单片机原理及应用范文1
【关键词】单片机；Proteus；教学改革
Abstract：This article analyzes the drawback of the MCU teaching in the high school，and proposes a reform measure of single chip computer based on proteus and keil simulation software，makes up for the drawback of traditional teaching method.This method enriches the theory teaching methods，motivates students’interest，and training students’practical ability.
key words：MCU；proteus；Teaching reform
由于单片机体积小、可靠性高、功能较强、价格便宜以及应用广泛等诸多优点，被广泛应用于工业控制、自动化设备、仪器仪表、现代化家电以及通信等各个领域。单片机原理及应用课程是高等院校自动化、电气工程及其自动化和电子信息工程等专业的一门专业基础课，在学生以后的毕业设计、电子竞赛和工作中会起到很大的作用。单片机原理及应用课程已经成为各大学和高职院校机相关专业开始的一门重要的课程。然而，在传统教学中，这门课程的教学偏重理论教学，而且实践教学内容老旧，不能跟随时代的发展而进行相应的调整[1]。单片机课程的教学需要老师能够转变教学观念，从注重知识向注重技能教学进行转变。本文探讨了基于Proteus仿真软件的单片机教学，希望能为广大单片机教学工作者提供一点思考。
1.单片机目前教学中存在的问题
传统的单片机课程教学存在许多问题，主要表现在课堂教学主要以PPT形式讲解内容，缺乏生动性和演示效果；单片机实验主要以实验箱为主，只能完成一些基础性实验，很难实现现代实验教学改革中提出的“优化课内，强化课外”的实验教学意识。不利于学生综合知识体系的建立，更不利于培养学生的创新思维和创新能力[2]；上课及实验以汇编语言教学为主，主要的实验内容为指令的操作训练及部分外设的简单编程。此种教学实验方法已经远远落后于社会对单片机开发设计人才的需要。培养出来的学生在毕业设计需要进行单片机综合设计的时候表现出不知所措，也不知道如何进行芯片选型，更不必说如何进行完整的系统方案设计[3]。这些都是以往单片机教学中存在的问题
2.教学改革手段
将Proteus和Keil引入到单片机课堂教学。Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。此外，Proteus软件具有强大的单片机原理图制作能力，并且能对设计的电路图进行实时交互式仿真，能为设计人员提供多种虚拟仪器。它是目前最好的仿真单片机及器件的工具。目前，该软件在国内已经受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师以及致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐[4][5]。
下面笔者以一个实例为例来介绍基于Proteus和Keil的单片机教学方法。实例主要包括单片机AT89C51、串口、七段共阳极显示数码管。串口采用查询法接收数据。查询法的原理是不停的检测串口接收中断标志RI，当RI等于1时，代表接收到数据，立即将RI标志手动清零。然后将接收到的数据转换成数码管可以显示的代码，然后送P1口显示[6]。同时，将接收到的数据通过串口回传。仿真时要用到串口调试助手，本文采用的串口调试软件为ComMaster。将串口调试软件和Proteus中的串口的接口和波特率设置好以后，就可以通过ComMaster把数据传送到单片机，同时会接收到回传的数据。可以观察接收到的数据和发送的收据是否一致，这样也可以检验程序设计的是否有问题。
图1 单片机串口接收数据并显示
图2 Keil开发编译环境
需要注意的是Proteus仿真软件中，单片机与PC串口连接时单片机RXD与PC串口的RXD连接，单片机的TXD与PC机的TXD相连，而实际的单片机开发板与PC机相连的时候，单片机的RXD要与PC机的TXD相连。
通过结合Proteus软件和Keil C51软件对51单片机的串口进行仿真后，学生能对51单片机串口的硬件电路设计和程序设计有一个很好的理解。同时，此案例能够将51单片机和PC机串口通信的问题在学生脑海中建立一个直观的印象，加深学生对本次授课内容的理解和直观感受。
3.结束语
Proteus和Keil仿真软件的引入，从某种程度上说是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。采用Proteus仿真软件结合Keil C51单片机开发环境，能够解决目前单片机教学中教学案例陈旧、设备更新速度慢等问题，提高了单片机课程的教学质量，对于提升学生的单片机设计能力和创新能力具有非常明显的效果。本文所讨论的单片机教学改革形式已经在时间教学过程中得到实施，有了一些初步的成果：学生的学习积极性得到提高，教学的效果有了提升。
参考文献
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[3]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）：27-28.
[4]张宏伟，阎有运，王新.单片机实践教学中所存在问题[J].实验室研究与探索，2009，28（4）：206-208.
[5]陈晓雯.单片机教学改革的研究与实践[J].信息与电脑，2011，5（2）：202-203.
