单片机原理及应用大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇单片机原理及应用范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

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

[1]唐雨红.基于Proteus的《单片机原理及应用》教学应用研究[J].江苏教育学院学报，2013，29（1）：33-34.

[2]袁锋伟，赵立宏，朱慧玲，等.基于Proteus的单片机课程教学与实验改革[J].实验室研究与探索，2007，26 （12）：75-78.

[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.

篇（2）

1.1软件环境实验软环境由过去的汇编语言逐步向C语言过渡[3]。以往高校的“单片机原理与应用”课程选用的程序设计工具是汇编语言。汇编语言针对不同的操作系统、不同的CPU，指令完全不相同，汇编语言就有所不同，所以不易移植。另外，汇编语言的程序，必须要借助于微控制器的指令手册及各寄存器的说明，或者给程序写注释，否则很难读懂。而C语言是一种应用广泛的高级程序设计语言，它既有高级语言的特点，也具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、程序易读易懂、编译效率高、运算速度快，具有良好的移植性，现在C语言被广泛使用到嵌入式系统软件设计中。目前8051单片机的C语言编译器编写目标系统软件，既可以增加软件的可读性，又便于改进和扩充，十分适用于单片机控制系统的开发。综上所述，用C语言程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。

1.2虚拟仿真环境随着计算机技术的发展，单片机仿真也有了长足的进步。单片机仿真实验是利用程序模拟实现电路的设计，在程序中将所需的虚拟的元器件安装设计要求放到虚拟的电路板上，然后将ROM模拟烧写。可以观察所设计模拟电路是否符合设计要求，不符合则可以实时修改。利用仿真系统，用户能够在可控的条件下观察系统运行过程中的状况和结果，实验起来具有很大的灵活性和可扩展性，使开发过程节约了时间，减少了成本，提高了应用系统开发的效率。

2改革实验教学方法及实验考核模式

单片机原理系统结构抽象，指令功能繁多，编写调试程序比较困难，严重影响了学生的学习积极性。通过改革单片机实验的教学方法及实验考核模式，激发学生对该门课程学习的兴趣，有效提高实验教学的质量水平。

2.1改革单片机实验的传统教学方法

2.1.1改革实验手段传统的实践教学环节中，以老师为主体，学生处于被动地位，缺乏独立思考，不利于学生动手能力的发展。进行改革以后，基础实验、综合实验过程中，教学模式从以教师主讲的模式，转变成以教师为主导，以学生为主体的新型模式。实验前，教师给学生引导，开展实验；实验中，对学生在实验中发现的问题，教师鼓励学生自己寻找解决方法，引导学生发挥主观能动性，独立思考，提高解决问题的能力。比如：当学生遇到电路设计问题，指导学生解决此类问题的方法，应该遵循首先检查硬件电路，然后再修改程序，最后得以解决；在综合实验以及创新型实践中，比如单片机整个系统的设计，编程，调试与运行，都由学生自主开发，给学生充分的空间，进行独立思考，培养学生解决工程问题的能力。

2.1.2实验室开放单片机实践相关实验室，实行全天开放，有专门老师负责，鼓励学生在正常的理论学习与实验课程之外，自主选择相关单片机方面的实验项目，进行设计、编程、调试与运行。让学生大胆地去实践、创新，通过不断的硬件和软件程序调试，完成初步产品到复杂产品的开发设计，提高学生的综合知识运用能力和主观能动性。这样不仅极大地调动了实验室资源，更是解决了该门课程学时少、内容多，时间固定等这些矛盾问题的重要手段。

2.1.3校企结合单片机原理是一门与市场发展、社会需求紧密结合的课程，校企结合打破了传统封闭式的教学模式，使单片机实践教学立足于社会人才需要面向市场、服务社会，对学生的培养目标更具有实用性和针对性。校企结合的方式是将企业做过的一些实际的成功案例，作为教学内容对学生进行教授或实训，让学生真正了解开发单片机应用系统的全过程，比如如何在市场上选取性价比高的器件，在整个系统中单片机是什么作用？如何根据系统的硬件要求写出适用程序代码，以及发现和解决开发过程中出现的各种问题。由于企业的成功案例具有规范性、严肃性和完整性，学生通过完成一个实际项目领悟了开发产品的目的性、严谨性、规范性，可以让学生快速有重点地掌握单片机技术，并且能将所学知识融会贯通于生产技术中。通过单片机校企结合实践教学，学生自主解决发现的各种问题，从中体验解决问题的成就感，从而提高了学生对该门课程的学习兴趣。

2.2改革单片机实验的考核模式

实验的考核方法也是保证实验质量的重要手段。实验考核成绩从基础实验的动手能力、实验结果和实验报告等几个方面，考查学生对相关内容掌握和应用的效果。等所有实验项目完成后，实验教师给每个学生布置不同的实验题目，让学生在规定的时间完成，作为实验考试内容，教师通过检查学生的硬件设计以及程序代码的编写与调试情况，给出相应的实验成绩。通过这样的考核方式，有利于学生独立自主进行软硬件调试，更好地调动了学生学习的兴趣和积极性，也体现了成绩评定的公正性和客观性，有效促进了单片机实验教学质量的提高。

3注重实验教学团队的培养，不断提高教师的业务素质

实验教学由专职实验教师负责，单片机实验跟其他门类的硬件实验不同，有时学生的实验题目相同，但每人的电路和程序的解决方法不尽相同，实验教师应该加强业务知识积累，对各种不同解决方案有深刻理解。所以必须加强对实验人员的业务培训，造就一支工程实践丰富、稳定以及高素质的实验专职教师队伍。为此，我们要充实完善实践教学队伍，不断吸取知识层次高以及具有工程经验的人才参加实验室工作，逐步建立实验教师教学团队，保证实验教学质量的提高。另外实验专职教师应该积极从事实验项目的开发以及单片机基金项目的积极申报。多年来，我校实验教师积累了丰富的教学经验，为单片机实践改革做出了巨大的贡献，近年编写并出版了《单片机原理及应用实践教程》，在实验过程中起到了很好的指导作用，并取得了良好的效果。

篇（3）

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）.

篇（4）

一、引言

单片机在现代电子系统智能化中扮演着至关重要的角色。无论是现代工业、农业及生活领域，还是尖端科技等诸多领域，都离不开单片机，其应用率和普及率是其他类型的计算机不能比拟的。单片机技术被广泛地应用在智能仪器仪表、机电一体化产品、实时工业控制、分布系统的前端模块、家用电器、医疗和军事等领域。所以单片机原理与应用是电子、自动化等专业的一门必修课。单片机原理与应用是电气信息类、自动化类、机电设备类、计算机类及仪器仪表类等专业的专业基础课或专业课。单片机教学的改革就是使学生将学到的单片机理论知识转化为适应就业和工作需要的实际能力。

二、改革单片机原理及应用教学的意义

（一）单片机原理及应用教学存在的问题

传统的理论教学是按教材编写的顺序，先讲单片机的硬件基础知识，然后讲指令系统、汇编语言编程，接着是讲接口技术，教学形式和手段单一、方法简单呆板。在教学中，学生普遍反映单片机概念多、太抽象、难入门、指令太难记。学生感到枯燥乏味，学习难度很大，课堂教学效果不够理想。

传统实训课则以教师为中心，基本都是教师先进行讲解、示范，然后学生开始实操训练，学生模仿教师按实训步骤操作实训项目。在这个过程中，教师巡回查看辅导学生。实训考核则是操作一个操作过的题目，教师要据学生实训项目完成的结果和所用的时间给出学生实训实操考核成绩。用一个模式，完全按照指导书上规定的步骤做相同的实训。学生感到学习内容枯燥无味，没有兴趣。学生的学习积极性和教师的授课积极性都受到极大的挫伤。

