单片机原理论文范文

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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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1.论文题目为三号黑体加粗居中

2.一级标题应该设置为黑体三号加粗居中（即每一章节的标题如第一章）

3.二级标题应该设置为黑体四号加粗，对齐方式为左对齐（即每一章节的下一级标题如：1.1）

4.三级标题应该设置为黑体小四加粗，对齐方式为左对齐（二级标题下的小标题如1.1.1）

5.中文“摘要”两个字应该是三号黑体加粗居中，应该设置为一级标题。

6.中文摘要内容字体应该为宋体小四，两端对齐，行间距为1.5倍或是20磅。

7.英文摘要（abstract）应该是罗马（TimesNewRoman）三号加粗居中，应该设置为一级标题

8.英文摘要内容字体应该是罗马（TimesNewRoman）字号为小四，两端对齐，行间距为1.5倍或是20磅。

9.“关键词”三个字应该是黑体小四，其后为关键词（宋体小四），关键词数量为4~6个，每一个关键词之间要用逗号分开，最后一个关键词后不打标点符号

10.“目录”两个字应该设置为黑体三号加粗居中

11.文章正文应该是宋体小四

12.文章正文段落行间距应该是1.5倍行间距或是20磅，首行要空两格。

13.文章正文段落格式应该设置为两端对齐

14.文章中出现的图片，其位置应该是居中，且图片下方要有中英文对照的说明文字。其中中文说明文字应该为楷体五号，英文说明文字应该是罗马（TimesNewRoman）五号字体，中英文说明文字位置均为居中。图片及其中英文说明文字应该位于同一页。

15.文章中出现的表格，其位置应该是居中，且表格上方要有中英文对照的说明文字。其中中文说明文字应该为楷体五号，英文说明文字应该是罗马（TimesNewRoman）五号字体，中英文说明文字位置均为居中。且文中表格的风格要保持一致，表格内容的字体，字号设置要统一。表格的宽度不应该超过正文的宽度。表格如果转页的话，在随后的页面上应表明如：表一（续）

小学教育教学论文范例欣赏：

【摘要】随着社会中各行各业的竞争力度不断增加，大学生就业成为了社会重点难题。特别是计算机行业，近年来的计算机领域快速发展，各高校向社会输送的计算机人才也日渐提升，同时也加大了就业竞争力度。所以，学生掌握一种制约芯片的电路设计，并且熟练使用一种编程语言，不仅能够提高竞争实力，也可以增强自身的技术水平。本文中通过面向技能抽考的单片机教学进行探讨。

【关键词】技能抽考单片机教学多元化单片机

单片机是一种微型计算机的分支，以体积小、功能全、性价比高等特点著称，被运用到工业制约、通信设备、信息处理、电器等诸多领域。单片机技术在整个课程中处于核心位置，是电子信息、机电、自动化等专业学科必备技术，也是工科学生就业的一个基本保障。

一、单片机教学目前状况

单片机教学中，教师以汇编语言版本和C语言版本为编程工具的单片机为学习对象，这种学习策略可以使学生更加深入的了解单片机指令系统的操作，也可以对单片机软、硬结合的特点做深一步的单片机原理理解[1]。

“单片机”是一门专业课程，基于电工学、电子学、计算机组成原理学、接口原理及汇编语言学基础上的一门课程。以上课程是单片机课程的基础，对单片机的学习能够起到推动作用，加强学生对相关课程的理解。对于学生而言，单独的学习单片机课程，没有专业背景和知识结构的因素影响，将会很难入门[2]。

二、单片机教学的理由

2.1单片机教学的实验设备单一

教学中使用的实验设备通常是学校为学生准备好的包含十几种实验内容的实验包，学生对实验包里的设备进行试验并加深对理论知识的理解。但是，通过这种实验包学习产生的理由是无法提供更高层次的动手实验，实验包里的实验项目硬件已经连接完毕，学生只需要通过简单的连线就可以使用，导致了学生动手和动脑的机会少，线路已经固定，学生不能根据自己的设计转变线路，在实验中产生一定的局限性。

2.2教学内容与实际应用不符

学校的教学策略中，基本以理论为主，造成设计效率低、学生学习的难度大、理论性过强、语句不易理解等理由，另外由于编程的代码结构复杂，学生对硬件结构的依赖性比较大，不能够完全在不同种类之间相互移植。

三、技能抽考在单片机教学中的作用

3.1技能抽考的理论

技能抽考是根据教育学的要求，依照专业特点对学生掌握的专业技能进行标准化的考核，需要通过理论和实践的双重考核。具体做法分为三种：制定统一的抽考标准；制作抽考标准的试题库；根据专业学习的人数，采取随机筹钱的方式进行学生的独立抽考。

这种技能上的抽考相当于一种技能竞赛，专业技能竞赛相比职业技能竞赛的方面更为广阔、参与的学生也比较多、比赛的内容全面，抵制了一直以来的“重技能轻综合”的不足[5]。

3.2技能抽考在单片机教学中的作用

技能抽考运用到教学模式中，能够重新建构教学模式，提高教师和学生的专业能力、增强教师的职业道德素质和心理素质等，使学习中实现车间与教室、教师与师傅、学生与学徒、作业与产品、理论与实践、教学与比赛相结合的一种教学改革，推动学校教育水平的发展。

3.3技能抽考重建教学模式

技能抽考是以学生的综合实力为评价标准，在学习范围的完成情况来进行对专业能力的衡量，对能力、策略等进行务实、高效的教学目标。因此，教育教学观念发生了转变。从原有的教学方式转向行动教学方式，让课堂从理论性教学转向实践性教学，以“教学工厂”为实训教学模式，使车间和教室结合、理论与实践结合。

四、结论

单片机原理和教学中的自主研发、开放性和创新性，比较容易符合新世纪人才的培养，符合高校的教育规律。在教学中加快改革步伐，加强基础、培养能力、开拓思维、注重创新、提高素质为教学中心思想，以培养学生的科学实验素质和动手能里为教学目标，将教学层次加深，全面展开单片机教学的最新模式，为电子信息行业培养大批量专业知识强又掌握应用技术的应用型人才。

参考文献

[1]牛骁.单片机和C语言的教学探讨[J].江苏机械制造与自动化，2001，04：136-138

[2]陈华珍，夏国清.基于单片机系统开发的C程序设计教学策略探讨[J].考试周刊，2011，03(09)：143-144

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关键词:89C52;定时/计数器;串行通信

Key words: 89C52; time/counter; serial communication

中图分类号:TP302.1 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0100-02

0引言

根据红外密集度立靶测试系统原理,要准确的测量弹丸通过不同光幕的时间间隔,可以用多种方法实现,如CPLD器件,单片机等。在本论文中选用的是用单片机89c52来实现计时功能。89c52一般有可靠性高,易扩展,控制能力强,体积小,开发周期短,成本低等优点。在许多领域中,单片机以其体积小,指令丰富,控制技术成熟,修改方便,适应性强等特点,在现场得到广泛的应用。鉴于这些优点,本文的测时电路系统的实现,以89c52为主[1]。

