单片机课程设计范文

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我们的课程设计有两个主要内容：一个是出租车计费器系统（还包括255计数和50000计数）；另一个就是温度报警系统。实习可以在实验室里做，也可以在寝室里自己做，我大部分时间还是在寝室里做的。

出租车计费器的设计是第一周的内容，由于有了老师的设计图和程序，只需要改一下自己所要求的变量就好。单片机的编程用的主要是汇编语言，说实话，我对汇编语言谈不上掌握，充其量只是了解。学校安排的课程真的太少了，关于语言部分的学习只学了几节课的内容，整本单片机书的内容也是学了三分之一多一点。

第二周的内容就是温度报警系统的设计。这个内容没有现成的程序和设计图，需要我们真正亲手去编，最郁闷的莫过于画设计图。按照实验要求上的图画了出来，加载程序以后却不能正常运行，改了好多次都没有成功。同学们电脑上软件的版本差异也影响了交流。有些元件的型号不同，但在选用时图形确很相似，致使选错了元件，影响了结果。

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为进一步深化高职高专院校课程改革，适应社会和职业发展的需要，进行基于工作过程的课程设计，已经成为高职高专教育探索和实践的重要任务。本文主要从课程设计思路、课程内容组织与实施、课程考核与评价、成果展示和课程特色几个方面对《单片机与接口技术》课程的课程设计进行简单阐述。

一、课程设计思路

《单片机与接口技术〉》是面向企业需要，由《单片机技术》和《接口技术》经过资源整合之后的一门课程。

在整个课程设计过程当中，遵循的设计原则是以职业能力培养为目标，以工作过程为主线，以企业项目为载体，采取教、学、做一体化的教学模式。

本着这样的设计原则，为了将基于工作过程的企业项目转化为教学项目，必须深入企业进行调研，通过调研企业得出学生适合的岗位主要有产品测试、产品调试，而《单片机与接口技术》作为专业核心课程，可以说紧贴岗位需求，它主要为从事电子产品的生产和调试的企业培养单片机应用、电子产品的分析、设计、生产和调试的实用型人才，同时为学生职业能力的培养和职业素质的养成起着关键的支撑作用。

二、课程定位

在学习这门课程之前学生需要具备《电子技术》、《程序设计实训》、《电子设计初步》等课程知识，需要具备一些简单电路的设计和程序设计能力，后续课程还有《综合职业技能实训》、顶岗实习和毕业设计，在整个项目课程体系当中，《单片机与接口技术》起到一个承前启后的作用。通过学习这门课程要培养学生能够进行简单单片机产品的研发的能力； 要掌握MCS-51单片机的基本结构以及单片机应用系统设计及调试方法；培养学生沟通、协作意识，吃苦耐劳、爱岗敬业精神和科学的思维方式。

三、课程内容组织与实施

1、教学资源

在进行课程设计之前，提供给学生的一些教学资源，主要有参考书、网络资源和视频教程。其中参考书主要有《单片机与接口技术》参考教材，以及该教材配套的电子课件，同时依据企业行业需要，还制定了该课程的课程标准；网络资源主要有《单片机与接口技术》精品课程网站和FTP服务器站点；视频教程主要有专业老师进行的该课程的视频讲座。

2、教学方法

在不同的项目当中教学环节是不一样的，根据不同的教学环节采取灵活多样的教学方法，主要有任务驱动法、分组讨论法、仿真教学法、项目演示法、讲授法等。

3、教学实施过程

从这个表1中可以看到，整个课程体系主要有教学项目和企业项目两类，其中教学项目主要是通过“学中做“的教学模式，侧重培养学生进行简单单片机产品研发的能力；企业项目主要是通过“做中学”的教学方式，侧重培养学生与企业人员沟通的能力。

教学项目相对来说比较简单，主要是在工学一体项目实训室进行的，利用实训室现有的设备和条件，把学生分成若干组进行实训，当然在实训室只能进行一些简单的模拟生产过程的验证性的实训，为了进一步提高学生的职业能力和职业素养，还和企业联合进行校外综合实训项目的练习，也就是第二阶段的学习，这个阶段充分利用企业成熟项目，把学生放到企业当中去，让学生全程跟踪每一个项目实际开发的过程，同时由企业老师对学生进行指导，带领学生边做边学，进一步提高学生的实践动手能力，下面就以LED灯显示为例，具体介绍一下项目实施过程。

LED灯显示主要从硬件电路制作、软件电路制作、软硬联调三个环节进行，每个环节都是把学生分成若干组，每个组根据老师给出的任务，制定该小组的任务计划和具体的实施步骤，学生在分组讨论的时候，由老师和企业专家共同对学生进行有针对性的指导。

其中硬件电路制作环节包括硬件电路的设计、安装、调试三个环节，硬件电路的设计环节巩固学生的电路制作能力；硬件电路的安装环节提高学生的焊接能力；硬件电路的调试环节锻炼学生使用常用的仪器仪表进行电路测试能力。

软件电路制作环节侧重培养学生能利用各种仿真软件进行程序的编写和调试能力；

软硬联调环节着重培养学生综合实践动手能力。

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1 前言1

2 电流测量系统总体设计1

3 电流测量系统硬件设计2

3.1 转换电路设计2

3.2 数据采集电路设计2

3.3 数据显示电路设计4

4 电流测量系统子程序设计6

4.1 AD转换和数据采集程序设计6

4.2 16进制转换为BCD码程序设计8

4.3 字形查表程序设计10

4.4 通信程序设计11

5 电流测量系统性能分析及调试13

6 设计心得14

参考文献15

附录一 电流测量系统总体电路设计15

附录二 电流测量系统设计总程序17

参考文献

[1]李群芳.单片微型计算机及接口技术（第二版）.北京：电子工业出版社.2005

[2]何立民. MCS-51单片机应用系统设计.北京：北京航空航天出版社.2000

[3]蒋力培.单片微机系统实用教程.北京：机械工业出版社.2004

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由于学生的数量激增而教师队伍的数量基本上没有改变，以至于每位教师所要指导的学生的数量都有所增加，部分教师为第一次指导，对指导过程不是很了解，缺乏对课程设计各环节所需的必要的培训。课程设计工作开始前期，没有对题目进行精心的筛选。课程设计的题目是否合适，直接关乎到整个课程设计的成败。选题过于简单，学生做起来认为该门课程没有什么难度；选题难度过大，学生产生了畏难情绪，认为该设计无法实现，从而无法到达学以致用。

1.2设计过程流于形式思想上重视不够

由于学生人数过多，教师人数偏少。以至于设计过程处于“放羊”状态，教师在指导过程中，没有对同学们提出准确地要求，其原因是在该环节中指导教师都没有相应的实施方案，导致指导环节过于形式、敷衍，教师无法一一了解每位学生的设计情况。同学们也没有认真对待该环节，其主要原因是网络化程度的发展，很多相应的资料网络上一应俱全，同学们直接下载修改而不加思考，完成报告上交，没有主动去探索设计。种种原因使该课程设计流于形式。

