单片机实验教学范文

单片机实验教学范文第1篇

关键词：单片机；实验；教学

作者简介：章华幸（1976-），男，浙江苍南人，浙江农林大学信息工程学院，讲师。（浙江 临安 311300）

基金项目：本文系浙江农林大学校发展基金资助项目（项目编号：2006FK24）、基于STR710的USB驱动程序研究的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0184-02

“单片机原理及接口技术”是电子信息类的一门主要专业基础课，与生产生活结合密切，实践性很强。其以数电、模电为先修课程，以嵌入式等为后续课程，在课程体系中起到了承上启下的作用。而单片机实验教学是其中一个很重要的环节，但不被传统教学所重视。近年来，教学管理人员和从教人员开始意识到这个问题，也提出了一些改进的办法，[1-3]但效果并不明显，基于此，提出了单片机实验教学的改进思路。

一、单片机实验教学现状

1.实验手段单一

高校里传统的单片机实验课教学通常采用实验箱或实验台等设备，[4]硬件部分仅需简单的连线即可，实验手段非常简单。学生只是简单地模仿，简单的编程验证即可，有的学生甚至要求教师提供参考程序，仅需简单的修改就可运行，导致创新能力被严重伤害。这种教学方法只使学生懂得了一些程序。

2.内容陈旧

传统的教学内容陈旧，教科书内容与实际脱节严重，而根据教材内容设计的实验箱或实验台内容一样落后。另外，与教材相比，依赖于硬件设备的实验内容更加难以更新，导致很多届学生做的实验完全一样。整个班级的学生做同样的实验，且实验以验证性为主，编写简单的程序或简单地修改现成的例程就能完成，缺少深度和广度，与实际应用相去甚远。单片机技术日新月异，而陈旧的教学内容会极大地限制学生的视野。

3.学生被动接受

在实验教学中，传统的方法以教师为主体，学生处于被动地接受地位，发挥不了其积极性和创新能力，甚至培养不了兴趣。由于被动接受，缺少深入的钻研，学生做完实验之后还不明白是怎么一回事，导致教学效果很差。

二、单片机实验教学改进

1.实现实验设备多样化

针对实验箱或实验台模式固定，硬件电路不能改动，实验内容老旧，难以适应技术的发展等问题，自制实验板以作为重要的补充。文献[5]和文献[6]提出了自制实验板。实验板小巧、灵活，携带、使用都很方便，可以在实验室、教室、寝室等地方使用，成本低。文献[7]提出将Protues和Keil结合的仿真软件用于实验教学，可以脱离实验箱限制等。但这些设备、手段单独使用均有不足之处，仅有实验板功能还不够完善。仿真工具不能完全代替实物，但可以在预习阶段或者课后总结时使用。

如图1所示，各种实验设备或软件可以取长补短，结合实际情况合理选用。把实验箱或实验台当做基础平台，结合仿真手段，根据需要自制实验板和实验模块，将新型芯片及其相关电路做成实验模块，作为实验设备的重要补充，以保证实验内容跟上单片机技术的发展，实现实验设备的多样化。

2.重视课外时间

任何一门课程，都需要大量的课外时间作补充。单片机的实验课需要重视课外时间，实验前的预习环节是重点。学生的实验过程如图2所示。

实验前教师布置任务，列出预习的具体要求，要求学生做好预习工作、写好预习报告。没有完成预习工作的学生，不允许做实验。在预习阶段，允许学生自由发挥，教师参照指导书里的实验内容给出实验方向和准则，让学生查阅资料，设计实验方案，进行论证，画出电路图，详细说明实验原理和步骤，列出预期结果并做仿真调试。由学生自行决定使用何种实验设备，符合实验的方向和准则即可。这种实验方法，学生必须在课外时间查阅大量的资料，获取很多的信息，变被动为主动，充分调动自身积极性。当然，该过程也需要适当的考核方式来保证。为从源头上杜绝抄袭的情况，同班级的学生在同一次实验里所做内容应各不相同。

3.更新实验内容

实验内容的设计关系到知识点，是关键。传统的实验内容是依据实验箱或实验台的硬件电路编制的，而这些内容往往是生产厂家提供的，与实际脱节严重。可以在此基础上拓宽选材途径，例如从理论教学、学生竞赛、教师科研、企业案例中选择，精心设计，贯穿知识点，特别要结合新发展的技术。例如D/A转换实验，实验箱提供的往往是DAC0832电路模块，但实际应用很少，在设计D/A转换实验时可以增加较常用的串行多通道10位以上的D/A转换实验，通过两种转换器的比较，加深学生的理解，提高学生在应用场合选择芯片和设计电路的能力。或者指定实验的内容为D/A转换、电压输出，具体的方案由学生自行设计、自由发挥。

4.注意课程知识的联系

单片机是一门综合性很强的课程，需要用到电子、计算机、数学等学科的知识。模电、数电和C语言程序设计是其先修课程，先修课程的基础对单片机课程的学习影响很大，容易拉大学生的学习差距。由于实验学时的限制，先修课程的知识点无法在课堂上重新讲解，需要学生平时自行完成相关学习。针对这种情况，为加强各门课程之间的联系，编写了一本实验指导书补充手册，将实验中用到的单片机课程以外的知识要点和原理列出来，以供学生查阅参考。例如实验中用到了运算放大器，这是模电课程的知识，但在单片机应用里却不可缺少，学生若是不能理解，极有可能影响到整个实验的完成。这种情况要在手册中注明，以供学生预习时查阅。

5.建立合理的考核评价体系

考核评价体系需要公平合理的体现学生在整个实验中的工作量、发挥和创新，杜绝抄袭现象，因此设计考核方式需要科学、合理。实验的考核可以分成预习报告、实验操作、实验报告、发挥创新几部分。预习报告主要在于实验原理的描述，包括电路连接原理、芯片工作原理、程序设计原理、实验效果原理等部分。预习报告要求学生自行查阅资料、自学实验中用到的其他课程知识、清楚实验的原理和步骤以及要得到的数据与结果等。整个实验的情况为：实验操作部分的考核着重在规定的时间内实验完成的结果和质量；实验报告体现学生的实验结果，在实验过程中遇到的问题和解决方法，以及对本实验的心得体会及改进意见等，这部分可以考查学生分析问题、解决问题的能力，改进和创新的能力；发挥和创新部分着重激励学生不拘泥于所做的实验、突破惯性思维的限制、大胆创新，鼓励学生深入并广泛的探索，或者自行设计类似的实验、设定要验证的内容等。实验的成绩构成及比例如下所示：

总分=预习报告（占20%）+实验操作（占20%）+实验总结报告（占20%）+实验答辩（占20%）+发挥（占20%）。每一项还可以细分成几个小项。

三、结束语

总之，单片机实验教学是单片机教学中的一个重要环节，需要切实从培养学生动手和创新能力的角度出发，跟上单片机技术的发展，从实验内容设计、实验设备多样化、重视课程知识体系间的联系、充分利用学生课外时间、完善考核评价体系等方面着手，进行实验教学改进，推动单片机实验教学的发展。

参考文献：

[1]孟建，刘瑞祥，刘永启.“单片机原理及应用”实验教学改革研究[J].中国电力教育，2013，（11）.

[2]周家婕，安长俊.浅谈优化单片机实验教学提高实验教学质量[J].计算机光盘软件与应用，2012，（13）.

[3]王咏梅，王印松.单片机实验教学改革的探索与实践[J].实验室科学，2012，（4）.

[4]唐续，赵芳斌，王嘉.EDA与单片机及SOPC一体化实验教学平台研制[J].实验技术与管理，2013，（1）.

[5]陆中宏.工学结合模式下的单片机实验板的设计与应用[J].制造业自动化，2011，（4）.

[6]朱向庆，胡均万，陈宏华，等.多功能单片机实验系统的研制[J].实验室研究与探索，2012，（4）.