1红外密集度立靶测试系统原理

红外密集度立靶测试系统是利用四光幕交汇原理研制而成。红外密集度立靶测试系统测量原理图如图1所示:当弹丸依次通过1,2,3,4光幕时,系统中的计时部分分别记录相应的飞行时间,再加上光幕1和4之间的靶距、光幕2与光幕3的夹角、光幕3与光幕4的夹角等已知量,根据速度V即可以求出弹丸的着靶坐标。

2系统方案

本论文的测时电路系统的控制方案如图2所示。系统前续电路把四个脉冲信号送入单片机,第一个脉冲信号将成为三路测时电路的启动信号;第二个脉冲信号将终止第一路测时电路;第三个脉冲信号来到时,第二路测时电路停止工作;同样的,第四个脉冲信号将停止第三路测时电路。这三路测时电路即测得了时间,单片机通过串行接口把时间发送给PC机,完成与PC机的通信。根据设计要求,此测时电路系统需要三路计时功能。

3测时电路硬件设计

测时电路硬件原理图如图2所示。时钟电路由一个12MHZ的石英晶振和两个30pf的电容组成;复位电路由一个30uf的电解电容、两个电阻、一个复位键接至5v电压组成。设弹丸通过第一光幕,第二光幕,第三光幕,第四光幕所得到的脉冲信号分别为第一脉冲,第二脉冲,第三脉冲,第四脉冲。把第一脉冲连接一个非门74ls04后送入89c52的T0(P3.4)引脚,此时对于定时/计数器T0来说,上升沿有效。把第二,三,四脉冲分别接至P2.0,P2.1,P2.2引脚。[2]

4通信电路硬件设计

在本文中,测时电路得到的时间要传送给PC机,必须有单片机与PC机之间的通信电路。本文中采用串行接口标准RS-232来实现单片机与PC机间的通信;用MAX232芯片实现单片机与PC机的RS-232标准接口通信电路。

5测时电路软件设计

设置T0以计数方式工作在模式2,赋初值TL0,TH0都为0XFF,启动T0,用查询方式查询,当第一脉冲到来时,其上升沿将使T0产生溢出中断,TF0将置1,同时用软件清TF0位为0,停止T0,同时再设置T0以定时方式工作在模式3,赋初值TL0,TH0都为0X00,启动T0;设置T2作为一个16位二进制的定时器工作,启动T2。三路计时电路开始工作后等待第二,三,四脉冲的到来就会停止工作。在脉冲还没有到来时,由于TL0,TH0是8位的定时器,在定时达到256us时会溢出,所以我们定义两个静态无符号长整型变量overflow-count1和overflow-count2,定时器一旦溢出,即TFX(X=0,1)为1时相应的变量就加1。用查询方式查询,当P2.0引脚的由0变为1时,说明第二脉冲到来,此时终止TL0;当P2.1引脚的由0变为1时,说明第三脉冲到来,此时终止TH0;当P2.2引脚的由0变为1时,说明第四脉冲到来,此时终止T2。测时电路的流程图,如图3所示。

6通信电路软件设计

通信协议约定:①PC机与单片机都可以发送和接收数据;②设置PC机与单片机通信的波特率,为9600bit/s③设定帧格式:因为串行通信,单片机的串行口方式1真正用于串行发送和接收,所以帧格式为:一位起始位,8位数据位,1位停止位。④数据校验:采用累加和校验,每传送10个数据就进行一次累加和校验。⑤通信方式:查询方式⑥为了保证数据可靠、有效,单片机开始发送时,先送一个AA信号,PC机收到后,回答一个BB信号,表示同意接收。当单片机收到BB信号后,开始发送数据,每发送一次便求校验和。假定数据块长度为16字节,数据缓冲区为buf,数据块发送完后马上发送校验和。其中f=12MHZ,SMOD=0,波特率=9600bit/s,据此可以推出X=0FDH,TH1=TL1=0FDH。然后,初始化串行控制寄存器SCON,根据通信协议约定,帧格式为10位,串行口工作方式为1,允许接收,所以SCON寄存器初始值应该设为01010000B=050H。因为采用的是查询方式发送和接收数据,所以发送一帧数据,应该在TI位为低电平时,将数据写入发送缓冲器SBUF,即自动开始发送,当检测到TI位由0变为1时,说明此帧数据已经发送完毕,此时软件清零TI,为发送下一帧数据做好准备。在接收一帧数据时,先置REN=1,RI=0,当检测到RI由0变到1时,说明可以从接收缓冲器SBUF中读取数据了,此时软件应清0RI,为下一次接收做好准备。在本次设计中,测时电路测得时间后,将与PC机进行通信,把时间传送给PC机。因为测时部分得到的时间为整型十进制,我们把时间统一都化为二进制,把这个过程称为二进制转化过程。在把十进制转化为二进制后,单片机串行口初始化,然后开始进入通信流程,通信流程图如图4。

7结论

本论文给出了红外密集度立靶系统测时电路设计的具体设计过程,通过理论与实践的结合,我们得出结论:利用单片机89c52实现测时电路系统的设计是完全可行。

参考文献:

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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。

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《单片机原理及应用技术》是机电一体化技术专业的一门必修专业技术核心课程。该课程是根据“机电一体化技术”专业职业岗位要求设置的一门实践性和综合性非常强的专业技能课程，是基于职业标准和工作过程开发的理实一体化的学习领域课程，是属于职业学习领域课程之一，它担负着帮助毕业生在未来职业生涯中从担任单片机程序的编制、控制系统的自动化控制等岗位的重任。通过本课程的学习，旨在培养学生学习单片机的结构和原理、单片机的指令系统、程序设计、单片机的硬件结构及其扩展、单片机的应用等，培养学生具有单片机的编程、硬件的结构设计的能力及团队协作、沟通表达等综合素质，这对提高机电一体化专业人才培养质量、提升毕业生就业能力与就业质量具有重要意义。

一、课程整体设计理念与思路

（一）设计理念

打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为基于工作过程的项目课程开发与设计，工作任务为中心、项目课程为主体，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。

