单片机理论论文大全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篇单片机理论论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

第二章设计要求与任务

第一节目的和要求:

1、实验要求：

编写程序，以89c52的端口作为输出口，控制4个双色LED灯(可发红、绿、黄光)，模拟十字路通灯管理。

2、实验目的：

(1)学习I／0口扩展方法；掌握89c52的工作原理以及编程方法，了解软件与硬件的调试技术。

(2)学习模拟交通灯控制方法；(3)学习双色LED灯的使用；

第二节设计任务和设计内容:(CPU均采用89c52)

1.软件延时实现模拟路通灯控制：(如图1)

实验效果:软件延时控制A﹑C路口红灯，B﹑D路口绿灯亮60秒；然后A﹑C路口不变，B﹑D路口绿灯闪5下，然后B﹑D路口黄灯亮；再变为A﹑C路口绿灯，B﹑D红灯延时3秒；然后A﹑C路口绿灯闪5下，再黄灯亮，B﹑D不变。再循环······。并将绿灯剩余时间显示在LED上(该项编程可将其结果显示在计算机屏幕上代替)。

初始化

设置89c52

为输出

C口为输出

清LED

BD,AC四个方向全为红短延时

BD方向亮绿灯60秒

AC方向亮红灯

BD方向绿灯闪五次，AC方向灯不变

BD方向为黄灯延时

AC方向灯不变

有键按下？

有键按下？

BD方向亮红灯并延时3秒，AC方向亮绿灯

有键按下？

有键按下？

状态0

状态1

状态2

状态3

有键按下？

BD方向灯不变，

AC方向绿灯闪五次

状态4

BD方向灯不变，

AC方向黄灯延时

状态4

返回DOS

状态1

状态3

状态4

状态2

循环

运行

（图2流程图）

2.89c52定时器控制模拟交通灯:

实验效果:软件延时控制A﹑C路口红灯，B﹑D路口绿灯亮50秒；其余要求和第1点中的相同。

第三章设计方案及评估论证

第一节题意分析：

虽然题目是四个路口，其实这是用于人行横道处的

交通灯，也可用于不允许拐弯的主﹑副街道的交叉口处。

如图1所示，B、D方向是双向车道；A、C方向是人行横道。或者将BD看作主街道，而AC看作副街道，也是可以的。

第二节工作原理说明：

1.工作原理说明：

此方案是通过并行接口芯片89c52A和计

算机的硬件连接，以及通过软件延时的方法进行软件

篇（2）

电子台历对于人们来说并不陌生，是日常生活中的一种计时工具，显示内容比较具体，包括：年、月、秒等，以其自身精确、使用方便等优势受到人们越来越多的关注。在电子台历使用过程中，能够在两个方面体现其特点，一方面，能够与软、硬件更新同步，为人们提供更加优质的服务，具有实时性特点；另一方面，结构简单，主要是将单片机作为基础，与LED显示电路等构成，而且在特殊环境影响下，能够进行实时调试，极大地提高了工作效率。

1.2设计原理

电子台历软件主要包括程序初始化、按键检测等，硬件则为单片机，由于单片机芯片接口数量较多，在实际应用中比较复杂。诚然，电子台历体积小，但是，其内部系统包含电源电路、时钟等部件，能够确保其稳定、正常运行，另外，在其设计中，台历前板显示屏幕是价格比较昂贵的数码管液晶显示器，能够有效突破传统仅能够显示一种字体的弊端，通过这种设计，不仅能够满足个性化需求，有效节约成本，还能够提高电子台历市场占有率。目前，Proteus系统电子台历应用范围比较广泛。

2在电子信息中单片机电子台历的应用

2.1激发学生兴趣，挖掘创新潜能

传统教学主要采用标准模块，学生被动地在课前对相关实验进行预习，并将事先编好的程序录入系统中进行验证即可，在很大程度上写弱了学生学习积极性和热情，而单片机教学不同，学生在教师引导下，可以利用单片机软件进行创新设计，有效激发学生兴趣，拓展学生思维，能够深入挖掘创新潜能。另外，该技术自身结构简单、学生操作难度较低，能够为学生进行自主实验提供支持，不仅能够优化教学，提升教学有效性，还能够充分调动学生积极性和热情。

2.2丰富教学内容，拓展知识范围

电子信息工程作为计算机应用科学的重要组成部分，是适应现代社会发展的基础，在社会经济迅速发展影响下，电子信息技术已经在社会各个领域中得到了广泛推广和普及，在推动社会、经济发展等方面具有重要作用。传统电子信息工程中的设计与运用，已经不能够更好地帮助学生参与现代社会发展，特别是在单片机在人们生活中的应用，使得人们对电子信息工程提出了更高的要求情况下。因此，将单片机技术引入教学中成为未来主要趋势，在教学中渗透，不仅能够丰富教学内容，丰富知识范围，还能够进一步激发学生创造力，提升自身专业技能。在实际教学中，教师要认识到单片机添加到教学中的重要性，并引导学生全面、系统了解和掌握单片机知识，从而推动电子信息工程实现可持续发展目标。

2.3提供实验素材，培养综合能力

电子信息工程发展过程中，实验在促进其不断发展中占据不可替代的重要位置，传统教学中，教师普遍将理论知识的传授作为课堂教学核心，在很大程度上限制学生发挥想象力和创造力，无法真正理解和掌握单片机技术相关内容，为了能够突破传统单一模式的缺陷，教师可以引导学生认识并掌握此设计相关知识，例如：台历结构等，并将单片机在电子台历中的运用作为实验课题，围绕实践操作进行模拟实验，在实验过程中，教师通过正确引导，使得学生在体会实验的同时，扎实的掌握基础知识，从而为进一步开展电子信息工程教学奠定坚实的基础。除此之外，教师还需要放手让学生自主进行实验，并及时发现自身存在的不足之处，参照原始实验过程进行对比，加以调整和优化，提高学习效率。通过这种方式，不仅能够使得学生更好地掌握专业知识，丰富知识面，还能够有效培养学生自主学习等综合能力，从而进一步挖掘电子信息工程。

篇（3）

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。

篇（4）

图1中，IC1是8选1的模拟通道芯片MAX338，若通道数量超过8，可选用MAX306，其通道数量可达16个。IC2为12位带采样保持功能的A/D模数变换芯片AD1674。IC4为地址锁存片74LS373，IC5为RAM存储芯片6264，它们附属于IC3，作为IC3的片外数据存储器。