单片机实验教学范文第2篇

关键词 独立实验课 单片机 实验教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A

Experimental Teaching Reform and Exploration on

Independent Experiment Course of MCU

DING Baohua， CHEN Jun， MENG Fanxi

（School of Mechanical and Electronic Engineering， China University of Mining and Technology， Xuzhou Jiangsu 221116）

Abstract The course of MCU is strong requirement to practices， and the traditional course form with theory and experiment is difficult to meet experimental teaching of MCU. In the paper experimental reform method by independent experiment course of MCU is presented and has explored the practices， which enriches the experimental contents， improves the position of MCU experiment and students interest and ability to take part in the experiments， promotes the deep reform of experimental teaching.

Key words independent experiment course； MCU； experimental teaching reform

单片机课程是工科院校机电相关多专业的专业技术基础课程，也是后续课程设计和毕业设计的重要基础。主要培养学生掌握单片机软硬件的基础知识和设计开发单片机实际应用系统的初步能力，是对实践性要求较高的课程。单片机课程教学不仅要重视理论教学模式和方法，更要重视加强实验教学内容及实验方式方法的改革，更有利于培养学生的实际动手能力、创新能力、综合思维能力。

1 单片机理论与实验混编课程教学模式

在高等院校创新性人才培养改革的实践过程中，课程实验等环节越来越得到加强和重视，但是受传统观念的固有影响，重视理论教学而轻视实践的状况没有得到根本的转变，实验教学一般是作为课堂理论教学的验证而设立的。从课程教学编排上，课堂理论与实验教学混编课程仍是最常见的一种教学模式。这种模式下，一门课程划分为理论教学和实验教学两部分，课程成绩统一评定，实验的成绩占到课程总成绩一部分。随着高教改革的深入，实践能力的培养越来越受到重视，这种混编课程教学模式，对于单片机这类实践性要求较高的课程越发表现出不足。主要体现在以下几个方面：

首先，实验学时不足且难以扩充。单片机课程的总学时是确定的，实验学时也只能占到其一少部分，如在原来的教学计划中单片机总学时为48学时，安排有10个学时的实验，这对于课内实验来说已经是比较多的学时安排了，但这对于进行单片机较全面的实验是远不够的，如果要增加实验学时，理论课时就要相应较少，协调起来比较困难。其次，实验的时间跨度受到较大限制。由于单片机的课堂理论教学与实验是要作为一门课给出成绩的，基本上是课堂教学结束，相应的实验也基本上应该结束，然后再统一安排考试及成绩的评定，这样就造成了实验要相对集中地安排，实验室在这个时间段内负荷非常高，实验的周期较短，实验时间的灵活性受到很大的限制，甚至影响正常的实验质量。第三，设计性和综合性多学时实验开展困难。由于实验的学时数少，而单片机诸如存储器、中断、定时器、键盘显示等等需要实验训练的项目内容又比较多，只能安排学时数比较少的验证性实验，且实验过程中主要是在教师的主导下进行，学生一般是被动地接受，这样虽然可以缩短实验的时间，但学生的独立思考能力、实践能力和创新能力得不到有效的锻炼。学生普遍感到学完该课程后，并没有真正掌握单片机系统完整的知识。

2 独立设课的单片机实验教学

针对单片机课程特点，加强学生的动手及实验能力，提升实验教学的地位及提高单片机教学质量，对单片机的课程进行了较全面的改革。将单片机教学改为理论教学和实践教学两门独立课程，从单片机整体系统出发对实验项目及内容重新进行规划、整合及扩充，将单片机的实验教学提升一门独立的实践类课程，与理论课堂教学并行开设。这样从根本上改变了实验教学的附属地位，不但实验学时得到充分加强，而且在实验内容的安排上更具有全面性、系统性和灵活性。

首先，单片机实验内容大大扩展了。在单片机理论与实验混编的课程教学中，实验只有10个学时，而独立设置单片机实验课程后，必修实验学时扩充到了24学时，而且还扩充了大量的选修实验，学生可以从单片机整体系统的概念出发，对单片机的存储器结构、程序编写、计数器和中断应用、通讯方式、A/D和D/A转换、键盘和显示等主要构成等方面得到较为全面的实验训练。

第二，单片机实验时间更加灵活了。作为独立的实验课程，不再完全服从于课堂理论教学的时间安排，选择实验的时间上具有很大的灵活性，有利于实验室的真正开放和开放性实验教学的开展。实验时间跨度贯穿整个学期，也避免了实验室在一段时间内超负荷运转的不合理的情况。在实验过程中除了单片机开发系统的使用以及基本的指令结构程序实验由老师集中安排辅导之外，多数实验项目由学生以实验小组的形式自由与实验室联系，自主地决定实验的时间和实验内容。也不再以严格的课堂学时数限定实验时间，而是按上午、下午和晚上三个单元进行，以保障学生有充分的实验时间和适应于不同层次学生的情况。

第三，选做实验项目得到有效实施。不论是混编课程中的实验，还是独立实验课程实验，都有作为教学指导性规范文件的实验大纲。在大纲中除了有必做的实验项目，还安排了大量的选修实验项目，其目的就是给学生充分的实验机会和个性的发挥。但混编课程的实验，在相对时间内实验的时间紧，任务重，基本上是教师集中指导实验，从头到尾所有学生在相同时间做同样的实验内容，学生自己选做实验的机会几乎没有，不利于学生实验的兴趣的提高和个性特点的发挥。独立设置实验课程后，实验的内容大大丰富了，给学生更多的选修实验的机会。如规定了必修实验内容占实验总学时的50%左右，以培养学生掌握单片机的基本内容；另外50%学时作为选修内容，学生可以从选做的实验项目中选择，同时规定了设计性实验和综合性实验的选择比例。这样既保障了学生对单片机各部分的基础训练，也可以使学生不同的兴趣特点得到发挥，例如在A/D转换的实验项目中就有三个实验内容供学生选择：常规温度的采样计算，应变片称重的力信号的采样计算以及电阻位移传感器的线性位移测量，学生选做一项就可以，这样学生既掌握了A/D转换器的基本使用，又体现了不同物理量的处理上的差异性，有利于培养学生的动手和探究的兴趣。

3 完善实验过程管理与评价

实验管理是实验教学能够正常开展的保障，是实验教学深化改革的重要方面。单片机独立实验课的开展，实验内容以及实验时间的灵活性大大增加了，指导教师的地位和角色也应该适应这种变化和要求。

首先，实验室应该逐步实现真正的开放运行，包括时间上开放和内容的开放。对单片机的必修实验项目内容实行时间上的开放，学生以班级的形式与实验室协商实验时间，统一组织实验，使学生尽快熟悉单片机实验开发系统和单片机的基本功能；而对于另外50%的选修实验项目，学生以小组的形式进行，实行时间及内容的开放。

第二，要转变实验教学的指导方式。受传统观念的长期影响，实验指导大多仍采用的是课堂理论教学的方法，教师把内容、步骤等详细讲授一遍，学生按部就班重复一遍，老师处于中心主导地位，学生虽然可以尽快完成实验，但动手创新能力被大大压制了。转变指导方式就是要把学生作为主体地位，教师则是辅导者和讨论的参与者，使学生处在自主的实验环境当中，甚至可以让学生经历些失败，在失败的过程中掌握知识、积累经验和再学习，在一定的压力下激发学生实验的兴趣、主动性及探究知识的热情。

第三，加强实验过程评价。以往的实验主要以学生的实验报告来评价，过于重视结果而轻视过程。对学生实践训练来说实验结果固然重要，但过程更重要，这也对指导教师提出了更高的要求。教师需掌握学生从实验预习、方案讨论、实际操作过程及结果、总结报告等全面情况，才能给出合理公正的评价。也不再进行单独的实验考试，而是对整个实验过程进行考察，避免片面性和偶然性的发生，也有利于培养学生严谨的实验态度。

4 结束语

单片机实验无论是实验教学内容的改革，还是实验教学管理体系的改革，其目的是要切实提高单片机实践教学质量， 丰富和完善单片机实验教学内容，使学生能真正产生浓厚的兴趣，变被动性的实验为主动性的实验，从而掌握单片机的本质内容，提高单片机的实际应用能力。当然，单片机实验教学的改革也只是做了一定的尝试，得到了学生的肯定，学生实验的主动性明显提高，并取得了较好的效果。今后需进一步加强单片机应用技术的系统实践，使课程实验与专业实践，乃至毕业设计做到有机联系和衔接，实行真正的开放式实验教学，深化实验教学改革。

参考文献

[1] 刘涛.单片机课程实践性教学环节的改革及建设探讨[J].西南农业大学学报（社会科学版），2012.10（1）：187-188.