（二）改革单片机原理及应用教学的意义

针对单片机原理应用教学存在的问题，要对单片机原理及应用教学进行改革，培养学生学习单片机原理及应用课程的兴趣，着重培养学生的学习能力、综合运用知识的能力、动手能力和创新能力，培养高技能人才。

三、单片机原理及应用理论教学改革

（一）单片机原理及应用理论课中，引入案例教学

本着“理论够用”就可以的原则，把够用的理论优化整合到一个个案例中，案例中包含的理论由简到难，符合理论掌握的逻辑顺序，使“死”的大量的理论内容分散活化到每一个实际案例中。在应用中学习理论，理论因运用的具体而不再抽象，每个案例中学到的理论数量适中、迁移和内化的程度高，解决了单片机概念多、太抽象、难入门、指令太难记忆等问题。

案例教学有利于培养学生学习单片机原理及应用的兴趣，一个个案例生动具体，给学生展示单片机应用的广阔前景，使学生对学习单片机原理及应用产生浓厚兴趣。学生在学习抽象内容之前，教师可以通过案例给学生介绍单片机无比优越的性价比，并且应用大量的事例说明单片机的应用无所不在。将抽象的教学内容与这些生动的现实应用实例相结合，给学生一个能看到、能听到、能摸着的学习目标，提高了学生学习单片机原理及应用的兴趣。

案例教学有利于培养学生学习单片机原理应用的积极性。案例教学过程中，可以渗透就业热点介绍，使学生认识到单片机从低端应用到高端应用都有广阔前景。学好单片机原理及应用既能为低端应用打好基础，又能为高端处理器的学习做好准备。如此，使学生把学习单片机原理及应用与自己的就业前景结合起来，学生学习积极性得到调动。

单片机原理及应用理论课教学中，使用案例教学，能缩短理论与实践的距离，培养学生综合运用知识、解决实际问题的能力。不少学生都反映，在理论课上学到的理论知识，到实践中不知道怎么使用，怎么入手。其原因就是没有把理论与实际相结合好，使用案例进行理论教学，使学生接触到了与实际应用相近的案例，可以缩短学生学习时间。比如，以一个完整的项目开发为案例，介绍交通信号灯控制系统，这样增强了趣味性，学生也很容易接受，而且可以促进学生思维发展，实现分析、反思、体验和感悟。当其领悟后，就能模仿，也会举一反三。

（二）单片机原理及应用理论课中，丰富教学手段

学生觉得单片机原理及应用难学抽象，很大一部分原因，是传统教学的讲授加板书，无法为学生展示单片机内部数据动态流动的过程和图景。学生脑海中形不成单片机内部数据动态流动的过程和图景，产生了极大的困惑。制作生动形象的多媒体课件可以解决这个问题，利用多媒体课件把单片机中难懂的寻址方式指令举例和有代表性的指令，做成动画准确生动呈现出其数据流动的完整过程，学生瞬间就理解了寻址方式和典型指令，并且迅速发展了学生的形象思维能力、抽象思维能力和举一反三的能力。

单片机原理及应用课程信息量大，要求授课容量大，制作生动形象的多媒体课件可以满足这一要求，利用多媒体课件授课，节省了板书和大量的画图时间，可以在有限的课时内讲深、讲透课程内容；利用多媒体课件演示，可以随机重复，前后可以随意翻看的特点，便于突出重点、突破难点。实践表明，将传统教学的讲授加板书与计算机辅助教学手段相结合，丰富了教学手段，提高了教学效率，激发了学生学习的积极性和主动性，收到了良好的教学效果。

四、单片机原理及应用实践教学改革

（一）单片机原理及应用实训课中，多开发趣味实训项目

利用单片机编程可以实现许多电子电路，这是非常有趣的。例如，利用位操作指令可以实现各种门电路和组合逻辑电路；利用循环或定时器能实现软延时；利用定时器可以实现各种矩形脉冲发生器，这些都可以从示波器上观察到有趣的结果。这些实训项目可以激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性和主动性。

（二）单片机原理及应用实训课中，引入模块化教学

把实践教学内容优化整合成若干个模块，每个模块中包含的知识点和技能又可分解到若干个实训题目中，例如灯光控制模块，包含了闪灯控制、排灯控制、转灯控制、流水灯控制、交通信号灯控制。每个模块的教学又可分成三个层次，对学生来说就是三个层面的学习，即模仿学习、举一反三和创新。就拿灯光控制模块来说，直接按照实训指导书上的程序进行实训就是模仿学习，在此基础上对指导书上的程序进行改编实现延时和灯光花样的变化是举一反三，最后编制一个全新的灯光控制程序实现创新设计。这样的学习符合学生的思维发展规律，使其发挥主观能动性及创造性思维，有效培养了学生的学习能力，综合运用知识解决实际问题的能力和创新能力。

五、小结

单片机原理及应用理论教学和实践教学手段和方法很多，这里从个人教学改革心得出发探讨了几个做法。在今后的教学改革中只要不断改进教学方法， 使用各种教学手段，激发学生的学习兴趣，注重学习能力的培养和综合运用知识解决实际问题的能力的培养，就能获得良好的教学效果。但要深入教学改革，还需要不断努力和探索。

参考文献：

[1]周绍平.单片机教学改革的实践与思考.扬州职业大学学报，2004，8（2）：60～62

[2]廖平.单片机实验教学的改革.实验室研究与探索，2004（7）：36～38

[3]陈 亮.单片机课程的教学改革.实验室研究与探索，2008（9）：121～123

篇（5）

中图分类号：G424 文献标识码：A

Model Curricula Development in Principle and application of MCU

LEI Jun， ZHAO Rong， LUO Min

（School of Electrical & Information Engineering， Hubei University of Automotive Technology， Shiyan， Hubei 442002）

Abstract Through the research on aspects of SCM curriculum theory teaching， practice teaching， teaching staff， teaching reform， etc.， for the microcontroller strong practical courses， introduction of Keil and Proteus simulation software programming software， promote the improvement of the overall level courses. Students through experiments and class-based， single-chip program written in C language， to stimulate interest in learning， encourage students to participate in competitions projects to improve innovation and practical ability.

Key words MCU； model curricula； curriculum development

0 引言

单片机原理及应用是电类专业的专业课程，是学习后续课程的重要基础。单片机课程组按照“思想先进、目标明确、改革领先、师资优化、设备精良、教学优秀”的指导思想，建设校级精品资源共享课程。目前“单片机”课程已经形成完整的教学体系结构，拥有一支教学水平与学术造诣较高的教学梯队，实验设备完善，教学手段先进，教学形式灵活多样。

1 夯实理论环节

从2003年以来，课程组重新进行了教学大纲的编写工作，选择优秀教材，不断地对单片机课程进行教学改革。根据课程的需要，修订了部分多媒体课件，完成了实验指导书的重新编写。在课程教学中积极采用现代化的教学手段，网络化教学取得了很好的效果，单片机与Keil教学协调配合，在教学中引入Proteus单片机仿真软件，为学生直接应用计算机完成单片机系统的构模、分析和仿真打下基础，加深了对课程内容的理解和掌握，提高了学生综合运用所学知识分析、解决问题的能力。利用学校先进的网络教学环境，建立了形式多样的各种多媒体教学课件及网络教学资源库。目前网上已具备的教学资源有：（1）教学大纲；（2）教学日历；（3）教材内容；（4）习题解答；（5）电子课件（PPT）；（6）网上留言；（7）实验指导；（8）参考文献。丰富的教学资源方便了学生的课程学习，在课程教学中发挥了有效的作用。