1、以岗位需求为依据：依据自动化控制系统实践能力要求，设置课程内容，实现课程内容和职业岗位需求紧密结合；2、以工作过程为基础：按照工作过程中活动与知识的关系来设计课程，突出工作过程在课程框架中的主线地位，按照工作过程的需要来选择知识，以工作任务为中心整合理论与实践内容；3、以职业能力为主线：真正以“能力”为主线来设计课程。要按照工作的相关性，而不是知识的相关性来确定课程设置。

（二）设计思路

本课程从应用的角度出发，依据由简到难的原则，以典型工作任务为主线，设立教学项目，通过教师指导学生开展自立学习完成工作任务或项目，实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验，从而形成职业能力。共设置9个学习项目， 每个学习项目均应从知识技能等方面达到教学的标准。

二、课程整体设计

（一）课程目标设计

确定课程目标的依据是根据人才培养方案中岗位具体工作对能力、知识、素质的基本要求。通过教学，本课程总体目标是实现学生能力、知识、情感态度与价值观等不同层面职业素养的综合提升和协调发展，培养可持续发展的满足企业需求的高技能人才的目标。 　1、能力目标：（1）具备单片机硬件图的表达、阅读、分析能力；（2）具备单片机汇编语言编程的能力；（3）具备单片机硬件扩展的能力；（4）初步具备单片机的应用能力。

2、知识目标：理解单片机的结构及其工作原理，了解单片机的特点及其发展过程；掌握单片机的指令格式、寻址方式、数据传送类指令、算术运算类指令等各种指令系统。掌握单片机软件编程的方法；掌握单片机的硬件结构及其硬件扩展的方法。

3、态度目标：具有实事求是的科学态度和吃苦耐劳的实践意识；具有开拓和创新精神，具有良好的职业道德和职业素质。

（二）课程内容设计

为了保证学生毕业后能够胜任有关岗位的要求，我们依据专业人才培养方案经过反复研讨后，选择了贴近实际的5个典型项目作为教学内容，以保证学生可持续发展能力的培养。并根据学生的认知规律以及职业能力成长规律，将教学项目组织为5个对应的能力训练项目。

（三）教学方法设计

1、基于教与学的教学方法。一方面以学生为主体，以专业课程和专业技能提高的需求为目的确定综合案例、单项任务和理论知识。通过课堂练习与测验、课后研究报告、课后综合案例及课程实验与学生一起“学中做、做中学”。另一方面，以教师为主导，老师指出课程学习目标和学习方法，进行正确引导（课堂、实验、课后研究报告），了解学生困惑，进行正确指导（课程学习、作业、实验报告、课后研究报告书）；2、创造真实氛围的工作环境，实施一体化教学法。注重学生职业素质的养成，创设真实氛围的工作环境，开展一体化教学，将教室与实训室合二为一，形成仿真的工作场所，使教学过程变为生产过程，学习任务变为工作任务，使学生通过学习亲身体验工作。教学组织过程实施“学做一体”。采用行动导向教学模式，教、学、做过程中，实行以学生为主体的教学互动，以活动为导向的自主学习；3、案例教学法。如讲解单片机编程知识时，引入生活、工业控制实例等开展案例教学，如电动玩具的前进后退、走廊灯光的延时熄灭、仓库货物数量统计、交通灯制作等案例，增加学习兴趣和动力，又为学生利用所学知识解决相应的实际问题奠定基础；4、项目教学法。以生产过程为载体开发教学项目，整个教学围绕各个项目的解决而展开，教师提出引导性问题，学生查找资料进行决策分析，制定出计划，并进行实施，引导学生自主思考。

另外，还充分利用现代化多媒体教学手段，提高教学效率。充分利用网络教学手段，提供了网络教学平台，提高学生自主学习的能力。

三、课程资源设计

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中图分类号：TP216 文献标识码 A   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT

Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for

Two Port Passive Circuit

TANG Zhengming1 ， ZHANG Sanmei2 ， Zeng Jing1

（1 School of Electronic Information and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009，China；

2 Experiment Center， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）

Abstract： Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance， a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system， MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends ， the load impedance characteristic is determined. Finally， the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed， which can be obtained under different operating frequency.

Keywords： MCU； AC Impedance Characteristics； Equivalent Circuit Parameters

0引 言

电路交流阻抗随信号源的频率变化，其具体表现为一定电阻R、电容C和电感L的串联、并联或混联在给定信号频率下所得到的等效阻抗。频率相对较高时，电路还可能产生相对较大的寄生电容、电感，从而出现寄生阻抗。如何快捷准确地获取电路在不同工作频率下的等效电路参数，对电路的分析与设计来说有着特殊重要的现实意义[1]。

已有的交流参数测试仪，其测量对象主要锁定在对交流电路频率、有效值、功率，或者单个元件阻值、电感量、电容量的测试，而对交流阻抗的智能化测量的探讨研究仍旧较少，且未曾涉及到负载为黑盒子电路（其可能为RLC元件，某用电器或电路模块，以下统称为负载电路）的等效参数测量[2-6]。本设计所实现的电路交流等效电参数分析仪的核心即为交流阻抗特性分析，通过采用单片机产生激励信号，能分析出给定工作频率下负载电路的交流阻抗特性，并进一步得到其等效电路参数。

1硬件电路

系统原理框图如图1所示。主要电路模块包括单片机（MCU）、放大电路、整流滤波电路、含双可调电容的RC振荡器等[7-8]。

图1 等效电参数分析仪原理图

Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer

MCU的型号为MSP430F169。放大电路用于将采集到的弱信号放大，再送入整流滤波电路，便于单片机（MCU）接收识别，放大电路型号为AD620。整流滤波电路，用于将采样信号转化为单向脉动波并滤除附带产生的杂波信号，使有用信号免受干扰，易于下一级电路的操作处理。可变电容C结合555定时电路模块构成RC振荡器，所产生的信号频率送入单片机识别，进而确定出接入电路的电容值。其中，可调电容C与电路的连接通过开关控制，该可调电容C为特制的双可调电容（构成RC振荡器的电容与接入测量电路的电容相同，并由同一旋钮控制调节），这样，可在隔离电路影响的情况下，获得接入电路电容的精确值。 为定值电阻，主要起限流作用，如当电路串联谐振时，使电路电流不至于过大，损坏仪器。 为采样电阻，为小阻值锰铜电阻，用于将负载电流转换为电压信号，再送入放大电路。 为负载电路。