硬件的工作过程是：工频电压或电流经处理后（经传感器或者电压/电流互感器、放大器、滤波器等处理）变为相应的模拟信号，分别从CI1的8个输入端（IN1～IN8）输入，具体选通哪路则取决于A0～A2的二进制数。而A0～A2又是由IC3的P10～P12决定。被选中通道的模拟量由IC1的OUT输出，经跟随器后进入IC2进行A/D变换，由R/C、A0控制变换的过程，STA给出变换结束的信号，它们分别由IC3的P15～P17实施控制和测试。变换完成的数字量为12位，分两次输出，第一次为高8位（DB11～DB4），第二次为低8位（DB3～DB0，后加4个0）。这些数据经整理后依次存入数据存储器IC5中。IC3的P14是IC2的片选信号，P33是IC4、IC5的片选信号，通常为高电平，选不中。当进行A/D变换时，须先将P14置低电平，选中该片，变换完成后，再置加高电平。当向IC5存、取数据时，须通过P33进行控制，过程同上。这样，可以防止A/D变换、IC5存取数据、IC3通过P0口向IC6传送数据这三者之间的相互交叉干扰。

周期值的测量是由一模拟通道提供工频信号，经斯密特触发器至IC3的P13进行。P13相邻两次电平下降的时间隔即可周期值。

IC3的P30、P31与IC6的P10、P11构成握手信号，将存放IC5中的各量依次取出，由IC3的P0口传至IC6的P0口，并存入指定的区间，再进行傅氏运算、处理和控制。IC5中存储的数据个数是1周期内各采样点的、各通道测得的数据个数的总和。设采样点为Rn，通道数为Rm，再加上前述的周期值（各量均为2字节），总的字节数C=2RnRm+2。当Rn=32，Rm=8，则C=2×32×8+2=514字节。当少于200字节时，也即采样点、通道数较少时，如Rn=16，Rm=6，IC3可用W78E52代替。W78E52可以利用片内的256个RAM来存储数据而省去片外的数据存储器，在硬件上更为简洁。

二、软件

图2是协处理器主程序软件框图。首先对有关的量进行说明：T0和T1是W78E51片内的两个定时器。T、Ta和Tb均为2字节寄存器，T用来存储测量出的周期值；Ta存储两相邻采样点的时间间隔，因本例中采样点为32，将T右移5位即得Ta值；Tb是Ta对应的溢出值，用来产生T0中断。注意：以上诸量都须机器周期来表示，本例中采用24MHz晶振，一个机器周期的时间为0.5μs。Rm是模拟通道数，范围是1～8。Rn是采样点数，范围是1～32。

工作过程简述如下：当P13电位下跌时，周期测试开始，到第二次P13下跌时，周期测试结束（区间为AA～AD）。两次下跌的时间间隔即为工频的周期，具有准确的跟踪特性。在周期测试开始后4μs，T0溢出产生中断，执行中断子程序，总共32次。中断子程序都是在AD～AC间执行的，也即在第一周期内所有需要测量的量都已测出。从AD往后便是第二周期，主要用来计

算Ta、Tb的值，并将IC5内的数据传送出去。由此可见，协处理器的运行为2个周期，约40ms。应说明的是：在上电的第一个周期内，因周期值还未测出，故须对Tb值先行设置。图3是中断子程序软件框图。

8个通道的A/D转换数据是先存入片内的RAM。这样来得快，以减少通道之间的相差（邻近通道之间的相差约为0.4°），之后，再一次性地由片内RAM转存于片外RAM。执行一次T0中断子程序的时间约为256μs。当采样点为32时，时间间隔为625μs，绰绰有余。若将采样点增至36，通道增至16个，则采样点间隔约为555μs，执行中断子程序的时间约为445μs，仍有足够的余量。

软件可以用汇编语言ASM51编写，也可以用对应的高级语言PL/M51或C51编写，但前者代码率高一些。

结束语

以上是协处理器的一般用法，在此基础上是否能进一步缩短运行周期和提高测量精度，是一个值得研究的课题。提高主处理器IC6和协处理器IC3的工作频率（如IC6采用16MHz，IC3采用36MHz）可以提高CPU的运行速度，以达到缩短运行周期的目的。但有两点需要注意：一是CPU的芯片的速度必须跟得上；二是频率提高后，辐射增强，交叉干扰变得明显。因面，在印刷电路板的设计上须谨慎处理。

篇（5）

中图分类号：TP368.1-4

随着知识经济的不断发展，企业对于综合型人才的需求更加的迫切，培养高素质的创新型人才已被确定为我国高等教育发展的根本目标。单片机课程是电子类专业的一门核心课程，具有很强的综合性与实践性特征，该课程不仅为后续课程的学习奠定基础，并且也提供了一种培养创新能力的良好手段。传统的单片机课程教学在提升学生创新能力培养方面还存在很大的欠缺性，因此，为了在单片机课程教学中强化创新能力培养，必须对传统单片机课程的教学模式进行改革。

1.教学与实践改革存在的问题

1.1教学方式有待改进

在单片机的教学过程中不少教师常常以单片机理论为教学的重中之重，实验常安排一些与实践结合不紧密的基础实验，从而难以与实践紧密结合起来；再加上一些教师强调笔试的重要性，势必造成学生失去学习的兴趣和积极性，将更多精力用于考试过关，而难以使理论知识得到实践和应用。例如循环左移和右移指令的讲解，只做理论上的推导，很难加深学生的印象，若能引入适当的EDA技术将这个循环左移和右移过程形象地展示出来，既能加深学生的印象还能提高其学习兴趣[1]。

1.2传统教学的内容问题

由于单片机教材与实际应用有一定的差距，教材中提到的理论与实物已经是几年前的市场产品或者是面临淘汰的产品，这样就会使学生接触到一些过时的知识却没有看到新的改进，从而在一定程度上影响了学生的知识面和实践能力。实验课程体系验证性实验过多、综合性、启发性实验太少，没有大型设计性和综合性实验，基本没有对学生动手实践能力达到提高和训练[2]。

1.3学生对实践和动手缺乏积极性

不少学生对单片机的实践性缺少认识，不主动参与实践和设计，他们宁愿将时间放在英语考试或计算机等级考试上，却对单片机技术的实践和操作缺少兴趣，因此培养和调动学生积极性显得尤为重要。

2.教学实践改革中的有效建议

2.1教学项目的创新设计

教学项目是课程教学内容的载体，教学项目设计的好坏直接关系到单片机课程的教学效果。为了培养学生的创新能力，笔者设计了一些创新性的教学项目，旨在为学生提供更大的创新设计空间。比如：设计智能打铃器、盆栽自动灌溉装置、自动避障小车等。这些教学项目不仅可以锻炼学生的单片机开发能力，也可以为学生提供很大的创新空间。学生在完成这些项目的基本功能后，还可以根据自己的想象力对其进行改进，使其功能更加完善。

2.2n程题目的创新设计

单片机课程设计是单片机教学的一个重要检验环节，其题目的设计对于培养和考核学生的创新能力非常重要。题目的设计和选取可以从以下几个方面入手：借鉴历届电子设计大赛的题目；从日常生活中寻找与们课堂教学相关的资源，将其改良为可行性课题；以在研的教师科研课题为蓝本，将部分研究内容作为设计制作的题目供学生练习，培养其创新能力。比如，笔者根据自己的日常生活经验，设计了智能水杯题目，不限定水杯的具体功能，要求学生充分发挥自己的想象力和创新能力，分组设计出不同功能的智能水杯。各个小组完成了不同的创新设计，有的小组设计了具有自动显示水温功能的水杯，有的小组设计了具有定时提醒喝水功能的水杯，有的小组设计了具有音乐播放功能的水杯，等等。

