单片机原理与应用范例6篇

单片机原理与应用

单片机原理与应用范文1

传统的单片机原理与应用课程教学的课堂上,大多单纯依靠老师的讲解。老师为了把一些抽象的概念,难懂的知识点讲解清楚,往往需要花费大量时间。并且,即使花费了大量的时间,有时因为硬件设计、系统开发等内容,也不容易在简单的平面教学中清楚地讲解,不能使学生产生感性认识。运用多媒体课件与传统教学相结合,把传统教学中难讲难理解的知识做成多媒体课件,不仅可以节省大量教学中板书的时间,还可以提高教学的质量和效率。同时老师在课堂上使用的多媒体课件一定要经过精心的准备,内容要选择难讲难理解的典型事例,通过仿真把结果动态演示出来,即能加深学生对问题的理解,又能激发学生的学习兴趣,灵活应用现代教学手段,突出解决该课程中实践性强的知识点,与传统教学相结合,对重点和难点内容进行透彻、清楚的讲解,使表现形式更加形象化,更容易理解,从而提高学生的学习兴趣。除了课堂教学,还可利用网络资源来最大限度的丰富课堂外学习,建立大范围的教学资源平台—教学网站,尽量实现优质教学资源共享,避免不必要的人力物力的浪费。利用教学网站,给学生提供学习与应用单片机技术的网络平台,开成良好地互动,真正实现教与学的有效整合[2]。

2选择合适的多媒体课件以满足教学需求

把多媒体课件应用到单片机课程的教学过程中,使得单片机教学不再枯燥,不仅可以使学生提高对理论知识的认识,而且通过仿真实例可以使学生熟悉单片机系统的开发方法,进而培养学生的动手和实践的能力。但是多媒体课件良莠不齐,必须选择合适的多媒体课件否则事得其反。首先,电子课件的开发工具有很多种,每种工具软件有各自的特点,要合理选择。在单片机多媒体课件的开发过程中,笔者所在教学团队,结合了电子课件开发工具PowerPoint和单片机仿真软件PROTUES,使用PROTUES针对具体实例开发出仿真程序,同时把仿真结果动态的插入到PowerPoint制作的电子课件中,使得多媒体课件能够演示单片机工作的动态及结果,感性且直观,同时又增加了课件的趣味性。其次,要及时更新多媒体课件以适应单片机技术的发展速度。《单片机原理与应用》是一门内容多且杂、实践能力要求高、发展迅速的课程,为了适应数字系统的不断发展,多媒体课件中动态仿真实例要尽可能的选择新事例,一方面能增加知识量,使课程和发展形势紧密结合,另一方面也能调动学生的学习兴趣,从而提高教学效果。

3结束语

单片机原理与应用范文2

关键词:单片机原理与应用;课程教学;改革;创新

中图分类号:TP368.1-4 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2011) 18-0000-01

"MCU Theory and Applications"Curriculum Reform and Innovation

Wu Xiaochun

(Jiujiang Vocational College,Jiujiang 332000,China)

Abstract:In this paper,"Microcontroller Theory and Applications"curriculum content,teaching methods and curriculum assessment problems in the teaching experiment on the basis of the analysis to explore the teaching of the reform program,the case study,experiment and conduct in-depth course evaluation research to improve the quality of curriculum and teaching effectiveness,to stimulate student interest in learning and innovation,students learn the scientific way of thinking and research methods.

Keywords:MCU Theory and Applications;Teaching;Reform;Innovation

单片机是为满足测控领域的需要而诞生的,以为它具有小体积、低功耗、易于产品化、耐干扰、适用温度范围广、易于实现多机及分布式控制等优点,被广泛应用于各种控制系统中。作为一门实践性强的专业基础课,“单片机原理及应用”课程在电气、机电一体化专业中占据重要地位。因此在学时紧、内容多的情况下,如何通过单片机课程教学的改革与创新,搞好课堂教学、实验教学及课程考核,提高教学质量,激发学生的学习兴趣,提升学生的动手能力及创新能力,是我们亟待解决的问题。

一、课程教学现状分析

(一)课程教学分析。在教材选择上,随着电子技术的快速更新换代,单片机发展也得到急速提升,产品日新月异。当下,大部分高校仍以传统的MCS-51单片机作为教材进行讲授,但却因为限于该单片机的典型性,致使学生对单片机技术的更新及更新单片机缺乏了解,狭隘了学生对单片机技术了解的视野。

(二)实验教学分析。单片机实验是为配合理论教学进行设置的。用于实验的试验箱多是为了对教材理论进行验证,可见,在课程教学中的实验教学多为验证性试验,试验箱的优点在于电路板板上只需用几根线连接少数接口,抑或不需要连线,进而导入已编好的程序便能完成实验,无法对单片机的运行原理进行升入了解。因而学生不能真正地了解具体的程序编译和内部线路连接过程,缺乏对教材教学内容的反思和应用了解,根本无法对所学知识进行巩固及加深,更是无法调动学生的思考创新的积极性及创造性。