[2] 刘伟静，王春.单片机课程的实践教学改革研究[J].大学教育，2012.1（11）：121-122.

[3] 曹建树，代峰燕，俞建荣，等.应用型工科院校单片机课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索， 2012.31（3）：129-131.

[4] 辛光红.单片机实验教学研究[J].实验科学与技术，2011.9（6）：43-45.

[5] 朱建光，郑浩，刘本伟.单片机原理与接口技术教学改革与实践[J].武汉大学学报（理学版），2012.58（S2）：188-190.

[6] 王晓刚，张星，李静，等.开放实验教学管理研究[J].实验技术与管理，2012.29（4）：155-157.

单片机实验教学范文第3篇

关键词:单片机;实验教学平台;实验改革

“单片机原理与应用”是计算机、通信、自动化等专业的主干课程,具有很强的技术性和实践性。实践教学平台在单片机实验教学中占有十分重要的位置[1],是“单片机”实验教学的基础,它直接影响单片机实验教学的效果。因此,许多高校及教师都在探索提高该课程实验教学效果的方法[2-5]。

本文对传统的实验教学平台进行总结分类,阐述其优缺点,提出新型的实验教学平台,即前期采用英国Labcenter electronics公司研发的EDA工具软件Proteus作为单片机实验教学的入门学习环境,后期则以对一些典型的实验有选择地进行硬件搭建实验平台的方式,对过去的实验教学平台进行改革,以适应我国目前对现代化、创新性人才的需求。

1现状分析

“单片机原理与应用”课程传统的实验教学平台大致分为两大类,一是直接采用现成的单片机实验箱;二是完全进行硬件搭建实验平台。

1.1直接采用现成的单片机实验箱

在这种方式中,实验教学的硬件平台是采用已成品的单片机实验箱,在实验箱上集成单片机课程中要验证的绝大部分基础实验与接口功能,实验的硬件设计过程简单,可靠性高,学生在实验中能够将注意力集中在系统的架构和软件开发上,而不会造成硬件线路搭建不当的问题,从而加深学生对实验目的的掌握。

目前,我国大多数院校采用这种方式,它在我国的单片机系统的研发与教学中发挥了重要的作用。这种教学实验平台是以验证性实验为主,其优点是采用可靠的成品硬件,减少实验中硬件的错误及硬件损耗,有助于学生对系统整体的把握。但是其缺点也是明显的。实验装置有限的功能,实验装置上各器件固定的搭配限制了学生的思维,使其无法发挥主观能动性及创造思维,也不能满足千变万化的系统设计需要,因此,与这类开发系统配套的实验装置在综合性、创新性设计实验中几乎无用武之地。

1.2完全进行硬件搭建实验平台

图1显示的是进行硬件搭建实验平台时所需的仪器设备及相应的实验步骤。很显然,完全进行硬件搭建是一个相当麻烦的事情,它要求学生有相当丰富的软硬件知识,这对大多数初学学生来说是不现实的;同时,实验还要有相对多的配套设备仪器及元器件,这对大多数学校的实验室来说也是不现实的。然而,它提供了相当大的自由度,方便学生根据设计的需要进行相关的硬件设计和软件开发,直至最后的软硬件测试,能够有效地提高学生的动手能力,开拓学生的创新性思维。

基金项目:“单片机原理与应用”实验教学模式改革(20090427)。

作者简介:冯刚,男,副教授,博士,研究方向为单片机与嵌入式。

图1硬件搭建实验平台的步骤与设备需求

完全硬件搭建进行实验需要很多仪器设备,这种方式在早期的单片机实验中采用得很多,它的优点是能够让学生对整个单片机系统的设计过程有一个认识,帮助学生从硬件设计到软件设计,以及软硬件集成测试的开发过程有一个清晰的认识,提高学生的软硬件开发能力。但在实际的实验教学中,由于大多数学生在前期并未接触过软硬件集成开发的方式,结果事与愿违,还不仅不能培养学生自己动手的能力,还因购置的设备比较多,增加学生学习和研究的投入,造成实验过程中仪器设备的巨大损耗。另外,在这个方式下,单片机实验室的教学资源比较紧张,即使是全方位开放,也很难满足所有学生的需求。很多学生为了做某一实验,在初期花费了大量的时间与精力,但是,因受元器件、实验仪器与设备的限制却半途而废,这挫伤了学生对实验和科研的积极性。

由此可见,传统的实验教学平台虽然能够满足一定的实验教学要求,但存在着很大的缺陷,它不能满足单片机技术日新月异的发展要求,无法达到培养学生自主创新实验的要求,我们必须结合传统教学实验中两种不同实验平台的优点,如采用虚拟实验平台Proteus为主并有选择地进行硬件搭建实验平台相结合的方式,从而满足学生对实验教学平台不断提高的要求。

2实验教学平台的改革

由于传统的实验教学平台存在着各自无法克服的问题,因此,选择一个合适的开发平台,结合前面所提到的两种实验平台的优点,克服各自的缺点就具有十分重要的意义。在此我们提出前期采用Proteus虚拟实验平台作为入口学习环境,后期则对一些典型实验有选择地进行完全硬件搭建的方法来对传统实验教学平台进行改革。

2.1采用虚拟实验平台Proteus的意义

Proteus软件具有以下优点[6-7]:

Proteus软件提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。

Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。如示波器、逻辑笔、逻辑分析仪、SPI调试器等。

支持单片机汇编源码级、C源码级仿真与调试。

无需硬件电路就可对单片机电路进行软硬件的开发、测试与调试。

一套系统就可实现数字电路设计、模拟电路设计和单片机仿真设计的全部实验。

支持的单片机类型非常多:8051、ACR、PIC10/12、PIC16、PIC18、HC11、ARM7。

鉴于Proteus软件的优点,以Proteus软件为核心构建虚拟实验平台就具有以下意义:

构建实验室的硬件投入少,只需提供计算机即可。

Proteus虚拟实验平台无需提供大量的实验用仪器仪表,只需使用Proteus软件中提供的多种虚拟仪器仪表就能完成对硬件电路的探测。

实验室运行成本降低,整个使用过程中损耗很小,基本没有元器件的损耗问题。

实验平台更新速度提高,只需更新仿真软件即可。

支持学生自行实验。Proteus软件支持单片机及其设备仿真,克服了传统实验教学时,学生自行实验时需购置较多外设备的缺点。同时采用仿真软件后,也可以先在软件环境中模拟通过,再进行硬件的投入,这样出来,不仅省时省力,也可以节省因方案不正确所造成的硬件投入的浪费。

支持学生的创新性培养。Proteus虚拟实验平台可充分发挥学生的创新性,克服了单片机实验箱由于是成品,学生很难参与到其中的细节设计中去的缺点,提供了训练与提高学生动手能力的平台。

通过对实验平台的改革,用较少的实验费用就能达到过去采用完全硬件搭建平台才能做到的提供给学生自主的、创新的实验环境,学生在实验过程中不用担心仪器件及仪表仪器设备的损坏,这极大地调动了学生实践动手的兴趣,提高了学生学习的主动性和积极性。

2.2部分采用完全硬件搭建平台的必要性

采用Proteus仿真软件进行虚拟单片机实验,具有十分明显的优点,但是也存在一定的缺点,如Proteus提供的实验环境与实际环境相比存在一定的误差及实时性不太好等问题。虽然学生前期学习单片机课程的实验教学足够,但在后期进行创新性和综合性实验以及实际工程开发时显得不足。

单片机实验教学范文第4篇

【关键词】单片机 虚拟实验平台 仿真

一、前言

单片机技术是现代电子工程领域一门迅速发展的技术，是高职高专院校电子、电气、自动化、计算机、机电一体化等专业掌握的一项基本技能，而学生在该课程学习过程中却感到难学，单片机课程教师也感到难教[1]。