2.3开发单片机创新实验装置

传统的单片机实验箱内部电路固定，学生只能按照实验指导书的步骤，机械地做一遍验证性实验，无法进行创新性设计。针对传统单片机实验箱的缺点，笔者开发了一套灵活性和扩展性强、易于升级的单片机创新实验装置。其设计思路是将搭建各种不同功能单片机系统所必需的组成电路分离，设计出各个独立的功能模块，在该装置上学生可自主选择功能模块，完成创新性单片机系统的设计。另外，利用Proteus与Keil软件整合构建单片机创新虚拟仿真实验室，它可为学生提供丰富的虚拟仪器和元器件资源，为学生提供良好的创新平台。

2.4请高校研究生作有趣易懂的产品设计报告

以往常有教师向院上提出应该多请专家给学生作专题报告以拓展学生的知识面，尽管学院作出了一定的努力，然而许多国内专家总是忙于手头工作，或者因为路程问题最后不能完成这一愿望，即便有的专家过来作完报告，却也难以收到预期的效果，一些学生往往反映太过深奥，或者难于理解或者与所学知识关联不大。对此我们可以请来高校一些发表过优秀论文的研究生，利用周末过来讲解和展示他们的设计成果这些研究生往往非常乐意奉献自己的论文成果，因此讲解得较为详细具体，并且可以做到浅显易懂而本科生在具有一定理论基础情况下都能听懂。

2.5 考核方法的创新设计

通常来说考核就是对教师教学效果的检验和学生水平的测试，同时也是督促和激发学生认真学习的原因和动力。在单片机的教学与实践改革过程中，我们提出了一种注重实践能力和应用能力培养的考核方式，课堂考勤占10%，平时成绩占30%期末考试占60%。这种考核方式突出的特点是平时成绩比例较高，同时对其考核将一半的分值设定为实验成绩，并对学生在实验中的具体表现从实验态度、完成实验的情况、实践动手能力和课程设计等几方面进行量化。

3.结语

单片机技术是电子类专业的核心课程，有较强的实践性，因此学生只有在单片机开发实践中才能真正掌握其开发方法、锻炼创新能力。但加强学生的实践应用能力和创新能力并不是一件容易的事情，需要教师首先转变教学的观念，从教学的教学项目、课程题目上大胆创新，并在实验装置上下功夫，做出创新，并通过产品设计报告、以及考核方法创新的辅助，全面的提升学生的创新能力，相信在坚持不断的推进、实践和努力中，一定能在学生单片机应用及创新能力提升上有所收获。

篇（6）

中图分类号：G712　文献标识码：A　文章编号：1671-0568(2012)08-0041-02

目前，计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片化三个方向高速发展。自1975年第一块单片微型计算机芯片问世以来，在短短的三十多年间，单片机技术已发展成为计算机技术一个非常有前途的分支，它具有体积小、性能优越、价格低廉等优点。一方面，单片机芯片是自动控制系统的核心部件，广泛应用于工业控制、智能化仪器仪表、通信终端设备、家用电器、高档电子玩具等领域；另一方面，单片机也是电子技术数字化的核心部件之一，在数字化电子产品中承担着数字信号处理的重任。鉴于单片机技术在实践中的广泛应用，很多高职院校电类专业均开设了《单片机技术》课程，但是院校之间的教学模式及教学效果存在着一定的差别，为了找到此类课程的理想教学方法，有必要对单片机课程的教学模式进行研究。

一、传统的单片机教学模式

传统的高职院校《单片机技术》课程存在一些比较普遍的问题，主要体现在适合高职学生的优质单片机教材较少，很多教材偏重于理论，相应的教学计划针对性不强，传统教学方法因过多体现“讲授式”特点，缺乏对学生主动学习与实践创新能力的关注。传统的“单片机技术”课程教学模式往往是“理论课+实验课”。理论课在教室采用多媒体或“粉笔+黑板”的方式，以逐个知识点的讲授为主。实验课在实验室环境下练习，且实验内容多为验证性实验。这种教学模式的缺点是教学中以教师为中心，理论与实践相脱节，学生被动地接受知识，学习过后不易理解和掌握。因此，开展《单片机技术》课程教学方法改革，探索适应新形势要求的教学方法已是必然。

二、单片机一体化教学模式

《单片机技术》自身就是一项实践性非常强的技术，光靠理论讲授和后续的实验验证根本不可能使学生很好的掌握这项高新技术，为了改变现状使学生掌握这项受之有用的技术，唯有在教学过程中加大实践的力度，使得学生能够在做中学，学中做，通过自己动手做而获得成就感，通过自己动手做而找到学习的乐趣，进而自主的学习。基于此，本文对单片机一体化教学模式进行探究，采用“教学做一体化”的教学方式，以项目情景和工作过程为导向，突出学生的主体地位，在做的过程中由教师教和学生学来共同完成教学活动。

三、单片机一体化教学具体实施

整个课程教学过程的实施按照“理论引导普通项目实训典型项目实训综合(创新)项目实训竞赛”的系列步骤展开。

1　实施方案。每个教学过程均安排在实训室采用“理论讲解－分析设计－学生编程－仿真－实训－设疑－再编程－再仿真－再实训”的方式进行，边讲边动手，有目的、有计划地带领学生先完成普通项目实训，再完成典型项目实训，然后完成综合(创新)项目实训。例如，要完成“8个发光二极管轮流点亮”的任务，教师先讲解完成这个实例需要掌握的相关电路原理和指令规则，接着引导学生一起来分析思考如何实现任务功能，待学生发现指令和任务之间的联系之后，让学生动手写程序，并仿真看结果对不对。如果仿真正确。再尝试将程序代码下载到实验板看结果是否正确。接下来再适当改变任务要求，让学生动手完成新任务。通过这样的过程，调动学生的主观能动性，提高学生学习兴趣，真正将“学－思－知－行”统一起来。

2　实施方法。本课程实践教学环节的实施按照“普通项目实训典型项目实训综合(创新)项目实训竞赛”的步骤循序渐进地展开，其组织形式也有相应的区别。

(1)普通实训项目。普通实训项目采用集中进行，统一指导和个别辅导相结合的方式进行。实训后学生必须根据要求，写出项目实训报告。实训过程中，教师的作用是导向、纠偏、督促、检查。重在培养学生自主创新地完成：资料查找、方案构思、电路设计与制作、编程及调试等工作，注重讲练结合，教师一般先有统一的入门指导，讲解实训的原理、方法、步骤、注意事项，根据需要作必要的现场操作演示，然后巡回指导。通过普通项目的实训使学生掌握单片机开发工具、单片机仿真软件、应用软件的使用方法，获得基本实训技能。掌握单片机指令应用、程序设计基本方法和技巧，提高了动手能力。

