基于单片机的课程设计范文

基于单片机的课程设计篇1

关键词：云计算；单片机；课程设计

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、城市道口交通灯控制系统、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.

[3]游录超，施莉莉，袁芳.基于云计算的课程辅助教学平台设计与实践？――以“计算机组装与维护”为例[J].金华职业技术学院学报，2013，13（3）：7073.

[4]黎加厚.云计算辅助教学与创新[R].首届全国“云计算辅助教学”高级研修班，2009.

基于单片机的课程设计篇2

项目教学单片机课程设计项目教学法是指围绕着项目组织和开展教学，使学生直接全程参与，体验、感悟、论证、探究。具体包括：（1）师生通过共同实施一个完整的“项目”工作来进行教学活动。（2）学生在教师的主持下以小组合作工作形式，自行组织完成项目。（3）工作要主动，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终结果，而是完成项目的过程。

一、《单片机C51》课程简介

《单片机C51》是我院电子工程系中多个专业开设的一门课程。本文所介绍的《单片机C51》课程，是机电一体化专业中设置的专业核心课程。能为从事机电产品生产与开发的企业培养具有单片机应用产品设计、分析、调试和制作能力的实践型人才。机电一体化专业中本门课前导课程包括电路基础、电子技术基础、传感器与检测技术、电气控制与PLC；平行课程包括液压与气动技术、机电一体化技术、数控技术应用；后续课程包括创新设计与实现、用户控制界面开发。《单片机C51》课程采用项目教学法能让学生更深入的理解单片机开发的过程，不仅提升了硬软件设计能力，而且培养了职业素养，对于推动高职教学改革工作具有积极的意义。

二、《单片机C51》课程教学目标

本门课程教学目标分为三个方面：（1）知识目标。掌握单片机端口及端口的基本应用；掌握C51程序的基本结构及设计方法；掌握程序对单片机端口的控制方法；（2）技能目标。通过相应的项目学习，提高学生单片机控制电路的设计能力和动手操作能力，从而培养学生分析和解决实际问题的能力。（3）情感目标。通过师生互动让学生在学习中有成功的欲望和获得知识的喜悦，增强自信心；同时培养学生的职业道德、团队精神和协作能力，培养创新意识。目标三位一体，全面培养具有丰富理论知识和很强动手能力的高级技术应用型人才，与高职院校培养目标接轨。

三、《单片机C51》课程采用项目教学法的设计原则

1.“先整体、后具体”的原则。先让学生对本门课程有一个整体的认识和了解，掌握C51程序结构，以及端口的应用，然后用具体项目进一步拓展培养学生的编程思想，提高学生的分析问题和解决问题的能力。经过多年的积累我个人对本课程的认识总结了以下几句话：时间改变状态，状态控制端口；端口驱动硬件，硬件实现功能；硬件端口分配，软件功能分配。

2.虚拟仿真与试验箱验证相结合的原则。授课时使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。然后与试验箱连接，实现与电路协同仿真，真正实现了从概念到产品的完整设计（完成从概念到具体应用的过程）。

3.以学生为主体，鼓励学生主动探索，培养学生自主创新意识，提高学习兴趣，享受成功的喜悦。

4.以教师为主导，对项目进行集中讲解，个别辅导，充分发挥教师的指导、协助、协调和监督的作用。

四、《单片机C51》课程教学过程设计

本门课程设计了五个项目，包括项目一单片机实验电路制作；项目二C语言程序识读；项目三班级成绩排名；项目四流水灯；项目五键控数码显示；项目六倒计时；项目七交通灯；项目八数字钟。下面以具体的一个项目为例介绍教学过程，教学分为六个步骤。

1.情境导入。用多媒体播放交通灯画面，把本项目内容形象化，让学生乐于接受，易于理解。

2.项目任务。要求是只有红灯、绿灯轮流切换。南北方向绿灯40秒，东西方向绿灯30秒，动态扫描显示时间。

3.项目分析。学生按照分组首先分析项目任务，根据任务查找、搜集相关资料，设计硬件、软件资源的分配，初步确定方案。

4.方案制定。小组讨论方案，如有问题，分析解决，最终形成纸质文档。以下是某一小组制定的方案，如表1。

5.方案实施。根据方案，使用Proteus仿真软件、Keil C51编程软件对项目进行原理图布图、代码调试。主函数完成初始化，定时器T0完成动态扫描、倒计时、状态变换。通过编译、仿真验证后与试验箱连接，观测效果，进一步完善设计。

6.项目拓展。完成本设计后，教师进行引导，学生可以把本项目的编程思想拓展到不同领域，例如洗衣机的状态，洗涤、漂洗、脱水这三个状态和交通灯的红灯、黄灯、绿灯这三个状态类似。因此学生经过一个项目的实施，学会一类项目，学习能力大大提高。