单片机原理及应用范文2
（长春理工大学机电工程学院，吉林长春130022）
摘要：“单片机原理及应用”课程理论与实践联系紧密，学生通过实践才能打下坚实的基础。本文对目前本课程教学现状及影响大学生学习主观能动性的因素进行了阐述，并探讨了加强本课程实践教学的可行方法。
关键词 ：单片机原理；应用；主观能动性；实践教学
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1671—1580（2014）08—0055—02
收稿日期：2014—04—16
作者简介：王红平（1976— ），女，内蒙古包头人。长春理工大学机电工程学院，副教授，博士，研究方向：机械电子工程。
高艺（1968— ），女，吉林长春人。长春理工大学机电工程学院，副教授，博士，研究方向：机械电子工程。
于正林（1971— ），男，吉林省吉林市人。长春理工大学机电工程学院，教授，博士，研究方向：机械电子工程。
“单片机原理及应用”课程是工科本科生的一门专业技术基础课，其最大特点是理论与实践联系紧密，突出应用。通过很强的实践动手能力的培养，为今后从事生产第一线的技术和管理工作以及进一步提高科学技术水平打下坚实的基础。［1］
作者结合本学院学生学习“单片机原理及应用”课程的实际情况，探讨学生在“单片机原理及应用”课程中如何发挥主观能动性，系统深入地研究提高学生参与课程的主观能动性的教学方法，尤其是在实验及课程设计中提高学生主观能动性的教学方法。［2］
一、学校课程教学的现状
目前，老师教授该门课程采取板书辅助多媒体的授课方式。由于本课程具有抽象性，使许多学生对这门课程存在恐惧心理。对单片机课程抽象知识点的讲解仅仅通过教师的嘴和笔无法达到准确和生动描述的效果；而实验内容多年一成不变，且实验以验证性实验居多，自主性实验很少，导致学生实验课程的学习变成走马观花的状态。［3］
在单片机课程的学生能力评估方面，基本仍然采用常规的课程评价方式，即课堂出勤方式、作业以及闭卷考试综合评定。这种评定体系并没有考虑该门课程实践环节的重要性，使学生掌握知识时偏向于理论的死记硬背之中，而忽略了真正的动手实践能力，使本来就惧怕这门课程的学生无的放矢，更加不愿意去接触真正有意义的实践学习，这样就培养出一批批手高眼低的工科学生。
二、影响大学生学习主观能动性的因素
（一）缺乏学习的主动性
“单片机原理及应用”这门课程不像其他课程具有细致且清晰的思路以及逻辑推理, 其抽象的软硬件内部结构、超强的实用性要求时刻考验着学生。这就要求学生有知难而进的进取精神，表现积极的学习态度。但大多数学生没有掌握该门课程的学习方法，不懂得利用充分实践的方法去理解和掌握，结果产生了恐惧心理和畏难情绪。
（二）教师及教学资源的质和量
课程教授包括教师和教学内容两个方面。教师要有很强的责任心，教授的内容要保证满足大纲要求，使学生在有限的学时中最大限度地获取知识。
就目前而言，本校单片机理论课时仅有32学时，实践课时为16学时，这就产生了课程信息量大与课时少的矛盾。因此，课堂教学信息量的增加是一个必然趋势。“单片机原理及应用”这门课程如若采用板书为主的传统授课方式固然能使学生在接收知识点时随着教师的板书有更多的思考时间，但也不可避免地使授课信息量减少；如果采用多媒体方式，知识量增加了，但学生程度不同，又不能保证所有学生能及时理解所学知识。［4］
（三）实验教学环节薄弱
对于实践性很强的单片机课程，实验环节尤为重要。实验环节的教学质量受到多方面因素的影响。首先，实验设备能否满足实验教学内容。本校单片机课程实验经历多年的更新换代，目前采用较为适用的教学实验设备，能够实现仿真与实际相结合。除了实验设备之外，还有诸多细节方面的问题,如实验教师的引导是否负责、到位？实验课前的预习是否能够完成？实验内容的安排是否合理？如果实验前的准备学习被忽略,学生便难以顺利完成实验，而教师安排的实验难度、具体教授方法不当，学生也难以顺利地进入实践学习之中。这样，学生就会对实验产生厌烦心理，难以获得良好的学习效果。