1.3最终考核方式单一检查评价力度不足

在很多高校，课程设计的最终体现形式就是课程设计报告，只要学生在规定的时间内完成报告，一般就被认为通过了该环节的考查，考核形式单一。并且对整个设计过程的评价没有细分，体现不出设计过程中的工作量。

2课程设计组织实施管理及质量控制

2.1前期认真组织，确保选题质量

为了保证题目的难易程度适中，在课程设计前期，组织教学第一线的有经验的和常年指导学生参加电子设计类竞赛的教师根据自己的课题项目，从中精炼出一些适合学生完成课程设计的题目，每年保证有一定的更新率。并且对选出的题目也分出难度系数的等级，便于因材施教。而后，组织指导教师进行培训。讲解该课程设计的指导大纲，讲述指导过程中教师应该完成的任务，注意设计的时间节点，以便教师掌握学生的设计进度。尤其是第一次指导该课程设计的教师，为其指定帮带教师全程学习。建立教师评价办法，提升指导教师责任心，评价教师在整个指导过程中是否尽心指导学生选题、是否按时答疑并监督学生的进度、后期是否按要求进行答辩。检查评比工作由学院督导完成，并进行考核评分。评分结果直接作为优秀指导教师评定的依据，该结果作为下学年教师指导学生人数的依据。

2.2全程指导，把控各个环节

整个设计过程选题，答疑，设计，答辩，成绩评定几个环节。

1）选题环节

学生可以在教师指定的题库中选出适合自己或者自己感兴趣的题目；也可以根据自己的兴趣与指导教师商讨确定选择题库以外的题目，实现“双向选择”。该课程设计涉及自动化学院3个专业10个班，其中每班指定一名负责人。每位指导老师指导人数按学院单片机原理及系统设计课程设计上学年评价结果排名在前1/3的安排15～20名学生，排名在中间1/3的安排10～15名学生，排名在后1/3的人数较去年人数减少分派，带本课程的上课老师优先安排。每位指导教师指导学生人数不宜过多，保证指导教师有精力指导每一位同学。

2）答疑环节

该课程设计为期两周，各指导教师安排答疑的具体时间及地点。每位教师的答疑时间和答疑地点在课程设计开始后汇总到教务办以便学院督导检查，作为评价教师指导工作的依据之一。每位老师在课程设计期间应积极主动为学生答疑，固定答疑次数不少于五次，并根据情况检查学生的完成情况。该环节是最容易被忽视，但又是十分重要的环节。学生在整个设计过程中的表现只能通过答疑的形式体现出来。指导教师应该在每次答辩过程中不仅帮助学生解决问题，而且要针对每位同学的设计内容提出问题，检查其设计过程中是否对问题已经理解，辨别其是否存在抄袭他人设计的可能性。

3）学生自主设计环节

在整个设计过程中，一定要发挥学生的主观能动性。学生需要按照课程设计大纲的进度安排以及要求按时完成设计任务。熟悉设计任务和要求，查阅相关设计资料；进行系统软、硬件总体设计；设计电原理图，系统硬件调试；系统软件设计，设计仿真或实物调试；完成课程设计报告书；课程设计答辩。

4）答辩环节

答辩环节由小组答辩和集体答辩两个环节构成。小组答辩：该答辩过程是指导教师对本组所指导的学生进行答辩。首先由学生讲述自己的设计过程，而后指导教师提出问题，学生回答问题。最后指导教师根据答辩情况给出答辩的成绩。集体答辩：①每组的指导老师提交成绩汇总表并注明排在最后一名的原因，指定成绩排在本组内最后一名同学参加答辩。指导教师提交的成绩有一人或多于一人不及格者该学生成绩定为不及格本组不再派学生参加集体答辩。②每组排在第一名的同学参加优秀课程设计答辩。③答辩委员会根据答辩情况进行排序，并简要注明答辩存在问题情况。④若参加答辩的同学成绩评定与原成绩有较大出入时，该组同学的成绩按答辩同学的情况相应降级或升级。答辩组织：各专业组成专业答辩委员会，对评定优秀课程设计和集体答辩同学的答辩工作。答辩委员会由系主任任答辩委员会主席，答辩委员由系主任和课程负责人共同商定，答辩委员会成员由7～10人组成，指定一名老师为答辩秘书。在课程设计完成日的最后一天进行答辩，答辩题目为自己所做课程设计题目并提交自己的设计报告。

5）成绩评定

课程设计成绩分五部分：①平时表现及考勤占10%（即10分）；②纪律及答疑占10％（即10分），遵守设计纪律，按时完成各阶段任务，认真答疑，积极提问；③设计过程占40%（即40分，含报告的修改10分，报告无修改符合要求得10分，修改一次和修改的正确性扣2分，修改5次数以上得0分；设计过程完成程度总计20分：方案设计5分，硬件设计5分，软件设计5分，系统调试5分；老师提问10分，根据提问问题及解答情况给分等）④设计报告和图纸占30％（即30分）：(分值：30-27分)设计叙述清楚，书写规范；设计方案合理，设计内容正确；掌握基础理论知识，具有较强的分析问题和解决问题的能力。(分值：26-22分)设计叙述清楚，书写较为规范；设计方案较合理，设计内容较正确；较好的掌握基础理论知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。(分值：21-18分)设计叙述清楚，书写较规范；设计方案基本合理，设计内容基本正确；掌握一定基础理论知识，具有初步的分析、解决问题的能力。(分值：17-0分)设计叙述不清楚，书写不规范；设计方案基本合理，设计内容不正确；不掌握基础理论知识，不具备分析问题和解决问题的能力；⑤答辩占20%：分数根据学生对答辩委员会提出的问题回答情况进行给定。有下列情况之一者课程设计不及格：不能按时提交设计；设计报告有严重雷同者；图纸有严重雷同者；对老师的提问完全不能正确回答者；答辩不及格者获不按指定时间参加答辩者。

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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.

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【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2015）12C-0067-02

近年来，随着国际工程教育改革的不断深入，CDIO工程教育模式应运而生。其中，C（Conceive）构思，主要包括商业计划、发展理论、技术程序制订和市场需求分析，企业战略及规则制度建立;D（Design）设计，主要包括工程进度及实施方案设计制订等;I（Implement）实现，主要指将设计方案转化为产品成果的过程，包括设计方案的确认、程序编码、样品测试及成品制造;O（Operate）运作，主要指对系统进行改进、修订和淘汰，对产品前期程序进行评估的过程。CDIO工程教育模式的核心理念来源于工程产品系统的生命周期，其核心思想是强调学生掌握扎实的工程基础理论及专业知识，在此基础上将教育过程运用到工程实践的具体领域中，整个人才培养过程注重团队协作和创新能力训练，为培养新一代高水平、高素质的工程师打下扎实的基础。

根据桂林航天工业学院汽车服务工程专业和车辆工程专业课程特点和人才培养方向，并结合用人单位人才需求标准，融合CDIO课程教学大纲，借鉴CDIO检验测评标准，对教学大纲进行整合，设计出更具实践性、合理性、针对性的汽车单片机课程设计项目，将所要学习的知识巧妙地隐含在项目任务之中，引导学生边学边做，独立或协作完成相应的项目学习任务。项目通过1年的研究和实践，逐步形成一套切实可行的有利于学生工程实践能力提高的人才培养模式。