2 加强实践环节

在理论课程教授完毕后，本课程进入实践环节，其目的是使同学们扎实牢固地掌握单片机知识，培养创新思维、独立分析问题和解决问题的能力，同时提高实践动手能力。课程组依据我校的办学指导思想和特色，充分依托东风汽车公司这个大工程背景，构建了课程的实践教学体系，如图1所示。将单片机传统的验证性实验与综合性设计性实验相结合，培养学生的创新能力。将现代化的计算机辅助工具用于实验教学过程中，使学生学会如何应用现代化手段仿真和解决实际系统的控制问题，调动学生对课程的学习兴趣。教师在整个教学过程中不仅仅是授课，还要配合实验课教师指导实验、参加讨论，负责答疑和解决教学过程中出现的各种问题。

实践教学以能力培养为核心，由浅入深、分层设置。通过实践教学体系的培养，学生的实践能力和专业素养得到了提高。在教师的指导下，学生按要求自己独立完成实践内容，出现故障和问题自己解决。将课外创新实践活动与课程实验教学环节相结合，组织、指导有兴趣的学生参加电子设计、智能汽车竞赛等活动，例如在智能车控制系统中，涉及单片机编程、PCB电路板的制作等都是单片机课程中的知识点。通过此类活动提高了学生对课程的学习积极性，加深对课程内容的理解，培养学生的创新实践能力。

图1 单片机课程的实践教学体系

新教师须具备实验室工作和下厂工程锻炼实习经历1～2年，才能参加教学工作。通过下厂工程锻炼实习，使得青年教师从中得到锻炼，增强了工程意识，提高工程应用能力；通过实验教学、实习教学、指导学生的课外科技实习和创新活动，并结合工程锻炼实习收获成绩进行教学法研究，以更新充实理论教学与实验教学的内容，改革教学方法和手段。鼓励或计划安排教师进行学历提高学习，到兄弟院校进修培训，为提高自身的理论知识、教学水平、科研能力及综合素质进行再学习。课程组成员老师已经连续八年负责全国大学生 “飞思卡尔”杯智能汽车竞赛的指导，从2006到2013年，面对全国高校强劲的竞争对手，在此项赛事上先后三次获得全国一等奖，两次全国二等奖，多个赛区一等奖和二等奖的佳绩，并最早打破我校学生参加国家级综合赛事无一等奖的历史。

3 结束语

单片机是一门实践性很强的课程，课程的目的是培养学生对单片机硬件及其扩展系统的分析能力和工程应用能力，通过理论教学与实践教学相结合，注重学生综合实践能力的培养，这就要求学生多动手。任务驱动项目教学法是学生在老师老师的引导下，通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动。目前各类电子竞赛就提供了大学生开展创新工作的平台，学生组成项目组，在指导教师的指导下，紧紧围绕比赛内容开展工作，设计方案，在完成项目的过程中，大学生的实践能力得到提高，有了团队协作意识，有助于增强其创新、创造、创业意识和动手能力，学生在参加项目的训练中，提高了创新能力。

通过校级资源共享精品课程建设将单片机教学辐射到课程设计、毕业设计、大学生竟赛等方面，培养学生创新能力，促进课程总体水平的提高。通过课程改革的实践与探索，学生经过单片机课程的理论学习、实验、课程设计以及毕业设计等环节的锻炼，提高了工程实践能力，多位学生在全国大学生智能车竞赛、全国大学生电子竞争等比赛中获得好成绩。

基金项目：湖北省教育厅教学研究项目（2010265）；湖北汽车工业学院2013年精品资源共享课程专项（单片机原理及应用）

参考文献

篇（6）

中图分类号：F49文献标识码：A文章编号：16723198（2014）07017601

1云计算

“云计算”的概念，是由Google的CEO艾里克・施密特在2006年的讲座上第一次提出并使用的。云计算就是，把目前为止由个人计算机或公司服务器上所进行的信息处理，通过因特网使其运行在外部巨大服务器上的方法。也就是说，信息的处理在互联网上，即在“云”中实现，其真正的涵义便是“云（=因特网）+计算（=信息的计算处理）”。

2云计算辅助教学与单片机教学

随着云计算的快速发展，人们的生活和工作水平不断的提高。2009年云计算被应用到了教育界，带来了教育领域的一次革新。云计算在教育领域的应用被称为“云计算辅助教学（CCAI）”，它是指使用者利用云计算所提供的云服务来完成信息共享，实现教育资源的最大化利用以及减少教育方面的设施投资。高校是培养人才的地方，利用云计算的优势，探索高校如何与云计算相结合，进行教学方面的革新是当前教育界面临的一大挑战。单片机原理及应用是一门专业课，具有技术应用与直接面向就业的特点，掌握好单片机知识与技能后，将为日后工作打下坚实的基础。如何将云计算应用到单片机教学中，探索云计算所带来的教学革新，是单片机教学工作者急需探讨的一个问题。

单片机以其完善的功能、低廉的价格，被广泛应用在工业控制、仪器仪表、通信、机电一体化、家用电器等领域。单片机技术已成为从事自动化、通信、机电一体化等工作的人员必备的技术。目前，已经有很多高校开展了单片机精品课程的研究，形成了一套完整的单片机理论教学体系。高校之间相互分享教学资源就可以减少教学资源以及硬件设施的重复建设与投资。随着云计算技术的不断发展与普及，将各种教学资源迁移到“云”中，就可以很好的实现高校间各种教学资源的共享，建成一个基于云计算的单片机教学平台。在单片机原理及应用课程教学中，运用百会套件建立教与学的平台，将单片机教学与云计算相结合。

3单片机原理及应用教学设计

单片机原理及应用这门课程理论性和实践性都较强，包含了一些抽象的理论概念。这门课程不像C语言程序设计，只要知道程序怎么编写就可以了，也不像模拟电子技术，只要知道硬件电路设计便可，它是理论和实践的结合体。

3.1理论教学

理论知识涉及到专业内容，往往枯燥乏味，很难引起学生的学习兴趣，没有了学习兴趣，学生就会产生抵触心理。所以，选用合适的教学方法就相当重要。教学方法有很多种，案例教学就是其中的一种。运用案例教学，可以把抽象的理论知识和案例相结合，能起到将抽象问题具体化的作用。在单片机教学中选用案例教学，就能让学生对教学内容有直观的印象，有利于提高学生的学习积极性。

利用百会维基呈现教学内容、教学活动、展示作品等。教学内容中采用案例的方式将教学内容展示给学生，比如电子钟、城市道通灯控制系统、防盗报警器等日常生活中很常见的例子，让学生知道单片机的学习和日常生活息息相关，将原本抽象的理论与实际例子相结合，从而引起学生的学习积极性。利用了云计算技术，学生随时随地可以利用上网设备，比如电脑、手机或IPAD等来查看教学内容、教学活动以及相关的作品。打破了传统的将教学资源拷贝到电脑上的麻烦，而且现在学生基本上都人手一个手机，手机小巧随身携带方便，方便随时查看相关信息。

利用百会文档免费在线建立、撰写、存储和分享文档。通过百会文档，学生便可以共享演示文稿、电子表格和文档等资源，还可以上传图片和文件等资源，利用这个功能，可以实现网上完成作业。打破了传统的手写作业的模式，在相应的上网设备中，通过浏览器打开百会网的百会文档，编写好作业，然后进行提交。教师接收作业并批改，可以及时将作业批改结果反馈给学生。利用云技术，还可以对考试方式进行革新。利用百会文档提供的文档权限管理功能，完成网上答题并提交，最终教师进行批改。不但提高了教学效率，还可以减少教育方面的相关投资。