三、实践教学的改革探索
（一）将学习兴趣的激发贯穿于实践教学始终
学习兴趣是学习课程的最好动力。激发学生对本门课程的学习兴趣是学好课程的首要前提。由于课程中抽象的知识时刻考验着学生, 使学生产生畏难情绪，这就要求教师不断地借鉴和学习更好的教学方法，同时，结合自身教学特点，加强教学与实践环节的结合，从而将学生学习兴趣的激发贯穿于实践教学始终。
例如，对于抽象知识点的讲解, 在多媒体形式的表达和演绎中，穿插易于理解的分解动画视频，模仿单片机软件执行中的运行过程，能够帮助学生很好地理解；同时，可以将难以理解的知识点进行拆分，要求学生在课后通过查资料进行总结，并利用每堂课10分钟的时间让学生轮流讨论，验证自身实践学习的情况，并作为一种考核机制；同时，对与之相关的实验内容，提前提供给学生相关的仿真软件，通过降低难度，让学生在个人电脑上进行程序的初步设计和模拟仿真，先从自身的探索实践中找到乐趣，增强信心，再在真正的实验中结合硬件系统加大难度。通过这样的知识点分解方式学习，学生会更有信心学好这门课程。
（二）改变实践教学策略
在实践教学中要体现学生为主体，教师为主导的特点，教师可依据教学大纲设计实验教学内容，提前提出若干不同的实验主题，让学生自发提出若干相关主题的各种任务，然后师生互相交流信息，再由教师最终布置与之相关的若干接近实际生活的实验任务，让学生依据自己提出的待解决任务完成相关实验，这样就充分发挥了学生的自主性。而且通过采集任务的方式，学生也能够从中了解单片机知识点的应用，进一步构建和丰富自己的知识体系。同时也避免了由于同一个实验内容面对班级内的所有同学而对部分学生探究知识的主动性的限制，也避免了某些学生可能的“浑水摸鱼”。［5］
（三）结合实际确定课程设计内容
若让学生真正掌握实践性强的课程，就需要与实际生产生活相联系，因此，单片机的学习仅仅通过实验的实践是不够的，还需要学生进行亲身实践，也就是必须经过硬件电路及其电路板的绘制、焊接元器件、程序编制、仿真调试等实践过程，才能真正掌握单片机的理论知识和应用技能。
目前，大部分单片机的课程设计是教师设置与实际接近的难度适宜的课题，学生根据自己的能力和爱好选取其一，但完成内容仍局限于电路原理图的绘制，进展较好的也不过是采用仿真软件进行模拟调试，距离真正的设计还有一定距离。为提高单片机课程设计质量，并测试学生在有限的课程设计时间内的接受能力，本校单片机课程设计以大珩班为对象，分成3~5人的设计小组，进行了难度适宜的课题设计。最后，学生均完成了设计内容，并上交了实物成品，感到受益匪浅。可见，单片机课程设计在教师指导下，完成从资料收集到软硬件设计与调试、PCB 电路板设计、仿真调试等过程是切实可行的。
（四）新型考核机制——“实验—课程设计—成果比赛”一体化
传统课程的考核方式并没有过多地体现实践的重要性，仍以理论考核为主，这与本课程的特点不符。为加强实践环节的考核，可以加大实验成绩在总成绩中的比重，使课程总成绩包括平时成绩、实验成绩、期末成绩。目前，本校平时成绩占总成绩的20%，实验成绩占总成绩的10%，期末成绩占总成绩的70%。这种考核已经加入了实践环节，但比重仍然过低。今后将进一步加强实践环节的比重，并对各个部分的考核分布进一步细化。
［
参考文献］
［1］杨杰，王晓初，王晓红.单片机课程教学的实践与探讨［J］.广东工业大学学报，2009（9）.
［2］ 邵留，江敏，李娟英.浅谈高等教育中学生学习的“主观能动性”［J］.中国校外教育，2011（2）.
［3］徐德勇.探讨通过单片机实验培养学生的能力［J］.电脑知识与技术，2009（5）.