2算法设计

根据有效值、功率因素的计算结果[9]，可得到电路总阻抗

（1）

其中， 、 、 分别表示电路电压有效值、电流有效值、功率因素。 的正负与负载的特性有关，若负载为非电容性；则 ，若负载为非电感性则 。令 ，则有

（2）

系统采用调节可变电容C并结合单片机采集到的电流大小变化情况的方法，确定（2）中的正负符号，即实现负载阻抗特性的判定。由于可调电容与被测负载并联，设被测负载的电导和电纳分别为 和 ， 可调电容电纳为 ，其等效电路如图2所示。

图2 阻抗特性的判断原理图

Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic当端电压有效值恒定时，电流有效值

（3）

即： （4）

可见，当 与 同号，即被测负载为电容性时，电容增大，电流 单调上升；而当 与 异号，即被测负载为电感性负载时，电容增大，电流 将先减小而后增大。因此，单片机可根据电容调节过程中采集到电流变化情况，判断出负载的阻抗特性。在此基础上，设负载 的等效阻抗为 ，由于测量电路为可调电容C与负载 并联，然后再与定值电阻 串联，根据电路串并联关系，则有：

（5）

联立（1）-（2）和（5），在已判断得到负载的特性的情况下，便可以解出 中的电阻R和电抗X。结合频率值即可得

（6）

（7）

因此，对于给定负载（如某单元电路），该测试仪能够获得给定工作频率下的交流等效电路参数，便于电路的分析与设计。

3 系统测试

系统设计完成后，通过键盘设定激励信号幅值和频率，调节电容旋钮，即可读出负载的等效电路参数。首先测试并选取了三个R、L、C电路元件，其参数值分别为10，10mH，1uF。再将电路元件安插在万用板上，借助万用板连接线使其形成简单的串联电路和并联电路，并同时具有典型的二端口结构，然后分别测试了信号频率为1KHz时，负载的等效电路参数。用 Idealization（I）和Test （T）分别表示理论值和测量值，结果如表1所示。

表1 测试结果

Tab.1 Test results

电阻（） 电感（mH） 电容（uF） 串联（；uF） 并联（，mH）

I T I T I T I T I T

10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ； 1.65 9.97；1.59 9.91；0.15 10.04；0.23

测量 结果表明，在1KHz频率下，所搭建的串联电路具有阻容特性，而并联电路具有阻感特性。等效电路参数测量结果与理论值存在一定差异的可能原因主要在于：除工艺等因素外，导线等所引入的分布阻抗。

4 结束语

本文设计了一种电路交流等效电参数分析仪，可用于完成无源二端口电路的等效电参数测量。在测量交流等效参数时（特别在用作RLC测试仪的情况下），若测量频率较高，分布参数影响将较为显著，对低标称值元件的测量尤为不利。如何减小分布参数对测量结果的影响，还有待进一步研究。

参考文献：

[1]陈鹏，李固，边雁，等.采用RLC激励的EMAT圆柱探头设计参数分析[J].传感器与微系统2012，31（2）：77-80.   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT

[2]王秀霞 电阻电容电感测试仪的设计与制作[J].电子技术，2012，30（2）：47-49.

[3]任斌， 余成， 陈卫等.基于频率法和 MCU 的智能 RLC测量仪研制[J].微计算机信息，2007，23（10）：129-130.

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中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）02-0027-02

高职机电一体化专业课程设置的培养目标是：面向工业企业生产现场，电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司，培养适应社会需要，全面发展，适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才，主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等，本专业有五个主干学科：电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程，都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。

1自动化生产线的课程设置

机电一体化专业人才培养能力有：识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制，后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到：机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程；能力目标有：对已安装的机械手机械部件进行测量；对机械手的气路进行基本调试；根据故障现象判断故障部位；检查分析、找到故障点并分析解决故障；遵守安全操作规程；素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。

此核心课程以项目驱动教学开展课程教学，提升学生的职业能力，以具体自动化生产线为载体，融合认知、安装、调试和检测等内容，实现教、学、做、评一体化教学，突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体，采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程，涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域，设置六个学习情境：零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试，分成20个任务。

项目一：供料站的安装，有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务；项目二：加工站的安装，设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务；项目三：装配站的安装，设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务；项目四 ：分拣站的安装，设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务；项目五：输送站的安装，设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务；项目六：整体运行调试，有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。

2自动化生产线的教学方法与评价设计

2.1教学方法。

（1）讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点，针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。

（2）现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践，提高职业氛围，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。

（3）任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。

（4）小组讨论法：学生每六～八人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。

六步教学实施：明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标，注意观察和记录小组对现象分析情况，解答学生提出的问题，对跟主题分析偏离太远的小组予以引导，让学生自行摸索，在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正，最后老师组织小组进行故障排除工作汇报，互评，并对每组进行考核评价，再引导学生自行总结。

2.2评价设计。

课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式，利于理论联系实际，有利于学生的学习创新和思考，更督促他们到实际中去发现和改进，去寻找合适自己的项目和课题。

课程考核为：校内项目，企业，综合实训三大类。当堂课的考核有：教师考核、小组互评、小组自评；教师考核内容为五项：任务分析情况，实施方案制定，任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。

和很多专业课一样，多种教学方法和全面的评价方案，有效保证了教学效果。

3相关课教学

3.1电机与电气控制的教学。

本课程以发电机为主题，以工作任务为导向，以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程，用实物进行直观性教学，使学生感性认识强，理性认识够。

典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制（或三相异步电动机Y-降压启动）、机械手控制等。

课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号；了解个元器件的工作原理和使用方法；把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求：两台电动机都存在重载启动的可能，任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作，控制线路有必要的保护环节，有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。

3.2PLC教学。

PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，早期是一种开关逻辑控制装置，随着计算机技术和通信技术的发展，其控制核心采用微处理器，功能有了极大扩展，除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外，还有过程控制，数据处理，通信联网与显示打印，PLC接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。

PLC有5种编程语言：

（1）顺序功能图（SFC）。

顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。

（2）梯形图（LD）。

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号，是目前用得最多的一种PLC编程语言。

（3）功能块图（FBD）。

功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，极易表现条件与结果之间的逻辑功能。

（4）指令表（IL）。

采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表，使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC，在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。

（5）结构文本（ST）是文字语言。

编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容，中间加以不同的应用实例：顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理，使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计，LED数码管显示设计，还经常根据继电器电路图设计梯形图。

增加的学习情境还常有如下任务：洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制；寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。

3.3单片机。

单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面，在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域也都有广泛应用。

数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句，以实例应用为线索：单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。

教学采用ISP-4单片机实验开发板，可以完成大量的单片机学习、开发实验，对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机，有程序下载功能，可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。

3.4变频器技术及应用。

变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术；掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围；掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术；了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统，掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等，是强电应用和现代技术推广的有力体现。