(三)考核方式存在弊端。对于当下高校的考核制度,为达到检验学生对单片机知识的真正掌握程度,仅仅依靠笔试是无法收效显著。面对单片机知识掌握的深度和广度要求,试题无法以上要求,自然无法检测出学生的真实知识掌握程度;单片机技术重在实际的生产应用,笔试则无法考察学生实际动手实践能力,达不到确保学生能将知识运用于实践的效果。

二、教学改革与创新的措施

(一)以案例法促进理论教学。有机地将实验融入课堂理论教学中来,将抽象的知识直观化,通过案例法教学,把单个的知识点有机串联起来,使单片机的教学立体化,提高学生对存储器、指令系统等抽象的知识的学习兴趣,最终发挥案例法教学的最大效益。比如,在移位控制指令的讲解时,通过依次点亮实验板上的小灯,让学生直接地理解移位指令;在寻址方式的讲解时,比较直接寻址与立即数寻址间的区别,让学生在案例发现两种寻址方式的不同之处,使其对抽象寻址的认识上升到感性认识,进而促进其对相关知识的了解通透。

(二)实验教学模式改革。单片机课程重点在知识的实践性运用,学生必须将理论知识应用到现实的实践中。因此,必须打破传统的实验教学模式,不断改革试验模式,通过基础实验、研究型实验、创新性实验等一体化实验,有机地将理论知识融入到实验中,让学生通过实践的总结掌握知识运用的要领。

1.基础实验。基础实验是理论教学初级实验,侧重于知识的验证性。通过实验,可使学生理解单片机的工作原理及常用芯片的功能、使用方法及调试方法。通过基础实验,加深对理论知识的理解,有助于理论知识的巩固。2.研究型实验。实验要以理论教学为基础,通过让学生独立设计实验来对知识加以验证。让学生独立通过实验直观地找到实际问题的答案,使之不断掌握问题的本质,从而更好地解决单片机运用过程中的难题。3.创新性实验。以知识创新为导向的实验。让学生按小组进行实验,通过小组合作完成简单的综合性课题实验,创新性实验对学生具有较强的吸引力,能使学生在主动参与中掌握实验的各个环节的要领,既提高了学生的基本操作技能,又有助于学生的自主性和创造性的激发。

(三)课程改革要以知识的拓宽为基准。以全方位涉猎促进知识全面拓展。讲课时要以点带面不断拓宽知识面,通过邀请从事单片机的专家、学者以专题讲座的方式给广大学生上公开课,使学生了解单片机的运用领域,使之看到掌握单片机核心技术的市场前景,通过对技术运用的憧憬引导学生通过网络等多途径获取前沿性较强的知识。

以综合考核确保课程改革的成效。采用综合考核的方式有助于确保单片机课程的教学改革的成效,综合考核侧重于考核学生对知识的深层理解,考核的重点是学生的实践能力,让学生通过实际动手模拟、参与软件编程和调试,不断锻炼动手能力和解决问题的能力,通过实践最终加深对单片机知识的理解与灵活运用。

三、小结

单片机的课程改革需要从理论、实践以及知识面的拓宽等方面进行全方位的革新,理论教学与实际应用结合,通过案例教学、刻板演示、课外实践、综合考核等方式,突破传统教学存在的教学瓶颈,以激发学习兴趣为起点,不断提高学生单片机知识运用能力,最终培养精通单片机各种功能操作、具备单片机技术研发创新的实用性人才。

参考文献:

[1]石建国.以工程素质培养为目标的单片机教学改革探讨[J].茂名学院学报,2009,19:3

单片机原理与应用范文3

[关键词]单片机;创新能力;教学改革

[中图分类号]G40―057

[文献标识码]A

[论文编号]1009―8097(2009)13―0282―03

引言

《单片机原理及应用》课程是向学生传授单片机技术的基础课程,它综合了多门基础课和专业基础课的知识,主要培养学生进行智能化电子系统整体设计的能力,培养强电专业学生的弱电控制能力。通过学习,使学生掌握单片机应用系统的硬件设计和软件编程技术,可为后续更高层次专业课程的学习、毕业设计、参与实际的综合设计课题和将来参加工作打下良好的基础。因此搞好《单片机原理及应用》课程的教学工作,提高学生的创新能力,对提高教学质量有着非常重要的现实意义。

一 目前教学中创新能力培养存在的主要问题

我院的自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程三个电类专业均开设了《单片机原理及应用》课程,学生在学习了电路基础、数字电子、模拟电子、微机原理等基础课程的基础上,再学习《单片机原理及应用》课程,在整个教学安排上是非常合理的。然而通过40学时的教学和一周的课程设计,最终对学生的学习情况考核时发现学生对该课程的掌握情况并不十分理想,尤其是创新能力较差,主要表现在:

1 学生主动学习的意识不够,缺乏创新思想,学习过程中一旦碰到问题,很难认真思考、探索研究、积极主动地解决问题。

2 在《单片机原理及应用》的教学过程中,传统的教学还是以理论为主,以课堂授课为主,学生很少有应用具体电路解决实际问题的机会,不利于创新思维的培养。

3 目前实验课程体系验证性实验过多,综合性、启发型实验不够,没有大型设计性和综合性实验,基本没有对学生动手能力训练,更不用说培养学生的创新能力。

4 在传统的教学思想和方法引导下,学习成绩主要是以考试成绩确定的,因而常常出现“高分低能”现象。这种评价体系造就学生对实践环节学习的轻视心理,即是以成绩合格为目标,而不是能力获得为标准,限制了学生的创新能力。

二 改革思路和方案

针对以上问题,在单片机教学中,根据学生、教材、教学设备等实际情况,将授课内容进行全面、合理的整合优化。减少冗余,加强综合性、创新性内容,在对整个课程链研究的基础上进行了课程改革,改革后的讲课学时分配如表1所示:

在对整个课程链研究的基础上进行课程改革,可以避免学生反复学习同一内容,但又学得不够深入等问题。对照以前的教学大纲,了解当前学生所学课程,对单片机的大纲做了更改,利如增加了单片机应用典型案例、接口部分知识,删除了同步、异步通信概念、进制部分知识等。

这种改革符合目前国家教育教学改革基本方针,可以减轻学业压力,用有限的课时学习尽可能多的知识,做到“厚积”。在改革过程中注意积极开展教育创新。为培养创新意识,积极探索具有创造性的教学方法和手段,在授课中改变老师唱主角,学生当观众的教学模式:改变学生静态、被动接受的地位,建立以学生为中心的实践性教学模式。利用学生对新事物感兴趣的心理特点,鼓励学生积极、主动地去探究知识,教会学生进行创新的科研方法和在自主的学习中学会创新。另外在现行开设单片机课程中,实践内容所占比例偏少,实验设备陈旧,内容跟不上时展,因此进行了实践性教学环节改革,改善教学与实践脱节的现状,使各环节相互衔接,增加创新实验,通过加强动手能力的培养,提高了学生的综合素质和创新能力,培养应用型本科人才。

三、为提高创新能力所采取具体措施

1 提高学生学习单片机的兴趣,培养学生创新意识

兴趣是最好的老师,只有有了学习兴趣,才能够在学习中创新,喜欢创新,注意创新,发挥自身的创造性。为激发学生的学习兴趣,在开课之后,我们首先向学生介绍单片机的多种应用功能及其良好的发展前景,让学生明白学什么、为什么学和学会后能做什么,并利用图片、录像和实物等介绍一些当前的单片机先进科技和教师相关单片机科研成果;邀请一些单片机科技公司的技术人员、知名教授来校作单片机知识专题讲座;请一些已毕业从事与单片机技术有关的学生来现场指导教育,使他们了解单片微机在工业控制、智能化仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的应用及学好单片机的重要性和必要性,激发他们的学习兴趣,鼓励他们动脑思考有哪些领域或哪些与我们日常生活相关的电器或仪表等设备适合用单片机控制,从而使学生具有初步的创新意识。

2 鼓励学生进行单片机应用系统开发,培养学生的创新能力。

不断鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发,制作自己兴趣的产品,编写单片机程序。由于初学者一般没有开发板和仿真器这些设备,为了给学生创造条件,我们采取了以下措施:

(1)给学生提供一些单片机仿真软件,让学生在电脑上模拟实际系统,编写软件。例如提供了proteus仿真软件,它可以仿真51系列、AVR,PIC等常用的MCU及其电路,还可以和keil软件互联,可以像使用仿真器一样调试程序。又不需要任何费用,特别适合学生在单片机学习的起步阶段使用。我们在实验室里安装了这个软件,并在教学过程中向学生演示它的功能和使用,鼓励有电脑的学生安装这个软件,让他们利用课余时间自己动手做做电子表、步进电机、直流电机控制、LED显示,AD、DA转换,交通灯设计等方面的模拟实验。

(2)鼓励有一定经济条件的学生买一些小型的单片机学习开发板。目前市场上有很多专门为在校大学生学习单片机量身定做学习开发板、主控芯片。包括凌阳、51系列、AVR系统等,它们价格低,特别适合于学生利用课余时间学习单片机开发。而实验室也购置一部分这样的开发板,对学生开放,给学生创造自主学习和开发单片机系统的环境,从而培养了学生的创新能力。