7.小结与评价。以小组为单位进行成果展示，评价时采取自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式进行。

五、应用“项目教学法”的几点感触

1.使学生真正感觉到了理论与实践的有机结合，领悟到程序设计的基本方法。

2.使学生学会了怎样学习和运用新知识、新技能的方法，学会了学习，体验了知识技能的“边学边用，活学活用”的价值，自主学习能力初步形成。学会了面对问题、分析问题、解决问题的方法。

3.培养了学生协作学习、合作探究的学习能力，初步形成了团队意识。

4.培养了学生搜集信息、分析取舍信息、整理信息的能力。

5.巩固拓展了学生以前的知识技能，使学生完成专业任务的综合能力得到提高。

6.自我评价、小组互评、教师评价相结合的形式，调动了学生的积极性。这个过程既培养了学生的独立工作能力、协作精神，同时也有助于学生社会能力及综合职业能力的养成。

项目教学法在网络安全课程中的应用

郑莹

（湖南常德职业技术学院）

为了提高计算机专业学生的实践动手能力，解决高职学院计算机专业课程中学生学习积极性不高、计算机教学效率低下的问题，在高职学院网络安全课程中采用项目教学法显得十分必要。

项目教学法网络安全密钥数字证书在当前的计算机教学中，一般老师在讲授网络安全课程时更多的是采用传统教学管理模式。首先，对网络安全的概念、安全服务、安全机制、网络的层次结构以及各层的安全性等内容进行介绍；其次，介绍数据加密机制、数据完整性和签名机制、密钥的分配与管理和常见病毒等内容；最后，介绍一下网络入侵与防火墙的概念。这种传统的全理论教学模式看起来老师已经把网络安全的知识全部传授给了学生，但实际上，高职学院的学生只是似懂非懂地了解了一些安全知识，至于如何具体去建立和维护一个网络的安全性仍然很茫然。

由于，高职教育是学历教育和职业培训相结合的教育模式，是让学生接受理论知识和操作技能溶于一体的教育，为了努力提高学生的理论知识水平和实践动手能力，我们在教学中采用了能充分发挥学生的主体性和创新性的项目教学法，并且取得了很好的效果。

一、项目教学法

建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学生在一定的情景下，借助他人（包括教师和同学）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得。基于建构主义的教学法要求，学生在学习过程中，要以自身为中心，老师以帮助者角色，利用情景、协作、会话等学习环境要素，让学生充分发挥主体性和创新精神，使学生有效地达到对当前所学知识的意义建构。

项目教学法就是在建构主义的指导下，以实际的工程项目为对象，先由老师对项目进行分解，并作适当的示范，然后由学生分组围绕各自的工程项目进行讨论、协作学习，最后以共同完成项目的情况来评价学生是否达到教学目的的一种新的教学方法。项目教学法针对高职学生素质普遍不高的情况，通过示范项目让学生掌握最基础的知识，并架起学习新知识的支点，然后运用知识迁移、协作讨论来完成对知识的意义建构。

二、项目教学法的教学案例

项目教学法要求在教学过程中，以完成一个一个具体项目为线索，把教学内容巧妙地隐含在每个项目之中，让学生在实践中自己发现问题，并经过独立思考和老师的指导，自己解决问题，学会自我学习的方法。根据网络安全课程特点，我们结合北京网证通科技有限公司签发的数字证书为例来确立密钥分配与管理的知识体系结构，它包括密钥产生、对称密码体制和公开密码体制的密钥管理、Kerberos的鉴别和密钥分配模型、数字证书的申请和管理、验证等几个部分。每个部分包括学生应掌握的理论知识，然后再通过项目教学法来体现这些理论知识的实际应用，做到理论联系实践。

学生通过登陆广东电子商务认证中心的主页，参加申请证书、安装证书、利用数字证书进行加密和验证几个模块的学习，切实地掌握从理论知识到实践操作的过渡，满足企业对人才的能力要求。整个教学过程中，需要学生动手操作才能实现教学目标。学生在完成实践操作的过程中，分析问题、解决问题的能力得到提高，独立探索及合作学习的意识得到强化。