3.5传感器与自动检测技术。

传感器技术代替人的感观，在各种环境下应用，检测技术是一套有效的反应体系，包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能，并能正确选用，了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成，对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案，能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。

教学过程进行小论文制作，让学生提高计算机应用水平，使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。

4毕业论文指导分析

毕业论文专业联系实际，通常小型自动化系统以单片机为主，大型自动化生产线以PLC为主，系统运行动力离不开电机，观察离不开传感器，调速可用变频器，综合所学，学生的论文涉及广泛，有效教学可对应从如下方面侧重指导。

4.1立意选题。

根据实际和研究方向做好侧重和体现，如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性，“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。

4.2材料整合。

在任务要求明确的基础上，首先确定相关技术指标，对应查找并列出论文结构，一份毕业论文至少含有三到五门课的内容，对应于研究方向进行相应编排和取舍。

4.3技术处理。

所搜集图片的背景往往有水印，要去掉，图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五，注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。

多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生，系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生，专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。

参考文献

[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》，中国铁道出版社，2010年7月

[2]马玉春.《电机与电气控制》，北京交通大学出版社，2011年1月

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【关键词】单片机、A/D转换系统设计系统调试

绪论

单片机利用大规模集成电路技术把中央处理器和数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统。而现代的单片机则加上了中断单元、定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。

第1章单片机空调控制系统

随着中国人民环境的改善和人民生活质量的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求，建筑能耗占全社会总能耗的比例巨大且持续增长。据统计，2001年中国建筑能耗已达到3.76亿吨标准煤，占总能耗的27.6%，年增长比例是5%。在发达国家中，供热和空调的能耗很大，可占到社会总能耗的25%-30%。有资料统计，办公楼中空调系统耗能量占总能量的25%左右，所以空调控制系统设计始终是建筑环境与设备领域中的重要研究课题之一。

1.1当前国内研究情况

1）在城市现代化建设过程中，用电结构发生变化，其中用在建筑物空调系统的电力负荷比例日益增加。据不完全统计，北京已有250余幢宾馆、办公楼和50余家大商场采用中央空调，其空调用电负荷达40万kW。相当于华北电网为了调峰，耗资27亿元而兴建的十三陵抽水蓄能电站的1/2装机容量。以广东省为例，现有装机容量已达30万kW,并以每年30%的速度递增，其用电负荷已占总共电量的40%以上。

2）改革开放以来，我国经济的高速发展和人民物质生活水平的不断提高，对电力供应不断提出新的挑战。尽管我国发电装机容量已超过2亿Kw,年发电量已突破9000亿kWh。然而，目前我国电力供应仍很紧张。突出的矛盾是电网峰谷负荷差加大，夜间至清晨谷段负荷率低，而高峰段电力严重不足，有的电网峰谷负荷之差达25%-30%，造成白天经常拉闸限电，夜间有电送不出的现象。

3）由于空调用电负荷一般在电力谷段用量甚少，对城市点昂具有很大的“肖锋填谷“潜力，而在中央空调中，制冷系统的用电量通常占整个空调系统用电量的40%-50%，如以商场为例，每10万m2空调制冷系统的须用电功率约为7000-9000KW。因此，空调蓄冷系统应运而生，并将日益展示他广阔的应用前景

1.2空调控制系统的组成以及基本工作原理

空调系统的基本组成形式可分为三大组成部分，分别是：冷热源设备（主机）、空调末端设备、附件及管道系统。该系统具有制冷、制热、除湿、自动4种工作模式，包括定时、睡眠、风向、智能化霜、应急运转、试运转以及5种可调室内风速等控制功能；在定时开机时，可根据访间温度作智能判断，自动调整定时开机时间，避免开机时太冷或太热；另外，可对设定温度和房间温度两种温度的10个温度值进行同时指示，以及完整的抗干扰和系统保护功能。

1.2.1控制器原理

该系统具有制冷、制热、除湿、自动4种工作模式，包括定时、睡眠、风向、智能化霜、应急运转、试运转以及5种可调室内风速等控制功能；在定时开机时，可根据访间温度作智能判断，自动调整定时开机时间，避免开机时太冷或太热；另外，可对设定温度和房间温度两种温度的10个温度值进行同时指示，以及完整的抗干扰和系统保护功能。

本系统硬件简单可靠，软件具有更完善的控制功能和抗干扰能力。系统具有很高的性能价格比

系统CPU根据遥控器或按键输入的命令，对采集到的温度进行智能判断，然后作出相应的制冷、制热或除温运行。再通过接口电路，驱动压缩机、换向阀、风向电机和室内风机作相应动作，并对温度用LED指示。系统的原理框图如图1所示。

1.3软件设计

软件设计采用模拟化处理，主控程序包括以下几个部分：程序的初始化、试运转、数据和信号的采集与处理、温度LED指示、室内风机的闭环积分控制、室内风向电机的步进控制。功能子程序包括制冷、制热、除湿、自动四种运行模式。中断程序包括遥控接收。各种定时的中断查询处理、速度检测等。系统的主控程序流程如图4所示。

1.4硬件设计

1.4.1单片机的选择

系统有3路温度模拟信号输入，还有1路电压和1路电流模拟输入，共5路模拟输入要求；而模拟信号要转换成数字信号才能用单片机CPU处理。为提高系统的性能价格比，应采用含有A/D转换器的单片机。经过各方面的综合比较，我们选用了美国Microchip公司的PIC16C72单片机作为控制核心。它具有5路模拟量输入的A/D转换器，恰好满足系统的模拟输入要求。另外，它在1块芯片上集成了1个8位逻辑运算单元和工作寄存器、2KB程序存储器、128个数据存储器、3个端口（A口、B口、C口）共22条I/O线、3个定时器/计数器。另外，只有35条易学易用而高效的RISC（精简指令集计算机）指令，同时，芯片具看门狗功能，并提供对软件运行出错的保护。

1.4.2模拟输入电路

本系统直接用热敏电阻进行测温，再加一级电容滤波。对外交换温度检测电路，因其干扰较大，特加上二极管限幅保护。对传感器的不同电阻值，将其所对应的不同分压值输入至PIC单片机的A/D转换口，在单片机内部转换成数字信号。该检测电路结构简单，性能价格比高。又因采用的单片机为8位，所以温度转换精度高，可为0.5℃，完全满足了空调的信号检测精度要求。对过流信号的检测，不用经过比较器，节约了资源；而是采用模拟信号整流分压后直接输入，通过单片机自带的A/D转换器，每500μs对其进行一次检测，并进行软件比较，以确认是否过流。对过零电压信号的检测，也是采用模拟信号整流分压后直接输入。因两个半的过零点都要检测，所以用桥式整流。模拟输入电路如图2所示。