单片机原理及应用范文3
关键词：CDIO；单片机原理；教学改革
作者简介：王朋（1976-），女，吉林省吉林市人，黑龙江科技大学电气与控制工程学院，讲师；郭明良（1970-），男，辽宁海城人，黑龙江科技大学电气与控制工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150027）
基金项目：本文系黑龙江省教育科学“十二五”规划课题（课题编号：GBB1212052）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）14-0083-02
现阶段很多课程的教学过程中，无论是理论教学环节还是实践教学环节，仍停留在以教师组织引导为主线的模式，这种教学形式有利于系统的科学知识的传授，但却忽视了学生的学习认知中的主体作用，尤其是对于“单片机原理及应用”这样综合性、设计性、实践性较强的专业课程，不利于具有创新思维和创造能力人才的培养。CDIO是近年来提出的一种以工程项目设计为导向、注重学生工程能力培养的新型教育模式，在课程的教学活动中将理论教学及实践环节设计都围绕“项目”这个核心，强调学生做为主体参与整个教学过程，真正实现“做中学”和“基于项目教育和学习”。[1，2]结合黑龙江科技大学（以下简称“我校”）电气工程及其自动化专业课程体系结构[3]及“单片机原理及应用”课程的特点，在课程的教学中引入CDIO三级项目实践教学法，对课程所在核心课程群、课程内容、教学方法、项目实施平台及其他教学支撑体系建设等进行了研究和实践，使课程理论教学与实践教学融相互融合，将过去的被动学习变为主动学习，形成一个有机的整体，增强了学生的学习兴趣，教学效果明显提高。
一、CDIO三级项目教学体系的构建
对原有理论教学+实验+工程实训的三个独立教学体系进行研究和改革探索，将“单片机原理及应用”课程与“可编程逻辑控制器”、“微型智能控制技术”、“传感器与检测技术”、“智能控制技术”共同组成智能控制核心课程群，是电气工程及其自动化专业四大专业核心课程群之一。
1.第三级项目的构建
将课程分为单片机基础知识，中断技术、接口技术、汇编语言程序设计等模块，针对每个模块的特点和自身需要构建三级项目，既可以是课堂上针对某个知识的小组设计讨论，也可以是几个章节的综合应用，依托单片机基础工程实践基地，主要包括单片机引脚识别、存储器数据传送、流水灯控制、步进电机控制、LED显示等实践内容，加深学生对单片机接口、汇编语言编程等的理解和应用。并在三级项目实施环节创新采用了实践-理论-再实践的项目实施方法，即在学习单片机基础理论课程之前先利用一周左右的实践，依托工程实训基地，对学生进行简单的基础知识介绍后先进行一次三级项目工程实践实施，如单片机引脚功能学习、片内外数据传送、流水灯控制等简单的三级实践项目，让学生在实践中找到需要学习和掌握的知识和重点，快速对所有学习的核心课程及应用有基本的理解，对所学课程更加感兴趣，带着问题进行理论学习，避免了学习的盲目性；课堂理论学习结束之后，结合所学的内容，再次进行较为综合的三级项目实施，如人机交互接口的设计、步进电机的控制等，即“三级项目实施理论教学三级项目再实施”的第三级项目实施方案，实践证明取得了良好的教学效果。
2.第二级项目的构建
根据课程所在的智能控制核心课程群对学生能力的相关能力要求为基础构建二级项目，主要培养学生综合应用相关课程知识解决实际工程问题的能力，如单片机温湿度控制系统设计、备用电源切换装置设计、交通灯智能控制系统设计等，锻炼学生在解决工程问题过程中的学习能力及创新能力。二级项目既是对智能控制核心课程群内各课程能力培养的综合，也是对整个教学体系的补充，为一级项目的实施提供支撑。
3.第一级项目的构建
认识实习和毕业设计以及学生参加的大学生科研立项、电子大赛等，均是一级项目训练的主要实施方式。学生从解决工程问题的角度学习专业理论课程，逐步掌握工程思维方法。一级项目的构建已不再是单门课程或者某个专业核心课程群独有的项目，在实施的过程中，鼓励学生进行工程项目的团队实现，培养协同工作能力和系统协调能力。在一级项目的实施中继续巩固“单片机原理及应用”相关的知识和灵活应用的能力，与CDIO二级项目体系较好地衔接过渡。
二、教学方法的改革
积极探索“单片机原理及应用”课程教学方法的改革，在三级项目实施的第一阶段，采用渐进式教学法，即将学生项目实施过程分为几个阶段，首先利用实物讲解单片机的组成、结合仿真软件介绍单片机仿真与开发、汇编语言知识，通过简单的编程训练、上机调试，对单片机建立初步的概念。因为在三级项目实施的第一阶段，学生没有进行过详细系统的理论学习，在项目实施的过程中必然会产生很多疑惑和问题，然后再带着问题进行系统的理论学习，通过理论知识解决实际中遇到的问题；之后在三级项目实施的最后阶段，进行三级项目的再实施，利用验证性实验、综合设计性实验加深对理论课程的理解。最后通过单片机应用设计，提升学生的单片机实际应用能力，使学生的单片机综合设计、开发能力得到进一步的升华，反过来又会加深对理论知识的理解。其流程如图1所示。