3 在实验中培养创新思维

改变原有的实验教学模式,减少验证性实验,增加设计性、综合性实验,并开放实验室,随时恭候学生的来临。在整个实验进行过程中,以学生为实验的主体,最大限度地调动和发挥学生的主观能动性,引导学生积极对待实验中出现的问题,并自己动手解决这类问题。指导教师在实验的组织管理上起主要作用,而在实验中仅起指导作用,给学生指明方向,避免多走弯路,并解答实验当中出现的一些疑难问题。例如:在彩灯移动实验中,鼓励学生编写不同的移动花样,采用多种不同方法编程,并设计电路图,这样将生活中常见的小产品与课程实验结合起来。使同学们加深对理论知识的

理解,学到了实际知识,培养了分析问题、解决问题的能力,培养学生的创新思维。

4 通过课程设计改革培养工程素质,强化创新能力。

创新能力不仅仅体现在一些制作发明上,更重要的是要有必要的工程素质。在课程设计过程中,注重培养学生的工程素质。从课程设计选题开始,就要求学生注意收集相关资料、作好分工、做好实验记录、总结调试心得等。使学生熟悉从立项、方案论证、软硬件设计与调试、PCB设计、结构设计、到安装调试等电子设计的全过程,系统地培养学生的学习能力、交流能力、合作能力,使学生理解并认识了良好的工程规范。在设计阶段,引导学生从不同角度观察问题、提出问题、解决问题,注意实现创新性设计。在报告整理阶段,引导学生对设计过程进行总结。从方案设计到器件选型,从程序开发到调试。都要求学生将实践中获取的经验总结文字材料,使学生在设计过程逐步体验本课程的系统性。例如,选择电子时钟系统作为课程设计的同学,其硬件电路尽管相对简单,涉及的单片机资源并不多,大部分同学都能够很快的实现基本功能,但在此基础上,引导学生进行创新设计,在硬件电路基本不变的情况下,通过重新规划设计软件,实现许多如计时器、万年历、秒表、定时报警器等附加功能。

每年课程设计的题目既可从教师给定的题目中选择,也可以自行拟定,自行拟定的题目在做之前要提交可行性报告。这就进一步锻炼了学生的创新能力。2007―2008学年我专业的课程设计的可选题目如表2所示:

而课程设计评分依据学生的实际完成情况和文字报告等进行评价。例如,确定若干个基于单片机实现的仪器系统如时钟、点阵显示器等基本功能供学生选题。在指定的时间范围内,提交完成基本功能的仪器系统、相关文字报告等,最后进行答辩。毕业设计得分由设计产品功能和质量分(40%)、毕业设计报告分(30%)、答辨分(15%)、特色与创新分(15%)等部分组成,并要答辨。

5 通过考核方法改革考核学生的创新能力

考核方法作为课程教学的最后环节,它直接检验教和学双方的效果,间接指导着学生的学习。目前《单片机原理及应用》课程使用比较普遍的考核方法仍然是闭卷笔试。应该说,闭卷考试在基础理论类课程教学中,在强化学生学习和掌握知识的作用是不可替代的,但《单片机原理》课程应用性、实践性都很强,如果仍以闭卷考试作为主要评价方法,则不能较好检验学生的实践能力和创新能力。因此对当前的考核方法进行了改革,并拟建立一种长期的跟踪考核制度,将考核重点放在学生在实践中发现问题的能力考核上。即将原来的纯笔试改成了设计报告、机考和笔试相结合评分的方法。在课程结束后学生要提交一个设计报告,设计一种产品,该报告的评分标准为:报告(50%)+创新意识(30%)+程序调试(20%)。而机考指的是在实验室里现场考核,主要考核学生动手能力和程序调试能力。而笔试试卷在考核学生的基础知识的基础上,更强调学生的创新性思维,在题型上进行了改革。减少了一些需要死记硬背的客观题,增加了灵活多样的程序设计,电路设计等题型。充分考核了学生的学习情况和创新能力。最终成绩测评比例为设计报告(30%)+机考(20%)+笔试(50%)。

6 开展第二课堂,培养学生的创造能力

为加强对学生学习的引导,我们将课堂教学延伸到课外,注意对学生参与实践活动兴趣的培养。将学生的课外科技活动纳入到创新能力培养的过程中来,成立了创新电子社团,以电气工程及其自动化、电子信息工程专业学生为主,其他专业学生也可自愿参加。由《单片机原理及应用》课程的主讲教师作为主要指导教师,每周辅导1―2次,并提供不同层次的实践内容,组织多种形式的实践活动,提出灵活多样的实践要求,吸引学生主动地、有选择地参与这些实践活动,让学生根据自己的发展方向,结合自己的兴趣和需求,选择适合自己的题目或感兴趣的产品设计。在设计和制作过程中,教师给予适度的指导,使学生能够独立、主动、保质保量地完成自己的设计目标和任务,把学生被动地学习变成积极主动地学习,把依赖于老师的学习变成独立的学习和思考。设计题目和产品的实现也增强了学生独立解决问题的自信心,进一步提高学习的兴趣。在教师的指导下,学生可以通过第二课堂对课堂教学内容进行补充和提升,可以根据自己的兴趣进行选题、完成自己感兴趣的课外实验项目、设计和电子制作,可以自己设计电子作品等,这样就使他们在完成学习任务的基础上,使自己的创新思想得以实现。大大激发了学生的课外学习兴趣和主观能动性。也为学生提供了自由发展的空间,提高了学生的创造能力。