一、传统的汽车单片机课程设计中存在的问题

汽车单片机课程设计是汽车服务工程专业的一门独立专业实践课。从学科性质上看，它是一门专业理论和专业技能结合的综合实践课程;其任务是使学生获得就业前必备的综合专业技能，为学生走上工作岗位打下良好的专业基础。传统的汽车单片机课程设计采用的是在现成的PCB电路板上完成元器件焊接组装调试等任务，这种模式存在以下问题：

（一）课程设计题目选择缺少针对性

交通灯控制电路，抢答器控制电路，电子钟控制电路等传统的单片机题目，对汽车专业的学生来讲针对性不强，没有将单片机技术与汽车电子控制技术有机结合起来，不利于学生对课本上控制原理的理解与掌握，没有达到“学以致用”的目的。

（二）课程设计教学模式缺少创新性

由于学生没有参与电路板的设计，而是在PCB电路板上直接焊接组装成套器件，这种机械式的实践模式，不利于学生对汽车电子控制产品设计和创新能力的培养，不利于今后从事产品的开发和技术革新，没有达到“融会贯通”的目的。

（三）课程设计能力培养缺少全面性

由于缺少PCB电路板设计制作环节，学生无法从源头了解掌握现代电子产品设计制造技术，并且对所焊接出的电路板进行调试与故障分析时，往往都会束手无策，完全依赖老师，这样不利于培养学生分析和解决问题的能力，没有达到“追本溯源”的目的。

二、基于CDIO理念的课程设计改革与实践

综上所析，传统的汽车单片机课程设计的培养模式不能有效提高学生设计、创新以及分析解决问题的能力，因此基于CDIO理念，以项目的“C构思-D设计-I实现-O运行”的全生命周期为导向，如图1所示方案对汽车单片机课程设计进行改革与实践。

图1 汽车单片机课程设计改革与实践方案

（一）培养学生构思能力

在题目的选择上具有涵盖性，面向汽车电子控制系统多方面的单片机应用，学生能够完成整个知识体系的学习;具有完整性，每一个项目都是一个完整的单片机最小应用系统的设计开发，学生能够通过该项目的学习，实现理论与实践相结合;具有设计性，能让学生举一反三，以达到某一控制功能为目标，采用不同的设计方法;具有创新性，根据题目要求利用课本所学知识自由发挥;具有趣味性，贴近实际，能够调动学生对汽车电子控制相关知识的学习兴趣，使学生主动完成知识的学习。根据以上原则，确定出课程设计题目如表1所示。课程设计开始之前，提前一个月公布课程设计题目，通过适当的安排和组织，学生可根据题目组成5-6人的团队，并且给各团队充分的自由，让团队成员集思广益，提出题目构成想法，并可参考指导老师的建议共同完善。由于构思时间充分，团队成员群策群力，最后在课程设计开始时可得到最佳的项目方案。

表1 汽车单片机课程设计题目

编号 题目名称

1 汽车车窗控制电路设计

2 汽车车灯控制电路设计

3 汽车发动机点火模型控制电路设计

4 汽车发动机喷油模型控制电路设计

5 汽车发动机转速测量电路设计

6 汽车冷却液温度测量电路设计

（二）培养学生设计能力

在确定题目方案后，就要根据题目对相应控制电路进行具体设计。首先利用 Proteus 和 Keil 两款软件的联调来完成控制电路的仿真设计，虽然能看到虚拟仿真的运行结果，但是仿真环境过于理想化，许多电路设计出现的实际问题在仿真中是遇不到的，理想仿真结果与产品实际的运行结果之间存在很大偏差。为了有效避免仿真设计的缺陷，利用实验室的单片机开发板实现硬件电路的设计与调试，这样大大提高了设计效率。

（三）培养学生实现能力

所设计的电路在仿真软件及硬件开发板运行通过后，在PROTEL软件上绘制控制电路原理图并生成相应的PCB文件图打印出来，利用制板机将PCB图转印在铜板上，使用盐酸和双氧水等腐蚀剂对铜板进行腐蚀，利用钻孔机对电路板打孔，并将事先准备好的元器件手工焊接在电路板上。这一环节使学生能够正确识别和使用元器件，掌握了手工制板并进行相应电气连接，按照电路功能模块进行调试，能够有效分析和排除相应故障，最终实现题目相应功能。

（四）培养学生运作能力

在完成题目要求的设计任务后，也要做好软硬件实物的展示工作，课题项目负责人作为主讲人，团队成员协助课题演示，对题目的设计方案、研究思路、关键技术、工作原理、研究成果、存在的问题等内容等进行公开汇报，在此过程中，指导老师及其他同学可以不时提问，这样互动问答可以巩固学生对相关知识的理解和综合运用能力。

三、课程设计改革的实施效果

对汽车单片机课程设计改革方案我们实施了一年，新方案得到我院2012级汽车服务工程本科专业学生的支持和欢迎，取得了很好的教学效果。

激发了学生的学习兴趣，他们主动参与热情非常高，在整个课程设计期间实验室使用率非常高，学生考勤率很好，特别是当其作品通过验收后，学生充满成就感，图2为汽车车灯控制电路实物作品。

在本课程设计要求学生利用单片机完成与汽车电子控制技术相关实用电路的设计，通过在Proteus软件及实验开发板上进行试做调试成功后，再进行印制电路的设计制作并完成产品的装配、调试、检测，从中对学生进行产品设计、制作、工艺等方面的一系列综合训练。

图2 汽车车灯控制电路实物作品

【参考文献】

[1]朱向庆，胡均万，增辉，等.工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理，2012，29（11）

[2]曹海平，管图华.基于CDIO理念的电工电子实训教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2013，32（1）

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【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）31-0243-01

引言

单片机理论、实验和课程设计相关课程体系是各高等院校电子电气信息类工科专业基础专业课程设置的重要组成部分，为大学生深入学习掌握单片机的基本原理，设计方法，实践应用等打下基础。大多数理工科高校开设这些课程，对学生进行综合培养。对于单片机的理论与实践教学，既可以选择汇编语言，也可以选择C语言进行。在高校的实际教学工作中，大多数老师是选择汇编语言进行教学的，因为从汇编语言入手能更好的掌握单片机的硬件资源使用原理等，也有部分老师是直接使用C语言进行教学，认为汇编语言编程过于繁琐，而C语言编程能够在将来的实践工作中得到更好的应用。本文通过总结作者多年来在单片机相关课程教学积累的经验和教学研究心得，以51单片机理论、实验和课程设计教学为例，对如何在使用不同编程语言进行繁琐和复杂的教学中使学生更好地掌握单片机知识体系进行了探讨。