传统的搭建实验对硬件的要求很高，为了节省实验的投入成本，我院在2009年使用单片机实验箱进行单片机实验，这种教学实验平台主要是以验证性实验为主，实验箱上面各种实验装置的固定搭配，不利于学生拓展思维，使学生们无法进行设计性实验。从2010年开始，我院采用Proteus仿真软件和Keil编译软件进行的虚拟单片机实验有明显的优势，如实验内容不受局限性、减少了硬件成本的投入、学生可进行自主性实验、减少了实验过程中的损耗、较接近工程实践等特点。采用虚拟实验，不但能丰富了实践教学手段，还有利于更新实验教学的观念。

二、采用虚拟实验平台的优点

（一） Proteus仿真软件

Proteus软件的系统资源丰富，支持单片机汇编源码级和C源码级仿真与调试，无需硬件电路就可对单片机电路进行软硬件的开发与调试[2]。采用Proteus软件仿真进行实验，基本没有元器件的损耗问题，不但在实验的过程中是比较安全的，还降低了实验室运行成本。

（二）Keil编译软件

Keil软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。该软件生成的目标代码效率非常高，多数语句生成汇编代码很紧凑，容易理解。通过虚拟实验平台，学生可以在计算机上自行设计所需的实验，画原理图、编写源代码、反复调试、观察结果，直到达到满意的结果。这极大地调动了学生实践动手的兴趣，提高了学生学习的主动性和积极性，培养了学生的创新性。

三、虚拟实验平台应用实例

下面以简单计算器设计为例，阐述利用Proteus软件和Keil软件进行设计及仿真的过程。

（一）使用Keil 软件编写和编译程序

进入Keil μVision2开发集成环境，新建文件，输入可实现所设计计算器电路计算功能的源程序。输入源程序后，将文件保存，文件名加后缀.asm。建立一个新项目，为该项目选择适合的单片机型号，将载有源程序的文件添加到项目中去。

（二）Keil软件设置

单击Project菜单，选择Options for Target选项，选择选项卡Output，使其生成HEX文件。点击Debug选项卡，选择窗口右侧的Use，如图1所示。在后面的下拉菜单中选择Proteus VSM Monitor-51 Driver，设置完毕。最后将工程编译，进入调试状态，并运行。

图1 设置Debug选项卡

（三）使用Proteus软件绘制仿真电路图

启动Proteus ISIS，点击窗口左侧P按钮进行元器件的选择，会弹出Pick Devices窗口，输入关键词80C51，在结果栏里找到80C51后双击，80C51就被添加到当前左侧窗口的元器件列表区。使用同样的方法，可以依次把电路中所需其他器件添加到器件列表区里。进行合理的布局后，使用列表中的器件，在绘图区将设计的电路绘制出来，可对器件的属性进行编辑。

（四）查看仿真效果

在Proteus ISIS中，点击菜单Debug选项，选中“use romote debug monitor”。双击单片机80C51，出现对话框，在Program File中添入在Keill软件中编译好的HEX文件，然后点击“OK”。在ISIS窗口左下角有运行、步进、暂停和停止按钮，我们点击运行按钮，可以进行仿真。

四、使用虚拟实验平台的教学效果

在2011、2012、2013三年的单片机教学中，我校采用虚拟实验平台进行单片机实验教学。学生在上实验课时，可以利用所学知识设计实现指定功能的电路，并使用Proteus绘制出相应电路图。运用Keil软件可编写程序，运行程序。在程序和电路都正确的情况下，会看到仿真效果。我们的学生可以利用此平台跟踪、调试并观察实验的效果，增强了学生自主学习的能动性。从培养学生运用基础理论知识和提高实际操作能力出发，Proteus仿真软件可实现设计的开发和测试，这在单片机实验教学中发挥着重要的作用。这种新的实验方式是单片机实验教学的一种很好的辅助手段，并且为学生进行综合性、创新性实验提供了一个很好的平台，在全面提高教学质量、培养学生思维能力、创新能力和动手能力等方面发挥着重要的作用。

参考文献：

[1]赵方，赵霞，摆银龙，郑小梅. “教学做一体化”教学模式在高职单片机教学中的应用[J].中国现代教育装备，2009，22：81-83.

单片机实验教学范文第5篇

关键词：单片机；Proteus虚拟实验平台；实验教学

单片机技术是现代电子工程领域一门迅速发展的技术，应用于各种嵌入式系统中，单片机技术的发展和推广极大地推动了电子工业的发展。单片机技术是电子、电气、机电一体化等专业的主干课程，具有很强的技术性和实践性。实践教学平台在单片机实验教学中占有十分重要的位置，是单片机实验教学的基础[1]。

传统的实验对硬件的要求很高，为节省硬件实验的投入成本，我院在2009年使用现成的单片机实验箱进行单片机实验，这种教学实验平台主要是以验证性实验为主，实验装置上各器件的固定搭配限制了学生的思维，使学生们无法进行设计性实验。为节省成本和克服实验箱的不足，从2010年开始，我院采用Proteus单片机仿真软件来进行单片机实验教学。采用Proteus仿真软件进行虚拟单片机的实验有比较明显的优势，如涉及的实验内容全面、硬件投入少、学生可自行实验、实验过程中损耗小、与工程实践最为接近等特点。虚拟实验丰富了实践性教学的手段，有利于现代实验教学观念的更新。

一、采用Proteus虚拟实验平台的优点

1. Proteus软件的系统资源丰富：提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库；该软件提供多种现在存在的虚拟仪器仪表，如示波器、逻辑笔、逻辑分析仪、SPI调试器等；支持单片机汇编源码级和C源码级仿真与调试；无需硬件电路就可对单片机电路进行软硬件的开发与调试；支持单片机类型非常多，8051、ACR、PIC10/12、PIC18、HC11、ARM7[2]。

2. 实验室运行成本降低：传统的实验，为保证教学的需要，必然要投入各种实验设备，如示波器、信号发生器、逻辑分析仪等，这必然要投入资金。在实验过程中，也会因为学生操作不当造成仪器仪表的损坏。采用Proteus软件仿真进行实验，基本没有元器件的损耗问题，在实验的过程中是比较安全的。

3. 培养学生的创新性：Proteus软件支持单片机及其设备仿真，学生可以计算机上自行设计所需的实验，画原理图、编写源代码、反复调试、观察结果，直到达到满意的结果。这极大地调动了学生实践动手的兴趣，提高了学生学习的主动性和积极性。

二、Proteus的仿真应用实例

下面以基于单片机的电子计算器设计为例，阐述利用Proteus软件进行设计及仿真的过程。

1. 使用Keil 软件编写应用程序

进入Keil μVision2开发集成环境，新建文件，输入可实现计算器计算功能的源程序。输入源程序后，保存文件，文件名加后缀.asm。他建一个新项目，为该项目选合适的单片机，并将写有源程序的文件加入到项目中去。

2. Keil软件设置

单击Project菜单中的Options for Target选项，弹出窗口，点击Debug按钮，选择窗口右边的Use，如图1所示。

在后面的下拉菜单中选择Proteus VSM Monitor-51 Driver，再点击Setting按钮，这里我们在同一台电脑上进行仿真，所以在Host后面添上“127.0.0.1”，设置完毕。最后将工程编译，进入调试状态，并运行。

3.绘制仿真电路图

启动Proteus ISIS在主窗口界面点击窗口左侧的元器件选择区的P按钮，会弹出Pick Devices窗口，输入关键字80C51，在结果栏里会出现多种类型的CPU器件，找到80C51后双击，80C51就被添加到当前窗口左侧的元器件列表区。再用同样的方法，依次把74LS00、74LS373、6264、7407、KEYPAD-SMALLCALC、LM020L添加到器件列表区里。然后再依次点击列表区里的器件，把它们放到绘图区并编辑其属性，接着进行合理的布局后，就可以进行连线。绘制出电路原理图如图2所示。

4.系统仿真

在Proteus ISIS中，点击菜单Debug选项，选中“use romote debug monitor”。选中单片机80C51，出现对话框，在Program File中填入编译好的仿真文件（.HEX），然后点击“OK”，在ISIS窗口左下方有4个模拟调试控制按钮：运行、步进、暂停和停止按钮，点击运行按钮，即可仿真。

三、改革后的教学效果

在2010、2011两年的单片机教学中，我校采用Proteus虚拟实验平台来搭建电路。学生在上Proteus实验课时，可以利用所学知识编写程序，上机运行程序，并在虚拟实验平台上看到仿真效果。我们发现学生可以利用此平台跟踪、调试并观察实验的效果，可以自主地进行实验方案设计，进行电路分析和设计，增强了学生自主学习的能动性。

四、结论

基于Proteus的单片机仿真实验方式，从培养学生运用基础理论知识和提高实际操作能力出发，在物理原型出来之前，Proteus仿真软件可实现设计的开发和测试，这在单片机实验教学中发挥着重要的作用。这种新的实验方式是单片机实验教学的一种很好的辅助手段，并且为学生进行综合性、创新性实验提供了一个很好的平台，在全面提高教学质量、培养学生思维能力、创新能力和动手能力等方面发挥着重要的作用。■

参考文献

[1] 陈龙，张亚君. Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2009，26（8）：73-75.