7 依托各种竞赛,推进课程改革,提高创新能力

积极参加全国大学生电子设计竞赛、盛群杯单片机竞赛,飞思卡尔智能车竞赛等各类比赛。这些竞赛既培养了学生电子设计能力,提高了实践能力,也锻炼了学生的团队合作精神。通过各类竞赛,掊养一部分学生的动力创新能力,再通过宣传,使其它学生对单片机学习产生兴趣,为参加这些竞赛而努力,从而进一步提高了学生的创新能力。

四 结束语

在进行了课程改革以后,学生的学习热情受到了很大的激发,出现了自主式学习的热潮。由于课程的改革,使理论教学的时间大大缩短,学生有了更多动手和思考的时间,在课程结束时,大多数同学提交了自己的作品,更有部分同学在单片机比赛中取得了优异的成绩。我们将以此为契机,积极、主动地促进单片机课程的进一步改革,使单片机课程跟上时展的潮流,使学生学完单片机后,不仅仅具有初步单片机应用系统的设计和开发能力,还具有了一定的创新能力,有效的提高了学生的综合素质。

参考文献

[1]江世明,刘湘涛,申寿云等.省级重点建设课程《单片机原理及应用》的创新与实践[J]怀化学院学报,第2006,25(8):162―163.

[2]龚益民.《单片机原理及应用》教学改革与实践[J].2007,(5):119―120

单片机原理与应用范文4

和以往教学模式的差别在于,虚拟教学系统是建立在虚拟现实技术基础上的新型教学模式。通过采用这种教学技术手段能够营造出一个仿真的学习环境,通过对人体各种感官的刺激,使人体验到身临其境的感觉,刺激学生的学习欲望,提高学习热情,从而实现快速提高学习能力的目的。通过网络技术、虚拟现实技术来实现教学,可以对单片机的硬件电路原理进行直观的演示和讲解。采用基于 Flex 的虚拟现实技术开发 的教学系统,不但界面美观,用户交互体验感强,而且提高了学生的动手实践能力和教学质量。

1.《单片机原理与应用》虚拟教学系统设计

1.1系统框架和功能模块设计

虚拟教学系统采用三层B/S结构,开发技术采用.NET,MXML+ Action Script,JavaScript技术等,数据库采用SQL Server2000,其中第一层为客户端层,该层主要表现为系统界面,在Web浏览器上外挂Flay Player播放器,该层用来实现用户与整个系统的交互,在该层中,部分页面可以采用Flex技术来建构RIA应用程序,给用户以丰富的人机交互体验;第二层为业务层,该层主要负责整个系统的逻辑业务,以此来完成客户端层与信息资源层之间的数据交互;第三层为信息资源层,提供平台所需的场景信息与数据信息,这一层实现信息资源的集中统一管理,该层主要包括师生信息库、模型库、课件库、试题库等。系统功能模块主要包括管理模块、教学资源库模块、教学模块以及协作学习模块。

1.2系统界面设计

界面设计主要包括界面布局、字体、页面色彩等环节。其设计原则在遵循艺术美的前提下更加注重个性化,强调教学系统所要表达的主题,淡化非主流信息对学习者的干扰。对于虚拟教学系统的界面而言,选用蓝色为主体背景色,并通过调整色彩的透明度和饱和度来产生文字和图标的色彩,对需要交互对象的按钮等工具采用三维立体的形状来凸显出虚拟系统的多感知性。采用Flex技术来优化网站界面有着很大的优势,它通过提供丰富的组件来增强网站界面的表现力,使得界面更为友好。可以采用图表控件,创建丰富的图表,达到数据可视化效果。同时,Flex还提供了大量的用户交互组件,对于知识体系的呈现,利用【Combo Box】组件对所有知识点以列表的形式展现并与用户进行交互。

1.3导航策略设计

虚拟教学系统的信息量巨大,内部信息之间的关系复杂,在学习过程中,学习者由于缺乏专业教师的指引,迷航现象时有发生,所以应当提供导航策略设计,引导学生进行有效学习,以提高学习效率。目前比较多的导航方式有检索导航、导航图导航、菜单导航、书签导航、提示导航、演示导航、触摸区导航等。