项目教学法的实践操作教学环节采用四级教学法：

（1）准备。在此阶段首先应确定课题和明确教学目的，将学生分成若干项目小组，整个项目分成若干小的项目，然后让学生分组选择小项目。

（2）示范。由实践指导教师慢慢地演示操作步骤，同时阐明要做什么和为什么这么做，指出可能会出现的错误和操作中的技巧。

（3）仿做。学生按项目小组的分工进行操作，教师在一旁作解释指导，并纠正大的错误，同时给予帮助，表扬能正确掌握要领的学生，鼓励后进学生。

（4）应用。由指导教师给出应用练习题，学生独自解决问题，要求不仅要正确，而且要能较快较熟练地解决问题。在实践教学过程中，不仅要培养学生实践操作的基本技能，职业（岗位）专业技能，而且还要重视学生的职业基本素质的培养，包括守时、准时及工作责任心，工作态度，行为规范的训练，团队协作、相互沟通的能力，独立计划、组织、实施的能力，发现、分析并解决问题的能力。

三、项目教学法在具体实践中应该注意的问题

在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造性的实践活动，它注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。在项目的具体实践中，教师应该注意以下问题：

1.确立实用、优秀的项目

项目的确立不是一件轻松随便的事。首先，项目要包含全部教学内容并尽可能自然、有机地结合多项知识点；其次，项目的难易度要针对学生的实际水平来确定；再次，项目要被大多数学生喜爱，并可以用某一标准公平准确地给予评价。当然，不是每个项目都能面面俱到，老师要根据具体的培养方向来确立最合适的项目。

2.项目活动团体的确立要根据具体情况妥善安排

项目是由学生独立完成，还是分组合作来完成，要根据项目的具体特点来确立。我们通过多次的教学实践得出：单纯针对某一新知识的项目，以学生独立完成较合适；而对于涉及知识面较广、难度较大的项目，则要分组合作完成，因为学生们各有所长，知识的互补性可以帮助他们解决更多的问题。

3.老师的指导要恰到好处

学生在完成项目的过程中遇到困难，老师应及时给予指导。针对不同层次的学生，老师指导的深度要有所不同。项目教学法的根本宗旨是让学生自己发现知识、提高技能，因此，老师一定要把握好指导的尺度。即使学生有问题，也应该是启发性的，非正面、非全面地提示性指导不但使学生记忆深刻，还能锻炼学生的发散思维，培养其创新能力。

4.项目总结必不可少，并要进行项目拓展和延伸

项目完成过程是学生自己探索钻研的过程，为了能学众人之长，项目完成后的总结也相当重要。它应包括思路总结和技巧总结。思路总结可以帮助学生明晰项目完成的最佳思考方法，找到自己理论上的不足。技巧总结中，“一题多解”是应该极力推荐的，每一种方法不管难易都应该展示给学生，再由老师与学生共同评价各种方法的优缺点及适用范围，这样，学生可以学到更多的操作技巧，全面吸收整个项目活动的精髓。

参考文献：

[1]赵建华.协作学习及协作学习模式[J].中国电化教育，2000，（10）.

[2]戚文静.网络安全与管理.中国水利水电出版社，2003，（69）.

[3]郑春桥.基于项目教学法的温度检测在传感器与检测技术中的应用[J].2011，（15）.

基于单片机的课程设计篇3

关键词：教学改革；实践性；Proteus+Keil

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）18-0246-02

放眼当今社会，电子行业快速发展，单片机在多个领域如工业自动化、智能仪器仪表、消费类电子产品、武器装备、终端及外部设备控制、计算机网络和通信设备等有着广泛的应用[1，2]。对于工科的电子、电气相关专业的学生而言，掌握好单片机技术对自我知识的提升和今后就业的帮助都是大大有益的。因此，单片机课程在上述专业中的地位非常重要，而且鉴于单片机特殊的实践性，它的实践环节比如课程设计就更是重中之重了。

一、我校单片机教学的现状

我校原有的单片机教学实验环节有两个：单片机课内实验和单片机课程设计。课内实验虽然有硬件设计和软件编程两部分，但由于开发板上硬件的最小系统比较完善，学生相当于只需要进行简单的连线便完成了硬件设计。软件设计则是在伟福Lab6000系列单片机仿真实验系统上完成的，这些实验基本都是验证性实验或者是很简单的设计性试验，主要目的是让学生通过实验了解单片机的硬件环境，熟悉单片机的编程方法。因此学生总体所完成的工作基本上是简单的软件编程，硬件设计几乎没有，更谈不上是软硬件的综合系统设计。这使学生在以后的工作中应用单片机时捉襟见肘，学不够用。

针对以上情况，我校单片机课程设计通过引入Proteus+Keil两个软件进行较大的改进，既加强了学生硬件电路的设计，又有软硬件联调的综合考量，很好地培养了学生对单片机系统设计的能力，提高了大家学习的积极性和主动性。

此外，之前学校课程设计题目单一，没有考虑到学生的个体差异，导致有些学生无从下手，最终只能模仿别人的电路板，甚至连设计报告也是抄袭别人的；还有些能力较强的学生做起来易如反掌，达不到拔高的效果，这样就违背了课程设计的初衷[3]。

