时间：2023-03-17 22:37:18
【关键词】单片机 作用原理 接口技术
新时代背景下，社会的发展和科技的进步，使得各类先进的科学技术被应用于众多的生产与生活领域，作为电子信息工程中重要的组成部分，单片机也得到了广泛的应用与普及，可以说，在现阶段的众多领域中，都能够发现单片机应用的身影。而对于单片机而言，若想在更多的生产与生活领域中应用到单片机技术，则需要对单片机的作用原理及接口技术等做深入的探讨和分析，以此来掌握单片机所能够应用到的领域和范围。同时，通过对单片机的原理及接口技术的灵活掌握与运用，才能使单片机技术得到更深程度的技术发掘和运用。因此，对于“单片机的原理及接口技术”的研究，就具有极大的现实意义。
1 单片机的原理
对于单片机而言，是一类集成芯片的总称，也可将其理解为能够独立工作的微型计算机。在此单片机的芯片上，会涉及到CPU、ROM、RAM等通过I/O接口进行结合的独立运转系统。而针对不同的应用范畴和领域，还应在单片机上添加相应的部件，以此来确保单片机各种功能的应用于实现。而单片机的设计思路，应追溯到上个世纪的80年代，专家和学者们，希望通过一块较小的继承芯片，来容纳单片机中的处理系统及众多设备，这将使得此类集成系统的效果更佳的优良，并同时能够使单片机内的系统等得以相应的收缩。可以说，对于单片机来讲，其主要的功能，即是进行实时控制功能的实现，并能够做到在线操控。而单片机芯片内由于部件的收缩与削减，使得其并无较好的抗干扰能力，这便需要针对单片机所应用的领域与所实现的具体功能，来对其抗干扰能力进行必要的加强。此外，单片机能的程序也可通过不同的功能而做出相应的调整，并配以相应的辅助部件，以达到较为特殊功能的实现。有时在完成较为大型的功能及任务时，还可将单片机中用作不同处理与运行功能的芯片进行整合，这不仅加强了单片机的智能化程度，还在很大程度上提升了单片机的工作效率。
2 单片机的接口技术
现阶段，在投入应用的众多类型控制器中，均使其智能化水平得到较高的发展与提升。直至现阶段为止，众多新型的设备，已经逐步取代了以往较为落后的输入与输出设备。伴随着时代的发展和科技的进步，越来越多外形各异，且价格低廉的USB存储设备，受到人们的普遍关注与喜爱。并且，此种带有USB接口的存储设备随着技术的革新，变得愈加的符合人们的需求，不仅内部的存储空间增大，其体积也在随之减少。同时，此类USB接口的存储设备，逐渐发展成为能够随身携带的U盘或移动硬盘，在功能性上较之传统的软盘，从各个方面都体现出碾压性的优势。而且，由于其能够与计算机接口直接连接，进行数据信息的读写功能，使之应用范围愈加深入与广泛。其接口原理为：通过SL8HHS芯片及相应的USB协议，使其能够通过芯片所涵w的双任务端口，将由芯片读取的各类信息，写入U盘之中。因此，SL8HHS芯片能够达成单片机与多种USB之间的相互连接及数据传输功能。并且，依据单片机的功能，其能够操控所收集到的数据信息；USB控制其则能够操控U盘及其起到连接作用的接口，并进行数据的接收与传输；RAM则可进行数据信息的临时缓冲存储。通过此种接口技术，并配以其他配件芯片，实现了单片机的各类信息读取、传输、以及写入等功能。
3 单片机所应用到的领域
根据上述单片机的作用原理，可将其应用于众多电子信息设备与仪器之中。例如：单片机在工业操控技术中的应用、在各类仪器与仪表上的应用、服务设施中的应用、以及众多为人们生产与生活提供便利的领域等等。由于单片机自身所具备的特点为体积小、能耗低，但功能性与可操控性方面则较为强大，这使得将其应用于智能化的操控设备与仪器中，将会发挥其极为明显的功用。若将其应用于智能化的仪器或仪表之中，则能够对仪器设备中所涉及到的各类数据：温度、湿度、运转速率、额定功率、以及最大功率等数据信息，进行准确的测算及控制。同时，由于将单片机应用于此类具有智能化的仪器或仪表之中，也能够使此类仪器仪表的自动化水平得以进一步提升，从而真正实现其自动化水平增强。若将单片机应用于工业化的机械或设备操控上，则能够促使工业化机械及设备在操控效率和便捷程度上得以提升。现阶段，由于科学技术的改良与完善，使得单片机技术逐步进入人们生活的视野，为人们的日常生活提供多样化的服务与便利。例如：我们在日常生活中应用到的电视、冰箱、洗衣机、热水器、空调、以及其他家用电器设备，都含有单片机作用的功劳。而随着互联网+时代的进入，使得单片机在接口技术上有了全新的发展与突破，即能够通过所增加的通信接口来逐步满足计算机及网络通信间的数据传输功能。此外，在航天、医疗、国防、以及科研等领域里，单片机都在不同程度的发挥着其巨大的作用。
4 单片机研发的主要方面
首先，是将单片机的抗干扰能力通过研发得以加强。现阶段，单片机进行干扰排除的方式主要为外部操作，即将干扰源或干扰路径切断。虽然也能够起到防止干扰的作用和效果，但却无法做到真正意义上的抗干扰。对此，应从单片机的硬件方面入手，逐渐将其抗干扰能力加强。其次，是要将单片机编程效率提升。在对单片机进行编程的过程中，所应用到的语言类型大多为C语言，若要提升单片机编程效率，则应在不断加强C语言编程效率的同时，还要尽量找寻出效率更高的编程语言类型，以此来提升单片机编程过程中的实际效率。
5 结语
综上所述，文中通过对单片机的作用原理及接口技术的分析与研究，总结出单片机所能应用到的领域。并通过分析得出，若要将单片机进行深入的应用，则应当从提升单片机的抗干扰性、以及加强编程语言的效率等方面入手，唯有如此，才能使单片机技术在更多的领域内得以应用，并对社会的生产和人们的生活，产生更为多样的效用。
参考文献
[1]陈杰.论单片机的原理及接口技术[J].电子世界，2014（12）：387.
[2]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（S2）：188-190.
[3]凌震乾.论单片机原理与接口技术课程设计性实验的开设[J].教育与职业，2011（09）：164-165.
