处，教学过程中以新型的EEPROM芯片2817（既可作为程序存储器也可作为数据存储器）为例来讲授其与单片机之间的电路连接。对于显示器件的扩展，除了介绍单片机对LED数码管的扩展技术外，还增加了单片机对LCD显示器的扩展内容。

单片机原理和应用两大部分的内容并不是孤立的，同时在教学过程中也不是独立讲解的，单纯的讲原理，内容很抽象，学生也不易理解和掌握，而在单片机原理的基础上，穿插各种典型设计案例的讲解，将原理教学融入生活或工程实际中的相应案例，既加深了学生对相关内容的理解和掌握，又对学生以后进行单片机系统设计有一定的启发。

1.2 不断更新

单片机的发展日新月异，为了避免教学内容陈旧跟不上时代的发展，就必须把握单片机发展趋势，将最新的技术引入教学中，及时更新课程内容。开阔学生的知识面，激发学习兴趣，调动学习积极性，进一步培养学生的创新能力。

如对单片机编程语言的选择，以C51为主，汇编为辅。由于C语言的突出优点（它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能），针对8051的C语言日趋成熟，成为了专业化的实用高级语言，国内最通用的是Keil C51。但汇编语言也不能被完全舍弃，它在某些情况下具有一定的优势，如与硬件有关的程序用汇编语言编写，用C51编写主程序和运算子程序。所以除了引入C51的相关内容外，还引入了针对汇编和C51的混合编程举例。除此之外，LCD显示器接口技术也是新增内容。

2 融入多种教学手段，提升教学效果

在有限的学时内，不仅要使学生学到更多的知识，让学生在短时间内将所学知识融会贯通并牢固掌握，也是值得每个教师深思的问题。笔者认为，采取多样化的教学手段是提升教学效果的有效途径。

目前主要以课堂授课为主，大多采用多媒体和黑板相结合的方式进行。多媒体教学虽然减少了教师在黑板上的书写时间，但是课堂上单纯的程序和电路讲解，内容枯燥，学生学习也没有积极性，不利于学生对知识的掌握。并且，单片机课程既不像一些理论课那样具有大量的公式需要推导，也不像机械结构课可以采用动画形式进行内部结构及工作原理的演示。它本身所固有的特点就是实践性和应用性很强，针对这一点，在教学过程中，一方面采用多媒体教学，节省学时，以便在有限的时间内能教授更多的内容；另一方面将程序和电路仿真软件――Keil μVision和Proteus引入教学，针对所有引用的程序和电路在课堂上进行仿真，这一做法不仅吸引了学生的眼球，激发了他们的学习兴趣，更加深了学生对所学知识的掌握，同时也掌握了这两个软件的应用。这里仅举两个例子。

例1：对MOVC A，@A+DPTR和MOVC A，@A+PC两条查表指令的使用，分别如图2和图3所示。图中两段程序均使用查表指令进行平方值的查询，程序虽然短小，却足以说明这两个查表指令的具体用法，非常有利于学生的理解和掌握，尤其是MOVC A，@A+PC，在使用之前需要加一个偏移量。从图中左侧寄存器A中的值可以读出具体结果。利用Keil μVision除了可以验证程序的正确与否之外，还可以使学生更好地了解单片机内部存储器的配置，如这两段程序中，具体的平方值都是以常数形式存放于程序存储器中，从图右下侧可以看出，它们存放在以2000H单元开始的ROM中。

例2：单片机对ADC0808芯片的扩展技术（如图4所示）。图中以一分压电阻作为输入的模拟信号，输入ADC0808的IN3通道，单片机通过P0口扩展了4位LED数码管来显示模拟电压对应的数字量。满量程显示255（FFH），改变分压值（图中分压比为65%），对应的数字量输出也会相应改变。AD转换需要通过程序来实现，这就用到了Proteus和Keil μVision软件的联合仿真，以Keil μVision软件对程序进行编译生成HEX文件供Proteus电路调用，然后在Proteus软件中运行电路和程序，即可得到仿真结果（如图4所示）。

3 以案例推动教学，培养学生动手能力

虽然将程序和电路仿真软件引入教学，确实提高了课堂的授课效果，但毕竟没有给学生亲自动手实践的机会。所以，为了培养学生的动手能力和创新能力，达到学以致用的目的，在教学方法上，我们引入了案例教学。不仅在课堂上引入大量生活中或工程中的实例，如加入单片机在军事、通信、能源、机器人、交通、IT以及现代工业、农业、仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、玩具及个人信息终端等诸多领域的应用案例，增加学生的感性认识；更重要的是通过让学生选择不同的设计题目，亲自动手设计硬件电路和软件编程实现相应的功能，大大提高了学生的动手能力和创新能力。