百会聊聊可以实现师生间的及时交流互动。学生在学习单片机课程过程中遇到问题可以随时提问，教师或者其他学生都可以解答，及时解决学习过程中的疑问。百会论坛也可以实现师生间的交流互动。学生或教师将有用的一些信息或资料在论坛上，大家可以交流讨论，不但有利于学习还能增长课外知识。

3.2实验教学

实验是对所学理论知识的应用，是单片机课程中不可缺少的一个部分。单片机原理及应用是软件和硬件相结合的一门课程，软件部分要求学生掌握单片机相关理论以及编写程序的能力，硬件部分要求学生会动手设计硬件电路。我校电子专业在课程安排上先学习微机接口技术，然后再学单片机原理及应用，所以选用汇编语言进行编程，可以强化对汇编语言的理解与应用。对于学的好的学生可以引导他们再编写单片机C语言。学习汇编语言和学习其他编程语言一样都要学习语法。了解了语法后，接下来就是应用到具体的编程当中。我校单片机原理及应用的实验课选用天煌开发的单片机实验设备以及相关的编程软件。传统的实验课是要求每台学生机都要安装相关软件，若软件出现了问题又要重新安装，这样增加了实验室维护的压力。若

采用云计算技术，将相关软件保存到百会文档中，学生便可以在任意时间和地点下载安装，这样有利于一边学习汇编语言的指令，一边将所学到的指令应用到具体编程中，可以及时了解相关指令的用法以及容易出现的问题。不但有利于学生更好的学习指令，还能减少实验室维护的压力。我校单片机原理及应用课程是专业考试课，规定需用64学时的时间完成教学大纲所要求学生掌握的内容，其中有44学时的理论课和20学时的实验课。学生在期末的时候会得到这门课程的总评成绩，总评成绩=期中成绩（20%）+平时成绩（20%）+实验成绩（10%）+期末成绩（50%），这里涉及到实验成绩的评定。利用云计算技术，可以在网上实现实验成绩的评定。将实验成绩分成两部分即出勤率和实验完成情况。利用百会文档可以进行在线调查与统计查看学生的出勤情况，利用百会维基完成实验程序的上传操作。

4结束语

目前，基于百会平台的单片机原理及应用课程的设计仍处于探索阶段。利用云计算技术能够最大化优化资源的共享，是网络高速发展下的必然产物。云计算技术还减少了硬件设施上的重复投资建设，减少了企事业单位的开销。把教学和云计算技术结合起来，能够实现教学上的革新，是新时代下教师要掌握的一门技术。但是，云计算在教学过程中的应用仍存在许多问题。比如安全问题、个性化操作的实现等。云计算的功能是强大的，期待云计算技术的不断发展给人们的学习生活带来更大的便利。

参考文献

[1]胡长胜.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]李春艳，王茜.云计算环境下计算机基础实验教学模式探讨[J].电脑知识与技术，2013，9（14）：33213323.

篇（7）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0094-02

《单片机应用技术》课程是一门理论与实践性均很强的学科，是工科电类专业一门很重要的专业基础课，它将数字电路和模拟电路的基础知识、汇编语言及C语言编程技术、通信原理和微处理器知识等综合在一起，属于技术性、工程性、实践性很强的一门课程。

《单片机原理及应用》课程的特点是涉及硬件结构复杂，涉及知识面较广，经常涉及到电子技术基础、电路原理及编程C语言等知识，因此，要想将课堂所学的单片机系统结构及应用技术与所学知识有机融合，能够在实践中游刃有余地应用，还需要反复的实际设计与实践。针对《单片机原理及应用》课程抽象难学，尤其难于应用于实践开发的现状，我们在教学中注意做到理论联系实际，将课堂教学与科研开发和科技创新紧密结合。

在课堂教学中，初期阶段，采用C+PROTEUS的教学模式，引导学生应用C语言编写应用驱动程序，然后在PROTEUS环境下仿真运行，逐步理解和领会单片机的设计思路。在综合应用阶段，通过引入实际工程应用实例，接触实际科研项目中设计开发产品，使学生了解所学知识的应用价值，激发学生的学习兴趣，深化学生对知识点的理解。

在实践环节，由专业课教师指导，学生设计为主，带动学生自己设计单片机课程的实验开发平台，并在所设计的开发系统基础上，增设大量综合性、设计性实验，启发学生的思维，以提高学生综合分析问题和解决问题的能力。同时，在大学生科技创新和各类电子设计竞赛活动中，积极引导学生应用所学单片机技术进行开发设计，进而培养学生实践能力、创新能力。

通过上述各个环节，分层次、分阶段，层层深入，真正在单片机课程教学中做到理论与实践紧密结合，真正实现提高学生应用单片机技术解决实际问题能力，进而探索一条在课程教学中如何提高大学生科技创新能力的可行之路。

一、改革教学环节

1.初期的课堂教学中，将C语言与PROTEUS软件有机结合，提高学生对单片机的实际应用能力。从目前单片机技术应用层面上看，对单片机系统的开发一般采用C语言完成，因此，在课堂教学中强化推广采用C语言进行编程设计的技术，并逐步取代原来采用汇编语言进行设计的模式。从而，提高学生对单片机技术的实际应用水平。PROTEUS软件是一种近年来逐渐流行的单片机系统设计的专业仿真软件，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。在单片机教学初期，采用C语言+PROTEUS仿真的教学模式，引导学生应用C语言编写应用驱动程序，然后在PROTEUS环境下，绘制原理图并仿真运行，观察设计效果是否正确，发现问题在修正编写的C语言程序，如此反复，逐步提高学生控制单片机和设计单片机系统的能力。

2.综合应用阶段，通过工程设计实例，深化学生对知识点的理解。作为多年从事单片机课程教学的教师，具备多年来单片机开发与实践的工作经验，在应用单片机技术进行智能仪器仪表开发上有许多成功的设计项目，如基于单片机系统设计的大庆油田的井地电位成像监测系统、开关磁阻电机设计、过套管电阻率测量仪开发设计等等，都是应用单片机处理器进行设计的，在课堂教学中，结合上述实际开发项目，讲述单片机的设计及应用技术，使学生直接接触实际科研项目中设计开发产品，深化学生对知识点的理解，认识到所学知识的应用价值，从而，激发学生的学习兴趣，启发学生思维。以单片机中应用IO端口控制数据采集芯片为例：模数转换器是实际工程应用中较为常用的一种数据采集芯片，目前，主流的控制数据采集芯片的技术是通过单片机IO引脚控制方式实现，通过单片机的引脚模拟数据采集芯片的工作时序，再通过C语言编程，完成对数据采集芯片的控制。在学习中，学生对于模数转换芯片的工作时序图始终感到很抽象，因此，在编程设计上往往不知从何入手。我们在教学中，结合横向科研项目“过套管数据采集”中数据采集，通过实物演示、数据读取实际设计案例讲解，从工程数据采集需求，到硬件电路设计原理，以及最终程序上的编程实现，在讲解中，学生不仅了解了数据采集芯片的工作时序逻辑，而且也能够独立应用单片机IO端口进行数据采集接口的设计。