1.5单片机控制系统的调试

1.5.1硬件调试

根据设计的原理电路做好实验样机，便进入硬件调试阶段。调试工作的主要任务是排除样机故障，其中包括设计错误和工艺性故障。

1）脱机检查

用万能表或逻辑测试笔逐步按照逻辑图检查机中各器件的电源及各引脚的连接是否正确，检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障。有时为保护芯片，先对各管座的电位（或电源）进行检查，确定其无误后再插入芯片检查。

1.5.2仿真调试

暂时排除目标板的CPU和EPROM，将样机接上仿真机的40芯仿真插头进行调试，调试各部分接口电路是否满足设计要求。这部分工作是一种经验性很强的工作，一般来说，设计制作的样机不可能一次性完好，总是需要调试的。通常的方法是，先编调试软件，逐一检查调试硬件电路系统设计的准确性。其次是调试MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以进行下面的应用软件调试。

1.5.3硬件电路调试的一般顺序

1）检查CPU的时钟电路。通过测试ALE信号，如没有ALE信号，则判断是晶体或CPU故障，这称之为“心脏”检查。

2）检查ABUS/DBUS的分时复用功能的地址锁存是否正常。

3）检查I/O地址分配器。一般是由部分译码或全译码电路构成，如是部分译码设计，则排除地址重叠故障。

4）对扩展的RAM、ROM进行检查调试。一般先后写入55H、AAH，再读出比较，以此判断是否正常。因为这样RAM、ROM的各位均写入过‘0’、‘1’代码。

5）用户级I/O设备调试。如面板、显示、打印、报警等等。

1.5.4软件调试

软件调试根据开发的设备情况可以有以下方法：

1）交叉汇编

用IBMPC/XT机对MCS—51系列单片机程序进行交叉汇编时，可借助IBMPC/XT机的行编辑和屏幕编辑功能，将源程序按规定的格式输入到PC机，生成MCS—51HEX目标代码和LIST文件。

2）用汇编语言

现在有些单片STD工业控制机或者开发系统，可直接使用汇编语言，借助CRT进行汇编语言调试。

3）手工汇编

这种方法是最原始，但又是一种最简捷的调试方法，且不必增加调试设备。这种方法的实质就是对照MCS—51指令编码表，将源程序指令逐条地译成机器码，然后输入到RAM重新进行调试。在进行手工汇编时，要特别注意转移指令、调用指令、查表指令。必须准确无误地计算出操作码、转移地址和相对偏移量，以免出错。

4）以上3种方法调试完成以后，即可通过EPROM写入器，将目标代码写入EPROM中，并将其插至机器的相应插座上，系统便可投入运行。

硬件、软件仿真调试经过硬件、软件单独调试后，即可进入硬件、软件联合仿真调试阶段，找出硬件、软件之间不相匹配的地方，反复修改和调试。实验室调试工作完成以后，即可组装成机器，移至现场进行运行和进一步调试，并根据运行及调试中的问题反复进行修改。

1.5.5调试

单片机控制技术应用越来越广泛，其核心技术是单片机控制系统的设计。对工程技术人员来说，抓住系统的原理构成、软件设计、硬件设计以及系统调试方法的要点是十分必要的。根据工作经验，前面叙述的系统调试方法将会有助于从事这方面工作的技术人员及本专业的学习者。

第2章单片机的空调控制系统技术和量化要求

2.1空调控制系统的数字化控制

（以Infineon的8位单片机C504/C508）为例

2.1.1模糊智能控制

与普通空调的运行方式不同，变频空调的压缩机需要连续运行。其速度调节变得更加重要，要确保室内温度波动限制在较小范围内。事实上永磁直流无刷电机是一个多变量，非线性，强耦合的对象，需要智能控制才能取得比较满意的效果。考虑到8位单片机的资源有限，本系统采用模糊控制来实现电机转速的控制。因为C504/C508的CCU单元的通道0在块交换模式下降了参与电机换相外，还可用来完成捕获动作，故这个通道可以同时用于电机速度检测。系统所用的模糊控制规则如下式：U=αE+（1-α）E式中，E为位速度误差，Ec为速度误差变化率，α为加权系数，在0和1之间取值，U为控制器输出。通过调整加权系数，本系统可以对控制规则进行在线修正。

2.1.2功率变换电路

功率变换电路及其驱动和保护是直流无刷电机调速系统的最核心的部分。功率变换电路主要是整流桥和逆变桥。目前在国内变频空调产品中这部分电路的角色主要是由智能功率模块（IPM）来充当。所谓IPM，就是将功率变换电路，驱动，保护，检测，辅助电源都集成在一个模块内。

2.1.3单片机控制系统中控制算法

(1)直接数字控制

当被控对象的数学模型能够确定时，可采用直接数字控制。所谓数学模型就是系统动态特性的数学表达式，它表示系统输入输出及其内部状态之间的关系。一般多用实验的方法测出系统的特性曲线，然后再由此曲线确定出其数学模型。现在经常采用的方法是计算机仿真及计算机辅助设计，由计算机确定出系统的数学模型，因而加快了系统模型的建立。当系统模型建立后，即可选定上述某一种算法，设计数字控制器，并求出差分方程。计算机的主要任务就是按此差分方程计算并输出控制量，进而实现控制。

(2)数字化PID控制

由于被控对象是复杂的，因此并非所有的系统均可求出数学模型，有些即使可以求出来，但由于被控对象环境的影响，许多参数经常变化，因此很难进行直接数字控制。此时最好选用数字化PID（比例积分微分）控制。在PID控制算法中，以位置型和增量型2种PID为基础，根据系统的要求，可对PID控制进行必要的改进。通过各种组合，可以得到更圆满的控制系统，以满足各种不同控制系统的要求。

2.2单片机控制系统的数字化

2.21采用数字化负荷随动控制理论

运用现代化计算机技术、数字化自动控制技术，对中央空调设备运行进行综合、优化；针对中央空调主机和辅机系统运行的工况和末端负荷的变化，采集其瞬间多种变化参数，对负荷进行随动跟踪；自动、准确、及时地对冷冻（温）水泵、冷却水泵、冷却塔风机设备的运行参数进行采集，对系统各设备自动进行实时优化控制，使中央空调主机运行环境得以优化，使得主机工质和辅机系统各种流量跟随末端负荷的变化而同步变化，确保中央空调系统在满足舒适性的前提下，大幅度降低系统的能源消耗。即把负荷运行所不需要的，而系统运行又将会产生的这部分多余的冷量节省下来。