1.单片机理论教学

1.1 汇编语言理论教学

单片机是一个把中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、并行IO接口、串行IO接口、定时器计数器、时钟振荡电路等集成在一起的控制芯片，硬件资源简单且丰富，也易于扩展电路，所以单片机的学习侧重点首先在于掌握硬件资源使用方法。因为汇编语言实际上是CPU能够识别的机器码的助记符，从汇编语言入手开始教学，能够使学生更好地掌握单片机的硬件资源使用原理。使用汇编语言编程可以很方便地对单片机存储器地址直接进行存取操作，也能很方便地对存储器地址进行整体安排分配，前提是对单片机硬件资源非常熟悉，能够灵活调用。比如指令MOV、MOVC和MOVX可以分别访问单片机内部的数据存储器、程序存储器和外部扩展的数据存储器。汇编编程的缺点在于进行算术运算和逻辑判断跳转等比较繁琐。

1.2 C语言理论教学

国内的单片机C语言程序设计教程多数的编排都会在前面开始的章节介绍单片机硬件资源以及汇编语言指令系统，然后以更大篇幅讲述C语言程序设计语法和针对硬件资源的编程。针对单片机的C语言程序设计语法与计算机C语言高级程序设计编程语法基本一致，而针对硬件资源的指令又类似于汇编语言指令系统，所以应该可以说单片机C语言程序设计是计算机C语言高级程序设计和汇编语言指令结合体。要掌握好C语言编程依然要对于单片机的硬件资源理解透彻并能灵活调用。但是C语言针对硬件资源的指令与汇编语言指令比较起来却不如汇编那么直观，也不如汇编指令那样更加有助于单片机硬件体系结构的理解。

为了使初学者能够更好地理解单片机硬件体系结构，掌握硬件资源的调用，选择汇编语言进行教学显然是更加合适的。

2.单片机实验教学

单片机作为电子电气信息类专业的一门专业基础核心课程，比某些专业基础课程如电路原理、数字电子技术、模拟电子技术等更加注重编程实践的练习。单片机实验课程一般都是配套安排在单片机理论课程的下半学期，这样能够更加有助于理论的理解和掌握。作为理论课程的配套课程，单片机实验课程在教学上必须与理论课程保持一致性，选择汇编语言进行实验教学就是必然和最好的选择。

在实验设备的选择上，学院实验室早期购置过星研单片机Star ES51实验箱，后来又购置了大批光佑STC开发板，可以两者选其一。

早期的单片机实验都是集中在实验室进行，两人共用一台实验箱，通过连线和读写配套程序仿真运行来进行实验。这样的实验有一些明显的不足，比如配套程序调用了很多键盘显示的子程序，而这些子程序没有直接给出来，实验箱的很多硬件电路连接也没有给出详细原理图，所以造成了实验结束后多数学生也是对实验原理和编程似懂非懂的结果。

有了STC开发板后，每个学生可以分配一块开发板，各自进行单片机的编程仿真实验，还可以将开发板带回宿舍课后继续练习，实验可以更方便地进行。实验开发板的原理图清晰，例子程序丰富，通过读写配套例程可以较好的掌握单片机的基本原理。

显然使用汇编语言选择STC开发板进行单片机实验是实验教学的最好安排。实验课程的要求注重于单片机基础知识的掌握和硬件资源的调用。

3.单片机课程设计教学

单片机课程设计的安排是为了进一步提高学生的实践能力，所以课程设计的教学就不再局限于基本原理的掌握，而是必须达到更高程度的实践效果。汇编语言编程有利于对基础知识的理解和单片机硬件资源的掌握，却不利于复杂逻辑的处理。所以在学生已经基本掌握了基础理论的情况下，课程设计选择C语言编程，可以让学生更加方便的进行复杂程序的编写。

单片机课程设计实践项目内容的安排上，必须注重单片机内部和外部硬件资源的综合调用，以便完成具有实际意义的综合程序的编写。课程设计实践项目安排了可以综合调用单片机I/O口资源进行键盘扫描数码管显示以及中断处理的实现计算器功能的程序编写，和能够使用I2C总线进行通讯的AD/DA处理的程序编写。这两种程序的综合度和复杂度都远远大于单片机实验题目的要求。从实践结果来看，通过这种综合性复杂程序的编写练习，能够大大提高学生的开发设计实际项目的动手实践能力。

结束语

在我国大力实行人才战略强调人才培养的大环境下，本文作者所在高校也响应国家号召加强本科生培养，实施卓越工程教育，取得了积极可喜的成绩。本文积极探索和提高单片机理论实验课程设计协同教学的方法，取得了长足的进步和发展，也得到了学生的高度认同。以此方法培养出来的本科生在参加全国大学生电子设计竞赛的过程中也取得了骄人的成绩。本文作者经验和方法也可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]李朝青.单片机原理及接口技术（第4版），北京航空航天大学出版社，2013.7

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程――入门、提高、开发、拓展， 电子工业出版社，2009.1

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在开发单片机嵌入式系统时，使用最多的软件就是Keilc51软件，此软件是由Keil公司研发出来的，软件以uVision2为开发平台，具有的功能包括项目管理、编码、程序生成器等。Keilc51的优点在于：其界面的友好性较高、操作便捷，支持对汇编语言、C语言及混合语言的编程、编译和调试工作，可以在很大程度上缩短设计周期，在对程序进行修改时也是很方便的。与此同时，Keilc51还能够加载Proteus软件的VSM仿真器，加载之后就可以和Proteus软件进行联机调试。

一、课程设计流程

1.编写相关指导文件

在对课程设计着手之前，需要对课程设计的流程进行文档编写，为扎实掌握单片机技术打下基础。相关指导文件包括：单片机项目开发的相关教程和例程材料，Keilc51和Proteus软件的教程和例程材料，单片机课程设计完成程度的标准，课程设计大纲等。

2.选择题目

在制作课程计划时，需要根据每个章节内容的不同和课程进展程度对学生的实际学习情况进行考量，通过对学生掌握情况的判断再对课程设计进行拟题。课程设计的题目包括针对各章内容的，也包括针对综合应用的：关于MSC-51与A/D转换方面的课程设计题目，关于MCS-51串口方面的课程设计题目，关于定时器与中断方面的课程设计题目，关于I/O接口方面的课程设计题目，关于MCS-51的综合使用方面的题目等。除此之外，还要列出详细的元件表，供学生选择和参考，并对课程设计题目的实现提出相应的具体要求。

3.使用仿真软件和实现电路功能

在课程设计实现中，教师可指导学生分组进行，根据学生所选题目对学生如何在软件和硬件等方面进行设计给予指导，以完成设计的初步内容。在对学生进行指导时，可按照以下步骤进行：

（1）绘制程序流程图，可以使用Visio或Word进行绘制。学生在绘制程序流程图时，不但要依据所选题目的设计要求，还要结合教师的指导内容进行绘制，为接下来的程序设计做铺垫。

（2）设计硬件电路，可以使用Proteus软件进行设计。在这一步骤中，首先要对Proteus软件进行学习，在掌握基本应用原理和方法的基础上，再依据设计要求设计电路。在学习Proteus软件的基础上，由教师组织学生先进行软件的实际操作学习，需要学生掌握的内容有：建立工程文件、选取和使用元件、连接电路和进行调试运行等。

（3）编写程序和编译调试，根据上一步骤得到的硬件电路使用汇编语言编写源程序，再在Keilc51软件中进行编译和调试。教师要指导学生，让他们依据课程设计要求把编写好的汇编代码导入到Keilc51软件中，进行编译调试。