[2] 冯刚.单片机实验教学平台的改革[J].计算机教育，2010，25(2)：144-146.

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单片机实验教学范文第6篇

【关键词】单片机实验平台;改进设计;实现

1.现有实验教学平台存在的不足及改进设计方案

现有实验教学平台中，单片机芯片各引脚在印制电路板上已经和对应的模块固定好了，在这种固定模式下，学生设计逻辑电路的空间很小，不利于学生深入思考和创新。学生做实验时，只要按照商家定义好的电路连接，在实验指导书的指导下，正确输入和操作，便能得到正确的结果。这样的实验过程很难激发学生参与实验的热情和兴趣，往往会出现应付实验的现象，达不到开设实验的目的。会做实验和会设计系统之间的差距很大。为了提高学生的实践动手能力和创新能力，针对实验室现有单片机实验平台的不足之处，本实验教学平台在以下两个方面做了相应的改进：

（1）本实验教学平台采用开放式系统结构设计，各个模块在平台上是相互独立的。在改进的实验平台上，每个模块都有独立的输入和输出接口，学生需要哪个模块就可以通过连接线和转换板搭接起来，暂时用不上的模块可以断开。这样既可以避免模块之间的相互干扰，也方便学生根据自己的实际需求来搭建电路，为学生提供了自主设计的空间。

（2）考虑到单片机实验系统内容的完整性和趣味性，本章在原有实验平台的基础上进行了模块的添加与改进，主要包括步进电机和继电器驱动模块、16*16点阵模块等。下面将详细阐述各模块的改进设计与实现。

图1 单片机端口连接图

2.改进的实验教学平台各模块设计

本实验教学平台要求系统具有开放性，单片机的I/O资源要得到充分的利用。因此，AT89C51单片机芯片的各端口没有固定在印制电路板上，而是与相应的输入和输出接口相连。做实验时，学生可通过连接线和转换板灵活的选择单片机端口搭建电路，实现了资源的充分利用。单片机端口的连接如图1所示。

2.1 步进电机和继电器驱动模块设计

单片机各引脚提供的电平是无法驱动步进电机和继电器的，故本课题增设了步进电机和继电器的驱动电路模块，该模块选用了ULN2003芯片驱动。ULN2003由一组达林顿管组成，有16个脚共7路驱动。引脚功能是：1～7脚为单片机脉冲输入端;8脚为接地端;9脚为内部7个续流二极管负极的公共端;16～10脚为脉冲信号输出端，与1～7脚的输入端一一对应。该模块用P0.0驱动一个继电器，P0.0接ULN2003的1脚，ULN2003的16脚接继电器线圈的一端， 继电器线圈的另一端接+5V电源。当P0.0为高电平时，继电器吸合;当P0.0为低电平时， 继电器释放。电路原理图如图2所示。

图2 步进电机和继电器驱动模块电路

2.2 16*16点阵模块设计

LED显示屏是一种新型的显示媒体，是当今大屏幕显示的主流产品，它具有亮度高、使用寿命长、显示内容多样、色彩丰富、对室内外环境适应能力强等优点，在各行业得到了广泛的应用。因此，为了让学生能够很好的掌握用单片机控制LED显示屏的能力，本实验教学平台增加了16*16点阵电路模块。该模块采用RS232接口的第3脚（TXD）由计算机向控制电路发送字符或汉字内码;该内码被存储在控制电路中，控制电路找出对应该内码的点阵，然后向驱动电路发送行列选通信号;根据行列选通信号，显示驱动电路负责向指定LED提供驱动电流。采用串行的方法，控制电路可以是一根信号线，将列数据一位一位地传到列驱动器，在硬件方面是十分经济的。解决串行传输中数据准备和列数据显示的时间问题，可以采用重叠处理的方法。这种方法需要列数据的显示具有锁存的功能。因此，该模块选用带锁存输出的8位移位寄存器74HC595作为LED显示屏的列线驱动输入。它是由各自独立控制的一个8位串入并出的移位寄存器和一个8位输出锁存器构成，可以实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据。

图3 16*16点阵模块电路

该模块使用了4块74HC595和4块8*8点阵构成一个16*16点阵，可以完整的显示一个汉字。P1.0与74HC595的DS端相连，输入串行数据;P1.1与SH_CP端相连，提供移位时钟信号;P1.2与ST _CP端相连，提供锁存时钟信号。上一级74HC595芯片的Q7’端与下一级74HC595芯片的DS端相连，实现在显示本行各列数据的同时，传送下一行的列数据（即达到重叠处理的目的）。U16、U17、U18、U19芯片的Q0～Q7端用来驱动16*16点阵对应的行和列。电路如图3所示。

参考文献

[1]李学礼，林海峰.基于Proteus软件的单片机实验室建设[J].单片机与嵌入式系统应用，2005（9）：5-6.

[2]陆婷，兰国原，杜月林.基于Proteus的单片机虚拟实验室的构建[J].国外电子测量技术，2007（8）：24-26.

单片机实验教学范文第7篇

关键词：实验教学；创新型；单片机；开放式实验

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）46-0265-02

一、引言

对于测控专业本科生而言，专业课的实验是培养综合型人才最重要的环节[1]，但现在的本科教学却忽略了这一点。在我校测控技术与仪器专业的本科教学计划中，单片机原理及应用是重中之重，单片机控制技术作为工业现场的常用技术之一，是学生未来工作发展必须掌握的技术[2]。为使我校测控专业毕业生能够真正满足社会需求，本文就我专业的单片机实验进行探究，找到现在实验存在的问题，探索实验新思路，发挥单片机实验的作用。

二、单片机实验模式的特点与弊端

目前测控专业单片机实验模式绝大多数为验证性试验，实验要求所有学生使用同样的设备和指导书。按照指导书进行硬件连接，写程序，然后看现象，撰写实验报告。

这种实验教学特点：一是统一性。所有同学用的讲义和设备，得到的也是雷同的实验数据和结果。二是实验教学内容的验证性。实验的设计者并没有精心考虑该为学生准备什么样的实验任务，也没有考虑实验真正想要达到的目的是什么，这样的结果就是提升不了学生的能力。三是学生学习的被动性。实验都是验证性的实验，实验手册相当详尽，学生自然就被动了。

课上对120名本科生进行了关于实验模式的相关调研，问题是：对于现在提供指导书的实验模式和学生自己设计实验两种模式，学生会选择哪一种实验模式学习？结果表明，90%的学生更青睐于前者，这让人感到意外，但也在情理之中。现在大多学生更加适应灌输性学习，他们并没有站在更高的高度去认识单片机实验，没有看到第一种模式的弊端：

第一，与学生实验有关的都被统一化，学生实验成了对知识的机械式理解和记忆，这在很大程度上限制了学生的思维空间。学生能够在这种模式下已然没有了探索新事物的兴趣了，更不用指望有多强的创新力，创造新的事物。

第二，实验注重结果而忽略过程。单片机原理的学习是很注重实际操作的，单是课本的内容无法学到该课的精髓。既然是实验，其结果固然是比较重要的，但学生在实验过程中的洞察力，从发现问题，到确定解决方案，最后问题被解决的能力，以及对考察知识的掌握以及拓展能力是否在整个过程中得到了真正的锻炼和提升，则往往被忽视。