由于是大班教学（50～60人），而且课时又少，不便于开展实验教学，同时，原有的单片机实验箱，课程实验固定，不利于培养学生的创新能力。通过设立不同的设计任务，有效调动学生的学习积极性，使学生积极开动脑筋完成任务，以任务推动教学，突出学生在学习中的主体地位，进一步锻炼学生的动手能力，达到熟练掌握本课程的目的。

在教学过程中，设立10个题目供学生选择，平均每题4～6人。由于时间有限，题目不宜选得太大太难，以能锻炼学生动手能力，并按时完成任务为原则，题目如下。

（1）定时闹铃LCD，（2）密码锁控制，（3）8051八音盒，（4）基于单片机的数字钟，（5）机箱活动门（如光驱门）的控制，（6）8通道自动温度检测系统，（7）多功能信号发生器设计，（8）用单片机来设计计算器，（9）单片机与微机之间的无线数据传输，（10）红外遥控器的设计。这些设计题目可充分锻炼学生对8051定时器、按键扫描、LCD显示器、密码比较处理、歌曲旋律设计、A/D、D/A转换器的接口设计、串行通信及单片机对电机驱动的设计方法。在学生完成项目过程中，给予适度的指导，关键是让学生自己独立自主、保质保量地完成设计任务，把上课时的被动学习变为课外实践中的积极主动思考。一方面提高了学生的动手能力、解决问题的能力和创新能力；另一方面让学生带着问题学习，激发了其学习兴趣和热情，增强了学生的自信心，在课程教学实践中收到了很好的效果。

4 结束语

这些做法在教学过程中收到了非常好的效果。通过合理设计教学内容，提高了课堂授课信息量及授课效率，解决了学时少与授课内容多之间的矛盾；课堂引入Keil和Proteus仿真教学手段，大大提高了课堂的授课质量；案例教学法的实施，激发了学生的学习热情和学习兴趣，提高了学生分析问题、解决问题的能力，培养了学生的动手能力和创新能力。

参考文献

[1] 靳达.单片机应用系统开发实例导航[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[2] 陈明荧.8051单片机课程设计实训教材[M].北京：清华大学出版社，2004.

篇7

Abstract： A teaching philosophy method for improving the student ability and programming ability was proposed. By introducing the proteus and keil software in the classroom， students see the control object in real time and can do it themselves. It helps to lay a solid foundation for students graduating from design and electronic contest.

关键词： proteus；keil；单片机；教学改革

Key words： proteus；keil；single-chip microcomputer；teaching reform

中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）07-0219-02

0 引言

《单片机原理与应用》这门课程是一门实用性很强的课程，目前是讲课28学时、实验12学时，一共40学时。以前的教学都是主要讲述单片机的硬件结构以及相关的组成部分的工作原理，对编程的要求不高，而且用的教材一直是以汇编语言为基础的，这样学生学习起来，单片机的汇编语言指令系统容易与另一门课程《微型计算机原理与应用》的指令混淆。而且汇编语言编程对于有些学生而言有些难度，不太容易记住。在《单片机原理与应用》这门课的12个学时的实验中，大部分学生刚对编程环境有些熟悉，刚进入状态，实验就已经完了。很多学生学完《单片机原理与应用》这门课后，让他编写一个简单跑马灯的程序都无法完成。这样对学生后期要参加的一些竞赛活动都会有一些影响，如全国大学生电子竞赛、飞思卡尔电子竞赛等竞赛活动中，都会用到单片机，而且对学生的编程能力有一定的要求。以前参加竞赛的学生都是利用暑假时间来重新学习单片机的编程知识，这样学生就会花一部分时间去补习学过的知识。而且在毕业设计中，很多学生对于课题中用到的单片机的相关的编程也不太会。鉴于目前《单片机原理与应用》这么课程教学与实践中存在着的以上问题，所以《单片机原理与应用》这门课有必要进行课堂教学的改革。我们将通过改变教学观念和模式，注重实验动手能力培养和分析解决能力培养，在考试考核等方面也相应的改革尝试。

1 改革的理念及思路

《单片机原理与应用》这门课程教学改革主要是对教学方式的改革，本次改革的侧重点是学生的动手能力和编程能力的锻炼，选择C51教材。教学方式有两种主要形式：一是以教师为中心的传授知识型教学偏重于原理的论述和编程方法的介绍；二是以学生为中心的探究与体验型教学，重视应用和编程，解决具体问题。探究与体验型教学的特点是：把问题交给学生，在老师引导下收集资料、拟定方案、动手编程实验最终解决问题，实现相关的功能，并进行归纳总结。

基本的思路是：是让学生在探究对象解决“问题”的过程中掌握本课程的知识点和原理。教师在探究式学习中的主要任务是“引导”。让学生围绕问题去琢磨，真正进入到探究的状态。因此实施本项课改探究体验学习的关键：