二、Proteus+Keil的完美结合

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，能很好地仿真单片机及器件。相对于另一款使用较高的仿真软件Multisim，Proteus的元件库更齐全，使用更方便，最重要的是它可以把软件作用在处理器上，并和该处理器的任何模拟和数字器件协同仿真。除此，Proteus还提供了大量的虚拟仪器和分析工具，用户可以在调试代码时清晰地看到仿真结果或通过节点波形等查找错误原因。

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，易学易用。

在计算机上，安装Proteus仿真软件和集成软件开发环境软件Keil，就已经相当于是一个设备先进、功能完善的虚拟实验室了，可以方便地进行软硬件的级联调试，加强单片机系统设计的概念。

在实际的课程设计中，先在Proteus ISIS中设计硬件原理图，确定IO口的端口使用。项目的软件可在Keil中进行设计，生成目标代码文件*.hex，若编译失败，可对源程序进行修改，直至编译成功。把生成的目标代码文件*.hex添加到硬件电路的单片机中，比如AT89C52，然后运行仿真，即可以看到仿真结果。若不正确，可以分析错误原因，修改相应的软硬件，直至仿真正确[4，5]。

三、课题的设置

课程设计不同于平时的作业，它有一定的针对性，要满足高中低各层次不同学生的需求。假如全班同做的是一道很难的课程设计题，学困生根本无从下手，更别说从此获取知识了，这样他们很快没有了学习的积极性，彻底放弃了。于是针对不同阶段的学生，我校单片机课程准备了三个不同层次的题目组。

第一类是拔高性题目，比如简易计算器，学生在短期内必须要完成一些实际应用的题目，要求综合性知识较全面，适合基本功扎实、有想法、爱创新的学生。例如有些学生在低年级段就参加了电子设计竞赛，已经有了单片机系统设计的概念，他们需要的是设计更为复杂实用的系统来提升自我。

第二类是中等难度的题目，比如多功能智力竞赛抢答器，学生除了有基本的单片机知识，还必须有一定的动手实践能力和逻辑分析能力，并且涉及其他知识领域，适合知识面较广的学生。

第三类是基础性题目，比如数字温度计，是学生在掌握了单片机基本知识后所能完成的简单的功能设计，这个层次的题目要求不高，适合底子较为薄弱的学生。也就是说，让每个阶段的学生都能从此次课程设计中汲取相应的养分，有所收获[6]。

由于题目的难度系数不同，最终的评分准则也不同，第一类题满分100分，第二类题满分90分，第三类题满分80分。这样既有针对每个层次学生的题目，又能将大家的差距拉开，让学生付出的劳动与最终给定的成绩基本成正比。

四、总结

利用Proteus和Keil进行课程设计对学生来说也是乐于接受的，软硬件都易于修改，减少了开发设计时间，而且Proteus软件可以直观地看到仿真结果或节点的波形，也就是说学生在自己的宿舍就能完成前期的设计工作，不再像以前那样依赖实验室的测试设备，方便快捷，灵活性好。而课题的多样性，也给了学生更大的选择空间，从而提高了积极性和参与性，让学生亲身领会系统分析、设计和调试各个阶段的各种滋味，提高实际应用的能力。

参考文献：

[1]彭勇.单片机课程的教学改革[J].农业网络信息，2006，（6）.

[2]张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计（第3版）[M].哈尔滨工业大学出版社，2008.

[3]葛浩，林其斌.单片机课程设计教学改革与实践[J].实验技术与管理，2011，28（10）.

[4]李雪莲，时谦.基于软件仿真和硬件电路联调的单片机课程设计[J].中国电力教育，2011，（9）.

[5]章万静，刘长荣，形海霞，顾军林.Proteus和Keil联合仿真在单片机教学改革中的应用[J].福建电脑，2010，（4）.

[6]王妍玮，张艳丽，苏晓宇，徐志丹.单片机课程设计实践教学[J].科技资讯，2010，（1）.

基于单片机的课程设计篇4

随着单片机技术的迅猛发展,单片机的应用领域也越来越广泛,特别是工业自动化控制、通信、仪器仪表的智能化及我们日常生活中的各个领域都得到广泛的应用。作为工科类专业的学生,怎样学好《单片机原理》这门专业基础课,作为教师,怎样通过《单片机原理》课程的学习及《单片机课程设计》来培养在校大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决实际问题的实践能力,一直是教育工作者探索的课题。由于这门课程自身的特点和教学目标,实践动手能力的培养非常关键。在实际教学中,我们采用了《单片机课程设计》的教学模式, 激发学生的学习积极性,并对实验内容进行教学改革,引导、鼓励学生积极参加各类竞赛,着力培养学生的实践能力、科研能力及创新能力。