（4）联合调试，对Proteus软件和Keilc51软件进行联合调试。将在Proteus中画好的原理图在ISIS上打开，在Proteus软件里的DEBUG菜单中选择use remote debug monitor选项，并对联机仿真参数进行设置。将在第三步中编译好的Keilc51工程文件打开，并设置相关参数：在Keilc51的project菜单中点击进入option for target“工程名”，在DEBUG选项的右上方下拉菜单中选择Proteus VSM Monitor-51 Driver，并设置联机仿真参数。

4.面包机设计和电路功能的实现

在这一阶段，教师要先组织学生对集成芯片的用途和管脚功能进行学习，之后再在面包板上建电路，电路连接无误后，使用编程器将程序烧写到单片机的CPU上，最终使电路功能得以实现。

5.实行课程设计考核答辩制

教师采用答辩制的形式对学生的课程设计进行考核，在答辩中真正判断出学生对课程设计的体悟到底有多深。

二、成果总结

本课程设计将软件和硬件的使用集合了起来，完成了对单片机的开发设计，在实践过程中取得了良好的结果，让学生对软件电路、硬件电路以及软硬件联调设计和面包板设计都有了更加深入的了解。

1.理论与实践结合

在教学中，不仅要将学生的实际情况与学习内容结合起来，还要单片机学习中各个章节的内容和实际动手操作结合起来。在本课程设计中，拟定了MSC-51与A/D转换、MCS-51串口、定时器与中断、I/O接口、MCS-51的综合使用等方面的数十个设计题目，并对课程设计提出了具体要求。

2.让学生告别“眼高手低”

仿真联调的结果虽然不能完全代表在实际情况中的结果，但是在很大程度上已经实现了电路设计的功能在虚拟情景中的实现，为判断抉择提供依据。根据仿真联调的结果，我们可以在硬件操作中实际运行，通过这种方式，可以对仿真结果的正确性和准确程度进行校正。在学生进行实践之前，要让学生对集成芯片的芯片用途和管脚功能有所了解，之后在面包板上建电路，然后将程序通过编程器烧写到单片机的CPU上，这样就可以完成对电路功能的实现了。在课程设计的一系列环节中，学生既可以学习到各环节所需工具的相关知识，又可以提高学生的动手能力，增强学生的学习积极性。

3.对能力的培养

在实践课程设计的过程中，通过绘制流程图、画电路图和编程等，可以锻炼学生有步骤地实现目标的能力；通过要求学生对程序进行标注，可以有效锻炼和提高学生的编程能力，增强他们独立思考的能力。

先进和完善的软件能够使硬件的运行达到更好的效果。在单片机课程设计中引入软件，可以使学生在了解和掌握单片机的设计流程的基础上，熟悉联调的技巧与方法。与一般的单片机仿真软件不同，在课程设计中所使用的仿真软件除了能仿真单片机CPU的实际情形，还能仿真单片机周边电力和未参加工作的电路情况。此仿真实验能够很好地将实验和工程衔接起来，仿真结果的无误将为电路的实际实现提供重要依据。同时这样的课程实训也是工程师的最基本实践内容，这也为学生今后的学习和工作奠定了基础。

参考文献：

[1]乔建华.李临生.Proteus在单片机教学中的应用分析[J].电气电子教学学报，2009，2（6）：24-25.

[2]陈淑芳.基于51单片机的教学实验系统的设计与开发[D]青岛：中国海洋大学，2011.

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电子信息工程专业作为实践性、应用性非常强的理工科专业，学生必须具备扎实的基础理论知识，具有较强的实验技能，今后才能顺利地从事电子设备和信息系统的维护和研发。要实现这个目标，必须十分重视相关课程的建设，搞好实验教学改革。而单片机原理与接口技术课程作为电子信息专业的一门专业主干课程，其应用性非常强，设计性实验开设质量对于学生今后就业、工作至关重要。

一、教学现状

单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业核心课程之一，理论的重要性不言而喻，但在实验教学方面大都还是停留在传统的实验模式上，离培养学生实践动手能力和创新精神还有差距。很多学生反映，课程学习下来理论基本掌握了，验证性实验也能顺利完成，但要真正完成一个实际项目时，却无从入手。出现这种现象原因是多方面的，笔者认为主要有：

1.教学模式方面的原因。传统教学方式中，教师主要注重于理论的完整性和知识结构的完备性。理论上从单片机的结构讲起，然后讲汇编指令和c语言编程，再讲硬件接口及相关的程序编写，最后讲一两个实例，课时也就差不多用完了，再想讲其他东西就没有时间了。WWW.133229.cOm实验也注重基本原理和基本方法的训练，为了让学生认识单片机的基本组成和基本指令，所开出的实验就占了大部分实验课时，最后只能做几个综合性实验或做一个简单的设计，这样就结束了整个课程的学习。

2.教师方面的原因。自从高校扩招以后，学生的数量剧增，而教师并没有同比例增长，教师承担的课时量太大，教学压力过重。具体到单片机原理与接口技术这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够的问题。如果要改革实验教学的模式，以设计性实验为主的话，教师就要投入非常多的精力。

3.评价体系方面的原因。就评价体系而言，目前通行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机原理与接口技术课程，就会存在这些问题：学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。

二、解决对策

为提高单片机原理与接口技术课程教学质量，培养学生解决实际问题的能力，笔者认为，提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点，应该从以下几点来改革：

1.教学模式。提出和采用新的教学模式，实验开设要特别注重开出的设计性实验质量。新的教学模式主要包含理论教学和实验教学两个方面。在理论教学中，单片机的结构和基本指令讲解要精，应通过实例来将相关的知识串起来，力求通过具体实例的讲解达到以较少的理论课时就让学生真正掌握单片机的结构和指令的目的。在实验方面，则采用以开设设计性实验为主、验证性实验为辅的方法，并提高实验课的课时数。适量开设验证性实验，在课堂内只做1～2个，而将大部分实验内容放在课堂外，由学生通过开放实验室单独完成。增加较多的设计性实验，供学生选做，在教师精心指导下，让学生在课外准备，课内完成，切实提高学生的实战技能。

2.教师自身的定位。教师应自觉提高自身做项目的能力，并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累，一方面，要自己动手，精心制作好几个作品。另一方面，也可以通过提出选题，指导学生去做，将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2～3年的积累，就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库，既为后续班级的教学创建了良好的条件，对后续学生的实验起到示范和引领作用，又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些，就要求教师充分明确自身职责，牢固树立以教学为中心的观念，保证有足够的精力投入教学中。

3.评价体系。作为评价体系，要改变传统的基本是以分数论英雄的模式。单片机原理与接口技术课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价，笔者认为一定确立以实践能力为主体的评价体系，通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果等验收情况来给出合适的评价。