2.22中央空调数字化负荷随动节能控制系统

控制精度高，同频精度和稳定性好，可使中央空调系统节能达到20%以上。该技术、产品在国内、国外处于领先水平，具有高效节能、安全、舒适和方便管理的显著效果。

第3章结论

单片机控制技术应用越来越广泛，其核心技术是单片机控制系统的设计。对工程技术人员来说，抓住系统的原理构成、软件设计、硬件设计以及系统调试方法的要点是十分必要的。随着我国经济实力的增长，开发新产品的思路上过去那种过多注重价格因素而使新产品开发上不了档次的弱点有所改善，开始注意使用当前最先进的单片机开发高档次的产品。由于单片机的开发手段目前仍以仿真器为主，公司能否提供廉价的仿真器，提供方便的技术服务与培训，较之能否提供高性能、低价位的单片机有着同等的重要性。各单片机厂商在开发工具以及技术服务方面也进行着激烈的竞争。这种竞争与推出新型的单片机以显示高技术方面的优势是相辅相成的。竞争的结果是为单片机应用工程师提供更广阔的选择空间，而最终受益的是单片机产品的消费者，由于单片机对各行各业都有用，这种电子技术的进步导致各行各业的进步，也带动了人类文明的进步。

【参考文献】

[1]夏路易,石宗义《电路原理图与电路板设计教程Protel99SE》北京希望电子出版社2002

[2]张义和《ProtelPCB99电路板设计教程》青岛出版社2000

[3]陈杰,黄鸿《传感器与检测技术》高等教育出版社2002

[4]吴金戍,沈庆阳,郭庭吉《8051单片机实践与应用》清华大学出版社2001

[5]张迎新、杜小平、樊桂花、雷道振《单片机初级教程》北京航空航天大学出版社2002

[6]吴金戌、沈庆阳、郭庭吉《8051单片机实践与应用》清华大学出版社2002.

[7]数字电子技术

[8]模拟电子技术

[9]单片机原理机接口技术

[10]赫建国，郑燕，薛延侠.单片机在电子电路设计中的应用.清华大学出版社2006-5

[11]南建辉等.MCS51单片机原理及其应用实例.清华大学出版社2004

[12]李玉峰，倪虹霞.MCS-51系列单片机原理与接口技术.人民邮电出版社2004-5

第5章致谢

本论文设计在（）老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，无不凝聚着（）老师的心血和汗水，在我的毕业论文写作期间，（）老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向（）老师表示深深的感谢和崇高的敬意。

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中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）21-0165-02

0 引言

“互联网+”是创新2.0下的互联网发展的新业态，是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态。“互联网+”是互联网思维的进一步实践成果，推动经济形态不断地发生演变，从而带动社会经济实体的生命力，为改革、创新、发展提供广阔的网络平台。互联网+”是两化融合的升级版，将互联网作为当前信息化发展的核心特征提取出来，并与工业、商业、金融业等服务业的全面融合，其具体的应用包括工业、金融、商贸、智慧城市、通信、交通、民生、旅游、医疗、教育等方面。这个充满创新的“互联网+”时代，给相关的技术人员带来了机遇和挑战。

本文重点探讨了在“互联网+”时代技术背景下，如何有效把握单片机相关的教学内容和实践方法的改革，才能突出培养学生运用所学知识和技能解决实际问题的综合应用能力。

1 单片机教学与“互联网+”时代技术的特点

《单片机原理与应用》是工科院校相关专业的重要的专业必修课，是一门集电子、计算机、语言编程等技术的应用性很强的课程[1-2]。了解单片机的工作原理，掌握单片机技术，将理论知识指导实践生产，成为相关专业大学生的重要任务[3]。传统的单片机教学方式，学生可掌握单片机的基础编程方法和接口基本使用，而结合实际需求针对具体功能的单片机系统的综合设计能力还有一定的欠缺。目前的单片机教学中，存在着理论课和实验课结合力度不强，实验内容陈旧、缺乏时效性，综合实验难以开展，教学方法陈旧，实践教学重视度不够，并且实验手段单一且脱离实际，对实践操作考核针对性不强等不足之处。“互联网+”时代对单片机或嵌入式教学改革提供了机遇与挑战，并对单片机教学在教学内容、教学方法和课程体系设置上都提出新的迫切要求。 “互联网+”时代的技术载体是物联网技术，其是物联网思维的进一步实践成果。物联网架构的三个层次包括感知层、网络层和应用层，其关键技术都涉及到单片机嵌入式系统的具体应用，这也为单片机教学改革提供了很好的教学题材、研究内容、方法探讨。将“互联网+”的相关技术应用到“单片机原理与应用”这门以实践为主的教学中，锻炼学生解决实际问题的综合设计能力，为学生将来在“互联网+”时代相关产业的就业提供技术储备。

2 教学内容和方法改革

传统的微机原理、单片机和嵌入式系统等相关课程传统的教学内容是8086、51内核、ARM7内核单片机硬件结构、指令系统、汇编程序设计、中断技术、定时器/计数器、串行通信、存储器扩展技术、接口系统软硬件设计等。结合“互联网+”时代的产业技术要求，计划将单片机整个教学过程更改为基础理论研究和实践动手创造两个阶段。基础理论研究阶段即采取课堂集中授课的方式完成，其课程包括微机原理接口与技术、单片机原理和嵌入式系统原理及应用三门课程，此三门课具备实践为主的特点，需要增加实验课程的课时比例，各课程若总课时设定为48学时，实验课时最低要保证16学时。同时结合“互联网+”时代的相关技术和应用在基础理论研究教学任务完成后，增加实践动手创造必要阶段，即在大三大四增加单片机课程设计阶段及开展嵌入式短学期学习，特别是针对物联网专业的学生，开展卓越工程师计划，让学生进公司进研发团队，可参与具体的物联网相关嵌入式产品设计。具体教学内容和方法改革如下。

2.1 课堂教学内容和课时安排

“互联网+”时代的单片机课程的教学重点在于如何将单片机与无线通信的“互联网+”技术紧密联系在一起。单片机的课程基础包括C语言、模拟电路、数字电路等课程，在进行单片机正式授课内容前，教学安排中要学生对重点基础课程内容进行对应的复习。传统的单片机课程内容一般离不开89C51相关的内容，这里建议单片机课程的对象可以采用新型市场上比较热门的芯片进行对应的介绍学习，笔者课堂教学采用意法半导体主控制芯片STM8，总课时一般设定在至少48学时，实验课时至少设置在16学时。32学时的课堂教学计划见表1。此教学计划中只针对性的讲述STM8单片机常用的汇编指令以及循环和跳转等汇编语言程序设计方法，重点讲解单片机C语言程序设计和物联网基础知识的教学内容，重点让学生掌握单片机最小系统以及应用设计方法的教学内容。