三、教学支撑体系建设
基于CDIO三级工程项目教学法的引入实施，需要一个多元化项目实施支撑体系作为保障，图2为项目支撑体系的结构框图。
1.工程实践平台的建设
学校投资建设了单片机基础及单片机应用两个工程实践基地，组织教师根据课程内容自行开发研制了单片机工程实践实验台，引入开发平台keil。单片机基础工程实践基地主要为三级项目的实施――理论教学――三级项目再实施提供支撑，采用教师现场引导方式，帮助学生完成从单一的理论知识学习到实验实践设备认识、仿真环境的使用、验证性实验等理论到实践的渐进式掌握。单片机应用工程实践基地主要为部分三级项目及二级项目实施提供支撑。[4，5]
2.基于Proteus的虚拟仿真实践平台
为了更加有力地对课程的三级项目教学方法提供支撑，学校投资建设了基于Proteus的单片机虚拟仿真实践平台。Proteus是世界上著名的EDA工具，从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性，提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台，并且不受实验场地及设备的限制。
3.研制开发了多功能单片机工程实践箱
在项目实施过程中，工程实践基地内传统单片机实验台存在体积庞大，试验项目固定、受实践场地、开放时间制约等问题，而网络虚拟实验平台硬件搭建真实性、实际动手调试能力训练欠缺等问题，为了充分加强学生实践学习的灵活性、主动性，组织教师研制了便携式单片机开发试验平台，其结构如图3所示。
该平台由单片机控制区、数据接口及电源接口区、控制对象区、液晶显示区、键盘矩阵区、通讯接口区组成。学生可以根据自己选定的综合型设计性实验课题进行灵活设计和开发调试，每个区域学生都可以根据需要自行选择不同型号功能的元器件。满足二级项目和部分一级项目实施的需求，目前该平台已获得国家实用新型专利。
4.编写配套实践教材
根据三级项目教学法的引入，组织教师编写完成了《单片机实验与实践》、《单片机控制工程实践技术》两本教材，分别由高等教育出版社和化学工业出版社出版，其中《单片机控制工程实践技术》先后获得石油和化学工业优秀教材二等奖，黑龙江省高等教育学会教材三等奖。
5.单片机工程师认证
为了进一步提高我校大学生单片机的应用和开发能力，笔者与信息产业部中国电子企业协会合作建立了单片机工程师认证机构。作为黑龙江省惟一一所具有此项资质的院校，先后选派了4名教师到国家培训基地进行实地培训，学习到了先进的实训技能。与大连集成电路设计中心相联合，选送了4名教师学习集成电路软件设计知识，为实践基地注入了新的内容。
三、结束语
以CDIO三级项目教学理论为基础，结合黑龙江科技大学电气工程及其自动化专业课程体系结构及“单片机原理及应用”课程的特点，对原有理论教学+实验+工程实训的三个独立教学体系进行研究和改革探索，提出的CDIO三级项目实践教学的教学方法，取得了良好的教学效果，学生解决实际问题的能力、工程设计能力有显著提高，近年来获全国大学生电子设计大赛一、二等奖共计15项。
参考文献：
[1]郭明良,王朋,郭松林.基于CDIO模式的电类本科实践教学体系构建[J].中国电力教育,2014,(1):158-163.
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[3]郭明良.电气工程全面教学改革培养应用型人才[J].实验室研究与探索,2009,(6):83-86.
单片机原理及应用范文4
“高等职业教育的培养目标是在生产服务第一线工作的高层实用人才。这类人才的主要作用是将已经成熟的技术和管理规范变成现实的生产和服务，在第一线从事管理和运用工作”[1]。《单片机原理及应用》课程具有十分突出的实践性。很多学生在学习单片机时都是初次接触到这种器件，尤其是高职院校的学生，本来基础就不够扎实，学习兴趣又不高，虽然使用过计算机却还没有接触过计算机的结构，直接讲单片机的结构，这无疑类似于在他们一开始出发就在前面横了一块巨石，这样会严重挫伤他们学习的积极性。
传统的单片机教学长期受普通教育的影响，注重课程本身的知识结构，过于讲究系统性和完整性以及前后的逻辑联系，而忽视了教学的对象和对象的接受能力[2]。因此，很多高职院校的学生，在学习过程中感到特别困难，特别枯燥乏味。追究其原因，主要有三个方面：首先，单片机课程本身难度较大。课程涉及到了其他很多学科的内容，且注重软件和硬件的结合。硬件电路结构本来非常复杂，加上接口芯片和元器件又较多，而软件光51单片机的指令系统就包括111条指令，且这些指令都只是统一形式，要写出具体形式那简直是数不胜数。这些诸多的因素都导致了学生对单片机课程望而止步。其次，现在市面上已有的很多教材都不适合高职院校的学生。导致传统单片机教学中重理论、轻实践，理论和实践严重脱节。