三、开放式单片机实验的新思路摸索

实验的目的是为了给学生提供更多的实践机会，与课上理论更好结合，进一步与实际工程应用接轨。开放性实验是一个可行的举措，它能够实现对学生能力的全方位培养，这是符合当代社会对人才需求要求的。

1.开放式单片机实验的特点。开放式单片机实验教学是以社会需求为导向，培养综合型人才为目标。开放式单片机实验从现有的“现象验证”转变为“能力、思维、素质”的综合素质培养，以实验者为中心，充分发挥实验者的主动性、积极性和创造性。其特点有：

第一，以实验者为中心，注重学生的探究性。开放性单片机实验没有机械式东西，实验的内容完全是由学生自己确定的，实验室提供给学生需要的设备。这样的实验要求学生要对基础知识掌握扎实，其次要清楚哪些知识不理解，需要通过实验解决，哪些知识是需要通过实验进一步验证，还有自己有什么新的想法需要实验表达出来。这就要求学生在研究过程中不断探索和学习，使教学从“要你学”变为“我要学”，充分发挥学生的积极性和探究性。

第二，对学生的整体水平要求提高，允许学习步调不一致。开放式单片机实验以学生为中心，学生自己动手做自己想做的，对知识接受较慢的学生可能不一定能适应这种学习节奏。站在老师的角度希望是每位学生都能有很强的能力，但是都知道这是不可能的。不论采取什么样的教学方式，都会存在同样的问题。

第三，知识来源的多渠道和全面性。在开放性单片机实验课堂，老师只是指导，没有讲解，这样使得学生发现问题时自己通过各种渠道以及全方位去找到问题的答案，或者是带着问题去和老师进行探讨

2.开放式单片机实验与现有实验模式的区别及优势。指导老师为中心向学生为中心的转变。现在我专业的实验教学还是以教为主，也就是说老师是实验课的中心，学生相当于实验的旁观者。以学生为中心，学生完全成为主体，有更多的实验主动权，充分发挥学生的能动性和创造性。

简单验证到综合素质培养的转变。开放式单片机实验教学的目标更加明确，就是对学生综合素质的培养。开放式单片机实验在夯实基础的同时更加注重学生对系统的理解，要求学生进行系统设计，从了解总结功能，到提出方案，并进行方案验证，最后系统设计，分析及实验。这是当前实验模式下学生不可能经历的过程。其中一定会遇到各种各样的问题，包括技术问题和人文问题。从遇到问题到解决问题的全过程慢慢地就培养出学生的解决实际问题的能力。

固定实验到多样化项目的转变。原来的单片机实验主要包括地址操作、IO接口操作、继电器控制、电机控制等，这些实验都是单一的知识点，开放性实验给了学生很大的空间，他们可以做一个小系统，从确定系统所需要实现的功能，进行方案设计，再到系统设计，最后调试演示。学生会经历做一个单片机系统的全过程。由浅入深、由易到难、从简单到综合，逐步培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。

四、开放式单片机实验的有效途径

1.开放管理。给学生提供开放的实验室、必要的实验设备和元件，让学生一进实验室就走进电子知识海洋。利用实验室的资源，学生可以随心所欲搭建系统，这样学生几乎零成本就可以做自己想做的事情。培养了学生的兴趣，开放性实验教学就成功了一大半。

2.加设实验课程。现有的实验课时是包含在基础教学里面的，这些学时远远不能与培养学生能力相对应，学生之间的能力差异导致步伐不一致，这是现在开放性单片机实验的矛盾所在。为解决上述问题，增设实验选修课是一个很有效方法，给有想法的学生更多时间和空间，也给慢热的学生创造深入学习的平台，不至于差距越来越大，最终迫使他们放弃。

3.开放性实验与实际课题相结合。通过开放性实验教学，发掘学生的潜力，为有潜质的本科生配备研究生进行指导，让本科生参与实际课题。真正做到学以致用。

五、总结

社会对综合型人才的需求日益增加，根据市场需求，对测控技术与仪器专业学生进行针对性培养。从专业技能的培养模式出发，现有的单片机技术培养模式必须做出改变，开放性实验教学是一个独到得并且适应专业特色的新思路。开放性单片机实验教学相对于现有模式有明显的优势，进行这种实验教学模式的调整，对培养创新型综合素质人才具有极为重要的意义。

参考文献：

[1]肖艳军，杨泽青，周围，等.测控专业人才培养目标及培养模式创新性研究[J].实验技术与管理，2016，33（3）：20-22.

单片机实验教学范文第8篇

关键词：汽车；单片机；实验教学

中图分类号：G712 文献标志码：A?摇 文章编号：1674-9324（2012）09-0027-02

引言

各大专院校汽车类专业普遍开设了汽车单片机课程。单片机教学和实验如何开设已逐渐成为衡量各院校汽车电子类专业学生应用水平高低的重要指标之一。实验教学在学生能力培养和综合素质提高方面是一般课堂教学无法替代的，是学生理论联系实际的重要手段之一。《汽车单片机及车载总线技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，在重视理论教学的同时，必须重视实验教学。学生通过编写程序、软件仿真、硬件电路设计、仿真等实验过程，可以更好地掌握单片机的理论知识和应用技能。因此，要真正掌握好这门课，必须强调实验教学在能力培养和学习中的主体地位，加强实验教学，严格实验考核。我校是个三本独立性院校，对学生的培养定位是“复合型、应用型”人才，如何改革现有实验教学效果、提高学生动手能力是我们的当务之急。

一、实验教学存在的问题

首先，实验教学模式单一，以往我校传统单片机实验教学模式为在规定的时间内，按照教学大纲的要求，遵照教师规定的操作，学生跟着老师完成规定的实验。这种相对呆板、封闭的实验模式很难提高学生的学习兴趣，更无从谈起他们的主动性和创造性的发挥。其次，在理论教学学时内，安排学生上机实验。实验课时少，例如车辆工程专业，实验学时只有10个学时。学生在教师安排下上机实验，在课后整理实验报告上交给实验老师，最后实验老师根据学生平时实验的表现给学生打本次实验的实验成绩。学生没有明确实验目标，实验兴趣不大，实验过后没有自主学习的积极性，过分依赖实验辅导老师，加上实验课本身学时较少，导致多数学生实验课程结束以后很难掌握单片机的编程方法，甚至部分同学连调试环境都不熟练，实验教学效果比较差。我校的单片机实验成绩仍依附于理论成绩，按整个学时的一定比例计入总成绩，所占比重较少。考试虽然不是检查和促进学生学习的唯一手段，但是没有正规的考试会给学生造成一个误区，学生常常以为可以为其它的考试课程让路。