二、改革实践环节

1.在单片机课程实验内容上更多增设综合性、设计性实验，提高系统设计能力。由专业课教师指导，学生设计为主，更多增设综合性、设计性实验，以提高学生的系统设计能力。预计增加设计性、综合性实验：8_8LED点阵扫描输出实验、直流电机正反转调速实验、基于I2C通信接口的数据采集显示实验和基于串行通信接口的智能远程数字钟实验等。通过大量综合性设计性实验，要求学生自行设计电路，编写驱动控制程序，不仅可以帮助学生加深对单片机知识结构的理解，而且可以提高基于单片机处理器的系统设计能力，培养学生的实际动手能力、学习兴趣和创新精神。

2.强化单片机综合课程设计环节，提高应用单片机综合设计能力。在完成单片机基本课程及实践基础上，对机电、自动化、仪器类专业应强化安排综合课程设计，以课题项目的形式要求学生组队共同完成，采取开放式管理的模式，在2～4周内，首先运用所学电子技术基础知识，查阅相关文献资料、电子线路参考设计手册、电子元器件手册，进行电路设计、程序编制，在设计过程中，锻炼自己熟练掌握和使用先进的计算机电路仿真软件工具，提高设计效率；其次进行电子市场调研、购买相应元器件，完成电路设计制作、功能调试、参数测定、写出设计总结报告；最后由教师组织全班进行设计交流、现场功能演示和提问答辩，同时教师完成每组的成绩评定和设计总结，为下次的课程设计提出合理化建议。在课程设计的选题上，发挥广大教师的积极参与，不断对课程设计的题目进行更新，修改课程设计的内容，增加设计性、综合性设计内容。目前，开设的新增加的课程设计题目包括：模拟交通信号灯控制系统；基于P89C51RD2单片机数据采集板卡设计实现；基于凌阳单片机的音乐播放器设计开发实例；公交语音报站播放器设计；简单计算器设计实现；通过大量新颖的具有高技术含量的综合设计，充分调动学生的热情，让学生从实验中既学到知识，由学会探索问题进而解决问题，发挥潜能，提高创造能力。

3.积极引导学生将所学单片机技术应用于大学生科技创新和各类电子设计竞赛活动。单片机技术是现代电子系统设计开发的主流技术，在科技创新和电子设计竞赛中应用这些技术，往往有事半功倍的效果。鼓励单片机课程学习好的同学积极参与科技创新和电子竞赛，应用单片机技术进行相关项目和题目的设计，以2013年为例，我校学生参加北京市电子设计竞赛，设计中采用单片机技术进行设计开发，获得二等奖2项、三等奖3项，为学校争光。通过学生间影响，激发学生学习单片机技术的热情，形成一个较好的学习氛围。

三、结束语

单片机原理及应用课程是一门应用性和实践性很强的专业课，把握课程特点，了解学生理解上的薄弱环节，通过课堂教学和实验环节的改革与创新，各个环节，分层次、分阶段，层层深入，真正在单片机课程教学中做到理论与实践紧密结合，激发学生学习的兴趣，启发学生的创造力，将单片机课程教学中所亟待解决的提高学生应用单片机技术解决实际问题能力落到实处，进而，使学生创新能力和综合实践能力得到提高。

参考文献：

[1]潘言全.单片机教学改革的思考[J].湖南师范学院学报：自然科学版，2007，（27）.

[2]张琪，李菲，柴新.构建高职院校开放式电子实验室的研究[J].科技信息，2009，（10）：18-21.

[3]王英红.浅析开放式电工电子实验室的建设[J].电气电子教学学报，2012，（8）：24-27.

[4]江锦花，大学生科技创新与开放实验室管理模式[J].实验室研究与探索，2009，（12）：32-48.

[5]李丽宏.《单片机原理及应用》课程教学改革尝试[J].太原理工大学学报：社会科学版，2001，（02）.

[6]覃金昌，王为庆.机械类单片机应用实践能力培养体系的构建[J].考试周刊，2010，（47）.

篇（8）

中图分类号：G64 文献标识码：B

文章编号：1672-5913(2007)18-0091-03

1引言

“单片机原理及应用”是电气信息类专业的核心专业课程，也是一门技术性和实践性很强的学科，必须理论结合实践，通过一系列实验、实践训练，才能取得较好的教学效果。根据本课程的特点，并结合高职高专教育培养应用能力的宗旨，我们对该课程教学体系进行了改革与探索。课程改革的基本思路是以培养技术应用性人才为指导，以教学内容体系改革为核心，以教学方法改革为手段，以实践教学改革为特色，加强实践性教学环节，融入足够的实践内容，构建新的单片机课程体系和学生应用能力的培养体系。

2教学内容、实践教学体系的改革

在教学内容、实践教学体系上，体现高职高专特色，坚持“够用为度，培养技能”的原则，以提高学生的实践能力和应用能力为指导，对课程内容体系进行了重构。“单片机”课程体系包括理论讲授、实验和课程设计三大部分，理论知识64课时，实验20课时，课程设计2周。

在理论课教学中，按照“理论教学以应用为目的，以必需、够用为度”的原则，精选教学内容，增加了基本知识、基本技能的比重。单片机理论讲授涵盖的内容包括以下几个方面的内容：

1) 单片机概念、发展概况、以51为核心的MCS-51系列和AT89系列及其广泛应用；

2) MCS－51单片机的逻辑结构、信号引脚以及内部存储器；单片机的I/O口的功能及时钟电路与时序、复位方式和复位电路；

3) 单片机的指令格式及寻址方式及指令系统和伪指令；

4) 程序设计的基本方法，能独立编写一些简单的程序；

5) 中断的基本概念、中断源、中断控制、中断响应过程、外部中断及中断请求的撤除；定时/计数器的功能、控制寄存器及工作方式；

6) 存储器扩展机构及其实现、常见程序存储器和数据存储器的型号及其工作方式，程序存储器和数据存储器的扩展及其地址映像范围；

7) I/O口的直接使用，I/O编址技术和I/O控制方式、简单I/O扩展及用8155可编程接口芯片实现I/O扩展；

8) 键盘的接口设计和程序设计、LED显示器的接口设计和程序设计、了解LCD显示器的接口设计和程序设计；

9) 串行通信的基础知识；MCS-51单片机串行口的UART结构及串行通信控制、MCS-51单片机串行口通信工作方式及其应用；

10) 单片机与A/D、D/A转换器的接口及其应用；

在讲解一个新的理论时，强调以实际应用引入理论体系。例如，在讲解单片机硬件结构时，首先给学生演示由单片机控制的一组发光管L0~L7的亮和灭，应用这个电路可以编写不同程序显示多种发光形式。通过这个简单的实例，不仅使学生知道使用单片机控制的硬件系统，可以通过软件的编程就能实现不同的功能，而且也激发了学生对单片机的学习兴趣。

在实践教学中，以培养专业技能和综合实践能力为目标。精心设计实验内容和方式。针对教学要点，既设置了堆栈、位操作等难理解的指令实验，也设置了数据传送、多字节无符号数的加减法、极值查找和数据排序等51汇编程序实验，还设置了包括P1口应用、定时器应用以及8155组成的键盘显示器等硬件实验等。

两周的课程设计是学生进行单片机应用能力的综合训练。通过课程设计，要求学生初步掌握单片机的应用设计。组织学生到实习基地实习，通过多种形式的实践环节，着重培养学生对于单片机系统的综合分析能力和实际应用能力。

3改革教学方法、更新教学手段

在理论教学中，实行多媒体教学、网络教学和课堂教学相结合的教学模式。多媒体教案和板书相结合、应用MCS-51仿真软件直接在课堂上对程序进行运行调试、与理论配套的相关器件 (如8031芯片、数码管、按键等) 的演示等。基本的重要的概念反复强调，贯穿整个教学活动。为学生提供CAI课件以及仿真软件，帮助他们复习、消化和归纳。加强教师与学生的交流，每周一次答疑和交流，指导学生学习。同时设有答疑和交流邮箱，以及时解决学生的疑问。