2、利用单片机课程特点,为学生创建一个实践与创新的学习平台

“单片机原理及应用”课程是一门技术性、应用性极强的学科。历年来的全国大学生竞赛试题（电子类）都几乎会汲及到单片机技术的灵活运用。而实验与课程设计又是一个极为重要的环节。我们将实验课与课程设计有机地结合起来,首先做一定数量的验证性实验,让学生充分掌握单片机的基本原理、指令系统、接口技术,使其具备初步的单片机硬件设计、软件开发能力基础上,才进行综合性实验,在综合性、设计性实验做得得心应手的时候,再进行课程设计。单片机课程设计是一个十分重要的环节,它包括单片机软件设计、硬件设计,调试等实践内容。通过这些环节的实践、教学,可以充分调动学生的主观能动性,实现知识向能力的转化。这样,学生通过实践、实战,一步步深入,当学生们将每个实验内容完成、理解、吃透后,就会有能力提升到一个新的高度：独立、高效、有创造性地去开发新的项目。这样,就能很好地、充分地利用实验课及课程设计为学生构造一个实践与创新的学习平台（如图1）。同时又为他们将来参加各类竞赛做了很好的铺垫。

3、对实验内容进行教学改革,提高开发效率,培养具有创新精神、适应能力强、实践能力强的高素质人才

3.1 改用C语言作为开发单片机的主流语言

以前,我们进行实验时主要是以汇编语言为主。因为汇编语言能直接操作计算机的硬件,学习汇编语言能帮助我们去了解单片机的硬件构造,当然同学们必须掌握汇编语言的基本方法。但采用汇编语言编写单片机应用系统程序所花的时间长,且调试及排除错误亦比较困难。为提高编制计算机系统和应用程序的效率,适应社会竞争的需要,改善程序的可读性和可移植性,我们在要求学生了解汇编语言的基础上改用了高级语言编程,用C语言作为开发单片机的主流语言。要求学生用C语言来编写目标系统软件,这样就会缩短开发周期,增加软件的可读性,便于改进和扩充,同时,亦方便学生将C语言编写的程序很容易在不同类型的计算机之间移植。

3.2 采用Keil C51 Windows集成开发软件及51MCU DEMO试验板作开发平台

我们采用了Keil C51 Windows集成开发软件及51MCU DEMO试验板作学生学习单片机技术的开发平台。Keil C51是德国Keil公司开发的基于Windows平台的单片机集成开发环境,可以讲是目前世界上最优秀、最强大的51单片机开发应用平台之一。它包含一个高效的编译器、一个项目管理器和一个MAKE工具。它集编辑、编译、仿真于一体,支持汇编、PL/M语言和C语言的程序设计,界面友好,易学、易用。特别是,它内嵌的仿真调试软件可以让学生采用模拟仿真和实时在线仿真两种方式对目标系统进行开发,而且学生在软件仿真时,不但可以随时模拟单片机的I/O口、定时器、中断之外,甚至还可以仿真单片机的串行通信。而51MCU DEMO试验板功能强大、用途广泛,它集与PC机通信的电平转换电路驱动字符液晶及点阵图形液晶接口、行列式键盘、音响实验电路、中断实验电路、I2C总线、DIP开关、程序的ISP在线下载接口等于一体的51单片机开发板。学生除了能在其上进行一般的验证性、综合性实验外,还可以学习开发、设计较高级的智能化、应用型实验项目如：单片机与PC机的远程交互通信、单片机在线编程控制等。

3.3 开好（重视）综合性、设计性实验,强调学生自己动手完成实验的全过程

在确立了开发语言及实验平台搭建好后,强调学生必须认真对待每一个综合性、设计性实验。在选题时要求学生结合理论课及平时的资料收集,自己确定题目。自己分析、设计、自己动手编程、调试安装,并最后完成一个单片机应用系统设计与实现。强调学生自己动手的目的是使学生在设计过程中,通过查阅资料、确定方案、软硬件设计及调试和撰写设计说明书等,从而对单片机应用系统的设计过程得到一次全面的实践训练,从而使学生获得单片机应用系统开发的基本知识和基本技能,进一步强化学生的动手能力和应用能力的培养,为以后参加种类比赛及将来去设计和实现单片机应用系统打下良好基础。

4、课程设计典型案例分析

4.1 课程设计目的

单片机技术是一门实践性很强的专业基础课程,要求通过理论教学和实验、课程设计等实践性教学环节,使学生能在理论的指导下,主要依靠实践活动,设计出一个小型单片机应用系统。课程设计目的是使学生增进对单片机的感性认识,加深对单片机理论方面的理解,掌握单片机内部功能模块的应用,如：定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O口等,熟悉单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现,为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。同时,树立严谨的科学作风,培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过单片机软硬件设计、调试、整理资料等环节,初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能,逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。