三、设计性实验开设与评价体系建立中要注意的几个问题

想搞好单片机原理与接口技术课程建设，提高学生的实战能力，就要以设计性实验的开设为重点来进行整体设计。笔者认为需要特别注意抓好以下四个衔接：

1.理论与实验的衔接。理论教学是单片机原理与接口技术课程教学中必不可少的组成部分，但其开设方式不能采用传统的教学方法，而应设计出一种项目教学或称为专题讲授的形式来进行。首先，要讲透基础部分，笔者认为可以分成单片机的内部结构、单片机的指令系统、程序编写的基本思想、硬件接口构建等四个专题进行。其次，要针对课程特点，做好五个简单项目，如外部中断的使用、定时器中断的使用、并口的扩展、串口通信、ad和da转换。最后，要对相关知识点全面整合，综合演练，实战2～3个较为复杂的综合性项目，进行原理图分析、算法设计和程序分析，并制作出作品进行演示。按这种思路设计，理论教学大致课时数为36～48个课时，实验课时数为24～36个课时。

据此分析，实验教学则应充分重视设计性实验的开设。与理论教学相对应，每讲完一个项目，就要依托该项目开设一个设计性实验，每个实验3～5个课时。通过简单的5个项目和较复杂的2～3个项目的训练后，学生能掌握单片机开发和设计与实物制作的基本方法和技能。当积累了2～3年后，有了很多已成功的项目可参照时，不同的学生就可以选做不同的设计性项目。在进行单片机原理与接口技术的课程设计时，则应要求学生在设计性实验的基础上进一步深化，将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、具有较完备功能的实际系统。这是一个由理论出发，通过基础实验、简单的设计性实验、复杂的设计性实验，最后完成复杂的课程设计过程，符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术课程的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。

2.验证性实验与设计性实验的衔接。验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验；设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。验证性实验作为一种传统的教学方法，在现在的实验教学中也还有一定的作用，可为设计性实验的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成，通过开设1~2个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理，所以在开设设计性实验前开设验证性实验是非常必要的。同时，一些设计性实验的开设可在实验箱上对验证性实验进行改造而成，特别是对于开始的简单的设计性实验更是如此。比如一些验证性实验，所有的电路硬件在实验箱中是现成的，同时给出相应的实验程序范例，学生就可以在实验箱上进行验证，对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚，最后要求学生去编写程序，然后再进行功能验证即可。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性实验具有很强的可操作性，有利于验证性实验到设计性实验的自然衔接。

3.课堂与课外的衔接。设计性实验开设要做好课堂与课外的衔接。因为设计性实验是要学生自行设计实验方案并加以实现的实验，所有的实验方案不可能仅在几个课时的实验课上完成，主要工作要在课外完成。一方面，实验方案的制订、原理图的设计、实物的制作等主要在课外完成，实验课中主要是在教师的指导下进行调试和测试。另一方面，设计性实验很难一次性成功，往往需要多次尝试、反复修正才行，这些必须在课外完成。要使设计性实验真正达到较好的效果，除了在理论教学中要注重和实验教学衔接外，课外的衔接尤其重要，要做好实验室开放，让学生在课外能够较方便地利用实验室的资源，也应鼓励学生采购一些比较简单的单片机开发工具，如简易开发版、烧录器等。

4.评价标准的再定位与评价体系建立的思路。验证性实验往往只涉及一门课程的一个章节或一个知识点的内容，学生通过验证性实验，可以使所学理论知识具体化和形象化，加深对所学知识的理解与掌握，培养基本动手能力。设计性实验突出它的自主设计性，可以是单一知识的运用，也可以是多知识点的综合运用，给出实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现，所以设计性实验带有试探性、研究性，在时间上也需要课内与课外相结合。

由于验证性实验与设计性开设的目标不同，所以最终的考核方式也不同。对于验证性实验，教师可以直接根据学生所做的实验报告评判其实验成绩。传统的做法是百分制。一般每个实验成绩包括三个部分：实验预习（20分）、实验操作（40分）、实验报告（40分）。使用传统的百分制，可以评价学生是否掌握了基本理论和设计方法。但设计性实验所涉及的知识点数量不同，综合运用的效果不同，设计方案是否得当，步骤是否简易可行，实验的成本、效率是否令人满意等等，都不能一概而论，因此需要结合各方面进行综合的评定。设计性实验的考核要贯穿这样一个原则：淡化结果，注重过程。对于设计性实验我们更重视学生在整个设计过程中的表现，而测定结果只作为考核的次要因素。学生在设计方案中是否有独到新颖的想法，整个实验思路逻辑是否清楚，实验过程是细节严密还是顾此失彼，结果是否可信等都是评定设计实验成绩的重要因素。考核中要充分鼓励和肯定学生在设计过程中所表现出的敢于挑战、主动学习、大胆创新的精神，以及由此带来的思维水平和实践水平的全面提高。

因此，设计性实验不宜采用传统的百分制，笔者认为，宜采用优、良、中、及格、不及格5个档次来进行评定。首先明确“优”和“及格”的标准，在“优”的标准下，适当下降一点作为“良”的标准，“及格”标准高一点作为“中”，达不到“及格”标准的就判定为“不及格”。比如，每一个项目都设定多个指标，完全达到指标并有所创新的评为“优”；完全达到指标而无创新的可评为“良”；实现主要指标可评为“中”；实现部分指标，能体现设计者掌握了基本相关基础知识则可评为“及格”；没有实现任何指标，或没有做的评定为“不及格”。这样就应在设定实验指标上着手，针对具体的实验进行不同的设定，才能比较准确地定性评价学生的实验能力，这一点仍需在实践中不断探索和改进。

四、结语

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 08-0000-01

单片机技术（包括嵌入式技术）是现代电子工程领域一门飞速发展的新技术，在各种智能控制系统中应用广泛。单片机课程经过二十余年的发展，已经成为高校工科涉电专业（如电子信息、自动化、机电、测控）的必修课，是一门本科阶段必须掌握的应用技术与技能。目前国内多数高等学校单片机教学在课程体系、教学内容、教学模式、考核方式以及实践应用和创新能力培养等方面远不能满足学生所需要具备的能力。

一、单片机课程教学改革探索

（二）完善课程体系结构建设

单片机作为涉电专业必修的应用技术类课程，旨在培养单片机应用系统设计的应用型人才，建立和完善“以芯片为基础，以接口设计为主线，以系统设计为目的”的课程体系是教学改革的重要方面。

在教学内容上，应当将主流的51单片机作为单片机入门的基础性芯片来介绍，同时介绍其他流行的单片机。在介绍51芯片时，硬件方面重点介绍引脚特性、片内功能部件、片外的时钟电路、复位电路等最小系统，然后软件方面介绍指令系统、常用程序设计，中断系统、定时器、串口等汇编程序的编写，并举例说明。

将接口设计作为教学的主线，首先是RAM、ROM的扩展，让学生掌握地址空间的划分即可。其次对于I/O扩展，介绍82C55和81C55等，并介绍如何利用串口来扩展并行I/O口。最后介绍人机对话接口――键盘、显示器（LED、LCD）、BCD码拨盘、时钟日历芯片等内容。

将单片机应用系统设计作为课程的最终目的，如最小系统设计、复杂系统设计、系统的软硬件调试能力，以KeilC51和Proteus为开发和仿真工具的“项目教学”，可靠性设计――抗干扰设计、掉电保护和低功耗设计等。对于应用型本科教学，应当提高教学目标与起点，借助新的开发工具和仿真软件，将培养学生具有“单片机应用系统设计”的能力作为课程的最终目标。