(2)典型实训项目。教师下达典型实训项目任务，提供参考资料书目，学生自己查阅资料，确定设计方案。在教师对设计方案检查无误后开始进行硬件原理图的设计和软件程序编制，调试硬件电路、调试设计程序直至成功，整个过程由老师提供技术支持。学生根据任务书的时间内容要求完成设计任务。典型实训项目采用相对集中、任务分散，小组讨论，个别辅导相结合的方式进行。通过典型实训项目的实训使学生进一步理解单片机的组成及工作原理，掌握接口电路的工作原理，理解接口技术、中断、定时／计数器等功能部件的基本原理和设计应用方法，培养学生的单片机应用与开发能力以及团队协作的能力。

(3)综合(创新)项目实践。综合(创新)项目实践采用课题组形式，每组学生进行任务分工，共同完成一个相对完整的设计任务：审题、查阅资料、方案构思、绘制原理图、电路板设计与制作、编程及调试、论文撰写等工作。教师采用相对集中、任务分散，小组讨论，个别辅导相结合的方式进行。教师在实训全过程中起技术指导作用。要真正提高学生单片机实际应用能力，单靠课堂(理论、实验)教学是不够的。为了巩固、提高学生单片机理论教学的效果，单片机应用设计综合项目，旨在继续强化学生单片机应用能力的培养，要求学生完成一个比较全面的单片机综合应用项目，对学生进行全面综合的训练，有效地提高学生的创造性思维和独立分析、解决问题的能力。

(4)竞赛。竞赛主要采用学生自由创作的形式，教师只对作品进行评价，通过学生独立对整个作品的设计制作、设计报告的撰写及答辩，使学生真正达到能够独立面对实际问题，独立分析及解决问题。

通过以上实施步骤有效地解决了传统理论课加实验课的单片机教学中遇到的问题，增强了学生的参与感，提高了学生的学习兴趣和动手能力，使理论教学与实际应用相结合，实现了一体化教学，对教学产生了积极的影响，增强了学生的创新意识和实践能力，具有一定的理论价值和实际意义。

篇（7）

作者简介：杨盛（1973-），男，湖北公安人，三峡大学电气与新能源学院，工程师；陈星（1988-），女，湖北仙桃人，三峡大学电气与新能源学院，助教（湖北 宜昌 443002）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0118-02

单片机以其体积小、价格低、功能齐全、抗干扰性高、可靠性好、易于开发扩展等独特特点，被广泛应用于工业自动化及智能仪器仪表、通信设备、家用电器等各种设备仪器中。[1]“单片机应用技术”课程是本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程等电气信息类专业的主干课程，内容丰富，实践性强。本文在分析本校电气信息类专业“单片机应用技术”课程教学现状的基础上，探讨了课程教学中存在的问题及相应改革措施，切实提高学生运用单片机解决实际问题的能力。

一、“单片机应用技术”课程教学现状及存在问题

1.课程教学现状

作为电气信息类专业必修专业基础课，本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程四个专业开设了“单片机应用综合实验”课程，3.5学分，总计56学时，其中理论课24学时，实验课32学时。该门课程旨在使学生通过实验加深对单片机结构及单片机指令系统的理解，培养学生运用单片机知识解决实际问题的能力，力求使学生在完成本门课程的相关实验后，在分析问题的能力、动手能力及创新能力方面得到较大的提高，在今后的工作实践中具备独立设计、开发小型单片机应用系统及产品的能力。

课程一般在大二下学期和大三上学期开设，学生先选择理论教学班（每班120人左右）学习单片机理论知识，理论部分以介绍51系列单片机为主，内容包括：单片机概论（2学时）、MCS-51单片机结构（4学时）、单片机指令系统及汇编语言程序设计（8学时）、MCS-51系列单片机的扩展（2学时，含最小系统与程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、输入/输出口的扩展）、单片机机接口技术（8学时，含LED显示接口、8255可编程I/O扩展、键盘与单片机接口、ADC0809的原理与应用、DAC0832的原理与应用）。理论课结束时教师对学生该课程的评定成绩占课程总成绩的30％。

理论部分学完后学生进入实践教学环节（每班60人），二人一组，利用实验箱完成10个基础验证型实验，1个综合型实验，1个设计型实验，主要实验内容：实验系统的组成及软件编程、I/O口应用及扩展、定时器/计数器应用、串并转换、8155的应用、A/D与D/A转换、直流电机转速测量与控制等。实验课程结束后每人一组进行开卷考试，考试内容为实现单片机系统一个小的功能，成绩占课程总成绩的70%。

2.“单片机应用技术”课程教学存在的主要问题

（1）课程定位不准确，课程体系存在缺陷。长期以来，把“单片机应用技术”定位为专业基础课，没有考虑学生所学专业和今后就业去向，认为该门课程主要是了解掌握汇编语言、51系列单片机基本原理及编程基础，培养学生自学能力，为后续掌握其他单片机的应用打下良好的基础。但实际情况是除了参加各种学科竞赛的学生自学其他单片机知识外，由于没有后续课程支撑，大部分学生基本上只学了“单片机应用技术”课程中所涉及的内容，缺乏对单片机知识更进一步的综合训练，往往到毕业找工作时就表现出了这方面的缺陷。

（2）考核方式不合理。理论课环节采用随堂测试的模式，理论平时成绩和测试成绩占课程总成绩的30％，由于采用大班制教学，教师往往无法客观评价学生真实的理论水平；实践环节部分考勤占课程总成绩的20％，考试占课程总成绩的50％。目前的课程考核方式决定了学生重视实践教学而轻理论教学，学生往往在理论课上不学习而来实验室恶补，且学生理论基础的缺失给实践环节带来很大困难，存在理论与实践教学脱节现象，教师对学生实验过程缺乏评价。

（3）实践教学条件不足。目前本校每年有近千名学生进入实验室完成单片机实践教学环节，原有40套实验设备（实验箱+电脑）仅能勉强满足教学要求，无法对学生开放；由于实验箱内部硬件资源和结构固定，学生实验时只需用导线连接部分模块、输入程序即可调试观察实验结果，并不能真正理解其硬件电路原理，更谈不上硬件电路设计，限制了学生综合分析设计能力和创新能力的培养。

（4）实验教学模式落后。实验课以教师为主，学生在规定时间内按照实验指导书要求完成规定实验内容，实验程序大多参考实验指导书所附参考程序，不利于发挥学生的主观积极性，部分学生是慑于实验考核的严格性来完成实践环节；由于实行选课制，各专业学生混选，水平参差不齐，实验课上指导教师要花大量的时间来讲解实验原理，无法针对专业要求进行专项训练，更勿论因材施教。

二、“单片机应用技术”课程教学改革措施

针对课程教学中存在的主要问题，结合实验室建设情况，本校从以下几方面着手进行了课程教学改革：

1.明确课程定位，完善课程体系

课程定位为电气信息类专业必修专业基础课，经教师讨论认为由于各专业依托行业背景不同，应区别对待：该门课程应作为自动化专业、电子信息工程专业的专业课，强调工程实际应用能力培养，增加单片机系统的实践环节教学；而对电气工程及其自动化专业，由于其就业方向的特殊性，可以仅定位为专业基础课。