4.2 课程设计要求

要求学生独立完成课题设计,掌握单片机应用系统设计方法；完成系统的软硬件设计及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识,并写出课程设计报告；通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力；通过实际电路方案的分析比较、器件的选取、安装、调试等环节,掌握单片机应用系统的分析方法和工程设计方法；掌握常用仪器设备实验仿真开发系统的使用方法,学会实验调试,提高动手能力；综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

4.3 单片机课程设计总学时安排

单片机课程设计总学时为18学时,安排学生每天用2学时进行课程设计,具体安排见（表1）同时还安排专门的老师作指导。包括对学生所选课题的深入分析,对实施方案的探讨,对学生所拟定的总体设计方案进行认真研究、论证,以避免定稿后才发现方案上的疏忽,造成开发进程的延误。

4．4 课程设计实例

4. 4. 1 实验题目：单片机与PC机的通信实验

系统开发环境： 采用MCS-51单片机软件Kei C51及51MCU DEMO试验板作开发主平台；采用C语言作为开发单片机的主流语言

实验所需器材：并口下载器、16×2字符液晶显示模组、128×64点阵图形液晶显示模组、5V高稳压电源、一台PC机

实现方法探讨： PC机发送一个字符给单片机,单片机收到后即在个位、十位数码管上进行显示,同时将其回发给单片机。要求：单片机收到PC机发来的信号后用串口中断方式处理,而单片机回发给PC机时用查询方式。

4. 4. 2 MCS-51单片机软件Kei C51的开发过程

1）开发的全过程的过程,请见图2。

2）单片机C源程序清单

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar code SEG7[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

uchar code ACT[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};

/*************************************************************/

uchar code as[]=" Receving Data:\0";

uchar a=0x30,b;

//****************************************************

void init(void)

{

TMOD=0x20;

TH1=0xfd;

TL1=0xfd;

SCON=0x50;

TR1=1;

ES=1;

EA=1;

}

//************************

void delay(uint k)

{

uint data i,j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j

}

//**************************************

void main(void)

{ uchar i;

init();

while(1)

{

P0=SEG7[(a-0x30)/10];

P2=ACT[1];

delay(1);

P0=SEG7[(a-0x30)%10];

P2=ACT[0];

delay(1);

if(RI)

{

RI=0;i=0;

while(as[i]!='\0'){SBUF=as[i];while(!TI);TI=0;i++;}

SBUF=b;while(!TI);TI=0;

EA=1;

}

}

}

//*****************************************

void serial_serve(void) interrupt 4 ;

{

a=SBUF;

b=a;

EA=0;

}

5、引导、鼓励学生积极参加各类竞赛培养学生科研、创新能力

学生通过理论与实践结合,通过单片机课程设计后,已经掌握了一定的分析问题与解决实际问题的能力,在有了单片机课程设计的经验和掌握了技术知识及具有了实际操作能力的的基础上,老师再去有的放矢地引导、鼓励学生积极参加各类竞赛、全国“跳战杯”、广东省的软件大赛等,通过竞赛努力去培养学生的科研能力与创新能力。为学生们毕业后找工作打下良好的基础。实践证明：《单片机课程设计》做得好,参加过各种类竞赛、参加过学校学生科研立项,广东省大学生创新实验立项、做过大量项目的学生,毕业后都能找到好工作,都会受到用人单位的热烈欢迎,都会成为单位的重要的技术人才。

6． 结论

通过“单片机课程设计”,使学生初步掌握了单片机系统的设计方法,并使学生得到了对项目开发及应用方面的初步训练。懂得了如何去开发一个项目：从总体方案的初步设计、编程、软件硬件调试、编写设计报告、系统使用说明书,到系统功能的最终实现的全过程。真正做到理论联系实际,提高了学生的动手能力和分析问题与解决问题的能力及创新能力,体现了由理论知识的学习到理论知识的实际应用的过渡过程。实践证明,经过这样循序渐进的学习学生的动手能力、实践能力及创新能力普遍得到极大地提高。

参考文献：

［1］张志良.单片机原理与控制[M].北京：机电工业出版社,2002.

［2］周兴华.手把手教你学单片机C程序设计[M].北京航空航天出版社,2007年.

基于单片机的课程设计篇5

关键词：民族地区；高职院校；单片机；课程教学；改革探析

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0161-02

Abstract： Through the field research of the current teaching situation of the Microcontroller Unit course （MCU） of higher vocational colleges in Qiannan， Qianxi’nan and Qiandongnan minority area in Guizhou province， this article analyze and discuss proper teaching methods and evaluation mechanism of MCU course suitable for the practical situation of minority area from the perspectives of novel creation of teaching environment， arrangement of curriculum， training mode and evaluation mechanism.