①是根据教学要求和课程内容，使学生充分了解当前该领域技术发展的现状，以及《单片机原理与应用》相关的知识。

②提供条件动手实验解决具体问题，实现相关功能。

③课堂上引入Proteus和keil软件，使学生在课堂上可以对相关的软硬件有一个直观的了解，并激发学生对该门课程的兴趣。

1.1 具体的实施方案与路径 本课程的教学实施分两步：①课堂教学提出问题，讲授原理要能引起学生思考和探究兴趣。要用调研、查资料的方式让学生获取学科知识体系，引起学生探究热情。在课堂上引入Proteus和keil两种软件，让学生在课堂上对单片机相关的硬件和软件有一个直观的接触和了解。②综合运用计算机技术进行设计方案、电路原理图的绘制、软件的编写和调试、完成任务达到掌握知识的目的。

1.2 考核方式的改革 考核我们从以下几个方面全面综合评价学生成绩：

①采用阶段评价、目标评价、项目评价，理论与实践—体化评价模式。

②结合设计方案答辩、现场解决问题、提交作品、测验、考试等情况，综合评价学生成绩。

③既注重学生在实践中独立分析问题和解决问题能力的考核，又注重学生协同作业的沟通、协作能力和团队精神。

2 预期的成果

《单片机原理与应用》新教学方法的研究和推广，能真正把教师的一言堂变为引导学生积极思考、思想交流的大讲堂，使学生在实践中学会分析思考，掌握科学研究基本方法，在学习实践中唤醒自己的潜能，激发自己最大的创造力。学生自主提出的问题更能引起学生的兴趣和解决问题的欲望。获得深刻的体验。

《单片机原理与应用》这门课是我院自动化、测控、电子信息和通信工程、物理学的重要专业基础课程，每年约有400学生要学习该课程。也可以为相关工科专业的学生开设。

采用与开放性实验、课程设计和毕业设计以及大学生电子竞赛相结合的方式，充分利用现代媒体、实验室和图书馆资源，不仅为学生提供了锻炼动手能力环境，还为不同年级、不同专业的学生提供了交流、探讨和相互学习的机会。使我们的课堂得到延伸。培养学生的协调能力和团队精神。为学生的就业和将来工作奠定坚实的基础。

3 实际效果和存在的问题

从目前的教学效果来看，比以前取得比较好的教学效果。由于在讲课过程中，当讲到具体实例时，都会用Proteus给出仿真的电路图和实际运行的效果图，这样学生可以很直观的看到单片机具体的控制过程，而且让学生参与互动，充分调动了学生的积极性，学生通过在课堂上自己动手编写和修改程序来控制一个具体的例程，这样大家可以把学的知识马上进行应用，可以看到实际的控制效果，学生都愿意参与。而且，我们每4人为一个学习小组，有一个开发板，大家学完相关的知识点后可以在宿舍自己互相讨论，这样可以把相关的知识点学得更加的牢靠，而且动手能力差的学生可以通过其他同学的指导也可以很快上手。这样学完这门课后整个班级没有一个不会编程的学生。如果大家有问题不清楚的可以通过电话或者QQ的方式与老师联系，可以及时的解决学习中遇到的问题。学生学完后，都不再惧怕编写程序了。

当然也存在一些问题，如刚开始的时候大家互动不是很积极，但是通过几次鼓励以后大家逐渐的积极参与到互动环节中来，还有就是我们的开发板是用串口线进行下载的，但是现在很多学生都是用的笔记本电脑，没有附带串行口，调试起来不方便，就让大家通过Proteus先仿真，通过后再到有台式机的同学那调试具体的程序。后期将通过修改开发板下载模式或加usb转串口线的方法来改变这个问题。

4 结束语

通过这次教学改革，《单片机原理与应用》这门课从原先的汇编语言教学模式转变成现在的C51编程教学模式，并通过KEIL和Proteus软件的引入，使学生在课堂上可以比较直观的看到单片机对具体硬件的控制实现的现象，加深对单片机的认识和理解。使学生学完这门课后可以自己独立的设计一些简单的单片机控制系统，为学生后期的毕业设计、参加大学生电子竞赛等打下坚实的基础。

参考文献：

[1]马忠丽.影响教学改革的因素及对策思考.甘肃科技纵横，2004，6：154-155.

[2]陈桂友，柴远斌.单片机应用技术.北京：北京工业出版社，2008：20-35.

[3]黄秀海，滕清秀.教学改革效果的实证研究.当代教育理论与实践，2012，1：111-113.