作者单位
关键词：高等院校；微机原理；单片机；教学改革
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)07-0074-03
0 引 言
微机原理及应用和单片机原理及应用是现今大多数院校自动化、电气自动化等信息工程类专业的重要课程。微机原理偏向于原理性的介绍，涉及的实验比较简单；而单片机则更偏向于应用性，涉及的实验较多。这两门课程的实验过程及使用的芯片及编程的的方式非常类似。大多数院校选择先开设微机原理的课程，在随后的一个学期开设单片机的课程。这样的选择在逻辑上没有错误，可毕竟这两门课程有很大的相似之处，但又有各自的特点。微机原理和单片机的内容既相关又有明显的区别，前后开课会使得学生可能产生忘了前面、记不住后面的感觉，同时两门课的相似点又使得学生区分不清，对内容产生混淆。而实验的环节，用的实验箱不同，虽然芯片不同，学生也仅仅为做而做。在实际教学中，会经常碰到学生提出“微机原理的汇编语言编程要分段(segment)，而单片机的汇编语言编程为何不分段”、“微机原理课里的标志寄存器有16位，为什么单片机里才有8位”等问题。此外，这两门课一般都由同一位教师讲授，教师备课时不由得对比着备课，在教学中自然把两门课相关知识点进行描述或比较，使得单一门课程的教学时间无形中被占用。对此，以笔者实际的教学经验，现对这两门课程的教学改革进行一些探讨。
1 课程改革思路
微机原理及应用课程主要是帮助学生理解计算机的原理和结构，通过学习，使学生熟悉一款比较经典的CPU和以该CPU为中心的总线、存储器存储过程等数据处理以及用汇编语言编写程序的方法；同时，还涉及了诸如8255、8259A等一些芯片的运用及接口编程知识，微机原理及应用偏向于原理性的阐述。而单片机原理及应用课程主要是针对某类型已经非常成熟的单片机型号，帮助学生学会如何使用单片微型机以及针对实现不同的功能进行编程的知识，该课程更偏向于应用。
这两门课程的内容既有很大交叉，又有各自的特点：微机原理及应用理论更系统，单片机应用性更强。独立开设两门课程，不可避免地会出现知识点的重复和各自重点的缺失。由此，针对这两门课程授课过程中的不足，笔者有了对这两门课程进行改革的想法。即：同步开课，结合实际教授理论内容，合理分配实验学时等。
2 教学方面
2.1 教学内容
在理论教学方面，笔者对微机原理和单片机的教学内容进行了整合。微机原理基于冯·诺依曼结构，这种理论更易于学生了解计算机体系和计算机系统的工作方式；单片机本质上也是计算机系统，只是性能弱，功能单一。因此，在理论讲课过程中，应该以微机原理为主，同时针对微机原理和单片机的明显不同，比如同是45H，在微机原理中是立即数，在单片机中是存储的地址等，在这方面加以重点讲解。微机原理的内容较多，涉及面广，如果对知识点面面俱到，不仅时间不够，而且学生的学习积极性肯定不高。单片机原理课程主要基于80C51单片机进行讲解，并介绍单片机的特点、在片资源、汇编语言编程、片内接口及中断、通信及A/D、D/A转换等。在这当中，肯定会遇到一些和微机原理相冲突的地方，不论讲解与否，势必会影响到后续课程讲授的连贯和流畅，因此，必须要对相关内容进行取舍。
在此，建议对于汇编语言内容，讲解计算机概论的同时兼顾单片机的兴起和发展；对指令系统的内容进行讲授，同时要总结微机原理和单片机指令的异同以及寄存器的差别等；程序设计部分就放到单片机教学部分讲授，因为汇编语言的程序设计方法这时并不是最重要的，而且此时的汇编程序与单片机编程的汇编程序有一定的不同，并且应用性不强。在此学生能读懂程序或者能编写一些小的程序就达到要求了，而在以后单片机编程的学习中，再着重教授学生程序设计的方法。同时，应当给学生指出计算机汇编和单片机编程的差异，特别是容易混淆和产生笔误以及一些诸如RET/IRET等具有极大相似而又是不同从属的指令。指令系统的学习也只是学习经常使用的指令，主要通过对比的方式使学生对单片机的编程指令有更深的印象，同时对单片机的111条指令进行系统的分类，使学生记忆更加深刻，其他的就一笔带过。中断控制器8259A、DMA控制器、定时器/计数器这些内容基本一样，就可以压缩到一起讲，然后把省下重复上课的学时投入到实验中。串行通信的内容在原理上是一样的，针对自动化/电气工程及其自动化专业的学生，他们毕竟不是计算机专业的，所以微机原理方面属于选学内容，而实际操作中，单片机的很多问题都出现在通信及其协议上。因此，对于波特率、串并行通信及其工作方式以及双机通信的例子应该进行重点讲解，力求学生做到熟练应用的水平，这对学生在以后的单片机课程设计或者以后从事相关的工作都有较高的实用及应用价值。而由此衍生的串行总线、总线的扩展则适当讲解，目的是使学生在以后碰到相关问题时不会乱了阵脚，同时提前给他们解决相关问题的信心。
【关键词】单片机；Proteus；教学改革
Abstract：This article analyzes the drawback of the MCU teaching in the high school，and proposes a reform measure of single chip computer based on proteus and keil simulation software，makes up for the drawback of traditional teaching method.This method enriches the theory teaching methods，motivates students’interest，and training students’practical ability.
key words：MCU；proteus；Teaching reform
由于单片机体积小、可靠性高、功能较强、价格便宜以及应用广泛等诸多优点，被广泛应用于工业控制、自动化设备、仪器仪表、现代化家电以及通信等各个领域。单片机原理及应用课程是高等院校自动化、电气工程及其自动化和电子信息工程等专业的一门专业基础课，在学生以后的毕业设计、电子竞赛和工作中会起到很大的作用。单片机原理及应用课程已经成为各大学和高职院校机相关专业开始的一门重要的课程。然而，在传统教学中，这门课程的教学偏重理论教学，而且实践教学内容老旧，不能跟随时代的发展而进行相应的调整[1]。单片机课程的教学需要老师能够转变教学观念，从注重知识向注重技能教学进行转变。本文探讨了基于Proteus仿真软件的单片机教学，希望能为广大单片机教学工作者提供一点思考。
1.单片机目前教学中存在的问题
传统的单片机课程教学存在许多问题，主要表现在课堂教学主要以PPT形式讲解内容，缺乏生动性和演示效果；单片机实验主要以实验箱为主，只能完成一些基础性实验，很难实现现代实验教学改革中提出的“优化课内，强化课外”的实验教学意识。不利于学生综合知识体系的建立，更不利于培养学生的创新思维和创新能力[2]；上课及实验以汇编语言教学为主，主要的实验内容为指令的操作训练及部分外设的简单编程。此种教学实验方法已经远远落后于社会对单片机开发设计人才的需要。培养出来的学生在毕业设计需要进行单片机综合设计的时候表现出不知所措，也不知道如何进行芯片选型，更不必说如何进行完整的系统方案设计[3]。这些都是以往单片机教学中存在的问题
2.教学改革手段
将Proteus和Keil引入到单片机课堂教学。Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。此外，Proteus软件具有强大的单片机原理图制作能力，并且能对设计的电路图进行实时交互式仿真，能为设计人员提供多种虚拟仪器。它是目前最好的仿真单片机及器件的工具。目前，该软件在国内已经受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师以及致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐[4][5]。
下面笔者以一个实例为例来介绍基于Proteus和Keil的单片机教学方法。实例主要包括单片机AT89C51、串口、七段共阳极显示数码管。串口采用查询法接收数据。查询法的原理是不停的检测串口接收中断标志RI，当RI等于1时，代表接收到数据，立即将RI标志手动清零。然后将接收到的数据转换成数码管可以显示的代码，然后送P1口显示[6]。同时，将接收到的数据通过串口回传。仿真时要用到串口调试助手，本文采用的串口调试软件为ComMaster。将串口调试软件和Proteus中的串口的接口和波特率设置好以后，就可以通过ComMaster把数据传送到单片机，同时会接收到回传的数据。可以观察接收到的数据和发送的收据是否一致，这样也可以检验程序设计的是否有问题。
图1 单片机串口接收数据并显示
图2 Keil开发编译环境
需要注意的是Proteus仿真软件中，单片机与PC串口连接时单片机RXD与PC串口的RXD连接，单片机的TXD与PC机的TXD相连，而实际的单片机开发板与PC机相连的时候，单片机的RXD要与PC机的TXD相连。
通过结合Proteus软件和Keil C51软件对51单片机的串口进行仿真后，学生能对51单片机串口的硬件电路设计和程序设计有一个很好的理解。同时，此案例能够将51单片机和PC机串口通信的问题在学生脑海中建立一个直观的印象，加深学生对本次授课内容的理解和直观感受。
3.结束语
Proteus和Keil仿真软件的引入，从某种程度上说是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。采用Proteus仿真软件结合Keil C51单片机开发环境，能够解决目前单片机教学中教学案例陈旧、设备更新速度慢等问题，提高了单片机课程的教学质量，对于提升学生的单片机设计能力和创新能力具有非常明显的效果。本文所讨论的单片机教学改革形式已经在时间教学过程中得到实施，有了一些初步的成果：学生的学习积极性得到提高，教学的效果有了提升。
参考文献
[1]唐雨红.基于Proteus的《单片机原理及应用》教学应用研究[J].江苏教育学院学报，2013，29（1）：33-34.
[2]袁锋伟，赵立宏，朱慧玲，等.基于Proteus的单片机课程教学与实验改革[J].实验室研究与探索，2007，26 （12）：75-78.
[3]张晴，刘为.单片机实验教学改革[J].实验室研究与探索，2003，22（4）：27-28.
[4]张宏伟，阎有运，王新.单片机实践教学中所存在问题[J].实验室研究与探索，2009，28（4）：206-208.
[5]陈晓雯.单片机教学改革的研究与实践[J].信息与电脑，2011，5（2）：202-203.
[6]胡辉.单片机原理及应用[M].北京：中国水利水电出版社，2009：15-16.