Key words： Minority areas； Higher vocational colleges； Microcontroller Unit； teaching of curriculum； reform analysis and discuss

单片机是电子信息类专业十分重要的课程，也是高职院校完成高素质技能技术型人才培养必不可少的专业课程。贵州少数民族地区高职院校虽地处欠发达山区，自身发展受到诸多因素的制约，但对人才培养质量的要求从未降低，紧密围绕地区经济发展需要开设电子信息及相关专业。

伴随贵州大数据、大健康产业的蓬勃发展，早期“三线建设”驻黔电子企业及本土民营企业对其人才需求的增多，电子信息类专业已逐步成为贵州少数民族地区高职院校重点建设专业。但在专业课程教学，尤其是难度较大，实践性较强的单片机课程教学方面还存在诸多有待提高和改善之处，需结合贵州少数民族地区高职院校自身实际，进行单片机课程的教学改革，探索符合当地人才培养及职业岗位能力需要的教学思路和方法。

1贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学现状

基于对贵州黔东南州、黔南州、黔西南州三地少数民族地区高职院校的走访调研及师生的深入座谈交流，发现贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学存在如下的现状。

1.1 课程教学环境

1.1.1 学生素质现状

贵州少数民族地区高职院校电子信息类专业所录取学生少数民族较多，高考分数偏低，专业选择盲目被动；基础知识薄弱，理论学习困难，专业实践技能训练积极性与主动性不高；自我控制能力差，未来职业发展无规划；团队合作意识薄弱，自信心与创新精神欠佳等。

1.1.2 师资现状

贵州少数民族地区高职院校能够承担单片机课程教学的师资严重不足，引进困难，尤其是具有单片机技术开发经验的专业技术人员及学术带头人甚少。现行单片机任课教师存在理论知识扎实，但项目开发经验缺乏；教学经验丰富，但课程实践教学欠缺；专业网络学习获取较多，但融入行业企业进行实际开发较少；外派学习较多，但真正与单片机技术相关的学习较少等。

1.1.3 实训条件现状

贵州少数民族地区高职院校受地方财政困难，教育经费注入不足的影响使单片机课程教学实训设备陈旧、配置不足；专项资金投入不够，实训条件简陋；实训室缺乏专人负责，管理不规范；实训教师对实训重视程度有待加强，学生对实训开展积极性有待提高等。

1.2 课程教学内容与考核

在单片机课程教学内容安排方面，贵州少数民族地区高职院校普遍仍以单片机理论教学为主，注重培养学生程序编写能力，尤其是汇编程序的编写能力，缺乏基于实际项目开发的创新性教学方式。部分院校甚至没有开展实训教学，仅完成基于汇编语言的单片机最小系统理论教学，对单片机的通信功能、传感器技术及C语言在单片机中的应用等重要内容并为涉及。同时，在单片机课程与专业基础课程开设的先后、课时分配、任课教师安排等方面也存在诸多不足。

在课程考核评价方面，大多数院校仅考核学生的理论学习内容，而对课程的学习过程，实训项目及课程设计完成情况等核心内容并未进行考核，考核评价过于单一，不能较好地进行学生课程掌握情况的客观综合评价。

2 贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学改革思考

贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学应结合自身特点，培养符合区域经济发展需要的高素质技能技术型人才。

2.1 现行课程教学环境改变探索

在学生素质提升方面，贵州少数民族地区高职院校很难在招生录取阶段来提高进入电子信息类专业的学生文化素质，但可从学生进校后对专业兴趣的培养方面着手，改善学生综合素质。如在专业基础课中增加动手能力训练环节（仿真实训也可），为后续难度更大的单片机学习兴趣的培养打下基础；成立单片机学习兴趣小组，通过兴趣小组的积极主动性来带动整个大环境的改变；积极组队参加校、州、省及国家的单片机技术应用及相关技能大赛，以大赛营造学习环境；通过专升本考试中对专业课程的要求和学生对进入本科院校继续深造的渴望，引导学生主动学习等。

在师资水平优化方面，贵州少数民族地区高职院校应结合当地经济发展及院校需要，积极争取电子信息类紧缺人才，尤其是高层次人才的引进政策，解决单片机骨干教师及学术带头人缺乏现状；积极从行业企业或校企合作单位寻求师资及师资培养，让行业专家融入教学，让一线教学人员融入行业，进行交互式学习交流，实现自我培养，进而提高教学质量；现行单片机教学人员应通过网络，积极寻找单片机学习途径，争取单片机技术学术交流会议及培训；积极以大学生电子设计大赛、区域行业单片机应用设计竞赛等为引领，主动找项目、做项目、总结项目，从而来提高教师自身的单片机应用技术水平。