课程内容上，随着各种高性能、新型号单片机地推出，任课教师都有一个疑问：继续给学生讲授51单片机吗，是讲C语言还是继续讲汇编语言？经探讨认为：目前51系列单片机在高校课堂仍属主流，要把51单片机讲好讲透，确实提高学生动手能力和综合素质，课堂上可引入其他型号单片机及单片机最新动态，通过引导学生完成综述性论文开拓其视野，至于是用C语言还是用汇编语言的问题，认为作为基础，学生应掌握汇编语言，更加清楚地了解单片机内部结构和其中内容变化，对有兴趣有能力的学生可以作更高要求，如对毕业设计学生和参加各类学科竞赛的学生要求可用C语言或C语言与汇编语言混合编程。

课程体系上，作为基础内容将原来“单片机应用综合实验”课程理论部分剥离出来成为“单片机原理及应用”课程，32学时2学分，单独考试，实践课程仍为“单片机应用综合实验”，维持32学时不变；对自动化专业、电子信息工程专业和通信工程专业学生开设“课程设计”（1学分，必修）、“DSP技术与应用”（2学分，选修）、“嵌入式系统”（2学分，选修）作为进阶，电气工程及其自动化专业学生亦可选修；高阶部分鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动，激发学生的积极性，提高学生综合应用和创新能力。

2.改革课程考核方式

原来“单片机应用综合实验”课程分成两门课后，“单片机原理及应用”课程在上半学期学习，单独考试，平时成绩占30%，考试成绩占70%，学生考试合格后下半学期再修“单片机应用综合实验”课程，确保学生进入实验室之前已具备相应的理论基础。“单片机应用综合实验”成绩由平时成绩（占20%）、作业成绩（占20%）、考试成绩（占60%）三部分组成，其中平时成绩综合实验出勤、预习报告、实验操作和实验成功率等情况评定；作业成绩主要考量学生实验完成后相关知识的掌握情况；考试为一人一组上机开卷考试（资料仅限考生本人使用，不得使用移动存储设备），评分内容含操作、硬件连接、程序编写和实验结果。考核方式的改革基本确保了学生成绩评定的客观公平，杜绝了浑水摸鱼的现象，提高了学生的学习积极性。

3.改善实践教学条件

本校新增了40套雷迈特公司的DPJ-H型单片机实验箱及配套模块，实验箱采用“仿真式”设计思想，所有实验模块及CPU资源均对使用者开放，可结合Keil C51 μVision软件和Proteus仿真软件进行程序调试、固化，联机或脱机验证实验结果，充分满足“验证式—模仿式—探索式—开发式”的由浅入深的各种实验要求；购置了部分51实验开发板和凌阳单片机开发板供学生选用，同时可提供分立器件和开放的创新实验室，由学生自己制作系统版，完成感兴趣的实验内容，极大地激发了学生对单片机的兴趣，提高了其硬件设计能力和动手能力。

4.改革实验教学环节

（1）根据新的实验设备，重新编写了实验指导书。笔者设计编排了软件实验、硬件实验、系统设计三个方面共计16个实验内容，其中验证性实验10个，综合性实验4个，设计性实验2个，每个实验均附有作业题，取消了参考程序，但验证性试验仍给出了参考程序流程图。实验指导书后附上了实验模块原理图和仿真、开发工具使用说明，学生可以参考直接进行实验。

（2）在理论和实践教学中引入仿真开发工具Proteus。Proteus是英国Labcenter公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件，可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能，是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。[2]对于各层次的实验，学生都可结合Proteus与Keil C软件进行仿真，基本了解掌握实验内容，加强了对学生系统硬件设计能力的训练。

（3）开放实验室，提高学习过程的开放性。除了验证性实验外，在完成实验作业、综合性实验和设计性实验时实验室对学生开放，指导教师主要通过启发式教学引导学生进行思考和讨论，让学生建立“从顶向下”的系统学习和设计思维以及“从底向上”的系统构建方法，实现从以教师为主到以学生为主的教学模式的转变。

（4）实行分专业选课，小班制试点。学生分专业选择实验教学班，有利于教师根据专业特点指导学生选择完成相关实验内容，针对专业应用方向加强训练；考虑到自动化专业学生相对较少（每届80人左右），对自动化专业试行小班制教学，实验时每班40人，每人一组，教师可以很好地把握每个学生的情况，做到因材施教。

（5）以课外实践促进学生实践创新能力培养。对有进一步学习单片机应用技术要求的学生，采用“竞赛+项目”的模式，鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动，参与教师的科研项目，由浅入深提升学生应用单片机的工程实践能力和创新能力。

三、结束语

经过近几年来的不断改革与探索，逐渐健全了“单片机应用技术课程”体系和教学内容、学生考评机制，改善了实验教学条件，加大了实验室开放力度，学生理论水平进步明显，实验效率和效果较以前得到大幅提高。“竞赛+项目”的模式鼓励了一批动手能力较强的学生进一步提升自我，参加各类学科竞赛和课外科技活动均取得了较好的成绩。课程实验教学环节的改革带动了本校其他电气类专业实验教学模式的改革，后续将进一步扩大小班制实验教学的范围、加大实验室开放力度，不断提高学生工程实践能力和创新能力。

参考文献：

篇（8）

“单片机技术”课程在本科院校里是电子信息类专业的必修课程，这门课程是以电子技术基础，编程语言，计算机理论等知识为基础的一门专业性和应用性很强的综合性课程。基于以上特点，对于初学者来说对单片机的理论知识的正确把握往往感觉比较吃力，给初学者造成学习困难。但是经过我们多年的教学经验，这类有很强的应用性和实用性的课程，以项目式教学更能推动学生的学习兴趣，同时模块化的教学设计更能降低初学者入门的门槛。两者相结合教学方法的采用对本门课程的教学效果提升明显.

1单片机项目驱动教学法

以往的单片机教学模式是以教师为中心，老师在课堂上按照教材，或者教学大纲按部就班的讲授理论原理和知识点；以课堂教学为中心，学生学习为被动接受，由于知识点综合性比较强，理论太深奥使得学生往往学习兴趣不高,同时缺乏动手实践机会，教学效果一般不够理想。以项目驱动的教学法是学生为主体，教师为主导，以实践应用为根本目标，围绕具体的项目构建教学内容体系，通过师生共同参与完成一个具体的项目而展开的教学活动。注重的不是最终的结果，而是项目完成的过程，在项目的教学实施过程中，学生按需学习，亲身实践，学生在项目的实践过程中，理解知识和掌握技能，学习成为一个参与的创造实践活动，培养分析和解决问题的能力。引进单片机项目教学方式打破了原有的教学组织安排，以项目的开发步骤作为教学内容，将课程的内容分解为一个个小项目，从项目引入到项目解析再到任务分解然后到知识点讲解最后知识点应用，将原教学方案里单片机的知识点穿插到具体项目开发的过程中[2]。这里面包含了软、硬平台搭建到项目展开再到项目完成的一系列教学活动，使学生从被动学习变为主动学习，按照这种方法我们将以往教学体系中的知识内容变化为若干个工程项目（见表1），然后围绕着这些工程项目任务的展开同时开展教学，让学生以具体工作目标的展开来进行教学环节的工作。有利于激发学生的学习积极性和创新能力，调动了学生的学习积极性。在这整个过程中，学生能很好的把握课程的知识要求，在体验创新与探索的过程中，又培养了学生们的分析解决问题的能力及团队协作能力等。