摘要：本文分析了以往单片机教学存在的问题，根据自己的教学经验提出了新的层次教学法，满足了不同能力层次学生的要求，提高了教学效果和学生实践动手能力。
关键词：单片机；教学法；层次式教学
中图分类号：G642 文献标识码：B
1单片机原理教学存在问题
1.1传统的课堂教学模式
传统的教学思路是按照教材的顺序，先讲单片机硬件基础知识，再讲指令系统和汇编语言程序的编制，最后讲接口技术和一个单片机应用实例。学生只有在课程学习的最后才接触到单片机的实际应用系统，而在此之前的学习由于学习目标不明确，学生会感到学习内容枯燥乏味，学习了也不知道怎么用，故而学习的兴趣不高。
1.2传统的课堂与实验教学模式
现在的单片机实验设备很完善，能操作的实验项目非常多，实验指导书对实验步骤、方法等规定得很详细，学生只能在固定的实验题目范围变更接线，最多是在本程序内修改一下程序，动脑和动手的机会极少。实验内容充其量就是主要是验证书本上的原理，表面上学生很好地完成了实验，实际上助长了学生的依赖性，无法发挥学生的想象力和主观能动性，从某种程度上禁锢了学生的思路，扼杀了学生孕育创新意识，忽略工程设计方面的训练，缺少文献资料查阅能力的训练，缺乏对新器件、新电路应用的认识，对单片机在工程中的应用更是一知半解，这个问题在毕业设计环节中反映更强烈。
实验教学缺乏完善的考核机制，实验教学内容往往随教师的喜好而定，且实验考核方法不完善，“重知识、轻能力、重记忆、轻创新、重理论、轻操作”的考核模式普遍存在，从一定程度上助长了学生普遍不重视实际应用的不良风气。
2课程层次式教学改革
单片机原理及应用是一硬件设计和软件编程相结合的实践性强的课程，硬件是应用基础，但功能实现又离不开软件，只有硬件和软件都掌握了才能应用，针对单片机课程这个特点，笔者结合多年的教学经验，对单片机教学提出层次式教学方法。所谓层次式就是根据单片机课程特点，以人的认知规律为主线，把教学内容分为学习单片机基本知识和功能结构、熟练掌握基本功能应用和单片机系统应用等阶段方法来学习以及考核办法。实施分层教学法首先要根据学生的实际情况、教学目标以及教学学时来合理的确定这几个授课阶段的学时数。我们可以把单片机教学的层次阶段概括为“学”、“练”、“用”以及“考”四个层次。
2.1学――学习单片机基本功能结构和指令系统
这个层次内容包括单片机基本知识、硬件结构、指令系统、编程技术、汇编的编辑调试等几大块的内容。教学原则可在老师指导下学习最起码的基础，先学“一知半解”，不求多，不求快 ，也不求“全面”，更不求“系统”。以老师的教授为主，让学生感性认识、熟悉为目的，同时在教学过程中也要采取教学技巧。
(1) 上好第一堂课
兴趣是最好的老师，如何让学生对“单片机原理与应用”课程学习感兴趣第一次课精彩的开场白尤其重要。最好的方法就是现场演示，例如演示预先编好“跑马灯控制”，先用PowerPoint演示该控制程序的硬件结构原理图、程序清单等，然后现场把源程序经Keil C编译成Hex文件，通过刻录器刻录到芯片AT80C51中，通过面包板把石英晶体和电容连接到AT80C51芯片引脚XTAL1、XTAL2以及RST上就构成了单片机的最小系统，通过P1口连接上8个LED，加上5V的电源(可通过干电池提供)确定无误后，就可以看到结果了。整个过程只花10分钟的时间，但却让学生了解这门课是与实际应用紧密结合的，并且初步了解单片机的开发过程，接着介绍单片机控制系统在工业、农业、国防等生产生活领域的应用，向学生交代课程的主要内容和教学目的，使学生对单片机系统有一个深刻的感性认识，提高学生的学习兴趣，为学好本门课程奠定坚实的基础。
(2) 实物教学法
在教学过程中，讲授的理论是抽象的，最好让学生看实物，一边观察实物一边学习，把理论体现到实物上去，例如讲芯片引脚时，让学生看看芯片80C51实物，针对实物讲引脚的功能、结构、使用方法等；在讲到单片机的定时计数、串行通信等功能时列举一些学生们平时能够见到的仪器设备，如在物理实验中用到的数字毫秒计时器、数字信号发生器等，以增加学生对单片机应用的感性认识，引发学生求知探索的强烈欲望。
(3) 指令讲授技巧记忆法
指令是程序编写的基础，如何让学生熟悉掌握MCS-51的111条指令，在按功能分为成的五类指令里，根据其功能，抓住其源、目的操作数的不同组合，再辅之以下面的教授方法，是完全能记住的。
① 指令图示讲授记忆法
图示记忆法是把操作功能相同或相似、但其操作数不同的指令，用图形和箭头将目的、源操作数的关系表示出来的一种记忆方法。例如：由助记符MOV、MOVX、MOVC组成的送数组指令，可以用图1、图2、图3表示。
② 英文还原讲授记忆法。
单片机的操作码助记符是该指令功能的英文缩写，有些指令容易混淆，可将缩写还原成英语原文，再对照汉语有助于理解其助记符含义，从而加强记忆。例如：短转移(SJMP)
Short Jump；长转移(LJMP)Long jump；比较转移(CJNE)Compare
Jump Not Equality；绝对转移(AJMP)Absolute jump；交换(XCH)Exchange；左环移(RL)Rotate Left；进位左环移(RLC)
Rotate Left Carry；右环移(RR)Rotate Right；进位右环移(RRC)Rotate Right Rarry。
③ 口诀记忆法
对于有些指令，我们可以把相关的功能用精练的语言编成一句话来记忆。如PUSH direct和POP direct这两条指令。初学者常常分不清堆栈SP的变化情况，为此编成这样一句话：(SP的内容)加1(direct的内容)再入栈，(SP的内容)弹出(到direct单元)SP才减1。又如乘法指令中积的存放，除法指令中被除数和除数以及商的存放，都可以编成口诀记忆如下：
MULAB高位积(存于)B，低位积(存于)A；DIV ABA除以B，商(存于)A余(下)B。
总之，在讲授单片机的指令系统时，充分运用技巧，寓指令于例子当中，可以将单片机实验中的实例穿插在指令系统中介绍，并注意实例中涉及的指令尽量使用已教过的指令，让学生尽快熟悉掌握这些指令。
(4) 模拟仿真教学法
在指令学习过程中，先用软件进行程序运行模拟仿真，让学生看到指令执行的真实效果，更确切地体会到每一条指令执行时的内部过程，这样学生学指令轻松了，就激起了学习兴趣，学习汇编指令时不再枯燥无味。与此同时，尽可能让学生逐渐熟悉汇编程序编写调试的方法、技巧等。同时教导学生多读书上的例题和别人编写的程序，自己再结合实际初步编写一些程序。
2.2练――单片机基本功能应用练习
“练”这个层次主要是对单片机熟练掌握各功能模块应用，包括基本输入输出应用、定时器应用、中断应用、串行口应用、并行口扩展应用、A/D、D/A应用等，同时加强编程能力。在这个层次倡导实验教学为主，课堂教学为辅的教学指导思想，同时加大实验室开放力度，保证学生实验时间。具体来说，就是以学生实验为主，教师主要任务就是针对每个功能选择、设计实例，同时把实例分解成若干个任务，针对每个任务细分为具体的教学知识点，以深入理解第一个层次学习的各知识点，通过对知识点的深入理解，再独立完成每个任务所需的实验项目来达到教学目的。所以教师在设计教学实例时，遵循由浅入深，由易到难的原则，可设计/选择三种层次的实验项目：
① 验证性实验，用来验证每一个功能模块的工作原理，在设计时一般较简单，功能单一，就是用来加深对知识点的理解，并不断反复修改实现不同功能要求，以提高基本运用和基础编程能力。
② 综合性实验，多个功能模块综合使用，程序较复杂，使编成能力和运用能力进一步提高。
③ 创新性实验，要求学生学会查阅参考资料、独立设计实验的硬件电路和程序，并对软件进行调试的能力。
同时要正确地引导学生从已熟知的内容入手，不断增强自信心、慢慢的把所学的知识有效地形成一个方向明确、思实验路清晰、具有内在联系的问题链。
2.3用――单片机的应用实践
这个层次主要是把单片机分散、独立的知识融会贯通，集中应用到具体系统中去，培养学生单片机的实际综合开发能力，通常以课程设计的形式体现。在设计之前只为学生作简单的提示，主要靠学生自己去摸索，学会查阅参考资料，自己决定采用什么方案、如何选用芯片、如何组织器件、如何编程实现等，并对软硬件进行联机调试、指标测试。在调试过程中，学生学会自己动手分析结果，解决实验中出现的问题，在解决问题的过程中进一步加深对单片机应用系统软硬件设计的理解，提高学生独立学习的能力，增强学生的自信心。当课题完成后，还要求学生写出课程设计报告，使课程设计的过程与毕业设计相似，使学生了解完成一个课题的全过程。这样的课程设计不仅提高了学生的综合设计能力，而且培养了学生严谨的科学态度，为他们今后进一步的学习和深造打下了基础。实践证明在完成课程设计后，学生的设计能力和实际动手能力普遍提高了。
2.4考――单片机教学的考核
为了强化学生的动手能力和应用能力，对课程的考核成绩采用结构化成绩，由3部分组成:主卷成绩(期终理论笔试)占40%，副卷成绩占30%，平时实验成绩30%组成，创新、论文等作另外加分。
平时实验成绩主要由出勤率、实验态度、实验动手能力、实验成功率和实验报告成绩等内容组成。实验报告成绩依据学生实验记录、实验内容完成情况及实验报告质量等组成。