在实验教学中，要求学生独立实验，独立调试，独立验证。教师以启发、引导为主，不进行示范，鼓励学生相互讨论。对基础较好的学生，鼓励他们在做好基础实验后，再对思考题或自己设计问题进行实验；对动手能力较强的学生，强调联系理论解决实际问题；而对实验能力较差的学生，鼓励他们独立解决问题，培养他们的实验兴趣。实验教学的重点是程序调试和故障排除，要求学生逐步学会单步、断点、全速运行的调试方法，并能使用寄存器窗口、存储器窗口等仿真器的功能分析各种实验现象。通过假设出现另一种实验结果来改动程序，培养学生举一反三能力，使学生在反复的修改程序中牢固掌握知识。

在单片机实验教学中，常见的难点、疑点主要有以下几个方面：

1) 学生往往不清楚PC机与仿真器是如何通信的。在学习仿真器软件之前，教师先介绍PC机与仿真器的连接，学生知道了PC机的COM1、COM2串行口和仿真器的串行接口功能及如何通过三根电缆连接时，才能了解整个系统的工作情况。若发现不能通信时，就能判断可能是软件串行口设置不对，然后使用Ctrl-C命令对PC机串行口进行选择。

2) 学生难以理解仿真态和单板态的区别，什么时候用仿真态，什么时候可直接使用单板态。对外中断实验、定时器实验，仿真器虽然连接了实验板，但发光管是直接和单片机的P1口连接，所以它们仍是单板态。而8155接口、键盘显示器、A/D转换等实验需外部口地址，则是仿真态。

3) 在硬件实验中，往往会遇到一些难度较大的问题。学生在连接好控制线、片选线，写出相应的口地址后，还要对照相应的硬件线路图，然后才能编程。

例如A/D转换实验，连接好各线路后，0通道的地址为EFF0，然后编写如下的0通道模数转换程序：

ORG 0000H

AJMP START

ORG 0030H

START： MOV SP，#40H

MOV IE，#00H ；禁止中断

MOV DPTR，#0EFF0H

MOVX @DPTR，A ；启动转换

JB P3.3，$ ；等待转换结束

MOV DPTR，#0EFF0H

MOVX A，@DPTR ；取出转换结果

MOV 50H，A ；转换结果送内部RAM 50H

END

看起来程序没错，但调试结果不对。到底错在哪里？其实是在编程前没有注意硬件线路的连接。在实验板上，通道选择的ADDA、ADDB、ADDC是直接连在数据总线的D0、D1、D2上。此程序在启动转换前根本没有选择好通道，应该在启动转换指令MOVX@DPTR，A 前对累加器A置通道号，即在转换指令前加上CLR A指令。若实验板的通道选择线接在地址总线的A0、A1、A2，则前面的程序就正确。碰到诸如此类的问题，教师应尽量先提示，再让学生在调试过程中找到问题的关键，然后独立解决。

4改革考核方式

与课程教学改革相配套，进行教学内容考核的改革。在考核方法上采用教考分离，建立试卷库。考前不划重点，严肃考场纪律。坚持集体阅卷，阅卷后对试卷进行分析。平时成绩占40%，由出勤、作业、课堂回答问题的能力，实验动手能力，实验报告成绩及实验考试成绩综合评价后得出。这一点在课程开始即告之学生。由于平时成绩占比例较高，学生从一开始就注意避免了重理论、轻实际，重考试、轻能力的倾向。

5加强教材建设

为了体现教学内容体系的改革与建设，突出理论与实践相结合，我们根据培养目标和教学大纲的要求和多年从事单片机教学的经验，组织编写了《单片机原理与应用》理论教材以及配套的《单片机原理与应用实训教程》。2004年2月由科学出版社出版，经过多轮使用，效果良好。

《单片机原理与应用》在内容选取上注重应用性，通过大量的例子把在工程中广泛应用的知识、技术讲透，以达到触类旁通、举一反三的目的；在内容组织上注重高职高专学生的特点，力求循序渐进、深入浅出。《单片机原理与应用实训教程》在突出了技能训练，加强编程能力的训练和培养，每一章除编写一个详尽的实训实例供参照外，都安排了多个难易程度不同的实训项目，以便不同学校根据各自不同的专业要求和生源情况进行选择。

6结束语

本课程教学体系的改革，主要取得了以下几方面的成效：首先提高了学生对这门课的学习兴趣，学生的学习热情很高，做实验态度认真，爱动脑筋。对于专科生，这种现象在以前是很难看到的。另外，课程组教师还积极开展教学、科学研究活动，自编适合学生特点的教材，既注重讲透基本原理等重要的知识点，又重视对学生实践能力的培养，采用课堂讨论、教学实习、社会实践等多种形式，注重教与学的互动，教学效果显著提升。

参考文献

[1] 李广弟. 单片机基础[M]. 北京航空航天大学出版社，2001.

篇（9）

中图分类号：TP434 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）002018202

0 引言

随着微电子及计算机技术的迅速发展，单片机以体积小、功能强和性价比高等特点，在工业控制、通信技术和数据采集等领域获得了广泛应用。目前，许多学校都开设了《单片机原理与应用》，这门课程将程序语言、串口通信、模拟电路和数字电路等知识综合起来，是一门理论性、技术性、工程性和实践性都很强的课程，是计算机、电子类、机电一体化、自动化等专业的专业必修课。掌握好单片机技术对高职生工程素质的培养以及职业技能的提高都大有益处。

1 目前《单片机原理及应用》课程教学的不足

自20世纪80年代后期，我国的高等院校工科专业开始开设单片机课程，至今有20多年了。这期间，在教室讲授理论，到实验室利用实验箱做实验的教学模式一直沿用至今。由于单片机技术涉及到硬件电路设计和软件设计两方面的知识和技能，学习难度较大，致使初学者上课犹如听天书，时间不长多数学生就懵懵然而放弃了，入门者寥寥。出现这些问题的原因主要是教学方法上存在一些不足。

（1）理论与实践教学比例分配不当，重理论轻实践。目前的单片机课程教学多以理论课为主，实践课为辅。教材理论体系严谨，教师教学思路清晰，但学生往往感觉内容枯燥、概念抽象、指令难记。课堂教学按照教材内容的编排顺序、相关知识的逻辑关系进行，学生刚刚接触数字电路，缺乏编程语言及计算机结构的相关知识，难以顺利入门并对课程产生浓厚兴趣。同时，大部分教师的教学方法通常以讲授为主，缺乏直观形象的实际操作。这些原因导致学生普遍认为单片机的课程非常难学。

在教学过程中，往往理论教学的学时远远多于实验教学的学时，并且实验教学一般在“汇编语言设计”讲完之后开始进行。这种教学体系的不足之处在于：①以大量的原理介绍引导学生入门，学生理解苦难，学习过程也感觉枯燥乏味；②教学过程中“重理论轻实践”，实验只是点缀，造成学生的应用能力培养缺乏，对培养应用型人才的培养目标十分不利；③软件和硬件介绍时分开，对单片机系统软硬件结合的设计方法介绍不足，学生在实际工作中缺少系统化的思路。

（2）教学方法老套，无法激起学生的学习兴趣。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。实践教学形式单一且受重视不够。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。观察中不难发现，学生在做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，没有一个整体的电气原理图概念，再加上实验条件的有限，不可能每个同学都能得到老师的辅导，导致学生过度追求实验结果，而忽略了硬件设计、软件调试等过程。