1.4交互策略设计

交互性主要包含人机交互以及人与人的交互。所谓的人机交互,是指人与计算机之间使用某种对话手段,以一定的交互方式,为完成确定任务而进行的人机之间信息交流的过程,这种类型的交互是虚拟现实技术的一个重要特征,也是虚拟现实技术应用于虚拟教学系统中的一个主要优势,系统中的虚拟现实场景能否实现自然流畅的人机交互,将直接关系到系统设计的成败。从技术特点来看,基于Flex的虚拟现实技术为交互性提供了很多的交互机制,如视点、导航、事件的发送与接收等。主要体现在:视点是用户在人机交互的过程中通过改变摄像机的位置来改变观察点,从而在不同的位置场景显现出不同的形态及具有空间感的三维效果;导航是用户在虚拟场景中漫游的信息指示,通过导航,用户可以在虚拟环境中移动或检查某个对象;基于Flex的虚拟现实技术主要是采用Action Script脚本语言对虚拟环境中的对象产生作用,通过编程控制来发送及接收对象。

2.《单片机原理与应用》虚拟教学系统中应用实现

2.1虚拟实验室构建

在Flex Builder 3开发环境中,借助Papervision3D开源的3D引擎,建立一个Sphere形体,然后对形体进行贴图,最后固定Camera的坐标,通过舞台上鼠标移动的距离来控制Camera旋转的角度,从而实现360°全方位的展示。

2.2单片机及相关硬件的三维虚拟模型展示

Papervision3D中也自带一些基本的形体(球体、立方体、平面、圆锥等),但无图形界面,不能像专业的建模工具那样通过点击、拖拽等操作来创建几何体,要实现一些复杂的模型,就需要借助3DS MAX、MAYA等工具。在3DS MAX中可以通过Polygon多边形建模、特殊建模、修改建模、Patch面片建模、NURBS建模等方式来建构出虚拟场景及仪器模型,然后通过材质为模型表面加入色彩、光泽和纹理等来达到与真实事物相似的特性。建模的过程中,在不影响模型整体效果的情况下尽量减少多边形的个数以达到减小输出文件的体积。

2.3 MXML+Action Script编程控制

MXML是一种描述Flex应用程序界面的XML语言,它通过一组标签集来定义用户界面,同时提供一些不可见类库的调用,在开发虚拟实验时,可以在Flex工程文件中利用MXML语言来设计界面元素,优化界面美观,增强人机交互体验。Action Script是一种面向对象的脚本语言,在Flex中,用户可以采用的标签来嵌入Action Script代码,也可以从独立的外部文件来导入相关代码。在开发虚拟实验的过程中,Papervision3D作为外部的类库导入到 Flex Builder开发工具中,放置在Flex工程文件目录下src文件中来进行调用。

3.总结

作为虚拟现实技术之一的桌面虚拟现实技术具有开发成本低、不需要昂贵的虚拟现实设备、只需在客户端安装相应插件即可,应用价值较高,推广性强,更适合应用于教学之中。同时,虚拟协同工作、仪器的远程虚拟仿真操作技术等方面有待更深入的探索与创新,这些也将是作者进一步研究的方向。

【参考文献】

单片机原理与应用范文5

【摘 要】由于《单片机原理与应用》具有较强的抽象性,是一门综合性和应用性很强的课程,学生学习起来往往难以理解,教学难度相对较大。另外,传统的教学模式过于陈旧,教学手段过于单一,如果不对现有的教学模式进行升级,采用传统的教学方法将很难达到教学目的。为了使学生能够更加直观、深入的理解所学知识,根据实践教学要求,通过对虚拟教学系统进行全新的开发和设计,建立起新的虚拟教学系统模式,从而达到培养学生逻辑思维能力和动手能力的目的。

和以往教学模式的差别在于,虚拟教学系统是建立在虚拟现实技术基础上的新型教学模式。通过采用这种教学技术手段能够营造出一个仿真的学习环境,通过对人体各种感官的刺激,使人体验到身临其境的感觉,刺激学生的学习欲望,提高学习热情,从而实现快速提高学习能力的目的。通过网络技术、虚拟现实技术来实现教学,可以对单片机的硬件电路原理进行直观的演示和讲解。采用基于 flex 的虚拟现实技术开发 的教学系统,不但界面美观,用户交互体验感强,而且提高了学生的动手实践能力和教学质量。