2模块化的单片机教学方法

任何复杂的系统都是由具有完整基本功能的功能模块电路组成，单片机应用系统也是如此，一般由cpu系统、中断系统、I/O口等。同时任何复杂的电路系统都可以分解为多个具备单一功能的模块电路，按照这个思路，学习单片机系统我们也可以从单片机的功能模块电路入手，我们根据学生的认知规律,和学习单片的一般原理的方法，机将单片机教学模块分成几个部分，这里面每个部分有自己的专用模块[3]。比如程序功能部分、硬件部分；在对硬件电路设计部分进行模块化设计，将单片机的各个功能模块以独立的原理图形式出现，我们把单片机个硬件按功能分为了键盘模块、数码管显示模块、传感器控制模块、模数转换模块、显示模块、通信模块等几大模块，如图1。各个模块通过面包板上预留的连接器与系统主板进行连接,然后用排线组合成所需要的系统。在教学过程中，要不断收集遇到的各种硬件功能模块电路，弄清它们的工作原理、性能及特性、特定的功能及使用方法，把系统化整为零，建立起自己的硬件模块库。指导学生学会搜集、分析别人的设计案例、论文和相关书籍中的功能模块电路，不断地充实自己的功能模块电路库，日积月累，学生就会觉得自己的单片机系统设计能力越来越强。最后在进行模块分解时，各模块功能尽可能专一，联系尽可能简单，使模块独立性强，方便教学实用的模块。

3总结

新兴本院校定位应用型教学型高校，以培应用型、创新型人才为目标[4]。在此基础上的以项目驱动法教学和模块化教学为主线，以实际应用为培养为目标的“单片机技术”课程教学改革思路，按照这个方式能使学生在项目模块化的环节中一步一个台阶。此教学法脱离了枯燥无味的说教模式，使学生在具体的设计项目的工作环境里轻松自在的状态来投入到学习中，思维能力、动手能力、学习能力以及团队协作能力都有了明显提高，模块化学习过程中所积累的各种电路系统模块也促进构建成学生进行科技创新实践、参加大学生创新创业训练的重要模块库，激发了学生学习的主动性和成就感。法国文化教育学家斯普朗格曾言：教育的最终目的不是传授已有的东西，而是要把人的创造力量诱导出来[5]。本课程的教学改革正是朝着这个方向前进。

参考文献

[1]胡敬朋,王聪.单片机项目教学研究及实践[J].南京:电气电子教学学报,2009(5).

[2]冯冬菊,虹,等.基于项目驱动的机械制图教学改革[J].实验室科学,2012,15(3):25-27.

[3]唐鸿儒,夏扬,黄亚忠.单片机课程的实践教学探索[J].南京:电气电子教学学报,2009(1).

篇（9）

1.引言

《单片机应用技术》是电气工程及自动化类专业的核心专业课程，也是一门硬件与软件相结合的实践应用性极强的综合性课程。这门课程涉及数字电路、微机原理、汇编语言程序设计等相关知识，逻辑严谨、内容抽象，不容易理解。教好《单片机应用技术》这门课程，是对教师在学识、能力、技巧诸方面的一种严峻考验。目前，我校电专业《单片机应用技术》课程教学普遍存在的问题是，大部分学生在掌握基本理论的基础上，只能看懂教师写的程序，自己动手编写程序普遍比较困难。因此，课程教学改革的目标是让学生能积极动手，将所学的知识运用到单片机产品的设计开发上，能独立设计制作一般的单片机控制电子产品，使这门课程成为学生所感兴趣的课程。笔者以“培养学生分析问题、解决问题的能力，提高实践动手能力”为目标，在《单片机应用技术》教学中从课程教学内容、教学方法、考核方法三个方面作了一些探讨。

2.教学内容的探讨

在单片机课程教学过程中，将单片机应用系统作为教学主线贯穿始终。在讲授第一堂课时，首先向学生展示并演示单片机应用系统在日常生活中的典型应用实例，如电子时钟系统、音乐电子琴系统等。通过演示学生建立了单片机应用系统的初步概念，直观地感受到了单片机应用系统的实际应用，从而明确了本课程学习的目标。

改革教学内容，最重要的是对教学内容进行精选，突出实践性环节。在教学中，教师应力求做到纵观全书，抓住关键，突出重点，解决难点；把主要时间花在讲解重要概念、基本原理和基本方法上，注重讲清难点，分析并引导学生掌握课程内容的内在关联性，而不是把一本书一堂课从头讲到尾。

《单片机应用技术》课程体系包括理论知识讲授、实验和课程设计三大部分，理论知识64课时，实验12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。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，以及时钟电路与时序、复位方式和复位电路。

（3）单片机的寻址方式、指令系统和伪指令。

（4）程序设计的基本方法，要求学生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；定时/计数器的功能、控制寄存器及工作方式的应用。

（6）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。

（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。

（9）存储器扩展机构及其实现、程序存储器和数据存储器的扩展及其地址映像范围。

（10）单片机与A/D、D/A转换器的接口及其应用。

在设计实验教学时，针对教学要点设计实验内容，引导学生用不同的方法实现同一个任务，让枯燥的理论知识融会贯通到实践中去。具体实验安排为：单片机实验箱、仿真系统的认识；广告灯实验；定时/计数器实验；中断系统实验；数码管显示实验；串并口实验六个实验。

两周的课程设计是学生进行单片机应用能力的综合训练，是建立在学生已学完理论课程及实验教学和相关课程之后所进行的综合实训。可给出若干题目，学生按照长处、性格，采取自愿的原则，组织若干个小组。在实施过程中，要求严格按照软件工程的要求，完成实物的制作。要求给出具体的阶段计划、人员分工、设计说明书、原理图、PCB图、程序、测试计划、测试方案、测试结果等。学生通过设计初步了解项目立项、方案论证、电子元器件的选型和焊接、硬件设计、软件设计、系统调试等全过程，充分发掘学生的潜能和创新意识。另外，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.教学方法的探讨