2 《单片机原理与应用》课程教学改革的思路与措施2.1 以“任务驱动”为主要方法的教学内容

任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，它将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念；将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，每一位学生都能根据自己对当前问题的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。

在实际教学中，以学生为主体，项目、工作任务为载体，学生在教师的引领下，由浅入深、由易到难，学习单片机控制系统的设计和制作。为取得良好的学习效果，在课堂上由老师先对学生提出一个课内任务，老师不会完整的告诉学生怎么完成任务，而是只提供知识点，由学生课外完成此任务，并根据任务完成的质量进行考核和评分。

从学生的角度说，任务驱动是一种有效的学习方法。它从浅显的实例入手，带动理论的学习和应用软件的操作，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。伴随着一个跟着一个的成就感，减少学生们以往由于片面追求信息技术课程的“系统性”而导致的“只见树木，不见森林”的教学法带来的茫然。从教师的角度说，任务驱动是建构主义教学理论基础上的教学方法，将以往以传授知识为主的传统教学理念转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念；将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，每一位学生都能根据自己对当前任务的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。这为每一位学生的思考、探索、发现和创新提供了开放的空间，使课堂教学过程充满了民主、充满了个性、充满了人性，课堂氛围真正活跃起来。

2.2 变革传统的实验模式

（1）设立虚拟仿真实验室。单片机课程内容抽象，教师操作实验开发板时演示效果不太好，学生较难理解，因此，计算机虚拟仿真软件演示起着非常重要的作用。虚拟仿真系统具有以下优势：①组织单片机实验的环境简单，只要有电脑即可进行；②由于只涉及到软件，不会有硬件损坏的问题，可以避免由于设计错误导致的硬件投入浪费，降低使用成本；③绘制原理图、编制程序均在软件上实现，程序执行中各元件的运行状态直观明了，调试方便。因此，在单片机教学中引入Proteus和Keil C编程调试软件，采用多媒体教学方法，能在课堂中完成软件、硬件的调试和系统集成等内容的教学。

（2）利用单片机实验开发板进行教学。实验开发板应用十分方便，目前已经集成了键盘、流水灯和LED显示器等通用设备，线路连接简单，可以进行多个基本项目的实训。通过开发板的学习实践，运用项目教学法进行多个项目的操作，能让学生熟悉单片机及其设备的硬件知识，系统地掌握单片机P0-P3口、串口通信和中断控制的工作原理。

（3）结合多学科进行综合实践。很多学生在学习了单片机课程后，即使掌握了单片机知识，但还是不能融合其他课程的知识进行综合应用，因此，教师应将其他课程的知识与单片机的相关内容联系起来。比如，与Protel课程相结合，要求学生利用Protel设计开发板的PCB图，并制作出PCB开发板，同时自己动手焊接所有的元器件，然后进行系统调试。在此过程中，学生可以享受到自己的劳动成果，更加熟练地掌握Protel知识，更加熟悉元器件之间的硬件连接，对数字电路、模拟电路的工作特点更加了解，对单片机C语言有了更深入的认识，锻炼了各学科的综合实践能力。

2.3 考核方式的改革

与以往传统单片机原理及应用课程的教学采用纯理论的考核方式不同，考试成绩由平时考核、实践技能考核、综合能力考核3个部分组成。其中，平时考核占30%，包括平时作业、课堂表现和平时测验，作业和课堂表现侧重于知识的掌握，平时测验侧重于知识的运用。实践技能考核占30%，包括实验、企业实训和技能竞赛，在每个模块的项目实践过程中考核学生解决实际问题的能力；综合能力考核占40%，包括理论知识和实际应用两部分，理论知识考核采用“试题库”，实行开卷考试，主要考察学生对基本概念、基本原理和基本器件的掌握和理解情况，实际应用部分教师根据学生完成的准确性和熟练程度现场评分。这种考核形式注重考察学生的知识迁移能力和融会贯通能力，优于一次期末考试决定结果的传统考核办法，在贯彻执行过程中效果较好，反映出了学生的真实水平。

3 改革效果

这种单片机教学方法为学生提供了很好的实践空间，能充分吸引学生兴趣，大大提高了学生学习的积极性和主动性。很多学生主动要求延长学习时间，利用周末到实验室动手练习。在每次上实训课时，学生都特别积极，不完成任务不下课，这在以往单片机教学过程中很少见到。通过调查发现，学生对这种教学方法的改革都很认可和喜欢，教学效果得到了很好的改善。

这种教学方法既锻炼了学生的动手能力，又提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，同时还培养了学生的信息检索能力。实践证明，该教学方法切实有效，对高职院校单片机教学改革有一定借鉴作用。

参考文献：

＼[1＼] 屈莉莉，等.单片机课程实践性教学环节的建设与改革[J].中山大学学报论丛，2004（3）.

篇（10）

《单片机原理及应用》是机电一体化专业核心专业课之一，发展迅速更新快、应用面广。学好用好单片机，也是提升就业竞争能力的一个重要措施。但是传统的单片机教学，均是先讲单片机的硬件结构之后讲指令及编程，最后再讲一些实例。按照此种教学结构，学生普遍感到难学。而且单片机是一门很注重动手的课程，单片机的指令和程序需要在实践中加以验证和巩固。根据上述问题，我以任务驱动法为主以其他教学方法为辅进行单片机教学，取得了较好的教学效果。

1 任务驱动法教学的前期准备

对于任何一门课程，入门都非常关键，如果让学生一开始就感觉很难，那大多数学生就会望而却步了。如何有效的调动起学生学习的积极性至关重要。因此，我安排了两个任务，首先讲解单片机的应用，得出结论“单片机已渗透进我们生活中的每一个角落”，激发学生学习兴趣。其次让学生了解单片机的基本结构、汇编语言软件使用等。接下来我们通过蜂鸣器的单片机控制这个任务的学习，引导学生学会如何利用单片机完成一个任务。由于该电路简单，学生容易理解，大部分学生都完成了任务，取得了成功，成功的经验为学生建立起了单片机应用的框架。走出了“不知庐山真面貌”的困惑，树立起了“一览众山小”的自信。

2 任务驱动法在单片机教学中应用实例

在学生了解了单片机的基本结构和应用后，就可以采用任务驱动法教学了。它是以完成一个个具体的任务为线索，把教学内容巧妙地隐含在任务之中。教师的教学与学生的学习都是围绕着任务来完成的。任务提出后，学生知道做什么，自然会思考如何做，听课时有的放矢，学习的主动性大大提高。共分为“引入、分析、实施、检查、总结评估”5个步骤。

1）引入：创建与学习主题和实际相关的情景（夜晚置身街头，各式彩灯把我们带入美轮美奂的世界，究竟是什么“魔力”使彩灯变换出多样的显示效果？）使学生带着问题听课。同时通过实验箱演示各种流水灯的效果，激发学生的学习兴趣。

2）分析：首先提出要求“利用单片机P1口控制8位流水灯”，在教师的引导下学生逐步分析如何去完成任务。任务的实质是每经过固定的时间将P1口的状态依次循环左移或右移，任务的重点是时间的控制，这部分功能可由延时程序来完成。之后教师开始讲解硬件电路设计及循环程序设计相关知识点，重点讲解延时子程序的编写及延时时间的确定。任务分析可培养学生的发散性思维，培养学生分析问题及发现问题的能力。