其中，用10学时进行嵌入式产品设计基础知识学习，包括GPRS接口、蓝牙接口、WIFI接口、GPS接口、温湿度传感器接口等，并提供给学生相关的学习资料和调试源代码及过程，此过程以学生自主消化吸收为主。这一部分知识的掌握好坏程度在后续的单片机课程设计阶段将得到进一步的提高。

2.2 基础实验内容和课时安排

课程的基本实验安排是至少16个学时，与32个学时的课堂教学穿行，有效提高学生动手能力及学生学习掌握STM8片内资源使用及相关类似单片机的开发环境安装、开发工具使用单片机软件的编程方法。在实验过程中，采用STM8单片机实验箱，实验2人一组，编程语言采用C语言为主，汇编语言为辅的方式，完成4个题目的实验内容。实验题目以及内容要求见表2。

这6个实验涵盖了学习任何一种单片机的基本思路和STM8单片机的程序设计的具体课堂教学内容。在整个实验过程中，建议学生上机之前对实验内容进行了解，上机过程中集中时间进行调试，在实验教师的帮助下，学生了解单片机的使用方法及掌握单片机编程知识的基础上，进一步加强其发现问题以及解决问题的能力，为后续的短学期课程设计以及毕业设计的进一步实践打下坚实的理论基础。

2.3 课程设计内容和课时安排

在学生完成单片机的课堂教学以及基础实验内容后，在大二下学期即可安排短学期进行单片机课程设计，时间安排在两周较好，课程设计内容为设计实现一个完整功能的单片机应用系统（这里强调不局限某种单片机），学生2-3人一组，每个组成员项目分工，最终课程设计考核采用现场实物与PPT答辩的方式，在这个过程中，每个小组成员通过查阅论文资料选择自己小组的设计题目，然后题目需有教师确认后方能进行。学生整个过程中，主动完成设计总体方案、设计原理图与PCB、最后焊接PCB板、硬件调试、软件调试等一系列实践相结合的工作，其中教师需要安排4个学时的答疑时间给同学，帮忙解决一些同学解决不了的问题。在课程设计考核过程中，学生以组为单位汇报PPT（PPT内容必须包括项目进行过程中遇到的问题，如何解决的），教师集中评点，指出各小组设计方案中的优缺点，给班级同学一个共同交流学习经验的机会，同时也培养了学生的学习兴趣和创作热情。

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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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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.006

1 引言

现代社会的经济正处于高速发展之中，越来越多的人拥有私家车，并且在近几年，故据事故的比重很大。在如今中国，由酒后驾车所引发的交通事故每年可达上万起，其危害之严重可见一斑，已成为交通事故的第一大“杀手”。

为了实现对于人权的尊重，对于生命的关爱，使更多人的生命权，健康权以及幸福美满的家庭能够得到更好的保护，需要设计一种智能的酒精检测系统可以检测驾驶员的体内的酒精含量。本论文研究的是一种以气敏传感器和单片机为主，检测酒精的浓度，并且具有显示和报警功能的基于单片机的酒精检测系统。

2 基于单片机的酒精测试仪的总体设计方案

此次设计是采用STC12C5A60S2纹机作为主控芯片，设计一款酒精浓度测试仪，用C语言编写主控芯片的控制程序，再结合所构建的特定的电路，使酒精测试仪可键盘输入数据，控制其在LCD显示器上所显示的酒精的阈值，以便于应对在不同情况下，该酒精检测仪进行实际的应用。通过酒精浓度的检测，LCD显示器上会显示出准确的酒精的数值，而经过程序的运行与判断，对不符合的酒精值进行警告，从而引起响应电路的报警，表明驾驶员已经达到酒驾的标准。

在本设计中，由于人饮酒之后，酒精被人体利用消化系统吸收，大约有90%的酒精通过肺部被转化为气体，通过呼吸系统排出，因此直接测量呼出气体中的酒精含量，所以利用气敏传感器来测量呼出的气体，就可以检测出人体大概的酒精含量了。

以下为基于51单片机的酒精测试仪的总设计框图：

3 硬件电路设计

硬件电路分为电源模块，单片机最小系统模块，电源模块，MQ-3传感器模块，1602液晶显示模块，声光报警模块，按键模块。下面分别介绍电源模块，MQ-3传感器模块，1602液晶模块，声光报警模块，按键模块。

（1）电源模块电路。为了进行实物演示的方便，我们并没有给这个单片机系统运用电池供电，而是直接运用DC电源座与数据线将其连接在电脑上，用电脑直接给其供电，使单片机满足5V电压的运行环境。

（2）MQ-3传感器模块。在设计中需要应用到MQ-3气敏传感器，该传感器能够准确的检测出人体呼出气体中酒精的含量，然后通过STC12单片机中内部的A/D转换线路，可以将传感器所检测到的模拟信号转换成数字信号发送到1602液晶上，显示出相应的酒精浓度。

（3）1602液晶显示模块。1602液晶是两行各16字符的字符型液晶，该液晶拥有体积小、功耗低、显示操作简单等优点，刚好满足本设计对于液晶的要求。同时还要加上一个蓝白电位器，便于调节液晶的电压与电流。

（4）声光报警模块。为了能够使酒精浓度的检测产生更加具体的视听感受，所以加上了声光报警模块。当所检测的酒精浓度已经达到或超过所设定的阈值时，由蜂鸣器与LED灯所组成的模块，就会产生蜂鸣器发出刺耳的声音，led二极管发出红光的警告。

4 软件代码调试

系统开始工作，对LCD液晶、阈值、IO口等数据进行初始化，初始化结束，程序进入循环，用MQ3采集酒精气体，对测得气体数值进行AD转换，使得其数据在LCD上显示，若酒精浓度大于阈值，会有声光报警产生。

5 结论

由于本设计使用的是以单片机作为核心控制元件和灵敏的MQ-3气敏传感器，使本酒精浓度检测系统具有功能强、性能可靠。电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。但在实际的操作中，发现气敏传感器浓度下降过快，不方便测量，没有密闭的呼吸管，所测酒精浓度不准确等问题。接下来将以此为基础，更加深层次的探究基于单片机酒精检测系统设计过程，实现理论研究的应用价值。

参考文献：

[1]何道清.传感器与传感器技术[M].科学出版社.

[2]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社.

[3]黄惠媛.单片机原理与接口技术[M].海洋出版社.

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“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

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