副卷成绩主要包括课程设计成绩和实验考核成绩。课程设计成绩主要是考查学生在知识运用上表现出来的独立设计和综合分析能力以及解决问题的能力，要求学生重视平时知识的积累、能力的培养和树立严谨的科学态度。实验考核要求学生现场抽题完成，允许学生带教材、作业本和辅导书参加考试，但不能讨论，在规定时间内完成一个较为简单的设计性实验，并且现场完成实验报告。教师根据实验结果现场给予评分，旨在考查学生的理论基础和应用知识的能力。
加分项用于鼓励和培养学生创新精神。当学生有所创新、有不同于其他同学的设计功能、程序部分涉及教学以外的知识、协助老师完成科研成果、发表相关的论文时，教师酌情加分。新的考核方式更注重实践能力的培养。
3结束语
经过几年实践证明，这种教学方法能满足不同能力的学生的需求，逐步改变了学生对单片机技术畏惧的态度，从下手到自行开发出实验产品，这都是加强教学改革的结果。本教学方法符合我校提出的加强学生的实践能力，培养“应用型、开发型”人才为目标，开拓学生出口(就业)。当然在教学改革中仍然有大量的工作要做，还有许多课题有待进一步探索、完善。
参 考 文 献
[1] 肖洪兵,胡辉,郭速学. 跟我学单片机[M]. 北京航空航天大学出版社,2002.
[2] 何立民. 单片机高级教程[M]. 北京航空航天大学出版社,2000.
[3] 丁留贯. 《单片机原理与应用》课程教学方法的探讨[J]. 气象教育与科技,2006,(3):20-23.
[4] 鲁俊生,万忠,万光毅. 单片机课程教学改革的实践和思考[J]. 实验室研究与探索,2004,(3):54-56.
[5] 张晴. 单片机实验教学改革[J]. 实验室研究与探索,2003,22(4):27-29.
[6] 朱月秀. 单片机实验教学改革的探索[J]. 实验室研究与探索,2002,21(4):17-19.
关键词：单片机；Proteus仿真；C51语言；虚拟实验室；创新培养
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）30-0123-02
An Exploration on the Teaching of the SCM Course
YU Lei， LIU Huai-yu
（Huaibei Normal University， Huaibei 235000， China）
Abstract： For the existing problems in teaching of SCM（single chip microcomputer） course and the need for innovative personnel training， some ideas and plans in Theory Teaching and Experiment Teaching are given. To establish teaching system of SCM， it takes the interest as the guide and the design as the main line， with the combination of theory and experiment for the purpose， it also takes the training of innovative ability and practical ability as the target.The result shows that it improves the students' professional ability and innovation ability with the new teaching system.
Key words： SCM； Proteus simulation； C51 language； virtual lab； innovative training
《单片机原理与应用》是高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气控制等专业所开设的一门必修课。该课程综合性、实践性以及应用性都很强，不仅要求学生掌握单片机及其相关知识，还要求学生具有单片机应用系统设计的能力，对培养学生的实践动手能力和创新能力具有重要的意义。然而，既让学生掌握基础知识，又让学生尽快地掌握设计技巧，这无疑是对学生能力和耐心的一个挑战，在实际的教学过程中，一些学生反映该课程比较抽象难懂，从而导致部分学生“遇难而止”，失去了学习单片机的激情和兴趣。
针对这个问题，我们从单片机理论教学和单片机实验教学两个方面进行了一些探索，这对学生的学习兴趣和实践动手能力有了很大的提高。
1 单片机理论教学
理论教学是获取专业知识的基础和主要途径，良好的教学氛围不仅能使同学们轻松地掌握理论知识，还能提高同学们的学习兴趣。
1.1 抓住学生的好奇心
好奇心往往是兴趣培养的动力源泉，抓住学生的好奇心在提高学习兴趣方面至关重要。如我在上第一节课时，没有去过分地强调什么是单片机，学好单片机有什么好处等，而是告诉同学们今天给他们带来一个非常有趣的玩具，然后直接拿了我们自己设计的一款循迹小车，并让某位同学在地上随意画出的一条路径，通过观察一下小车的运行情况，让同学们发挥想象力，猜想一下小车怎么知道行驶路线、怎么进行方向控制等，最后告诉他们“这都是由我们将要学习的单片机进行控制的”。这样就一下子吸引了学生的眼光，也激发了学习和探索单片机的兴趣。
1.2 “虚拟实验室”式的课堂教学
《单片机原理与应用》不仅需要熟悉硬件电路的设计和结构，还要掌握软件编程方法和技巧，一段程序对不对，到底在控制方面起不起作用，那要结合软硬件一起来进行调试，为此，我们将“虚拟实验室”搬进了课堂。“虚拟实验室”由Proteus和Keil C51软件组成，其中，Proteus提供了丰富的模拟和数字器件模型，可以完整地仿真51系列单片机及其相连的模拟和数字电路，充当了实验室里开发板的角色；而Keil C51软件是一个51系列单片机软件开发平台，采用C51语言进行编程，在调试程序和仿真等方面有很强的功能。采用Proteus和Keil C51软件相结合，能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化、具体化，更容易让人接受。
1.3 “找茬”互动教学
通过Proteus画出硬件电路图，将Keil C51软件编写程序写进去，演示一下正确的结果，如果仅仅如此，那么久而久之学生也会感到乏味，因此一定要在教学的过程中制造一点“麻烦”，让同学们来“找茬”。如在讲到单片机P0-P3口时，为了强调“P0口做I/O时必须外加上拉电阻”这个知识点，在Proteus画P0控制LED电路图时，故意不加上拉电阻，结果发现P0引脚变灰色，LED不亮，然后再试一试其他端口，LED却可以点亮，让学生找出哪地方出现了问题，怎么去修改，P0口和其他端口有什么区别等。这样就会加深学生的印象，无形中牢牢掌握了该知识点，这要比“强调-强调-再强调”有效地多。同样的方法也可以用在Keil C51软件编程中。
2 单片机实验教学
理论教学和实验教学是紧密结合的，单片机实验教学对于培养学生的动手能力和创新意识有着十分重要的作用。
2.1 验证与设计相结合
验证型实验并不是简简单单地验证一下结果正确与否，而是通过实验来发现问题并寻求解决问题的方法，从而巩固和提高所学的知识。然而，目前的单片机实验大多数以验证为主，实验内容比较单一，实验本身没有太大的创造性，对学生的设计能力要求不高，学生只需在实验箱上连接几条线，编写或修改一段简单的实验程序就可以完成，这样学生只知道怎么做，根本不知道自己为什么要这么做，严重束缚了学生的想象力和创造力。因此，必须通过设计型实验来弥补其中的不足。实验课上由被动转为主动， 不再是依葫芦画瓢。
如在讲到“中断”时，除了让同学们验证一下单片机5个中断源的设置和工作原理外，可以让他们设计一款简单的频率计或是数字钟，这样就可以将中断、数码管动态扫描、按键扫描等综合应用到一起，为单片机系统的设计打下了良好的基础。
2.2 命题和自命题相结合
在设计型实验中，也要采用命题和自命题相结合的方式。先以命题形式出现，由老师出题，这样题目涵盖面比较广，可以全面考查到各个知识点，如上面提到的数字钟的设计。自命题型实验是让一组学生根据自己的兴趣和爱好，自己出题目，一般只注重开发的过程，而不重视最终的结果，因为有可能部分学生出的题目过难而最终无法实现。对于无法完成的小组，要找出原因，是硬件本身的缺陷，还是软件设计方面的不足，自己在命题时，忽略掉哪些因素等等。自命题型实验关键就是激发学生的创新思维，培养学生的团队意识，提高组织协调能力、发现问题和解决问题的能力。
从命题到自命题，从“让我做什么”到“我要做什么”，让学生体味一下两者的不同之处，在经过实战演习后，熟练掌握工程项目的开发流程，
3 结语
《单片机原理与应用》是一门软硬件综合、应用性比较强的课程，在整个的教学过程中，建立以兴趣为引导，以单片机系统的设计为主线，以理论和实验相结合为宗旨，以培养创新能力和实践能力为目标的单片机课程教学体系，运用多媒体技术和“虚拟实验室”软件等多种手段，由整体到具体、由简单到复杂、由模块到系统，循序渐进，加强学生动手操作能力和单片机系统开发能力的培养。经过教学改革，我校学生在全国大学生电子设计大赛、全国信息技术应用水平大赛等各项比赛中所取得了良好的成绩，对提高学生的专业知识水平和创新能力方面具有明显的优势。
参考文献：
[1] 胡敬朋， 王聪. 单片机项目教学研究及实践[J]. 电气电子教学学报， 2009， 31（5）： 82-84.