在教学方法上，教师不仅要向学生传授知识，更要教会学生学习的方法，培养学生的知识处理及知识转换能力和分析问题、解决问题能力及创新能力。

（1）在讲解一个新的理论时，强调以实际应用引入理论体系。以一个具体的项目实例为主线，理论教学和实践教学均围绕如何实现这个项目进行。

比如在讲MCS－5l单片机汇编语言程序设计时，通过具体的课题提出问题，比如“广告灯如何控制？”“十字路通灯如何控制？”在讲定时计数器时，给学生提出“电子钟如何实现”的课题。每一章节围绕“提出问题，思考问题，解决问题”的思路，使学生达到理解和灵活应用知识的目的，引导学生在不同的设计方案中寻求设计程序的最佳方案，激发学生的学习兴趣和成就感。学生在学习单片机知识的同时学会解决实际工程应用问题的思路和手段，通过采用“教”“学”“做”合一的方法，笔者不仅向学生传授了知识，而且教会了学生学习的方法，锻炼了学生动手能力。

（2）在教学手段上，多媒体教学和板书教学相结合，教学内容中涉及逻辑图、原理图、结构图等图、表之类的知识时，采用多媒体教学更加直观，比如单片机内部逻辑结构、中断控制系统等内容采用多媒体教学。另外，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的演示等。基本的重要的概念反复强调，贯穿整个教学活动。

（3）硬件和软件结合紧密是《单片机应用技术》课程的特点之一。在教学上笔者采取了一些教学方法，比如直观教学法。在介绍“什么是单片机”时，将单片机芯片实物展示给学生，使学生了解到在这样一个小小的集成电路芯片中集成了微型计算机的主要部件，用这种方法给学生建立起单片机的感性认识。在硬件知识的讲解上，力求教学内容的条理性。比如，在讲授“单片机中断系统”时，画出中断过程结构图，将中断系统所有的知识点全部标识在结构图中，按照“中断源―中断控制寄存器―中断响应―中断处理―中断返回”的思路讲解中断系统，使学生有一个明确的学习思路。

在讲解“程序设计”这一章时笔者作了这样的处理：在顺序、分支、循环三种结构的程序中各举一个例子，重点放在讲述解题思路上面，而将其它各种类型的程序设计的内容放在习题课中进行讲解。这样使得学生能够及时将所学的理论应用于实践，使前面提到的教学规划得以实施。

（4）在组织课堂教学时，注意调动学生的主观能动性，启发学生，多用提问的方式，让学生自己动脑筋解决问题。在每一章节中为几个知识点设计提问和讨论，使学生不是完全被动地听课，而是边学边想、边学边问。另外，交互式教学方法在实践中也是切实可行的。以学生为中心，进行分组教学，这样既可以提高学生的自主性学好知识，又可以因材施教，更可以提高学生的团结与协作能力，而这种能力在产品开发过程中更是不可缺少的。

4.考核方法的探讨

目前的考试形式尚存在诸多问题：

（1）考试内容不合理。考试内容局限于教材，每到期末复习时给学生划范围、定重点，这样助长了一部分学生的惰性，有些学生会认为平时可以不来听课，只要最后一节复习课来了划好范围就能过关，造成了学生实际掌握知识的程度和卷面成绩不相一致的后果，严重降低了教学质量和教学意义。

（2）考试方式单一。考试闭卷多，开卷少；笔试多，口试、答辩方式少，理论考试多，技能、操作、实践能力考查少；一次考试定结论多，数次考试综合评价少。

（3）考试题型不合理。客观性试题比例大，而综合性题少，这很不利于学生思维、分析、综合能力的培养和创新精神的形成。

针对以上几点问题，笔者对《单片机应用技术》课程的考核方法的改革提出以下几点思考：

（1）丰富考试方法。根据《单片机原理及应用》课程的特点，我们可以采用笔试、口试、做设计、写论文、进行实际操作，以及开卷、闭卷等多种方式。考试如果能够强调能力，必然会引导教学走上“打好基础、培养能力、发展智力”的正确轨道。

（2）改革考试成绩评定分布。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%，包括出勤、作业、课堂回答问题的能力；实验占30%，包括实验报告成绩及实验考试成绩。这些在课程开始即告之学生。由于平时成绩占比例较高，学生从一开始就会注意避免重理论、轻实际，重考试、轻能力的倾向。另外，教学结束后，教师根据学生的专业，以及学习情况让学生按要求完成一个综合设计实验，作为学生本门课程总成绩的加分项。

（3）合理分配考试题型。针对大纲的要求，教师应合理分配客观题目和主观题目的比例，注重考核学生熟悉运用知识的能力。

（4）建立考试结果分析制度，不断总结教学经验。当发现问题时，教师应及时纠正，拓宽、疏通教学质量的有效反馈渠道，建立健全沟通机制。

5.结语

《单片机应用技术》是高职电专业学生一门重要的技术课程，学好该课程不但要掌握硬件知识，还要掌握软件知识，是学生感到最难学的一门技术课之一。笔者本着激发学生的学习兴趣，扩大学生的知识面，培养学生的创新精神的原则，提出了《单片机应用技术》课程改革的具体思路，所探讨的教学的内容、方式和考核方法已经部分在实际教学过程中得到贯彻，有了一些初步的成果。《单片机应用技术》发展极快，要讲好该门课程，教师要具有相当的实践经验和科研能力，并且要不断地学习充实自己。教学是一门艺术，教学过程是一项复杂的系统工程，要建立一个完善的、更加合理的单片机课程教学体系，我们还需要不断地进行探索和实践。

参考文献：

篇（10）

关键词:电力电缆;检测;故障;诊断

在实际的电力传输过程中,由于电缆接头众多,并且容易发生内部故障和外部故障,引发的电缆火灾在整个电缆事故中约占一半以上。为了有效地避免隐患事故的发生, 采用对电缆接头进行实时的温度监测, 全面准确地了解各个接头点的工作状况,确定维修计划,可确保送电安全。

一、电缆故障的现状与特点

电力电缆的故障不是一下发展起来的,而是由于长期运行造成绝缘老化而最终导致击穿。有调查显示,现在全国运行的电力电缆故障80%以上是由于电力电缆附件故障引起的,其中电缆接头引起的事故占一半以上。电缆接头故障也可分为外部热故障和内部热故障两类:第一类是外部热故障。第二类是内部热故障。电缆接头处过热造成的电缆短路放炮所引起的火灾,将导致大面积电缆烧坏,设备停机,短时间内无法恢复生产,造成重大经济损失。研究设计电力电缆火灾在线监测系统就是为了能够实时监测电力电缆的温度变化,在温度越限或温升速度越限时能及时报警,并指出发热点位置,通知运行人员及时处理,从而保证运行安全,避免经济损失。

二、电缆故障在线监测方法及比较

在线检测是一种对运行中电缆绝缘状况的有效检测手段。了解电缆绝缘老化的机理,根据电缆运行环境分析可能造成电缆绝缘老化的因素,并积极开展电缆绝缘的在线监测,掌握运行中的交联电力电缆的绝缘状况,及早发现电缆存在的缺陷,并采取相应的对策,消除事故根源,对提高电网供电可靠性有着重要的作用。该方法的优点:①测试设备接入时,不用断开现场任何回路和接点,也不影响电缆网络输电运行;② 增加的测试接地点常常选择电缆接头处,而且只在监测时接通,不测时仍断开,不改变原系统的运行环境和运行性能;③对于长电缆可沿电缆线路增加多个测点,使故障点查找更为准确;本系统无须另外布设测试电缆,全系统使用无线通信,被测电缆线路长度不限。