篇8

关键词：单片机；课程；教学改革

《单片机原理与接口技术》课程涉及的知识点多，对技能要求全面，使得学习者备感困难。同时，由于高职学生的知识接受能力弱，传统教学方式必然造成学生听不懂，跟不上，进而厌学。面对以上问题，本文试图就高职特色的《单片机原理与接口技术》课程教学改革作一探索。

《单片机原理与接口技术》课程的特点

单片微型计算机因其具有集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低等特点而在过程控制、数据采集、机电一体化产品、家用电器、智能化仪表和网络技术中得到大量使用。国内高校、中专、高级技工学校都相继在计算机工程、软件工程、工业自动控制、机械电子工程、精密仪器、电工电力电子、电子工程等专业开设了《单片机原理与接口技术》课程。越来越多的企业也把掌握单片机技术作为招聘技术人员的标准之一。

高职院校中，由于学制限制，学时少，不少院校和专业将《单片机原理与接口技术》课程也作为对非计算机专业学生进行现代计算机技术的第二次认识和启蒙教育，因此该课程显得更为重要。学生一般都要进行计算机应用基础的学习，完成对计算机的初步认识和基本操作的学习。如果学生缺乏相关的硬件训练，将对计算机应用的理解和学习造成障碍。《单片机原理与接口技术》课程集成了计算机组成原理、微机原理、汇编语言等课程的相关内容，并且包含单片机技术本身的知识体系。单片机“麻雀虽小，五脏俱全”。为了弄清单片机的一个概念，往往要牵扯到更多的新概念。因此在学习单片机原理与接口技术的过程中，很多学生感到困惑和吃力。

根据学生特点和课程特点，教学中应注意的几个问题

《单片机原理与接口技术》教学中必须强化基础、注重应用，进行模块化教学。同时要把握好教学与培训、理论与实践两个方面的关系。教学与培训是有区分的：教学是强调系统的基础知识，培养学生进一步学习的能力；培训则是对有一定基础的学生进行短期强化训练，尽快上手，进入角色。教学必须由易到难，符合认知规律。教学内容既要有一定的先进性又必须相对稳定。单片机基础知识相对稳定，而接口芯片的发展则可以用日新月异来形容。单片机作为一门技术，《单片机原理与接口技术》课程必然是以实验为主的课程。

教学中应先给学生一个总体的知识框架和学习脉络，让学生在任何时候对基本知识的把握都是清晰和完整的。学习单片机是一个渐进的过程，往往学习一遍难以完全掌握，而且这门技术也在不断发展，因此要培养学生的自学能力。教学中要讲清、讲透单片机硬件结构。根据教学要求和学生实际，对接口技术及接口芯片的讲解和使用可简可繁、可多可少。有条件的情况下，相关专业应开设专门的《单片机原理与接口技术》实践技能培训课程。一般专业也要充实实验教学，开足基础实验，作为理论教学的有力补充，以加深学生对基础知识的理解和基本技能的训练。

探索有高职特色的《单片机原理与接口技术》课程教学方法

“教、学、做合一”教学法在单片机课教学中，要充分发挥教与学的积极性，努力走“实践―理论―再实践”之路。强调在做中教，在做中学。通过理论教学以及实验和实训的有机配合完成教学目标。

3P教学法3P的概念是指原理（Principle）、实践（Practice）和产品（Product）的三者合一，是“教、学、做合一”的具体应用，将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能、制作产品为教学目标，较好地体现“学用一致，知能并举”的教育思想。在单片机教学中，这种教学法是非常值得提倡，并取得显著成效的一种方法。

案例教学法教师可在上课前让学生预习教师准备的实例材料，形成一定的看法，做好实例讨论的课前准备；在课堂中，针对实例出现的问题，教师组织全班讨论，由学生找出解决的方法，做出辨析；最后教师作简短的点评或补充性、提高性的总结。

上好每一堂课，注重教学设计

要提倡学生参与教学。这就要求教师在备课时不仅准备专业技术内容，更要研究教法，即如何利用“项目”、“实例”、“问题”等手段来激发学生的兴趣，提高学生参与程度，这也是课程设计的重要内容。教学设计有以下几种方法：（1）根据课程教学内容划分教学单元，按照一体化原则进行设计。（2）确定每个单元课程目标，包括知识目标和能力目标。（3）选定每个单元课程单项实训项目，以实例贯彻单元教学之中。（4）确定演示、实验、实训、实习等内容。（5）引入案例，问题驱动，操作演示，展开知识，讨论问题，总结提高。（6）板书演示，示范操作。（7）自查课程目标、层次、进度、信息量等。

参考文献：

[1]张华.课程与教学论[M].上海：上海教育出版社，2001．

[2]门振华.职业技术教育概论[M].重庆：重庆大学出版社，1988．

篇9

关键词：单片机；民族大学生；教学

作者简介：闫学勤（1978-），女，新疆吉木萨尔人，新疆大学电气工程学院，讲师；帕孜来·马合木提（1962-），女，维吾尔族，新疆吐鲁番人，新疆大学电气工程学院，副教授。（新疆 乌鲁木齐 830047）

基金项目：本文系新疆大学精品课程“单片机原理及应用”、新疆大学2013年度“大学生创新训练计划”重点项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0119-02