[2] 唐炜. 基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J]. 实验室研究与探索， 2010，29（5） ：130-132.
[3] 程磊，金庆华.基于仿真软件的单片机课程项目式教学的研究[J].电脑知识与技术，2015，11（12）：115-116
【关键词】单片机；教学目标；教学方法
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。由此可见，《单片机原理及接口技术》是电子类专业本、专科学生的一门核心课程。通过本门课程的学习，使学生具有单片机应用系统硬件设计及软件编程的能力，为将来学习DSP、嵌入式系统、毕业设计及参加工作打下良好的基础。因此做好该课程的教学，对提高教学质量和培养学生的创新能力具有重要的意义。因此，如何提高教学效果，激发学生们的学习兴趣，培养学生们分析解决问题的能力，是教学过程中必须要解决的问题。下面结合作者多年的教学实践，从几个方面进行探讨。
1.根据教学目标确定教学内容
《单片机原理及接口技术》的教学目的是使学生初步掌握单片机工作的基本原理和接口技术，熟悉汇编语言，能够将软硬件结合起来进行开发应用等，为后续课程的学习以及未来从事微机系统设计开发工作打下良好的基础。因此，必须根据教学目标选择教学内容。
早期的单片机都是8位或4位的。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。按常理，我们应该讲授最新最先进单片机，不仅速度快而且功能十分丰富强大，但在教学中我们仍选用的51系列的8位单片机为主，16位的单片机为辅。8位机始终是嵌入式低端应用主要机型，而且在未来相当长的时间里，仍会保持这个势头。16位机是电子设计竞赛中经常出现的机型，所以也要根据课时安排，加以补充。
汇编语言最接近机器码的一种语言，其主要优点是占用资源少，程序执行效率高，但是不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。C语言是一种结构化的高级语言，其优点是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言，缺点是占用资源较多，执行效率没有汇编高。在教学过程中，我们该选择汇编语言还是C语言呢？汇编语言有利于我们理解单片机的工作原理，所以在介绍其工作原理部分，应该适当介绍。而在历年的电子竞赛中，学生采用汇编编程的很少，所以在接口与应用部分，要详细讲解C语言。
单片机教材中的原理图，是反映出各个部件的组成，及其工作原理。在课堂教学中，经常被重视。还有一种时序图，可能讲解的并不细致。在单片机教材中出现过读取内外部数据的时序图，帮助学生理解数据读取的整个过程。这些内容还应该做些扩展，要求学生掌握在该过程中，需要哪些引脚参与，什么时候这些引脚信号起作用。这样做的目的在于学生掌握以后，在比赛中出现其他的时序图，就可以理解。例如，今年四川省的电子设计大赛E题-激光枪自动射击装置，该题中需要使用摄像头进行控制。很多学生对于摄像头和FIFO芯片的工作时序理解不太清楚。如果这个环节不了解，后面的设计就很可能做不出来。
2.应用多种教学方法和手段
该课程内容多、知识点零散，很多学生在学习后，不知道如何掌握其主要内容。该课程理论性和实践性很强，学生在理解和掌握时很困难。针对这些问题，只能在教学过程中采用多种教学方法和手段，才能激发学生的学习积极性，提高教学质量。
2.1 教学内容详略得当
《单片机原理及接口技术》在全国高校开设相当普遍，大部分院校培养的学生主要以实际应用为主。在这样的教学目标指导下，在安排教学内容上就应该以原理与应用为主来组织教学，根据学生专业情况适当增减教学内容。
本该课程内容多，在教学过程中需要把握重点难点。例如，在介绍单片机内部结构这章时，本章的重点应该是CPU的内部逻辑结构、总线结构、内外存储器结构。对于它的外部结构，只需要了解它引脚的功能和作用就可以了。本章的难点在于存储器的管理。
2.2 采用实例教学法
实例教学就是以真实的事件为基础进行教学的过程。具体来说就是在讲到某个知识点时，不拘泥于教材的内容，而用较为实际的例子进行说明，这样往往比单纯的说教更具说服力。在课堂上，教师借助于多媒体手段和单片机仿真软件Proteus及Keil uVision2软件对所讲解的实例进行演示，让程序单步运行，并察看每一步所产生的变化，有利于学生理解。仿真软件操作简单，仿真效果和实际硬件十分接近，非常适合课堂演示。
对于一些难于理解的教学内容，如数码管的动态扫描工作过程、键盘的处理、中断过程、A/D及D/A转换过程等内容，可结合多媒体课件和Proteus仿真软件的演示操作模拟实际的运行情况，提高学生的学习兴趣，把原本枯燥的知识变得生动，加深对相关内容的理解。例如D/A转换的内容，用单片机控制小电机正转、停止、反转，这个例子用传统的教学方法学生很难理解，现在有了Proteus仿真软件的演示，当单片机输出一定数字量时，D/A转换器的输出电压值通过电压探头一目了然，仿真电机的运转情况与真实的系统一致。
2.3 采用类比教学法
由于概念多、内容抽象、不易理解，因此，深入浅出地讲解课程内容可以减少学生对课程的畏难情绪。对于一些比较抽象的内容，若能将其与学生熟悉的生活实践相联系，就能收到事半功倍的效果，通过类比，往往能取得很好的教学效果。
例如，我们在讲解内存地址的时候，我们可以以学生的宿舍做类比。每个学生宿舍它都有一个编号，对应的是内存单元应该也有编号，这个编号就是它的地址。
2.4 任务驱动教学法
任务驱动的教学的方式，能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境，围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验和总结学习过程等，改变学生的学习状态，使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决、高智慧的学习体系。
学习单片机的主要目的是为了应用，为了提高学生的学习兴趣，可以采用任务驱动教学法。例如，在学习了并行口之后，可以给学生布置一个任务，要求他们用并行口完成对LED灯的控制。这个任务完成后，可以让他们实现流水灯和交通灯的控制。这样，由浅入深，大大提高了学习的效率和兴趣，培养他们独立探索、勇于开拓进取的自学能力。一个“任务”完成了，学生就会获得满足感、成就感，从而激发了他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环。
3.加强实践环节教学
对于理论知识的学习，如果不将这些理论付诸实践，那对于学生来说永远只是雾里看花，无法深入。因此，加强实践教学环节显得尤其重要。重视实验教学，精选实验内容，根据教学进度，及时安排实验，使学生能够理论和实践相结合。每次实验，都安排验证性实验和设计性实验，通过验证性实验使学生加深对所学内容的理解，通过设计性实验培养学生分析解决问题能力。
在实验设备的选择上，可以采用以51单片机为主，并且提供MSP430芯片的实验箱。
对于实践环节，除了利用实验设备以外，还应该鼓励学生参加一些相关的比赛。比如，全国的电子设计大赛、工信部的电子设计大赛。通过参加这类比赛，增扩展加学生的知识面，锻炼学生的实践能力。
4.结束语
《单片机原理与接口技术》是一门理论性和实践性都很强的课程。本文中针对教学过程中，存在的一些问题，提出了自己的解决方法和策略。教学也是一个不断学习和探索的过程。我们应该不断完善教学体系，更新教学内容、探索新的教学方法，调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的综合能力。
参考文献
[1]高惠芳，张海峰，胡冀.单片机原理与应用技术[M].北京：科学出版社，2010.