2 单片机教学的改革与创新
首先，抓住高职院校学生特点，撰写、优化教材。由于高职的培养目标是以“就业为导向”的，对于学生技能的提高是第一位的，因此教材应侧重单片机的应用，而不是建立完整理论体系[3]。目前，大部分高职院校使用的单片机教材都是参照本科教材或技术书籍编写的，教材以单片机原理及应用理论作为学习重点，缺少或者没有实践环节，形成了较严重的“重理论、轻实践”现象。另外，高职学生本身逻辑思维要弱于形象思维，理论讲解时学生始终处于被动学习状态，接受知识的效果自然就不佳。因此，单片机教材应结合高职院校学生的特点，由浅入深，寓理论于实践。在内容的编排上要求顺序合理，力求简明扼要，深入浅出，通俗易懂，选择的实例要典型且较简单，可读性强[4]。
其次，传统教学模式与项目教学方法结合，理论和实践相结合。项目教学法强调在教师的指导下，由学生以小组工作方式，按照实际工作的完整程序，共同制定计划，共同或分工完成整个项目[5]。因为高职学生基础薄弱，我们不能单纯按传统教学模式，先讲单片机的硬件结构，接着是指令和软件编程，然后是单片机系统的扩展和各种器件的应用，最后再讲一些实例，这样会打击他们的学习兴趣。经过多年的单片机教学，在此总结出了将传统教学与项目教学结合的教学方法。此方法将所学的理论知识放在相应的项目中，项目层次逐次递进，由易入难，且选用的项目都是生活中常见的项目，运行结果学生也都可以直接看到。让学生在这些项目的设计中充分挖掘和理解知识点，有机地将理论知识融入到实践当中。
在传统教学与项目教学结合的教学方法中，首先提出本次要实现的具体任务，接着对完成本次任务的方法进行分析，提出完成本次任务需用到的相关知识，然后对本次任务用到的知识进行讲解，最后讲解完成本次任务的过程和步骤[6]。
现以“跑马灯”为例，说明传统教学与项目教学结合的实施过程。
2.1 提出项目任务
利用单片机设计一个个性跑马灯，能够完成以下功
能：功能一：利用P2口，用单片机内部的定时器采用查询方式，使8个发光二极管呈跑马灯方式闪烁（亮1秒、灭2秒）。功能二：用计数器中断对按键按下的次数计数，作为跑马灯闪烁次数。功能三：用外部中断对正常显示和闪烁次数设定功能进行转换。
2.2 方法分析与相关知识讲解
此项目中涉及到了单片机的I/O口、定时/计数器以
及中断系统，因此，教师可以先引导学生构思实现方法。比如用定时/计数器的定时功能实现跑马灯亮1秒，灭2秒的要求，再用定时/计数器的计数功能实现对跑马灯闪烁次数的统计功能，然后用外部中断实现正常显示和闪烁次数功能转换。最后，教师可以详细讲解单片机I/O口、定时/计数器以及中断系统的特点、结构和应用方法。
2.3 实施过程和步骤
①硬件电路的设计与调试。硬件电路设计是将项目中所有的硬件部分全部用连线连接起来实现设计要求，这是项目的一个难点。在教学的过程中，教师可用传统教学的方法先讲解各硬件部分的结构和功能，然后让学生设计出电路原理图。设计好了之后，教师给予评析，学生可根据教师的启发改进电路。最后，学生由原理图列出所需元器件清单，根据电路原理图实现硬件电路的搭接与调试。
②软件设计。教师引导学生将任务分解成几个相对独立的子任务，由不同的项目组成员分担完成，这是整个项目的另一重点和难点。在软件设计的过程中需注重学生分析问题、解决问题能力以及创新思维的培养。
③软硬件结合。软件设计完成后，对之前搭接好的硬件电路在软件环境下进行调试。在调试的过程中，如果出现问题，教师应及时引导学生分析问题、解决问题，这样可提高学生的学习兴趣。
单片机原理及应用范文5
【关键词】单片机；C语言；模块化教学；理实一体化教学
0 引言
《单片机原理及应用》课程是机械制造及其自动化、电气自动化、车辆工程等工科类本科专业的专业必修类课程，由于单片机的应用在智能控制领域起着举足重轻的作用，越来越多的专业将《单片机原理及应用》课程定为专业必修课。对于应用型本科院校来说，《单片机原理及应用》的教学方法必然和普通本科院校有所不同，更需要注重课程的应用性和实用性。作为一名工作在应用型本科院校的一线教师，我讲授《单片机原理及应用》课程已达13年之久，从中也摸索出了一些自己的方法和技巧，现从编程语言和理实一体化、模块化教学的两个方面做一下总结，供诸位同行批评指正。
1 编程语言的变革
首先我对授课时采用的单片机编程语言进行了变革。大部分高等院校的《单片机原理及应用》课程的教材都是采用的传统的汇编语言进行编程。事实上工业应用中主要是应用C语言进行编程，除非在个别的要求时序的情况下才采用汇编语言编程。因此大部分企业招聘单片机工程师，必要条件之一就是会用C语言进行编程。对于我们的学生来说，学习是为了就业，应该为他们将来的求职提供最大的便利。况且他们在大学一年级的时候都已经学习过《C语言程序设计》这门课程，再切入单片机C语言非常的方便，降低了学习难度。所以近几年我都采用了C语言进行教学。学生毕业后进入单片机这个行业之后，对单片机的了解更深入了，需要的时候再自学汇编语言就容易了很多。