（二）引入EDA技术，不断更新教学内容

在单片机教学中，使用Protues和Keil的联机调试，可将实验室带到课堂上来。给学生布置课外题目，要求学生使用Proteus进行仿真调试。首先使用Proteus进行硬件设计，然后用C51进行应用程序设计，可以降低成本，实现了随时随地有电脑就有的虚拟实验室和家庭实验室。

针对SOC/SOPC技术的发展，可以在FPGA中嵌入51单片机IP软核。在学生学过EDA技术后，结合所学的51单片机知识，利用FPGA平台，就可以实现SOC系统。这些内容作为升华与扩展，也可以给学生进行适当的介绍。

针对一些新的技术发展和动向，在课堂教学中可适当介绍，如新的单片机机型AVR、PIC、MSP430、STM32等，以及一些新的接口芯片，一些新的总线如I?C、SPI等，可开阔学生的视野。

（三）教学模式要注重培养学生实践与创新能力

由于本课程具有很强的工程实践性，要提高学生的电子设计实践能力和创新能力，需要先进的教学理念和教学模式。

针对培养应用型人才要求，充分发挥学生的主观能动性，尝试了“自学+布置题目+学生完成+教师总结”的教学模式和“案例教学”模式。传统教学模式采用以下三部曲：提出概念――解释概念――举例说明，这种教学模式侧重知识的学习。对于侧重应用的学习者，可以采用新的三部曲：提出问题――解决问题――归纳分析。教师讲授工程案例，这些案例与实际应用相结合，要求利用Proteus仿真软件进行仿真，进过四年的教学实践检验，收到良好的教学效果。

通过案例教学模式可以减少初学者的在学习上的困难。因为通过这种教学模式能够培养学生的兴趣，变“让我学”成“我要学”，从而培养提高学生的工程实践与创新能力。

（四）改革课程考核方式

长期以来，国内总是把考试作为衡量教学质量的唯一方式。采用闭卷考试的形式，不仅难以考查学生分析问题、解决问题、工程实践和创新等综合能力，而且会使学生误认为学习单片机只要死记硬背即可。因此，应采取与课程教学相适应的考核形式。

针对课程考核方式的改革，采用如下考核方式：期末成绩50%，基础实验25%，EDA仿真大作业15%，出席和课后作业10%。这种考核方法可以提高学生的主观能动性和对实验课程的重视程度，提高学生的理性认识，帮助学生建立应用的概念，进而提高其工程实践和创新能力。

二、单片机课程建设思路

根据应用型师范类院校的教学现状，笔者提出了“注重基础，强化实践，理顺关系，加强建设”十六字的单片机课程建设思路。

（一）注重基础

注重基本原理、基本概念、基本方法、基本技能的培养与训练。在单片机和嵌入式微处理器层出不穷的时代，仍以51单片机和汇编语言为对象讲授《单片机原理》，增加单片机C语言程序设计的内容。整个51单片机的教学过程涵盖了除了操作系统以外嵌入式应用设计中的基本概念及主要内容，为学生学习嵌入式系统（ARM）、EDA技术、DSP技术、SOPC技术等后续课程获得必要的基础。

（二）强化实践

建立“课堂教学+实验教学+课程设计+科技创新活动”的教学体系。针对传统的教学模式为“课堂教学+实验教学”，要强化课程设计和科技创新活动等教学环节。争取课程设计独立开课的时间不少于2周，使电子设计竞赛等科技创新活动更加丰富多彩。

（三）理顺关系

理顺下列5个关系――工科专业与师范专业的培养模式的关系、课程群内部的关系、课堂教学与实践教学的关系、教师的教与学生的学之间的关系，考研与专业技能培养的关系。

（四）加强建设

最后，加强建设――师资队伍建设、实验室建设、实践教学基地（实习基地）建设、教材建设、精品课程建设及课程群建设。

参考文献：

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    1、利用8031作为主控制器组成一个电子跑表,采用4位LED显示器。

    2、上电或RESET后能启动显示当前(时:分):首次上电复位显示为0时0分,以后各次RESET均显示正确的当前时间。

    3、当按下START键时,作为跑表使用,显示范围是:000.0-999.9秒,当按下STOP键时,跑表停止运行,并保留所停位置的时间显示不变。

    4、利用H键作为时钟校正,即当按下H键时,显示的当前小时值以每秒加一的速度递增(24点即为0点),利用N键作为分校正,使用方法同H键,但60分钟即为0分。

    三、设计的作用及目的:

    1、利用单片机定时器中断和定时器计数方式实现跑表和时钟功能。

    2、通过该次课程设计熟悉8031、CD4511与LED的接口技术。

    3、熟悉LED功能显示的控制过程。

    4、熟悉键盘扫描原理。

    5、熟悉8031定时器中断和定时器计数方式的功能使用,为以后的工作和学习打下

    坚实的基础。

    6、学会如何编制含定时器中断、键盘扫描和LED静态显示等多种功能的综合程序

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Teaching of project design in the application of SCM courses

Zhang Yujun， Li Yudong， Wang Xiaowei

Henan Polytechnic University， Jiaozuo， 454000， China

Abstract： The paper analyzed the problem of students’ pool ability according to the teaching process of SCM in college， and proposed reform program on the basis of basic experiment projects and comprehensive experiment projects， and described the process of project selection and implementation methods， and established the project design teaching as the core. In the teaching system emphasizes training model of student-centered. The teaching of project design combined theoretical teaching and practical teaching， and improved the quality of teaching and teaching efficiency， and created the conditions to improve their engineering quality and innovation.

Key words： teaching； SCM； project design

单片机应用技术课程是高校电子信息类专业的主干课程，也是多年来的“问题课程”。在教学过程中反映出课程内容抽象、逻辑性强、与其他课程关联度大等特点。教学过程极易陷入难教、难学的恶性循环[1]。随着集成电路技术和软硬件技术的飞速发展，单片机应用技术课程的内容与教学方法都发生了很大变化。如何充分利用多种开发工具和仿真软件，掌握单片机的综合运用能力，是单片机课程教学中面临的新挑战。笔者依据教学过程中存在的问题和多年教学经验进行深入探讨，提出了“项目设计”教学法的新思路，以提高单片机类课程的教学质量和效率。

1 传统单片课程机教学中存在的问题

目前，在部分高校单片机课程教学中，普遍存在以下几方面的问题：

（1）教材结构不合理。多数单片机教材内容主要是依照单片机硬件结构、指令系统、汇编语言、系统接口技术顺序编写，注重了课程的学科性与系统性，但未考虑学生的认知特点，从而影响了学生的学习兴趣。而课程的教学过程也是以教材为主线，先介绍单片机的硬件结构，指令讲解和软件编程，然后是单片机的扩展和器件应用，最后是应用实例。这种教学方式使学生对复杂的电路和抽象的指令缺乏了解，从而产生难学、厌学的情绪[2]。