[2]董普松，Proteus在单片机系统设计中的应用[J].现代电子技术，2008（14）.
[3]季金奎，王秀萍.浅谈项目化课程改革的思路[J].科技信息，2009（19）.
关键词：单片机；教学；实践
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0181-02
单片机具有体积小、控制功能强、可靠性高、性价比高等特点，得到越来越广泛的应用。目前，很多工科高校都开展了《单片机原理及应用》课程，并且在各相关专业中占有重要地位。《单片机原理及应用》是一门实践性、综合性很强的课程，可以综合学生所学的电路、数字电路、模拟电路、可编程逻辑器件、编程语言、控制系统设计、传感器等多门基础课和专业基础课的知识，主要培养学生进行智能化电子系统整体设计能力。《单片机原理及应用》必须加强实践教学才能取得好的效果。但是，目前在实践教学过程中所使用的教学设备主要是实验箱，其主要元件一般是目前已经淘汰的插接式器件，同时由于实验时间场地的限制，学生很难有足够的实践时间。为此，本文设计了单片机教学实践系统，主要元件均采用贴片元件，体积小、成本低，可直接使用计算机的USB接口供电和下载程序，并且采用了目前单片机应用领域最流行的多种总线技术，CPLD技术等，使学生可以从认识元件开始，到设计、加工、调试、设计较复杂测控系统，全面培养学生的设计、实践能力。
一、单片机实践教学系统组成
为使学生在学生使用过程中，尽可能学生更新的知识，并且与教学过程相匹配，同学又要留有足够的扩展空间供学有余力的学生有更多深入学习的机会，因此在设计过程中，既保留的目前教学课本中最经典的教学内容，同时，又引入了目前实际应用领域中广泛使用的新技术。系统主要组成如图1所示。
教学系统以AT89S52单片机为核心，设计了CPLD扩展电路、人机接口、模拟信号输入输出电路、数字量输入输出电路、存储器扩展电路及几种比较典型的应用电路。
二、单片机实践教学系统电路设计
1.CPU及CPLD扩展电路设计。CPU选择AT89S52作为主控CPU，可以在线编程，内部8K的Flash存储器，不需要扩展程序存储器，内带看门狗，最大工作频率33MHz。扩展8K数据存储器（62624），可以满足学习需要。数字量的输入、输出罗辑均由CPLD实现，CPLD采用EPM7128，它带有2500门，128个宏单元，8个逻辑阵列，可用输入输出引脚100个。CPLD输出实现数字量的输入、输出外，还实现单片机总线扩展的锁存器、译码器等需要的数字逻辑单元。为学生使用方便，为学生提供输入、输出接口、计数器、数值比较器等基本数字电路的程序示例及单片机控制程序示例，以保证没有学过CPLD的同学无障碍的学习使用单片机。
2.模拟信号输入输出电路设计。模拟信号输出采用目前教学过程中普遍采用的8位逐次逼近型A/D转换器ADC0809，带8个模拟通道，芯片内带通道地址译码锁存器，输出带三态数据锁存器，启动方式为脉冲启动方式，每一通道的转换时间大约100微秒。模拟信号输出通道采用DAC0832，它由8位输入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A转换器组成。模拟信号的参考电压均采用REF195设计，输出5V标准信号。地址译码及选通信号等逻辑信号均在CPLD中编程实现，可以使学生充分灵活的实现自己的接口设计。
3.人机接口电路。人机接口电路采用了单片机电路最常用的键盘、数码管管理器件HD7279作为核心电路，设计了3×4的小键盘及四位数码管，可以满足测控的基本需要，同时可以满足学生对于人机接口程序设计联系的需要。
4.USB下载电路及供电电路设计。单片机实践教学系统采用USB供电，即可以保证学生可以充分自由的使用教学系统，同时也保证使用安全。单片机程序下载采用USB下载，提供给学生上位机的下载程序，方便学生使用。下载电路采用AVR的单片机Atmeg8为核心，Atmeg8是一个简指令单片机，是一款功能强、可靠性高的工业级单片机，内带Flaseh、SRAM、EEPROM等典型存储器，A/D转换器等实用的单元。电路设计中除了将它用于程序下载外，还提供了一路数字量和一路模拟量的输入，以使学有余力的学生可以学习到一种新的单片机，扩展单片机知识。
5.典型应用电路设计。为保证学生不仅学到单片机的基础知识，还要兼顾目前流行的新技术，同时又要提高学生的学习效率，在尽可能短的时间内学习到更多的知识，选择了三种典型的新器件，既具有实用性，又具有代表性。其中DS18B20是基本于单总线的温度传感器，DS1302是基于SPI总线的日历时钟芯片，AT24C02是基于二线串行总线的EEPROM芯片，三种芯片采用了三种不同的总线，基本涵盖了单片机测控领域最常用的串行总线方式。
三、单片机实践教学系统应用
关键词：单片机；嵌入式系统；检测电路
一、紧紧围绕教学目标修订教学大纲
根据单片机课程的教学目标，本着以学生为本、淡化理论、突出实用、加强实践、力求知识的系统和完整为原则，重新修订了教学大纲。
第一，对教学内容进行了合理的取舍。
第二，重新确定了教学重点内容。既然确定“能够开发简单的开关量”产品并确保理论知识的系统性为本门课程的教学目标，那么理论教学重点就放在开发“开关量控制”所必需具备的基础知识上面，即：单片机的内部结构、指令功能、应用程序的编写、中断系统、定时、计数器等。这些内容融会贯通就必须“精讲多练”，所以我们把删除的知识所占用得课时按照一定比例分配给这些内容的理论课和实验课，突出其重要地位。
二、改革教学方法，提高教学效果
单片机系统有着强烈的现实性，对教学方式不应是单一的固定模式。可以采用：
（一）在课堂上可以将多种教学方式熔融一体，灵活应用
可以采用多媒体、实物教学，从智能控制系统的一个样板实物外型到该电路的原理图，采取部部展开，层层推进，让学生看见实物产生感性认识，联系到原理产生理性认识，由实践上升为理论，又由理论去指导实践，全面向学生传递智能系统中单片机的使用。在课堂的教学中采用讲授式、启发式、讨论式、测验等多种教学方法，根据学生的能力及教学内容的需要灵活使用。在教学中多与学生沟通，了解学生对教材、讲课、实验等的要求，根据教学大纲及时加以调整教学内容及模式，达到教学的目的。
（二）加大学生编程的训练
一是编制有规模的、科学的、实用的学生练习题集与试卷库，定期让学生做书面编程，使得他们对指令的记忆加深，二是加大学生实验室的训练，培养他们的调试程序能力，为学生自主学习创造条件。
（三）推进“学研产”结合
让一部分学生利用各种时间投入到实际的项目工程开发中去，培养学生的工程意识，强化学生的工程训练，使他们了解自动控制系统工程中单片机系统的整个开发过程，保证学生所学的知识与实际社会接轨，让这些学生以点带面促进、带动其他学生的学习兴趣。
三、加强单片机实践教学，培养学生分析问题和解决问题的能力
单片机的实践性较强，对实践教学的改革显得尤为重要。通过改革达到使学生具备科学的思维方式和较强的动手能力，并能运用MCS-51系列芯片进行工程开发和应用的能力。在教学过程中可以用单片机仿真试验系统良好的人机界面，通过单步执行功能让学生在显示窗口上可以看见相关寄存器的变化，并能看到转移位置；碰到中断时程序如何转入中断入口去执行以及中断程序结束后程序如何返回。通过程序分析和观察执行过程，一目了然。
为了使学生具有独立分析、解决工程中遇到的实际问题的能力和独立开发单片机应用系统得能力，我们在理论教学结束后另外可以增加两周集中实训教学环节，以体现出实践教学的重要性。比如：我们在分析单片机应用技能基础上，设计了一个典型系统――单片机温度（压力）检测与监控系统。它由检测系统、信号放大系统、A/D转换器、控制系统及单片机系统等六个部分组成。