2 理实一体化、模块化教学的应用
传统的教学按照单片机汇编语言的语法进行授课。数据传输指令、控制转移指令、子程序调用指令、位操作指令……一个个语法讲过去，最后再综合应用。通常到了最后学生已经把之前的知识忘得差不多了，相当于重学一遍，老师和学生都辛苦。而且学完之后，学生达不到企业对学生动手能力的要求，学生没有办法利用学过的知识直接就业。摸索几年之后，我采用了模块化教学，每一模块的每一节课都采用了理实一体化教学。每个模块在教学上从易到难、循序渐进安排内容，先通过一个简单的设计实例讲授设备工作原理、电路构成、元件选择，再讲如何根据电路编程。然后直接上机调试程序、用开发板烧写芯片，验证效果。学生理解后，提高难度让学生自己思考，完成从电路设计到程序编写到上机调试烧写联调的全部过程。每次课都是先讲授相关知识点再让学生亲自动手练，让学生每节课都学有所得。相比于枯燥的理论教学，学生每节课都亲自动手动脑看到实际的学习成果，而且整个模块循序渐进，难度逐渐增加，一步步自己完成挑战让学生非常的有成就感，非常乐于学习。而每节课学生的表现，将作为平时成绩记录下来，占到总成绩的50%。这样也大大提高了学生的重视程度，能够更主动投入到学习中来。
我把《单片机原理及应用》课程分为了8大模块，下面逐一进行介绍。
2.1 基础知识
包括进制和数的表示法、单片机最小系统、存储器等几个内容，花费6课时左右的时间把这些基础知识灌输给学生。这部分内容理论性较强、比较枯燥，对于刚刚接触计算机、单片机的同学们来说有点困难。我总结了一些助记口诀和公式帮助学生掌握。比如记接口的时候，我编了顺口溜：“奇左偶右，小上大下，占四个角，P3少三脚。只有P0顺序反。”学生几分钟就记住了各个端口的位置以及每个管脚的名称，增强了学生们学习的自信心。
2.2 显示设备
我把所有常用的显示类设备都放到这一模块学习，包括发光二极管、LED数码管、点阵显示器、LCD液晶显示器。这一部分我先从一个发光管的点亮讲起，然后是闪烁，再流水灯，再霹雳灯，再一个数码管的点亮、数码管的动态扫描显示、点阵显示、点阵滚动显示、LCD1602显示、彩色液晶显示器，内容既有衔接，又逐渐加深难度，引导学生独立一步步去完成每节课的任务。结合实际生活中的显示器的应用，学生们很感兴趣，学习效果很好。
2.3 输入设备
@一模块我设置了按钮、键盘、温度传感器、红外接收器等设备。同时引入了中断的概念和应用。结合上一模块，先实现按钮控制的发光二极管、数码管、LCD的控制，再实现温度传感器的温度显示（各种不同显示器的显示），再实现红外遥控显示（各种不同显示器的显示），同样从易到难，让学生一步步加深理解和应用，达到能够自己设计实现的水平。
2.4 声音的产生
这一模块我介绍了声音的产生原理，引入了定时器的知识点。先学习用喇叭产生音乐，再进行电子琴的设计，也是从易到难，先设计独立式键盘电子琴再设计阵列式键盘电子琴。学生可以自由发挥，加上其他功能，比如音阶显示、彩灯等。
2.5 电机控制
这一部分我设置了直流电机的PWM调速控制、步进电机的控制、舵机的控制等内容。也是先讲授设备的工作原理，只有让学生理解了设备的工作原理才能更好的掌握它的控制方法。然后再让学生自己设计电路、编程、调试最终完成我每节课的布置的任务。
2.6 扩展
这一部分涉及接口和存储器的扩展。包括锁存器芯片、模/数转换器芯片、数/模转换器芯片以及一些RAM和ROM存储器芯片的应用。让学生掌握将单片机芯片和其他芯片之间接口的连接、对外接芯片的编址等知识点，提高学生芯片扩展的能力。
2.7 通信
现在的智能设备上通常不仅仅只有一片单片机，同一设备的单片机和单片机之间往往需要网络通信，而且好多设备还需要单片机和计算机之间进行通信。这一模块就专门介绍单片机和单片机以及计算机和单片机之间的通信，让学生掌握基本的单片机通信的技能。
2.8 竞赛
这一模块我引入了寻迹车和飞思卡尔的比赛，先进行课内竞赛，再选出优秀的参加市赛、国赛。以赛促学是非常好的应用型本科院校提高学生学习兴趣的方法。
3 结语
采用C语言教学、理实一体化模块式教学，充分调动学生的自主性和积极性，让学生学到的不仅是知识还有技能，这种教学模式能够将课堂所学和企业需求完美结合，能够让毕业后的学生快速投入工作岗位，是一种非常好的教学方法。当然，如果同时加入protel和proteus两个软件的学习就更好了。由于课时关系，这两个软件我没有在课堂上讲，但是在授课过程中我会体现这两种软件的作用和用法，督促参加竞赛的学生课下自学这两个软件，这样就和企业接轨的更加紧密了。
【参考文献】
[1]张义和.例说51单片机（C语言版）人民邮电出版社.