1.《单片机原理与应用》虚拟教学系统设计

1.1系统框架和功能模块设计

虚拟教学系统采用三层b/s结构,开发技术采用.net,mxml+ action script,javascript技术等,数据库采用sql server2000,其中第一层为客户端层,该层主要表现为系统界面,在web浏览器上外挂flay player播放器,该层用来实现用户与整个系统的交互,在该层中,部分页面可以采用flex技术来建构ria应用程序,给用户以丰富的人机交互体验;第二层为业务层,该层主要负责整个系统的逻辑业务,以此来完成客户端层与信息资源层之间的数据交互;第三层为信息资源层,提供平台所需的场景信息与数据信息,这一层实现信息资源的集中统一管理,该层主要包括师生信息库、模型库、课件库、试题库等。系统功能模块主要包括管理模块、教学资源库模块、教学模块以及协作学习模块。

1.2系统界面设计

界面设计主要包括界面布局、字体、页面色彩等环节。其设计原则在遵循艺术美的前提下更加注重个性化,强调教学系统所要表达的主题,淡化非主流信息对学习者的干扰。对于虚拟教学系统的界面而言,选用蓝色为主体背景色,并通过调整色彩的透明度和饱和度来产生文字和图标的色彩,对需要交互对象的按钮等工具采用三维立体的形状来凸显出虚拟系统的多感知性。采用flex技术来优化网站界面有着很大的优势,它通过提供丰富的组件来增强网站界面的表现力,使得界面更为友好。可以采用图表控件,创建丰富的图表,达到数据可视化效果。同时,flex还提供了大量的用户交互组件,对于知识体系的呈现,利用【combo box】组件对所有知识点以列表的形式展现并与用户进行交互。

1.3导航策略设计

虚拟教学系统的信息量巨大,内部信息之间的关系复杂,在学习过程中,学习者由于缺乏专业教师的指引,迷航现象时有发生,所以应当提供导航策略设计,引导学生进行有效学习,以提高学习效率。目前比较多的导航方式有检索导航、导航图导航、菜单导航、书签导航、提示导航、演示导航、触摸区导航等。

1.4交互策略设计

交互性主要包含人机交互以及人与人的交互。所谓的人机交互,是指人与计算机之间使用某种对话手段,以一定的交互方式,为完成确定任务而进行的人机之间信息交流的过程,这种类型的交互是虚拟现实技术的一个重要特征,也是虚拟现实技术应用于虚拟教学系统中的一个主要优势,系统中的虚拟现实场景能否实现自然流畅的人机交互,将直接关系到系统设计的成败。从技术特点来看,基于flex的虚拟现实技术为交互性提供了很多的交互机制,如视点、导航、事件的发送与接收等。主要体现在:视点是用户在人机交互的过程中通过改变摄像机的位置来改变观察点,从而在不同的位置场景显现出不同的形态及具有空间感的三维效果;导航是用户在虚拟场景中漫游的信息指示,通过导航,用户可以在虚拟环境中移动或检查某个对象;基于flex的虚拟现实技术主要是采用action script脚本语言对虚拟环境中的对象产生作用,通过编程控制来发送及接收对象。

2.《单片机原理与应用》虚拟教学系统中应用实现

2.1虚拟实验室构建

在flex builder 3开发环境中,借助papervision3d开源的3d引擎,建立一个sphere形体,然后对形体进行贴图,最后固定camera的坐标,通过舞台上鼠标移动的距离来控制camera旋转的角度,从而实现360°全方位的展示。

2.2单片机及相关硬件的三维虚拟模型展示

papervision3d中也自带一些基本的形体(球体、立方体、平面、圆锥等),但无图形界面,不能像专业的建模工具那样通过点击、拖拽等操作来创建几何体,要实现一些复杂的模型,就需要借助3ds max、maya等工具。在3ds max中可以通过polygon多边形建模、特殊建模、修改建模、patch面片建模、nurbs建模等方式来建构出虚拟场景及仪器模型,然后通过材质为模型表面加入色彩、光泽和纹理等来达到与真实事物相似的特性。建模的过程中,在不影响模型整体效果的情况下尽量减少多边形的个数以达到减小输出文件的体积。

2.3 mxml+action script编程控制

mxml是一种描述flex应用程序界面的xml语言,它通过一组标签集来定义用户界面,同时提供一些不可见类库的调用,在开发虚拟实验时,可以在flex工程文件中利用mxml语言来设计界面元素,优化界面美观,增强人机交互体验。action script是一种面向对象的脚本语言,在flex中,用户可以采用的标签来嵌入action script代码,也可以从独立的外部文件来导入相关代码。在开发虚拟实验的过程中,papervision3d作为外部的类库导入到 flex builder开发工具中,放置在flex工程文件目录下src文件中来进行调用。

3.总结

作为虚拟现实技术之一的桌面虚拟现实技术具有开发成本低、不需要昂贵的虚拟现实设备、只需在客户端安装相应插件即可,应用价值较高,推广性强,更适合应用于教学之中。同时,虚拟协同工作、仪器的远程虚拟仿真操作技术等方面有待更深入的探索与创新,这些也将是作者进一步研究的方向。