二、改进措施

汽车单片机实验教学改革的目的是要培养具有创新性、掌握系统设计方法和能够设计基于单片机系统的汽车电子产品的汽车电器方向的学生，因此课程内容的选择、实验和设计项目的设置都要围绕这个目的。首先要对实验内容进行全面改革，对课程教学进行整体设计和整体规划。将实验课程内容应按照“基础型、综合型、设计型、创新型”的原则循序渐进分层次构建，注重于专业技能的训练。在教学内容的改革上，实行实验室开放，可以充分发挥现有实验室的作用，提高实验室空间、时间上的利用率，有利于激发学生积极性、独立性和创新能力。解决传统实验室计划性、强制性管理对教学带来的弊端。通过研制灵活、合理的开放型实验室排课方案，让学生自由地选择实验教学内容和实验时间，不断发挥学生学习的主动性、创造性，同时引导学生进行个性化学习。其次，应该采用灵活的教学手段，鼓励实验教师根据实验课程制作单片实验教学课件，采用多媒体进行教学。比如：利用proteus软件设计一些实例进行讲解演示，这种方式比较生动形象，有助于提高学生的学习兴趣。在实验过程中，采用启发式、讨论式进行指导。当学生遇到问题时，教师不能急于马上解决，应该给出相应的提示，就某一关键问题展开讨论，尽可能让学生自己解决问题，这样一个过程可以避免学生的惰性和依赖性，加强他们学习能力，提高他们的实践能力。最后，现行的考核办法注重学生的实验操作表现，但对学生实践技能不能完全考核，会有少数同学蒙混过关。为此我们应考虑在原有考核的基础上采用更为全面的考核方式。实验平时成绩不但按整个学时的一定比例计入总成绩，同时，在理论教学与实验教学结束后，为学生统一安排实验考试。实验考试形式为通过性考试，实验考核未通过者取消期末笔试考试资格。为了有效地测试学生的操作技能，考查内容即给出项目要求，让学生用所学知识说出解决思路，探究解决问题的方法，考察学生是否具有设计能力和创新能力。学生通过C语言编程实现计算机仿真。此次实验考核办法在机械与车辆学院2008级车辆工程专业中试点实施，参加实验考试学生人数为137人，考试时间为90分钟。实验考试分为三个考场，每个考场安排两名监考老师，由监考教师安排座位，学生按照正规考试要求带好证件，严格考场纪律。实验考试内容主要考察学生对PROTEUS软件和KEIL软件的掌握情况，对单片机C语言编程的掌握情况。要求学生会使用PROTEUS软件按要求设计硬件电路图，根据实验内容要求设计程序，并使用KEIL软件修改已知程序，实现软件和硬件的联调，达到特定要求的功用。实验考核结果由学生实验完成情况以及实验完成所需时间，综合得分。此种考试形式引起学生对本门课程的足够重视。促进学生重视实验课程，避免了少部分学生企图蒙混过关，减少了平时实验的抄袭现象。由于实验学时少，为了能够通过实验考试，学生自觉地在课下利用业余时间熟悉和练习软件操作方法，巩固复习理论教学内容，加大了自主学习的力度。有些同学在试验考试中没有能够调试出正确结果。考试结束后主动找到任课教师要求老师为其讲解实验内容。同学们在自主学习的过程中，培养了这门课程的学习兴趣，取得了良好的学习效果。

三、具体成效

经过长期的实践教学，各项改革措施不断深化和完善，教学效果十分明显，学生的学习积极性高涨，学生在课程中的实践项目完成情况比预期的要好，学生动手实践能力提高很快。通过考核反映出学生掌握理论知识和实践技能的效果比改革前大有提高。通过调查问卷，普遍对改革后的实验教学方式表示欢迎。学生普遍认为自己在这一门课程的学习过程中不但掌握了以前难于掌握的理论知识，更重要的是通过亲自动手实践提高了自己的动手能力和认知能力。学生利用开放的实验环境参加多项国家赛事，2011年全国“飞思卡尔”杯智能汽车比赛荣获广东省三等奖，2011年全国大学生电子设计竞赛荣获全国二等奖，这对于三本类院校学生是一个极大挑战。改革后的教学方式，使从事该课程的教师感受到了教学改革后带来的优越性，教师的教学工作效率得到了提升，实践指导环节的教学质量显著提高，教师的理论教学负担反而减轻。教与学通过改革与实践很好地融合在了一起。同时说明通过汽车单片机实验教学改革，可以使学生在实验过程中有效地运用所学的理论知识，提高实践学习的兴趣，增强学生创新的能力，培养了学生独立分析和解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]南金瑞.汽车单片机及车载总线技术[M].北京：北京理工大学大学出版社，2007．

[2]王静霞.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学大学出版社，2011．

[3]金文，等.微机原理及接口技术实验教学内容改革与探索[J].实验室科学，2006，（5）：21-22．

单片机实验教学范文第9篇

关键词：单片机实验教学　protues　实践

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）005-185-02

1 引言

嵌入式系统正在蓬勃发展，应用越来越广，从最初的MP3、PDA、智能手机到投入工业生产，再到工业机器人、娱乐产品无不是嵌入式的产品。由于单片机的体积小、集成度高、功耗低、抗干扰能力强、控制功能强并且性价比高特点被广泛用于智能仪器、家用电器、医疗设备、汽车电子、航空领域，仪器仪表和工业控制等嵌入式系统产品。从事嵌入式系统开发的人才也越来越多，而单片机设计是嵌入式系统的基础部分和核心部分。

2 传统单片机实验教学的问题

2.1 理论教学与实践教学脱节

从单片机课程开设以来，高等院校也遇到了发现学生的实践能力很差，为了解决这个问题也开设实践教学，但是由于单片机的理论内容较多并且复杂不易理解，理论教学学时占了很大部分的学时时间，实践教学时间较短，学生无法通过较短的时间消化理论的学习。另外由于学校实验室的客观条件，实验设备不能满足一人一台的标准，使得有些学生只能看不能做，达不到实践教学的效果。由于大部分单片机课程教学的内容与实践的内容很难同步配套，使得学生很难很好把理论知识和实践联系在一起，学生做完了实验也没有达到消化理论知识的效果，这样使得理论教学与实践教学脱节。

2.2 汇编语言不适合初学者

目前大部分高校采用的单片机教材是汇编语言编写的，汇编语言虽然直接控制底层硬件，能够很好地理解单片机的工作原理。但是其与硬件细节关系密切，编写代码需要对硬件有很好的理解；指令复杂较多，程序编写繁琐，调试、维护、交流、移植困难，这些对初学者来说增加了很大的难度，使得学生学习兴趣越来越低。

2.3 实验设备的弊端

由于大部分高校实践所采用的是一些公司设计的实验箱，这些实验箱的硬件一般都是固定的，无需学生额外的设计，只需连线而已。这无疑存在一个很大的弊端，学生实践课的主要任务是机械的连接线路，无法施展自己的创造性思维，使得学生产生认知上的误区，认为单片机的系统开发就是在一个实验箱上连线。而事实上单片机与硬件有密切的关系，是需要系统的开发与设计，这样使得学生在实践当中无法理解单片机硬件设计的方法和工作原理，对于单片机系统设计无法理解其要领。另外，实验箱很难扩展其硬件部分，使得学生很难根据自己的想法设计，这样很难培养学生的创新能力和系统调试能力，使得实践教学达不到预期的效果。

3 Protues仿真软件在单片机实验教学中的探索

3.1 Protues仿真软件

基于以上目前单片机实践教学现状的分析，目前用于单片机仿真的软件较多，但是大部分侧重于软件仿真和算法的验证，使得学生无法进行单片机硬件开发；而一些软件则侧重于硬件的仿真，但是仅对CPU进行仿真，对于电路无法仿真，这使得学生无法系统的学习单片机的软件和硬件。对于单片机这样实践性很强的课程，提出了基于Protues仿真软件的实践教学。Protues仿真软件不仅可以对CPU而且对CPU电路的仿真能力很强，使得Protues仿真软件成为目前业界公认最好的仿真软件之一。Protues仿真软件是英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件，它不仅具有EDA工具的仿真软件功能，还能仿真单片机及器件。它是目前最好的仿真单片机及器件的工具。Protues具有显著的优点：

(1)支持当前的主流单片机，如8051系列、AVR系列、PIC系列等，提供丰富的接口器件。

(2)支持各种虚拟仪器，如示波器、信号发生器、逻辑分析仪等。

(3)支持模拟电路、数字电路及其单片机电路的仿真，如串口，I2C，SPI，键盘显示板，LCD显示等。

(4)强大的原理图绘制功能，可以在该软件中绘制电路的硬件电路原理图，具有较强的电路仿真能力。

(5)支持调试手段，在硬件仿真系统中可以设置断点、单步、全速调试，在软件调试中可以观察各个变量、寄存器的当前状态。

(6)支持第三方软件编译和调试环境。如Keil等。

3.2 Protues在单片机实践教学中的应用

基于Protues仿真软件是单片机实践教学的得力助手，其不仅把单片机具体功能形象化，达到了实物演示的效果，也可以将单片机的一些运行过程形象化，这是实物无法达到的效果。利用Protues提供的大量的元器件，可以解决学生在实验室有限的时间下和条件下无法完成的问题。学生可以课外根据自己的想法设计自己的作品，这样对单片机的硬件和软件可以有一个很好的理解。随着现代科技的发展，仿真技术已经越来越为重要，尤其是对许多前期产品的设计。它具有很强的设计灵活性，结果、过程的统一性。这样对实验室有限的硬件资源无疑提供了极大帮助，并且使得设计时间大大缩短，减少元器件的浪费。这样让学生大胆学习，创造性思考和设计，随之学生的兴趣也提高了，形成了一个良性循环，从根本上解决了单片机实践教学的弊端。