单片机原理及应用范文6
【关键词】工作过程系统化；单片机；改革
我国地方高校现正在向应用型本科转型，而在转型的过程中，课程的转型是其中最为重要的一个环节。《单片机原理及应用》是一门应用型课程，这项技术已成为工业测控、仪器仪表等领域的核心技术，单片机应用技术也已成为一项重要的工程应用技术，单片机原理及应用课程则是各种电类专业学生的专业课。如此重要的一门应用型课程，学生在学习的过程中往往觉得抽象，理解不深刻，甚至到最后也不会熟练的掌握单片机技术。这就需要我们对这门课程有进一步的思考，如何提高学生的动手能力，如何让学生更好的学会这项技能呢？下面就三个方面进行阐述。
1.传统的《单片机原理及应用》教学
传统的教学内容都是以章节进行编排，分别阐述MCS一51单片机的硬件、指令系统、程序设计、中断系统、定时计数器系统等知识。另外还介绍单片机的串行通信技术、扩展技术、键盘显示等接口技术。每一个章节都是单片机系统的一个组成部分，学生要学到最后才能整体了解单片机的基本应用，往往学了前面忘了后面，更别说独立完成控制系统的设计与调试了。传统教学手段单一，主要以教师为主导。教师通过讲解的方式将知识技能传授学生，学生往往处于被动的地位.虽然教师能够在短时间内将知识全面！系统地灌输给学生，但是不利于调动学生的积极性，不利于提高学生的动手能力。
2.基于课程的工作过程系统化方法
基于课程的工作过程系统化系可以用一个表格表示。如下图1所示。纵向第一列表示的是课程，这里称为学习领域。纵向第一列显示的是需要解决的问题。第一是项目的数量，项目由浅入深的数量。第二是项目的排序，专题项目的纵向排列必须遵循知识增长的难度加大的规律。这就把功利性的需求与人本性的发展结合起来了。 第三是课程的表述，纵向排列的每一门课程都是一个完整的工作过程。横向第一行表示的是学习情境。每一学习领域都由横向的多个学习情境构成。第一是单元的数量。第二是单元的功能，每一单元都是独立的，并且也是一个完整的工作过程，完成任一单元就完成了这门课。第三是单元的属性， 同一课程的所有单元都应为同一个范畴的事物。
3.基于工作过程系统化《单片机原理及应用》课程的设计
学习情境是指在教学过程中根据项目的地引入或创设的生动具体的场景，从而激发学生学习和深入探究的积极性。情境教学法的核心在于激发学生的情感，让学生积极参与到课堂教学活动中。以知识生成为主要目的，去除以往的知识堆积为主体的教学。以学生的自主性、探索性学习为基础。充分发挥学生的主观能动性，明确学习目标，使学生有的放矢的去学习一些专业课程。这样学生在做中学，不但知识掌握牢固，而且还增加了学生自学和动手的能力，在现在应用本科转型的形式下尤为重要。
基于工作过程系统化《单片机原理及应用》课程的创新设计模式如下图2所示：我们通过简单闪烁灯设计、跑马灯设计、交通灯设计以及动态、静态LED显示设计有顺序的穿连在一起。通过做简单闪烁灯了解了单片机的硬件结构。通过跑马灯设计，了解程序是如何编写和运用的。通过交通灯设计，掌握了中断和定时计数器。最后通过动态LED显示设计，完成整门课所有的知识点。这样将《单片机原理及应用》课程的每一章知识，有机的结合在一起，学生不知不觉中就掌握每一章节的知识点了。
构建工作过程系统化课程为主要目的的课程改革在我校的实施已经初步取得成效。当然，实施基于工作过程系统化《单片机原理及应用》课程教学后，也带来了诸如实训设备的管理、教师工作量大、课堂管理难度增大等问题。在教师的共同努力下，我们正不断地修正与完善，保证项目课程的顺利实施，为地方经济发展培养更多适应社会需求的应用型人才。
【参考文献】
[1]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究.清华大学出版社，2007.