具体要求如下：检测系统能把0―100℃的温度转换为0-1V的信号。放大及波形变换电路把信号放大到0―5V的直流信号，经A/D后送入单片机系统，单片机系统对测量信号进行滤波，非线性校准，标度变换，通过人机界面显示出来。报警值可通过人机界面（键盘）设定。单片机系统还能完成对控制量的自动设置。本方案是集电工、模拟电子、数字电子、自动检测、单片机的嵌入式应用于一体的系统，为了提高单片机的应用能力，我们把这个综合项目进行分解，把总的要求分解到各相应课程的实践中完成。如温度检测与监控系统分解为以下几个子项目：1.电源变压器的设计与制作；2.稳压电源的设计与制作；3.放大器与波形变换电路设计与制作；4.非电量（温度）检测设计与制作；5.单片机系统设计与制作。根据各部分之间的接口要求提出相应的指标，把这些项目分配到相应的实训中。例如把电源变压器设计与制作在电工实习中完成；稳压电源、放大器及波形变换电路的设计与制作在电子技术实训时完成；检测系统设计与制作在自动检测实训阶段完成；单片机系统的软、硬件设计在单片机课程设计阶段完成；整个系统的组装及调试在单片机实训阶段完成。通过变压器的制作，学生了解了选用漆包线的方法，学会小型变压器的设计，掌握变压器的绕制工艺。放大器的制作，使学生学会了放大器的设计、制作、调试工艺和电子测量仪器的选择与使用。检测电路的设计，使学生学会了传感器的选择和使用，进一步理解传感器的主要技术对检测结果的影响，学会测量误差的分析方法。单片机系统的设计与制作，使学生能根据工程要求，配置单片机应用系统的硬件电路，完成显示、A/D、键盘、程控等子程序的编写调试，熟练软件编程环境和仿真器、编程器的使用方法。
四、结束语
单片机系统教学应突出教学的自主性、开放性和创新性，有利于新世纪创新人才的培养，符合高校的教育教学规律。在教学过程中，以加强基础、培养能力、开拓思维、注重创新、提高素质为指导思想、以培养与提高学生的科学实验素质、动手能力和创新能力为目标，建立以学生为主体、教师为主导，以层次化、模块化、全面开放的新的教学模式运作。力争通过单片机系统教学的改革，使学生能理解、掌握实际的单片机应用系统的开发过程，学会掌握及使用新技术的方法，使学生掌握一个实际单片机应用系统的开发模拟过程。
参考文献：
[1]沈德金,陈奥初.MCS51系列单片机接口电路与应用程序实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,1990.
一、单片机原理课程教学存在的问题
1.编程语言掌握不牢
多年来，单片机原理课程教学都是以汇编语言为主。从每届学生考试的结果来看，学生对汇编语言部分的知识掌握得不好。而对于单片机原理这样以培养学生产品设计应用能力为主要教学目标之一的课程来说，编程语言掌握不好，对单片机原理的掌握自然无从谈起。汇编语言是低级语言，仅是机器指令的简单符号化，寄存器使用相对高级的语言，操作繁杂，并且要求学生具有一定的硬件基础知识，学生显然在短时间内难以完全掌握。
2.教学模式单一
目前大多数高校的理论教学过程都采用先基础后应用的模式，即单片机硬件结构―指令系统―汇编语言设计―外部系统扩展―接口技术和应用系统设计。这种模式虽然思路清晰，但是存在着过于机械化的弊端，缺乏生动、直观的辅助教学手段，让学生觉得学习单片机枯燥乏味，没有现实意义，缺乏兴趣，严重影响了教学效果。同时，实践教学形式单一且受重视程度不够。当前的实践课教学大多以单片机实验箱为实验平台，而开设的也多为验证性实验。通过观察我们不难发现，学生在做实验时大都是用实验指导书上已经写好的程序资料，没有多少同学会去分析程序的流程，更不用说去研究、读懂那些代码了。另外，对于用到电路硬件的实验，学生也只是按实验指导书的要求在实验箱上做简单的连线，没有一个整体的电气原理图的概念，再加上实验条件有限，不可能每个同学都得到老师的辅导，因此导致学生过度追求实验结果，而忽略了硬件设计、软件调试等过程。
3.课程内容滞后
单片机教学都是以8031或MCS-51为例来进行的，多年来基本没有变化。而实际上单片机已经发展出了很多品种，即使是51系列的单片机的种类也是非常丰富的，比如有内置看门狗、PWM、SPI和A／D、D／A等类型。但是学生们对此却知之甚少。
二、单片机原理课程理论教学改革
1.多媒体教学和传统教学模式相结合
随着大学教育教学改革的深入，多媒体教学将更加广泛地应用于各个教育教学领域。传统教学是以课堂教学为主、以教师为中心的教学，而对单片机原理这种实践性较强的课程来说，传统的教学方法显然难以充分调动学生学习的积极性。多媒体教学是通过计算机技术、网络技术、多媒体技术和现代教学方法进行的教学活动，集文字、图像、声音、视频影像、动画等各种信息于一体，教学更加形象、直观和生动。例如通过丰富的网络资源，同学们能够了解当前有关单片机的新书讯、新技术、新信息和相关领域的内容，了解单片机应用和发展的现状。又如在每章节的最后，教师可以把网络上具有代表性的和应用性的问题搬到课堂上，组织学生进行讨论和分析，使在课堂上学习到的知识能和实际应用联系在一起。这样就可以引导学生学会搜集和消化网络上的有关资源，学会查阅单片机厂家提供的芯片技术资料，为将来自己进行软硬件设计打下基础。
2.在汇编语言教学中引入标准C语言
鉴于汇编语言不容易掌握，教师在讲授完单片机原理硬件结构、指令系统和汇编语言程序设计章节之后，可引入单片机标准C语言的教学内容。其内容主要包括C的基本语法、C的数据结构、C的存储结构和C的流程控制等知识要点，并且在讲解的过程中，教师要注意将其与汇编语言作对比，帮助学生理解二者在端口和中断等定义上的不同。学生在了解单片机硬件结构的基础上，理解C的数据结构、存储结构与单片机硬件结构的相互对应关系。此外，在学习的过程中，要让学生认识到C语言相对汇编语言的优点，如可读性、可维护性好，便于维护和调试以及代码重用和移植等。通过汇编语言和C语言进行对照的教学模式，学生可以很快地掌握单片机原理应用的编程，这无疑对后期的学有益处。
3.引入单片机最常用的开发工具Keil C51
集成电路的发展使得单片机的性能不断提高，应用领域日益广阔，单片机编译调试工具也在不断完善。最常用的开发工具Keil C51是由美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，Keil C51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，同时随着Windows版本的更新不断完善，而最重要的一点是Keil C51生成目标代码的效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。
在操作的软件系统界面图中，窗口标题栏下紧接着是菜单栏，菜单栏下面是工具栏。工具栏下面的左边是项目管理器窗口，在该窗口既可以查看项目的文件情况，也可以查看程序执行时寄存器的实时值J。在管理器窗口的右边是编辑窗口，它的下面是命令窗口和各种输出信息窗口，对于这些窗口可以通过视图菜单( View)下面的命令打开或关闭。
在引入标准C语言的基础上，为了使学生毕业走向社会后，能够更快地适应企业单片机相关产品的开发，我们又引导学生掌握此开发平台的使用方法，为他们今后开展工作打下了一个很好的基础。
三、单片机原理课程实践教学改革
1.变革传统的实验模式