4 构造一个真实的单片机实践环境

4.1 单片机实践环境C语言的选择

单片机的C是在标准C语言的基础上扩展而来的，对于初学者无疑是最佳的编程语言选择，其不仅具备了汇编语言的一些特点，支持直接对物理地址的访问和硬件设备的操作，而且还具备了标准C语言的优点：

(1)简洁紧凑、灵活方便。这使得其可以像汇编语言一样的对位，字节，寄存器进行操作。C语言的语法限制不太严格，程序设计自由，语法比较灵活。

(2)运算符、数据结构丰富。C语言的运算符类型丰富，表达式类型多样化，可以灵活的使用各种运算符，数据类型丰富，能够实现各种复杂的数据结构的运算，这样对学习单片机的初学者很容易掌握。

(3)C语言是结构式语言。这种结构化编程使得程序层次清晰，便于使用，维护和调试。它是以函数形式提供给用户的，这些函数可以方便的调用，实现了模块化编程。

(4)生成的目标代码质量高，程序执行效率高。C语言不依赖于具体的硬件系统，其对于不同硬件而言，移植起来极为方便。C语言支持多种操作系统，随着单片机的深入学习，学习嵌入式操作系统的时候，需要移植操作系统，这就是其他语言不可比拟的优点。

4.2 构造一个真实的实践环境

虽然Protues仿真软件可以提供很好的仿真实验平台，但是与真实的实验环境还是有差距，首先应用Protues仿真软件仿真好单片机系统，然后动手实践设计制作出该系统。所需要的芯片可以通过网站申请获得或者利用实验室现有的芯片。现在，随着制作开发板的公司越来越多，开发板的价格也比较便宜，在100元左右，而且单片机的种类也很多、资源丰富，支持在线下载程序和仿真。利用其开发板的资源如A/D、D/A、PWM、温度传感器、串口、红外传感器、液晶等制作自己的作品。这样构造出一个真实的应用环境，在制作过程中可以增强分析问题、解决问题的能力。每年学校都会组织学生参加省电子大赛或者全国电子设计大赛，并且学校会安排老师进行比赛方面的培训并给予很大的支持。参加电子设计竞赛会增强自己调试能力，分析问题，解决问题的能力。经过比赛会学到很多平时学不到的东西，自己的动手实践能力和实际应用能力会有较大的提高。

5 结束语

单片机实验教学和实践是单片机课程非常重要的组成部分，重在培养学生的对单片机乃至嵌入式的浓厚兴趣，使得他们在以后的学习过程中，能够自发的学习各种电子技术。该课程也旨在锻炼学生的动手实践能力，分析问题解决问题的能力。作者结合自己在教学的实践心得，提出了通过Protues仿真软件来培养学生的软件设计，接口电路等硬件设计能力并且鼓励学生自己亲手实践自己制作单片机系统于达到理论与实践紧密结合的效果。

参考文献：

[1]　周航慈.单片机应用程序设计技术(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

[3]　宗慧.以能力培养为核心的单片机教学与探索[J].中国科技信息,2010,(11).

[3]　Proteus介绍.嵌入式系统设计仿真与开发平台研讨会专刊[C].

[4]　张军,吴教育,朱海兵.Proteus软件仿真与Keil的单片机系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2009,(1).

单片机实验教学范文第10篇

关键词：中专；单片机；教学改革；思考

在我国单片机的应用是相当广泛的，如：工业控制、仪器仪表、汽车、办公自动化等领域。但是，还有一个问题不容忽视，就是单片机在我国的市场占有率却很低，所以说单片机在我国的发展空间很大。因此，单片机这门课程成为了中等职业学校相关专业学生必修的课程。但是，对单片机的学习需要在理论和实践上都有很高的要求，不仅要对抽象的逻辑电路和编程技巧学习，还要具有独立动手解决实际问题的能力。但对于中专学校的学生而言，在基础上相对薄弱一些，因此在对单片机课程学习上相对困难些。针对这一现象，教师应注重单片机教学方法的不断改革，同时还要在教学改革期间不断思考并创新，进而适应中专学校学生的学习规律。

一、单片机课程教学的现状

在当前单片机教学中所存在的问题有，理论与实践之间存在脱节现象、教材的更新过快对知识的传播有所限制、实验设备的不足影响学生的创造力、在学生的考核制度上过于片面。对于以前的单片机教学方式主要是以理论知识的受教为主，对于这样的教学方式虽然教学方法上比较严谨，但脱离了实践，导致学生对学习产生枯燥和厌倦的感觉，进而失去了对这门课程学习的兴趣。在单片机课程的教材上看，它属于一种先进的技术，对技术而言始终走在社会的最前沿，相比之下，更新的相对快些。而对单片机的教材来看，还停留在传统的知识面上，严重影响了学生对单片机最新发展动态的学习。在教学中实验设备的简陋，对学生深入学习单片机起到了严重影响。在中专学校对学生在学习的考核上知识仅仅强调理论知识，而忽视了应用课程，进而影响到了对学生实际学习情况的全面了解。

二、单片机教学的改革思考

对于课程改革而言，只是一味地对学生综合职业能力、高新技术能力和创新能力的培训是不够的，还应对学生进行全面的素质教育。

1.课程内容的改革

对中专学校而言，课程内容的设计主要依据“够用、适用、实用”的原则。它主要是以单片机的内部结构和汇编语言为主对理论教学进行设计，软件仿真部分只是对其进行开发的相关工具进行简单介绍，而在硬件仿真上被完全的忽视，所以对课程内容的设计应以激发学生动手、动脑的原则为主进行设计，与实验的设计英语实际结合。因单片机在计算机发展的影响下不断发展。若中专学校想跟随单片机的发展，就必须对其所采用的教材进行及时的补充，或以项目的形式引入课堂。同时让学生对当前单片机产业的发展动态有所了解，这样更容易让学生涉及单片机的发展行列。只对教材的编写技巧注重和程序设计是不能够让学生掌握重点知识，必须要与硬件结合。因此，讲义的编写也是很重要的，对讲义的编写应从实际处编写和设计，还要与实际实验项目紧密相连。进而让学生更深入地了解单片机的运行原理。随着社会的发展，电子信息技术的发展尤其快速，同时新知识、新技术也层出不穷。为培养学生从业后查阅资料和收集信息的能力，在平时教学中利用网络资料来丰富教学内容，进而培养学生筛选整理资料的能力，也提高了学生自主学习的积极性。

2.教学软件的应用及对实验教学设计的优化

随着社会的发展，传统的教学方法已无法满足当今教学的要求。而多媒体的运用，在单片机教学中掀起了一股风波。对于单片机所设计的电路图、逻辑图和时序图在传统教学方式中不仅费时还费力，但是对软件教学，可以将有关图片和文字通过多媒体一一表现出来，进而提高了学生自主学习的积极性，并且省时省力。在单片机课程教学中，实验教学质最重要的一部分，它主要是对单片机实验课程教学起到了逐步引导、循环上升的作用，进而起到了优化作用。

3.考核制度制定以应用能力为主

对学生的学习情况采用科学的方式进行考核。对传统的考核制度进行改革，摆脱以前的对学生知识点的记忆能力的考核，应全面对学生进行考核，包括学生的思维能力、动手能力和创新能力。对考核的改革应从两方面进行：一是综合在考核中的应用，为了对学生综合的考核，应将笔试、项目方案设计以及实际操作等多种方式结合起来。二是注重应用能力的考核，在单片机课程实践教学中，实验设计是其中的一个重要的环节，同时也是对学生综合能力训练的关键所在。因此，在对学生所学情况进行考核时，应用能力的测试是至关重要的。

三、单片机课程设计改革的思考

通过课程设计改革在一个学期的运用，效果极其明显。主要体现在，学生学习的主动性提高、实际动手能力增强、对单片机教学中的实验给予补充和扩展，并把教学的中心从教师转移到学生等几方面。同时在其他的电类课程中，我们都可以进行相关类似的改革，进而提高我们的教学质量。随着社会的发展，我们应时刻了解社会对人才的需求特点，进而改革教学计划。同时在教学方法上应从学生的实际情况出发。进而培养出社会需要的人才，使我们的学校充满活力。