随着电子信息技术的不断发展，单片机以其优异的性能和低廉的价格被广泛应用于社会生产生活的各个领域。由于单片机作为微控制器（MCU）的应用领域越来越广泛，社会对单片机开发应用人才的需求也不断提高，因此许多高校电子信息类专业都开设了单片机原理及应用课程。[1]但由于这门课程实践性较强，课程内容抽象，学生普遍存在理解和学习问题。因此，如何切实提高学生的学习热情，使学生能够真正掌握并利用单片机解决实际问题一直是教研教改的重点内容。新疆大学电气工程学院作为自治区电气工程、控制工程、热能工程等领域层次最高的人才培养基地，为了减轻少数民族毕业生就业困难和压力，针对少数民族学生的特点，改革教学方法和手段，加强民族学生单片机实践和综合能力的提升。这不仅关系到课程的教学任务是否能够顺利完成和实施，更关系到少数民族学生在该技术领域的学习和发展。

一、民族大学生在学习中遇到的问题

经过近几年的教学实践，教学过程中民族学生普遍存在学习积极性不高、学习效率低的情况。这主要有以下几方面的原因：

1.少数民族大学生的学习基础薄弱

新疆少数民族同学大都来自南疆，中小学基础教育薄弱，汉语水平普遍不高，他们进入大学以后由于是汉语授课，学习很吃力，理解不够，学习效果不理想。

2.少数民族大学生学习兴趣不足

许多厌学的学生都是因为对所学的专业不感兴趣。因此，提高少数民族学生的学习兴趣是改善这一状况的前提。这就需要任课老师多解释，多鼓励，给学生自信心，让民族大学生对学习感兴趣，真正成为学习的主角。

3.民族大学生的学习习惯和动手能力不强

现在许多大学生普遍存在上课不注意听讲、不做笔记、课下很少看书、不认真做作业的现象，没有养成良好的学习习惯。如果民族同学也这样，那么教学效果必定不好。而且，新疆少数民族地区教育基础条件艰苦，教育资源有限，少数民族学生很少参与课程实践，因此普遍动手实践的能力较弱。[2]另外，由于少数民族同学普遍存在语言和文化基础的双重学习障碍，往往除了按规定计划安排学习外，自己很少主动参考和阅读课外读物，专业知识较窄。

二、“单片机原理及应用”教学方法的思考

由于民族班学生与汉族班学生的基础条件有很大差别，因此不能简单地从教学大纲上加以区别，而应从教学方式、方法上进行改革，更有针对性。新疆大学电气工程学院自动化专业对人才培养规格有不同定位：汉族班是以工程研究应用型为主，而民族班要突出应用技术的特点。所以作为实践类课程，如何教好“单片机原理及应用”课程一直在不断研讨中，而且该课程也获得了“新疆大学精品课程”的支持。

“单片机原理及应用”课程的主要内容是以MCS-51单片机为主线，从实用角度出发，介绍了MCS-51单片机的硬件结构、指令系统，并从应用的角度介绍了汇编语言程序设计与各种硬件接口、各种常用的数据运算和处理程序、接口驱动程序以及MCS-51单片机应用系统的设计。[3]在课程教学中为了突出培养目标“应用技术”特点，使民族班学生的学习积极性和学习效果得到显著提高，结合民族班学生情况，对教学方式方法从以下几方面进行了改进：

1.注意授课语言表达方式

由于大多数民族班学生的汉语水平不高，因此在授课时教师应将授课内容通过浅显易懂的表述方式来表达，要有耐心，并且注意讲话语速，通过生活中的常见实例，运用类比和推理等方法使学生理解课程内容，掌握课程重点。

2.采用“引-激-拓”教学模式，激发学生的学习兴趣

以往传统“填鸭式”的教学方法不适合当前民族班学生。学生是课堂教学的主体，在教学中应该不断鼓励学生主动参与、勤于动脑，培养学生分析问题和解决问题的能力。因此，将“引-激-拓”课堂教学模式引入到民族班教学中，通过引入学生感兴趣的事例，调动学生的注意力，从而激发学生的好奇心和求知欲，激发学习兴趣，加强知识点的拓展，增强学生解决实际问题的能力。

3.运用多媒体教学手段，加强学生对抽象概念的理解

制作图文并茂、声像俱佳的多媒体课件，利用多媒体的教学特点，将课程中抽象的理论知识和实际操作步骤通过动画和图片等灵活的互动手段向学生演示，使教学更直观、更生动，从而达到提高课堂教学效率的目的。

4.督促学生养成良好的学习习惯

养成良好的学习习惯是成功的要素。民族班大学生必须要做好课堂笔记，课后认真复习，并将系统设计方案思路和方法以及学习心得、问题等做好记录，定期进行检查。同时学会运用课外参考资料，拓展知识面。在每次上课时，多采用提问方式进行教学引导和启发。这种方式有利于师生间的互动，检查学生的学习情况，督促学生集中注意力，对学习效果起到促进作用。[4，5]