3）实施：由于单片机学时的限制，每个项目都让学生做出实物不太现实，那么在进行完任务分析之后，就可以利用现有的编程软件Keil51及仿真软件Proteus两者相结合进行实验验证。这种方法可充分利用学校计算机房的现有设备，减少了实验设备的硬件维护工作量。把学生分成若干组，每组选一名组长。每名同学都需要在仿真软件中完成硬件电路设计和程序的编写与仿真调试。此时应该充分调动起各组组长及已经完成项目的同学，让他们帮助解决，必要时教师给予提示和鼓励。这样不但可以促进小组成员间的情感交流，还可以促进合作能力的提高。对于学习较好的同学可以引导其探讨更多的彩灯变换效果。对于学习吃力的同学进行单独辅导，力求每名同学都能够完成任务。下面详细说明这两个软件的操作。

（1）硬件电路设计：Proteus是一种电子设计自动化软件，可以仿真常用的MCU和所有的外设。学生在Proteus软件上完成硬件电路设计。打开Proteus软件，绘制如图1所示的8位流水灯的单片机控制硬件电路图。单片机常用的元器件的名称应该让学生记下来，以后的学习中还会用到。（2）控制程序编写：完成硬件电路的设计之后就可以进行控制程序编写，Keil51是一款基于51单片机的软件开发工具，它支持多种语言编程。打开Keil51软件，新建一个工程项目文件，命名为Lsd，并为工程选择目标器件，选择Atmel的AT89C51芯片。接着创建一个源程序文件起名为main2.asm并输入如图1的源程序代码，写完程序后将该源程序文件添加到当前的工程项目文件Lsd中，并为工程项目设置软硬件调试环境，一定要为目标设置选项，点输出选项卡，在产生HEX文件前打勾，并起名为lsdsc，源程序文件经过编译、建立目标文件lsdsc.hex，若程序没有提示错误就可以进入调试环节。（3）程序的仿真与调试：将lsdsc.hex文件加载到Proteus的单片机中并运行，使学生在没有单片机硬件实验箱的情况下也可直观地看到仿真结果，一目了然，增强了教学的生动性和直观性。

4）检查：学生完成任务后，按照任务要求自行检查是否符合要求，并分析故障现象以及解决办法。要鼓励学生勇于提出疑问、大胆猜想与探索。通过完成任务，不仅学到了知识、还提高了学生解决问题的能力以及团结协作等关键能力。

5）总结评估：学生操作演示，教师根据学生的表现以及完成任务的情况，按照（硬件电路设计20%、控制程序编写60%、6S管理20%）给出学生分数，作为学生一个任务的成绩，这部分成绩占期末成绩40%；平时成绩占30%（包括出勤、纪律、作业等）；阶段性测验占30%。由此可见，对于学生的考核，既包括了专业知识的考核，也包含了方法能力的考核。这种考核注重实践与理论的结合、结果与过程的结合。最后教师做出总体评价，并总结学生做的过程中出现的成功与不足之处，并在技巧及知识的拓展方面加以总结。这个过程可以开拓学生视野和思路，扩展学生的知识面。

3 任务驱动法下的实训

由于实验课时有限，授课过程无法做出实际的产品。课程实训刚好弥补实验课的不足。我选择了《位流水灯的单片机控制》和《1位数码管显示控制》这两个项目。参照企业工作的程序，把全班分成若干组，几个学生合成一个项目组，共同完成一个课题，从工作任务的提出―硬件电路设计―程序设计及仿真―焊接调试电路板―编译下载烧录程序―运行观察―修改程序等几个环节，要让每名学生都参与其中，使学生真实体验到完成一个单片机项目的全过程。经过两周单片机实训，每组都完成了一个电路板。最后把每组的电路板运行起来并进行照相和录像，使学生对单片机系统有了进一步的认识；培养了学生的实际动手能力、沟通协作能力和创新意识。同时学生做的电路板可以在以后的教学中作为教具使用。

综上所述，任务驱动教学法始终把学生作为学习的主体。以任务作为驱动，让学生通过自己的操作并利用Proteus和Keil51软件，把书上死的理论变成活的应用，提高了学生学习单片机的兴趣和积极性，促进了学生创新意识的培养。因此，在我院单片机教学中实施任务驱动教学法并结合软件仿真等教学方法，能够大大提高教学效果。

【参考文献】

篇（11）

1 单片机原理及应用教学现状

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。主要体现有以下两个方面的问题。

（1）理论教学中主要讲述51单片机的硬件结构和相关组成部分的工作原理及外围接口设计，软件编程多是以汇编语言为主。汇编语言语句不直观，为完成一个非常简单的操作，汇编语言需要写许多条命令，理解起来很有难度，很容易让学生失去学习单片机的兴趣。

（2）实验教学中多以验证性实验为主，学生编程后进行编译，将程序下载到单片机实验箱上演示。实验指导书上已经写好了连线方式和程序资料，学生很少独立分析程序及其编写代码。大多数学生只追求实验结果，对于整个硬件系统设计和软件调试过程模糊。

2 单片机原理及应用教学改革初探

针对单片机教学和实验中存在的问题，以培养应用型本科学生为目标，结合工程与应用实际需求，从教学内容、教学模式和实践训练3个教学环节进行改革。

2.1 教学内容的改革

在单片机原理及应用课程第一次授课时，给学生展示单片机行业的发展情况、单片机产品以及单片机开发公司的招聘信息。让学生真正体会到单片机技术的实用性，激发他们学习的兴趣和求知欲。学生在看到企业招聘信息后，能够明确本门课程的学习目标。

随着时间的推移和科学技术的进步，51单片机已经有了很大的发展和变化，已经派生出来很多51系列产品，其内部资源也变得非常丰富，如看门狗、PWM、SPI、A/D等。因此，更新单片机教学内容势在必行。在教学中增加新产品、新技术的知识，使得学生能够满足企业人才的技术需求。如可以增加I2C总线、SPI总线、CAN总线等内容。

为了让学生与企业开发接轨，在讲授完汇编语言程序设计之后，加入C51语言的相关知识。由于学生已经在大一时期学习过C语言程序设计的课程，只需要在课堂上加以引导，如：C51库函数、C51的存储结构、C51扩展关键字等强调介绍。同时，在介绍过程中采用汇编语言与C51语言对照的方式讲授，学生就能够很快掌握单片机编程。

2.2 教学模式的改革

采用项目驱动教学法，先简单后复杂，将各个知识点的学习融入到各个实际工程模块中，让学生在每一个项目中学会各个模块的使用。如：单片机的并行接口技术可以通过舞台灯光系统、国际交通灯、抢答器项目来介绍；定时器和中断系统可以通过电子琴、音乐盒、万年历项目来介绍；串行通信接口可以通过GPRS通信来介绍；单片机与A/D、D/A转换器接口可以通过农业大棚温湿度采集系统，电子压力秤来介绍。这种教学将“老师讲，学生听”的被动教学模式转变为“学生主动参与，教师指导”的主动教学模式。教师的教学和学生的学习都围绕这些项目来完成，强调学生“学中做、做中学”的新型学习过程，极大地激发了学生的学习兴趣，创新了教学模式。

2.3 实践训练的改革

通过课内实验教学、课程设计、大学生电子设计竞赛等多种渠道实现真正的创新型实践教学。课堂上引入Proteus和keil软件的使用，使学生在课堂上可以对相关的软硬件有一个直观的了解，课内实验要求学生将理论授课中的项目通过Proteus设计出仿真的电路图、用keil软件编写实验程序、最终能实际仿真到效果图。

课程设计周期为2周，在课程设计中，学生选择教师所给的题目，根据题目目的和要求查阅相关资料，学生从元器件选择、电路设计、PCB板绘制、电路焊接、程序编写到调试都需要独立完成。对于学生在实验中出现的问题教师给予指导，在解决问题的过程中加深了学生对单片机应用系统软硬件设计的理解。