（2）部分教材较为陈旧，所介绍知识与实际应用不符。在部分单片机教材中，还介绍74LS273/373锁存器、74LS244/245总线驱动器、8279键盘显示器件等，这些器件在单片机的开发中已很少应用。而一些新型单片机，如支持在线编程的AT89S系列单片机，支持串口编程的STC系列单片机，32位CORTEX-M3核心的单片机，特殊功能单片机（具备语音，A/D，D/A，抗干扰，SPI扩展等）被广泛应用[2]，但这些单片机和电路在目前课堂教学中很少涉及，从而影响实际教学效果。

（3）理论教学与实践教学严重脱节。在教学形式上，单片机教学多以课堂教学结合少量验证性实验教学为主。在教学过程中，则是先理论后实践，或者理论与实践分阶段交叉进行，这种教学方法使理论教学与实践教学严重脱节。全部教学活动结束后，许多学生也未能真正了解单片机应用及系统开发过程，不会使用调试工具，不会使用开发工具，无法掌握单片机系统开发的方法[3]。

（4）教师队伍中缺乏高素质工程人员。长期以来，教师受传统教学模式的影响，重视理论教学，轻视实践教学。使得在工科类专业课程中，教师对提高工程素质认识不足，使得教学活动缺乏技术性、实用性和工程实践性[2]。所以才出现将单片机课程教学演绎为以单片机为蓝本的微机原理课程教学的误区，这种纸上谈兵的教学模式使许多教师在技术应用能力、工程实践能力和科研开发能力上有缺失，致使单片机课程教学活动无法适应当今对技术人才的需求，难以培养出具有应用能力、开发能力和创新能力的高素质人才。

2 项目设计教学法的实施方案

2.1 项目的确定

单片机类课程是实践性很强的课程，项目设计教学法则是将实践项目与理论教学紧密联系起来，提高学生实践能力与理论知识水平的方法，合理的实践项目保证了教学效果。在教学过程中，综合考虑学生的培养目标和培养方案，以单片机课程的各知识点为依据，制定出合理的实践项目。这些项目既能与理论相联系，又能保留一定的发挥空间。在项目设置时，为了提高学生的兴趣，则围绕日常电子设备由浅入深，由易到难，设置10个实践项目（见表1）。这些项目之间紧密联系，并能逐渐增加新的知识点，最后达到课程教学的目的。

另外，实践项目都需教师先期试做，在学生进行实验之前先进行演示，让学生明确目标，也对项目有全面的了解。便于学生顺利地完成实验任务。

表1 单片机类课程的实践项目

2.2 项目的实施

项目设计教学法的实施主要分为项目确定、项目实施和项目总结3个过程。

2.2.1 项目确定

在项目确定过程中，将学生分成2～3人一组，由学生根据所学知识选择项目（项目1～6各选做1个，项目7～10则为选做）。选好项目后，教师根据项目任务、目标及相关知识点进行讲解，让学生了解项目中的知识点和难点。最后学生根据实践项目进行资料查阅、小组讨论，提出合理的设计方案。

2.2.2 项目实施

在项目实施中以倒计时交通信号灯的设计为例说明项目设计教学法的实施过程。

（1）教学目标：要求学生根据所学知识，设计出交通信号灯控制电路，编写相应的控制程序，完成硬件连接和系统调试，达到控制要求；并撰写设计报告。

（2）项目描述：利用单片机及相关器件设计一个倒计时交通信号灯。

①基本要求：信号灯分东西、南北两组，分别有红、黄、绿3种颜色，并由LED显示倒计时。具体控制要求：南北方向绿灯亮30秒后，黄灯闪3秒，红灯亮；同时东西方向红灯亮30秒后，黄灯闪3秒，绿灯亮，循环点亮。②创新部分：倒计时调整和路口紧急通过功能。

（3）实施过程：利用实验室的设备设计调试出倒计时交通信号灯。

①硬件设计。学生根据项目要求设计出合理的电路，并根据电路在实验箱上进行连接，完成系统所需电路，这是项目实施的重点。硬件设计不仅能考查学生的动手能力，还能考查学生使用仪器设备（万用表、示波器等）的熟练程度。在此过程中，教师引导学生正确使用仪器设备，为硬件设计提供帮助，也为今后发展打下坚实基础[3]。②控制软件设计。教师引导学生进行模块化软件设计，依据项目要求将软件分为几个相对独立的子程序，最后形成合理、高效的软件结构体，这是项目实施的另一重点。通过软件设计培养学生独立思考、分析问题、解决问题和创造性思维的能力。③系统联调。在各模块设计完成后，对软硬件进行联调。调试中，引导学生分析问题、解决问题，不断地进行软硬件调整，实现分析问题修正错误再分析再修正成功的过程。通过反复调试实践，学生的自信心和创造力得到进一步提升，他们的综合能力在潜移默化中提高。

2.2.3 项目的总结验收

项目总结验收是项目设计教学法的重要环节。

首先，学生进行自我评价，写出项目实施的任务、目标、方法、手段、结果以及收获和体会。然后，教师根据项目评价标准对学生作品的工艺、完成情况、评价报告等材料做出评价，评出优劣。项目评价标准为：完成时间（10%），完成效果（工艺10%，基本30%，创新10%，答辩10%，报告20%），综合表现（10%）。通过这种评价可以发现不同学生的长处和缺点，针对缺点引导他们再学习、再提高，以达到单片机类课程的学习要求。

3 项目设计教学法的实施效果

经过几年的教学实践，新的教学法在我校电类专业单片机课程教学中取得了良好效果，完全达到教学培养目标的要求，其具体成效主要表现在：

（1）教学效果明显提高。项目设计教学法打破了理论教学与实践教学的界限，使理论教学和实践教学有机结合，提高了教学效果。此教学方式，使抽象、难学的知识点变得简单，激发了学生的学习兴趣。使学生充分利用实验室各种资源，实现多种教学资源的有机融合[4]。

（2）学生学习主动性明显提高。传统的教学模式中，学生都是被动接受知识，而新的项目设计教学法中，学生是主动学习，学习兴趣被有效激发。

（3）学生的创新能力得到加强。通过两年的教学实践，一大批学生喜爱上了单片机技术课程，并参加一些电子竞赛活动。近两年参加电子竞赛的学生1 000余人次，其中获省级以上奖项100余项。可以看出，学生的实践能力和创新能力得到明显增强。

4 结束语

经过近几年的教学实践，项目设计教学法在单片机类课程教学中取得了良好的效果，学生的知识掌握和动手能力得到显著提高，充分体验了创新的艰辛与乐趣。通过该教学法的实施，培养了学生的团队精神与合作能力，发掘了学生的创造潜能。通过这种教学方式的实施，学生的学习兴趣得到提高，为后续专业课的学习提供了有效帮助，也为社会培养了大量优秀的应用型、创造型技能人才。

参考文献

[1] 彭芳远，陆勤.基于“项目驱动法”的单片机课程一体化教学的探索与实践[J].计算机教育，2010（3）：78-81.

[2] 唐炜.基于“项目驱动”的单片机课程实践教学改革[J].实验室研究与探索，2010（5）：130-132.