5.促进师生间互动，提高学习效果

在教学中鼓励学生说出自己对课程内容的理解，这样可以加深学生理解授课内容的含义，而且也提高了汉语水平。每周定期辅导，检查学生的课堂笔记和学习心得，掌握学生的学习动态，并针对问题进行答疑解惑。由于该课程理论知识过于枯燥，为了加强学习效果，在某些实际应用章节内容利用学生的兴趣、勇于竞争和挑战的心理，将学生组成团队，作业提前分配到课下，让同学们有充分的准备时间，课上安排15分钟让同学们进行表述，启发设计思路，有意识地互相对比学习，既激发了学生的学习兴趣，提供了展示自我的机会，培养学生严谨的治学作风，又加强了师生互动、学生间互动，活跃了课堂气氛，达到良好的教学效果。

6.加强动手实践能力的培养

单片机原理及应用是一门实战性很强的学科，只有多动手才能掌握它的精髓。因此大力鼓励和引导民族班学生走进实验室，利用Proteus仿真软件增强教学实践性，使学生对所学知识有了总体认识。在此基础上结合硬件实验系统，支持学生设计和制作电路板，焊接元器件，让学生独立完成所安排的任务，培养学生解决实际问题和创新的能力，使他们从软件到硬件使用有一个质的飞跃。

7.把科研成果引入教学，鼓励学生参与大学生创新活动

新疆大学一直大力鼓励学生参与大学生的科研实训和创新活动。为了加强学习效果，提高民族学生的综合素质，教师们将科研成果引入教学，支持民族学生将自己的想法变成现实，鼓励民族班学生协助教师进行实验和科研研究，不仅能提高学生的学习主动性，还能在实践中锻炼他们的动手能力。[6，7]

三、教学改革效果

1.课堂和实验课教学效果

通过教学设计和教学实践的改革，民族大学生普遍对学习充满了兴趣，在课堂上能够跟着老师的教学节奏上课，并且主动积极地思考和回答问题，课下能主动查阅资料提出问题，勤于动脑。在实验课上，大多数同学能够独立完成基本实验内容，还有些同学则更深入，与老师探讨优化改进思路，完成综合设计内容。

2.大作业反馈教学效果

从最近几届不同专业班级上交的大作业来看，民族学生结合自己的专业以及感兴趣的内容在选题上发挥主观能动性，选题应用面比较宽，如教室节能照明、智能家居、智能功率表、小车调速系统等，涉及到过程控制和运动控制的内容。在完成大作业的过程中，民族同学通过自己独立查阅资料文献并努力思考，初步掌握了单片机控制系统的设计和制作方法。这不仅巩固了课堂教学和实验效果，同时还对提高他们的动手实践能力打下了坚实基础。

四、结束语

通过分析民族班学生在学习“单片机原理及应用”课程时遇到的困难，结合理论和实践，在教学方式和方法上提出了自己的思考，实施后学生学习的主动性和教学成效有明显的改善，为培养民族生实践动手能力提供了有力的帮助。老师一定要爱学生，要有耐心，鼓励他们，培养民族大学生的动手实践能力，使他们成为社会需要的人才。

参考文献：

[1]龙志强，施晓红，谢云德.“任务驱动法”在单片机系统设计教学中的实践[J].实验室研究与探索，2008，27（3）：101-102.

[2]陈峦，马小洁，姜波.以就业为导向的新疆少数民族高等工科教育改革[J].中国电力教育，2008，（15）：37-39.

[3]王晓娜，宋世德，王彦霞.单片机实验教学方法的研究[J].实验科学与技术，2012，10（1）：69-70，73.

[4]史成芳，程荣龙.基于“案例驱动”的单片机教学方法研究[J].实验科学与技术，2010，8（6）：93-94.

[5]杨立生.单片机教学方法研究[J].中国现代教育装备，2010，

105（17）：84-85.

篇10

【关键词】单片机原理与应用课程

教学改革 实践

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）02C-

0118-02

单片机原理与应用课程是高职电气类专业一门十分重要的核心课程。但是，由于该课程内容抽象，相关课程繁多，学生普遍反映难以学习和掌握。笔者结合自己多年教改的体会，分析了单片机课程教学目前存在的一些问题，并提出了改革其理论教学和实践教学的一些措施。

一、目前高职单片机教学存在的问题及原因

（一）教学内容及教学安排与高职单片机课程的教学目标不一致

1.理论教学内容方面。传统的单片机教材一般分为理论与实验两部分。理论教材的内容一般是以单片机的结构为主线，先是论述单片机的基本结构，接着是单片机的指令系统和汇编语言程序设计，然后是单片机的内部资源及编程、单片机的各种接口及应用，最后是各种元器件的应用。这样的教材详细讲解了单片机的结构和功能，为学生全面掌握单片机的理论知识提供了便利。但是，对于高职院校的学生来说，这样的教材不是很适宜。因为，第一，高职院校的学生基础较差，学习能力不强，对于抽象的理论知识难以理解，也不很感兴趣；第二，传统教材的内容陈旧，理论性强，实用性差，未能突出高职院校培养应用型、技能型人才的特点；第三，传统教材的内容与实际应用相脱节，缺少单片机开发应用的最新成果。