三、基于单片机的电力电缆故障在线监测的原理

基于C8051单片机的电力电缆故障在线监测系统的硬件主要有:计算机、单片机系统、无线收发模块以及各种适配器等组成。便携式计算机作为主机,控制和协调单片机系统的工作,单片机系统作为子机,完成对电缆的检测。在进行电缆检测时,便携式计算机首先向单片机系统发送一串同步信号.协调主机和子机之间的通信,紧接着主机向子机发送待检测电缆的芯数和子机启动电缆检查信号;在子机检查结束之后,主机主要用来接收子机传送来的电缆检查信息,经过分析之后,给出电缆的通、短、断、电缆接头温度,环境温湿度、电缆泄露电流等信息以及排故方案。

四、基于单片机的电力电缆故障在线监测系统的组成

1.硬件系统

本电缆接头的温度监测与预警系统采用以C8051单片机为核心的监测方案。整个系统由两大部分组成:一是硬件系统,二是软件系统。本系统由上位PC机、主控制机和温度采集器三部分组成。整个系统从结构上可分为三层:由微型计算机系统构成的上位机用户监控层,单片机系统分别构成的主控制机控制层和采集器测量层。

2.软件系统

本系统采用组态软件和VB语言实现了电缆温度,环境温湿度,泄露电流监控系统的数据采集和人机界面。本系统包括电缆接头温度,环境温湿度,电缆泄露电流监测主画面,报警窗口,历史曲线,实时曲线及帮助等画面。系统工况界面可以显示地理接线(电子地图)和电气接线。本系统以显示某变电所的电气接线图为电缆温度监测主画面。图中对电缆进行编号,显示出相应电缆接头的温度。当某电缆接头温度超过设定温度值时,系统自动产生报警信号相应的温度指示灯颜色变化,通知现场管理人员及时排除故障。

五、数据分析

1.电缆在线绝缘信息分析

电缆线路名称、编号、初始泄露电流、测试时间、运行时电缆泄露电流随电压变化的情况,泄露电流随温度、湿度变化的情况。

2.电缆运行绝缘故障信息分析

电缆线路名称、编号、故障时间、对应泄露电流、电缆型号、电压等级、辅助测量电流、计算故障点位置、电缆运行绝缘变化情况分析、电缆故障原因分析、电缆运行及故障情况统计。具体处理过程为:开始时,测试仪处于待机状态,等待主机发出工作命令,一旦接收到主机发送来的命令字后,就对命令字进行分析,按照一定的工作方式和采样频率进行脉冲的发送、接收、数据的采集和存储,采集够8 k数据则认为此次数据采集任务完成,然后,把RAM中的数据通过串行口发送回主机处理,于是,本次工作过程完成,返回等待状态,等待下一次命令。同时系统还可将各个测温点的温度值实时地以表格形式和曲线形式表示出来。由于上位管理计算机可对各个采集器的历史数据进行存储,所以,每次启动该在线监测系统,便会自动地读出历史数据,利用表格或曲线图可以把具体到某个监测点的历史数据显示出来,并可将该表格或曲线图打印出来,以备管理者通过对历史数据分析进而得到温度趋势的发展预测,及时获取报警信号。在监测各个采集器和网络的运行情况时,如发现异常,可及时采取措施进行维护或修复。

六、结论

本文介绍的基于单片机C8051在线监测系统通过对电缆连接头的温度,环境温湿度,电缆泄露电流进行实时监测,可以有效地防止由于动力电缆连接头绝缘降低导致过热故障而引发的火灾。本系统可应用于电力、冶金、煤矿和港口等企业、实现对动力电缆接头温度的在线监测。另外, 该系统如稍加改造, 也可用于粮库、档案室、图书馆、蔬菜大棚等温度监测与控制系统。

参考文献:

[1] 孙涵芳.单片机原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社.1991.

篇（11）

在专业课程体系中的定位 《电机应用技术》是浙江大学城市学院自动化专业的专业方向课程，该课程的学习将为后续《电气控制与PLC应用》《交直流调速技术》和毕业设计等课程环节建立必要的基础，是自动化专业承上启下的重要专业课程。

在专业能力培养中的定位 该课程定位于让学生树立以交直流电机为控制对象的完整的自动控制系统的概念，结合已学过的电路原理、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、单片机、电力电子技术等课程，搭建以电机为控制对象的闭环控制系统，并完成对电机性能的调试和控制。

与核心课程群中其他课程在知识体系与能力培养上的整体设计 《电机应用技术》与自动化专业的其他核心课程之间的关系，如下图所示。在一个完整的闭环控制系统中，《计算机控制》《单片机》《PLC》是控制手段，《电力电子技术》《数电》《模电》提供电机的驱动电路，《电机应用技术》构成系统的控制对象，《运动控制技术》和《控制系统设计》提供系统的理论概念和分析方法，《自动控制理论》《系统建模与仿真》《智能控制》偏重原理性地介绍和理论的分析，主要定位培养学生的系统概念和理论分析能力。

基础知识要求 要求掌握直流电机的结构和基本工作原理、直流电动机的电力拖动、变压器基本工作原理和变压器组别判断、交流电机的结构和基本工作原理、三相异步电动机的电力拖动、同步电机、微特电机以及电动机的容量选择等。知识点：电力拖动系统的运动方程式;直流电机的工作原理、内部结构、用途、运行特性以及他励直流电机的起动、调速和制动;变压器的结构和工作原理、变压器空载运行和负载运行特性、变压器的接线组别判断;三相异步电动机的工作原理、内部结构、用途、工作特性、参数的测定、运行特性、三相异步电动机的起动、制动和调速问题;了解伺服电机、步进电机、测速发电机、无刷直流电动机的结构和基本工作原理。

能力培养要求 培养学生了解直流电机、变压器、交流电机的运行特性分析，同时结合已经学习过的电路原理、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、单片机、电力电子技术等课程，搭建以电机为控制对象的闭环系统，树立闭环反馈系统的整体概念，完成对电机的性能分析和控制。技能点：能够搭建以电机为控制对象的闭环控制系统，并对电机性能进行分析，同时借助单片机等控制手段完成对电机的智能控制，能够独立完成闭环系统硬件搭建和调试，掌握PID等经典控制算法在实际系统中的应用。

实践教学要求 利用课外时间以三四人的小组为单位，搭建直流电机的闭环控制系统，要求完成硬件系统搭建、软件程序编写与调试以及报告的撰写。通过本次设计，增加学生对电机理论知识的感性认识，完成理论到实践的转换。

作业要求 随堂课后作业、课外引导性项目实践设计、网上在线测试。随堂与课堂讲授知识点匹配的作业要求跟随进度完成;课外引导性项目实践设计分6周完成，完成硬件系统搭建、软件程序编写与调试以及报告的撰写，实施分组进行。