【参考文献】

单片机原理与应用范文6

一、引言

《单片机原理及应用》是计算机、自动化、通信工程、机电一体化等专业的专业基础课。学习该课程,要求学生熟悉和掌握单片微型计算机的硬件组成及工作原理,会使用编程语言进行程序设计,熟悉典型的接口芯片和接口技术,综合培养学生单片机设计及应用能力,是一门理论性和实践性都较强的课程,具有一定的难度。

单片机课程的学习对学生的基本理论、设计方法和应用开发能力都提出了较高的要求,因而实验教学尤为重要。在实践教学中,传统方法多数是利用硬件实验箱来完成,这存在着实验内容固定、灵活性差;缺乏创新性和开放性;实验室资金投入大、维护费用高,且无法长期保持先进性的不足。

为了突破当前单片机教学中的诸多限制,将Proteus仿真软件应用于实验教学,使用Proteus软件进行仿真模拟和程序设计,可灵活的设计实验,方便的扩展实验项目,降低实验室的建设和维护成本,充分调动学生学习单片机的积极性,提高教学效果。

二、Proteus在单片机实验教学中的优势

Proteus软件是英国Labcenter公司开发的一款仿真平台,可以对多款单片机及相关接口芯片提供支持,还提供了示波器、信号发生器等虚拟仪表,支持Keil等第三方编译开发软件,是一个全开放性的仿真实验平台,相当于一个设备齐全的综合性实验室[1]。与传统实验方法相比,借助Proteus进行单片机虚拟实验教学具有如下优势。

1.灵活性。传统实验方法采用的硬件实验箱,由于实验箱的电线、芯片多已焊接固定,实验中学生一般进行课堂教学的验证性实验,不能灵活自主的进行设计[2]。而采用Proteus软件实验平台,改变了“教师说,学生连”的传统实验模式,学生可自由选择电路连接方式,调动了学生学习的主动性。

2.创新性。由于实验箱硬件的限制,实验步骤和内容常常很难扩展。由于实验课程安排有限,实验内容相对固定,学生很难在实验中进行创新应用。而采用软件仿真的实验平台,可以扩展实验项目,让学生根据兴趣和能力去选择,并且可以随时更新实验内容,培养学生的创新意识。

3.开放性。由于实验箱价格较为昂贵、设备维护困难等诸多因素的限制,使得实验室无法做到全面开放。而采用软件实验平台,只需定期维护安装仿真软件的计算机即可,降低了实验室的建设和维护成本,使全面开放实验室成为可能,促进了学生学习的积极性。

采用单片机仿真软件Proteus对传统教学实验进行补充,实现实践教学与理论教学紧密联系,解决实验教学中硬件条件与实验学时不足的问题,丰富实践性教学的手段,强化学生所学知识[3]。

三、Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用实例

为了让学生更好地掌握单片机,应从实用的角度出发,鼓励学生编写一些简单的小程序,通过实践指引理论知识的学习。本文通过单片机端口操作实验模拟汽车左右转向灯的控制来说明Proteus在单片机实验教学中的应用。

1.实验任务。单片机端口操作模拟汽车转向灯实验中,P1口作为输出口,P3口作为输入口,P3.4、P3.5接拨动开关K3、K4;P1口接发光二极管L1~L8。K3作为左转弯开关,K4作为右转弯开关,L1作为左转弯灯,L2作为右转弯灯。要求编程实现向上打K3时,左转弯灯L1以一定频率闪烁;向下打K4时,右转弯灯L2以一定频率闪烁[4]。

2.硬件和软件的设计。

模拟汽车转向灯的单片机端口操作实验电路原理图如图1所示。电路主要由单片机最小系统、LED发光二极管和拨动开关组成。电路通过P3.4和P3.5口读取拨动开关的状态,但要注意准双向口P3作为输入口时,需先向锁存器写入“1”才能读取;为了让接在P1.0和P1.7口的LED发光二极管亮,需使P1.0和P1.7口的电平为低电平,所以,在程序中点亮左右转向灯时,给P1口赋值分别为FEH和7FH;为了实现转向灯闪烁点亮,需在程序中加延时子程序,本实验所用的延时时间为1s,具体程序如下4:

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0200H

MAIN:MOV P3,#0FFH

MOV A,P3

CJNE A,#0EFH,L1

MOV P1,#0FEH

CALL DELAY

MOV P1,#0FFH

CALL DELAY

L1:CJNE A,#0DFH,L2

MOV P1,#7FH

CALL DELAY

MOV P1,#0FFH

CALL DELAY

L2:AJMP MAIN

DELAY:MOV R5,#10

DE0:MOV R7,#200

DE1:MOV R6,#248

DE2:DJNZ R6,DE2

DJNZ R7,DE1

DJNZ R5,DE0

RET

END