2.实验教学内容方面。传统的实验教材一般是根据实验室所配备的单片机实验箱来编写的验证性实验或一些简单的设计性实验。做实验时学生只需按给定的实验步骤进行简单的硬件连接、程序录入和编译下载；无须了解整个系统的开发、调试及工作的过程。这样的实验教材与理论教材的关联是很少的，各自独立成书，理论课与实验课各自为政，相互脱节，其结果必然是使理论教学和实验教学难以相辅相成、相互促进。

3.教学内容的安排上，理论教学与实践教学相分离。单片机课程传统的教学模式一般是：理论教学在教室讲解，实验教学在实验室操作，二者实施的时间、空间完全各自独立，其中又以教室的理论教学为主。这种教学安排将理论教学和实验教学相分离，既无法充分发挥理论对实践的指导作用，也无法及时地通过实践来加深对理论的理解。

（二）传统实验的方式单一、效率和效果差，无法达到培养学生实际动手能力的目的

传统的实验教学大多采用实验箱实验的方式，在实验室中进行，它往往会受到诸如硬件资源、实验时间和实验场地的限制。学生在做实验时，一般是在实验教材的指导下，按已给出的程序（有的甚至是已调试编译好的可执行代码）和已给定的实验连接简图进行，学生无须了解整个系统的电气原理。因而即便学生已按要求正确无误地完成了整个实验，得到了相关的实验结果，但他们对整个系统的工作还是一知半解，没有一个整体的概念，最终还是不会设计电路，有的甚至连基本的电路图都看不懂。这种实验的实验方式单一，实验的效率和效果都很差，根本达不到培养学生实际动手能力的目的。

（三）教学的方式、方法及手段有待提高

单片机技术是现代电子工程领域一门迅速发展的技术，不仅其芯片型号及功能日新月异，而且开发其应用系统的技术手段和方式方法也层出不穷，各种各样的仿真软件大量涌现，单纯依靠板书教学（或“板书式”的多媒体教学）以及实验室内的有限实验，已越来越跟不上技术的发展，越来越适应不了高职院校培养学生实际动手能力的需要。

二、理论与实践方面的改革

（一）理论教学的改革

1.重构教学内容以适应单片机技术的快速发展。结合职业院校单片机教学的目标及学生学习的特点，我们根据单片机应用系统的实际开发过程，基于项目导向的原则，对单片机课程的教材进行了重构，开发出新的单片机教材。新教材摈弃原来的章节概念，打破了原有的知识体系，不再以单片机的结构为主线，而是依据任务驱动、项目导向的教学思路，以项目实践为单位来组织教学内容，将单片机应用系统的设计与开发过程与单片机的相关知识点有机地结合在一起，使学生在学习各个单片机应用系统（即项目实践）的设计与开发的过程中，认识单片机，掌握单片机，应用单片机。对各个项目的编写，一般是先提出项目要求，然后给出能仿真实现的系统电路原理图及程序，接着再陈述本项目所涉及的理论知识及本项目的设计思想、工作原理和过程，最后是相关的理论拓展及相应的技能拓展项目，以便学有余力的学生进行更深入的学习，使之拥有广阔的自主学习和自主创新的空间。所有的项目安排我们都遵照由浅入深的原则，通过渐进的学习逐步提高学生的知识和技能。教学改革的基本思想是强调“做中学”，每一个项目均能通过仿真实验来展示系统运行的结果，既直观生动又费时不多，大大加强了理论与实践的联系。

2.引入C51语言的教学，降低单片机指令的学习要求及难度。传统单片机的教学及其应用系统的开发，一般都是以汇编语言作为开发工具，因为汇编语言具有代码紧凑、执行时间短、控制及时等优点。但是随着单片机技术的发展，其编程繁琐、可读性差、可移植性弱等缺点越来越难以接受；相反，C语言在功能上、结构上、可读性和可维护性上有明显的优势。因此，目前单片机C语言已非常流行，绝大部分的应用系统均可直接用C51来编写，而且在企业的实际应用中已很少有人使用汇编语言来编写程序。有鉴于此，我们将C51语言引入单片机的教学，这样就可以将汇编语言及单片机的汇编指令等传统中极为重要的教学内容作为稍有了解即可的知识，使学生无须花费大量的时间和精力去学习汇编语言及有关指令，从而大大降低单片机理论教学的难度。