我们尝试改变了传统实验过程中以验证性为主的实验模式：指导教师仅提供实验的方向，学生根据实验目的和要求提前预习，自己到图书馆或者网上查阅相关资料，设计实验方案，编写相关的实验程序；在实验中遇到问题，可与小组成员讨论解决，最后得到实验结果；根据自己的实验过程撰写实验报告，包括实验中遇到的问题以及提出解决方案。同时，教师也可以组织学生间进行交流，对各组实验结果与报告展开分析和讨论，从而提高学生的研究能力和科学实验能力。
2.充分利用课外时间
单片机原理课程的课外教学也是实践教学中很重要的一个组成部分，而不仅仅是实验教学的一个补充。事实上，学生可以通过组织兴趣小组、参与教师的科研等多种方式进行课外学习。例如笔者学校团委和科技处组织学生申报研究性学习项目，这在很大程度上激发了学生的创新精神，强化了他们的实践能力和独立解决实际问题的能力。另外，单片机课程任课老师也适当地对学生课外学习进行指导，针对学生感兴趣的研究方向，提供参考书目，引导学生了解最新动态、把握研究方向，与学生展开讨论；同时鼓励学生走出学校，参加各种嵌人式系统讲座和校内外组织的各种跟单片机相关的竞赛活动，开阔视野，逐步增长、培养自己的研究能力和创新能力。
四、结论
在单片机课程理论教学环节和实践环节中引入新的内容和方法，是否提高了学生们对这门课的学习兴趣和热情呢？我们设计了单片机原理课程评价调查表，来检验学生们对课程改革教学的认可度。我们分别对05级和06级共计280名学生进行了问卷调查，统计得出的结果是05级122名学生评出的分数平均分为88.36，06级158名学生给出的平均分是90.02。通过学生们对改革后的单片机原理课程教学的评价可以看出，该课程并非那么难学，只要教师采用合理的教学方法，通过多种手段，提高学生的学习兴趣，教学效果就一定能够得到不断提升。
1课程改革的目标
《单片机原理及应用》课程是我院计算机类专业、应用电子专业、电子信息技术专业、微电子专业、电气自动化专业及机电一体化专业的一门专业核心课程，课程开设的范围广课时量大。所以对《单片机原理及应用》课程进行全面改革是非常必要的，依据高等职业教育的培养高级技能型人才的特点和要求，按照企业行业的工程标准（《单片机设计师职业认证资格》）对原有的对单片机原理、汇编语言设计、单片机C语言程序设计应用及PCB电路设计的内容进行重新规划，让学生的知识水平和职业技能与职业岗位实现无缝对接，培养出符合企业要求的高级单片机技术人才，具体目标如下：
1.1知识目标
使学生熟练掌握单片机的基本原理；汇编语言、单片机C语言程序设计的步骤和方法；使学生能够读懂和看懂单片机工程应用中稍微复杂的电路图。
1.2能力目标
培养学生硬件电路设计能力、程序设计能力、软硬结合综合设计与调测能力；掌握单片机的开发过程和开发工具，掌握软件模拟和硬件实时仿真；掌握单片机的仿真技术（PROTEUS、KEIL），能设计、制作和调试单片机基础级产品。
1.3职业目标
了解本课程的作用和市场需求；培养学生分析问题、解决问题的能力；能有效地设计开发和完成开发任务；了解单片机市场和新技术新产品的最新发展趋势。最后，通过本课程的学习能够获得《单片机设计师职业认证资格》（中国信息产业部颁发）证书，为学生顺利进入优秀组织，建立崇高的职业信誉，获得优越的职业发展机会具有极大的帮助。这也正是职业教育的目的所在“：学有所长，学有所用”，以技能带动职业，用技能获取岗位。
2课程改革解决的主要问题
2.1教学团队的更新
本门课的代课教师大都是从学校到学校，没有在企业开发项目的工作经验，为了实现学生知识和技能与企业职业岗位的无缝对接，课程改革实施过程中聘请企业行业专家担任部分理论教学、学术讲座等，让学生了解单片机市场和新技术的最新动态。
2.2教学内容的更新
提炼单片机原理、汇编语言、C51程序设计及电路原理的知识点，以“够用”为原则，以职业岗位为导向，以单片机设计师职业资格为标准，合理设计教学内容。
2.3教学安排和组织的更新
改变原来板书加实验的教学组织，使用一体化教室进行理论讲授、工程项目原型模拟仿真、开发实际的工程项目、项目考核四个阶段重新进行教学安排和组织。
2.4教学方式的更新
摈弃以往每周一次理论一次上机，后期一周实习的教学方式，通过一体化教学、引导式教学、项目化教学、“做中教、做中学”工学结合的模式，更新了教学方式，使教师和学生共同参与教与学的整个环节。
2.5考核方式的更新
不再进行期末的笔试考试，课程教学设计将注重学生职业能力培养，体现过程性评价，把学生自评、同学互评和教师点评相结合。
2.6教材的更新
以往使用的教材大都偏重理论知识和原理的讲解，实训内容与职业岗位的要求有一定距离，所以在课程改革的实践中，收集并分析单片机设计师职业资格标准，聘请行业企业专家与校内教师共同开发工学结合特色教材。
3课程改革研究的重点
《单片机原理及应用》课程是电子信息大类专业的核心能力课程，是一门理论性、实践性和实用性都很强的课程，是基于职业岗位能力的学习领域课程。通过该课程的立项课程组组员致力于如下几个方面的研究：
3.1精简课程内容
按照中国电子产业部《单片机设计师职业资格》的标准重新规划课程内容，以“够用”为原则，以职业为导向，以任务驱动为主，项目设计开发和主线进行[1]。
3.2教师团队融合
本课课程实施过程中，除了本校教师授课指导外，不间断的聘请企业行业的专家进行授课，学术讲座等。同时让教师了解企业的文化、单片机产品的市场及最新的技术动态，提高业务能力。教师、学生和企业专家进行面对面的交流，互相了解，互相提高。
3.3探索工学结合模式
根据单片机课程的特点，以“学生为主体，能力培养为本位”的主导思想，实施融“教、学、做”为一体的教学模式，以实际工作任务为中心实现“做中教”、“做中学”[2]。
3.4制定课程考核体系
在实施教学方案的过程中要注重学生职业能力的培养，体现过程性评价，即项目准备、项目实施、项目验收、项目总结四个阶段全程跟踪式的考核评价，并把学生自评、同学互评和教师点评相结合。
3.5学生技能和职业岗位的无缝对接
学生学习理论知识的技能的锻炼基本上都是在学校进行，尽管有企业行业人员的参与，但是与真正的工作环境和工作任务相比还有一定的距离。所以有必要以行业的标准对学生进行严格要求和训练，让学生在工作上岗前就已经熟悉行业标准，具备相关的职业素质和能力，实现学生技能和职业岗位的无缝对接。
4课程改革研究的创新点
单片机课程的改革已经进行过三次，第一次是纯理论向理论+实验（实验仪上进行）的改革，第二次是理论+实验（实验仪上进行）+课程设计周的改革，第三次是理论+实验（实验仪和软件模拟仿真同时进行）+实训周(完成简单单片机系统的实物)，每一次的改革有它的特点和亮点，也对教学效果有所提高。根据高职教育人才培养模式的要求，以“学生为主体，能力培养为本位”的原则进行的第四次课程改革有如下创新点：
4.1团队开发课程
不仅有我院教师参与，还有行业企业专家进行指导和现场讲授。
4.2校企合作开发课程
课程团队深入企业广泛开展调研，收集并分析有关行业企业职业资格标准，引入行业标准即《单片机设计师职业资格》标准，课程内容进行重新规划[3]。
4.3工学结合的教学模式
在课程改革过程中实施“教、学、做”为一体的教学模式，以实际工作任务为中心实现“做中教”、“做中学”。
4.4开发工学结合的教材
课程组成员在改革的过程中要不断的总结，不断的积累，通过扎实的企业调研和市场调查，根据学生的水平和职业岗位的需要编写出一本工学结合的特色教材。
4.5制作单片机系统实物
凡是教学过程的项目最后均经过仿真调试和面包板调试制作成实验板实物，最后进行封装整理，可以做为后续班级的教学模具展示。
5结论