3.引入Keil及Proteus的教学，充分发挥单片机仿真软件在理论教学上的辅助作用。Keil编译软件可以对汇编语言、C语言进行编译与调试，Proteus仿真软件可以对数字电路、模拟电路、单片机及其电路进行仿真。将Keil编译软件与Proteus仿真软件相结合，可以在计算机上调试和仿真单片机应用系统的运行情况及结果。过去，我们通常都只是将这两个软件应用于实验教学，而忽视了它们在理论教学上强大的辅助作用。实际上，在理论教学时，通过Proteus仿真，我们可以直观地观察到教学案例的实际运行效果, 这样对理论教学有很大的辅助作用，这主要体现在：（1）能够直观形象地显示案例的运行结果，加深学生的印象和感性的认识，并提高学生学习的兴趣和积极性；（2）可检验案例设计的正确性；（3）直观地见证程序的执行过程及结果，方便理解案例程序；（4）学生课后可随时对课本的所有案例进行仿真验证和学习，以帮助学生理解课本的相关知识，使仿真实验成为可指导学生学习的、可靠的“老师”；（5）通过仿真实验，学生可以从严重依赖于实验室实验的状况中彻底解脱，只要有电脑，在宿舍就可以进行单片机仿真实验。

（二）实践教学改革

1.实践内容层次化，实验形式多样化。将单片机的实验，按内容深浅的不同划分为三个层次，即验证型实验、综合型实验和课程设计型实验；按实验形式的不同划分为四种，即仿真实验、实验箱实验、实验板实验、实际工程应用实验。实验时不管是什么层次的实验均要求先进行仿真实验，而且对于仿真实验除了刚开始学习Keil和Proteus软件时，在实验课堂上统一完成外，其他的仿真实验均要求学生利用课外时间在实验室外独立完成。

验证型实验一般只进行仿真实验，其内容均选自理论教学的案例（目的是加强理论与实验的关系），均作为课外作业的形式布置给学生完成。当然，上课时老师可以将仿真结果演示给学生看，学生在课外只需按照案例给出的程序和电路图即可进行相应的仿真实验。做这种实验的效率很高，不用占用上课时间，而且其仿真效果也很好。通过这些实验，一方面可加深学生对理论教学内容的理解，另一方面可让学生逐步熟悉Keil软件和Proteus软件的使用。

综合型实验是对单片机某一项目内容进行较深入的实验研究，其内容可以是理论教学中所讲到的某一较大的案例，也可以是实验箱或实验板所配送的某一专题的实验案例；我们可以根据实验的时间及实验内容的难易来确定是否给出电路和程序，是否只要求做仿真实验或是还要做实验箱、实验板实验等。通过这种实验一方面可进一步提高学生进行仿真实验的技能，另一方面也让学生逐步熟悉实验箱或实验板等单片机应用系统的开发工具，为学生进行下一步的实际工程应用打下坚实的基础。

课程设计型实验是在单片机课程学习完成后，针对单片机在实际生产、生活中的具体应用而开发的一个单片机应用系统，如数字多用仪表的设计、红外遥控系统设计、简易电子琴设计、带农历的万年历设计，等等。对于课程设计型实验，学生不再单独进行，而是按小组进行，而且要求同学们按照单片机实际工程应用的开发程序完成整个过程，这包括软硬件的设计、仿真实验的实现、电路板的设计与制作、元器件的购买与安装、程序的下载与运行等。通过这种实验可以让学生掌握单片机应用系统的整个开发过程，为今后的实际工作打下坚实的基础。为了保证实验的成功率，增强学生的信心，开始可以先选择一个极其简单的验证型实验来进行，以便让学生熟悉整个单片机应用系统的开发过程，然后再真正从事复杂的课程设计型实验。

2.通过引入仿真实验，大大提高实验的效率和效果，从而可增加实验的内容和难度。如前所述，我们在理论教学和实验教学中均已引入Proteus仿真软件与Keil编译软件，通过仿真实验，可以将很多实验（尤其是验证型实验）作为作业的形式布置给学生，要求他们在课外仿真实现。对于需要用实验箱或实验板进行的实验，我们也要求学生先在仿真软件中实现，然后再进行实验箱（或实验板）的实验，观察硬件运行的结果与软件仿真的结的差别。这样做的目的是将整个实验一分为二，仿真部分学生利用课外时间在自己的电脑上完成，实际硬件实验的部分在实验室完成，从而大大提高实验的效率和效果，为增加实验的内容和难度提供可能。

【参考文献】

［1］陈龙，张亚君.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用［J］.实验技术与管理，2009（8）

［2］唐炜.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革［J］.实验室研究与探索，2010（5）

［3］王新刚，余洁.浅谈单片机课程教学质量的提高［J］.教育与职业，2010（11）

［4］陈宜建.虚拟实验在单片机教学中的应用［J］.中国职业技术教育，2010（2）

［5］熊春如，彭小娟，刘世安.项目驱动在高职单片机C语言教学中的实践［J］.职教论坛，2010（5）

［6］丁保华等.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践［J］.实验技术与理管，2010（1）