在实训条件改善方面，贵州少数民族地区高职院校应积极寻求资金注入，建立校内单片机技术应用实训室；或寻求校企合作单位、行业企业、院校共建等方式建立实训室。针对实训设备，没有必要购买昂贵的实验箱或实验平台等，通过电子商务，购买设计合理、功能模块齐全、支持在线调试、便于携带、支持C语言、具有配套教程及完整的程序实例等的单片机开发板即可。同时，要为开发板配套逻辑分析仪、万用表、示波器等常用电子仪器仪表及工具。在实训室建设经费充足的情况下，可考虑配备台式电脑，若经费不足，鉴于当代大学生笔记本电脑覆盖率较高的条件下，可两人配套一台自带笔记本电脑，即可满足实训条件要求，又为学生课余自学、课程设计及毕业设计等后续环节服务。

2.2课程合理安排

2.2.1 微控制器选择

当下，单片机种类及型号较多，合理选择一款单片机种类及型号是初学单片机技术的关键，是引导学生学习单片机技术的重中之重。单片机种类及型号的选择一定要结合实训室所配套的开发板或校企合作单位等所使用的机型，但主要还是以便于教学和学生学习单片机技术为主。因51单片机市场份额占有量大、使用年限长，网络资源和学习参考资料丰富且获取容易，考虑到初学者对硬件资源的应用能力，建议以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机作为主控芯片进行教学。

2.2.2 课程及内容安排

单片机课程应安排在电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言等专业基础课程完成之后，可与电子元器件识别与检测、电子线路绘图与制板、传感器技术应用等专业课程同时进行。在开设上述专业基础课程的基础之上，建议单片机课程总学时为108（即每周6学时），其中理论占20%左右，实践占80%左右。单片机技术是在实践中学习，教学内容应以实践为主导，理论融入实践过程且够用为原则，边做边学，不能只强调理论而轻实践。

鉴于贵州少数民族地区高职院校授课对象特点，课程主要内容应包括微型计算机基础知识简介、单片机概述、所选单片机结构及内部资源介绍、单片机时序及工作方式、汇编指令及时序简介、中断系统、定时器/计数器、并行I/O接口、单片机串行通信（主要有UART、I2C、SPI、485通信等）、A/D和D/A转换等。在教学过程中，所应包括的硬件主要有LED、LED点阵、数码管、LCD、矩阵按键、步进电机、蜂鸣器、传感器（如温度、红外、压力等传感器）、A/D和D/A转换芯片、时钟芯片、存储芯片等。

2.3 实训教学开展

单片机课程教学应以实训教学为主并综合考虑学生特点，实训开展应包含单个实训项目、综合实训项目和课程设计三个环节。实训环节中注重“做中学，学中做，边学边做”。任课教师在单个实训项目中应在讲解硬件原理和程序设计的基础上，对实训内容进行操作演示的同时指导学生操作，直至完成实训效果。效果出来后，任课教师针对实训过程中出现的问题进行总结，同时对所做的实训内容进行再一次的总结性讲解，以达到学生掌握所布置实训内容的目的。综合实训项目应预先布置任务和学生分组（2人一组为宜），课堂由任课教师对任务中所涉及的硬件和软件及前期所学本实训所需用的知识进行讲解。学生结合老师的讲解和所提供的硬软件参考资料，以组为单位，开展实训项目，完成实训任务。课程后期，应专门安排1到2周，以3人为一组，进行课程设计环节。选用适合高职院校学生及难度适中的课题作为单片机课程设计的题目，引进全国大学生电子设计大赛流程及相关规则融入课程设计，体验项目开发过程，培养学生项目开发能力。同时鉴于对学生仿真能力培养的必要性，建议在课程设计环节中融入Keil和Protues仿真教学。

实训教学中应制作实训项目任务书或课程设计任务书及考核评价表，教学过程采用项目化教学，任务驱动，融入“资讯、计划、决策、实施、检查及评价”的教学组织形式并做好学时分配。

2.4 课程考核评价创新

鉴于课程实践性较强，考核不能单一的出套纸质试题进行考核，尤其不能只进行理论而忽略实践的考核，应以过程考核，综合评价学生课程学习效果。

3 总结

综上所述，现行贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学还存在诸多不足和有待改进之处。身处该地区的单片机课程任课教师应在课程教学条件、课程内容安排、实训教学方式、课程考核评价等方面结合自身院校实际，探索符合授课对象及课程特点的教学方法，提高贵州少数民族地区高职院校人才培养质量，进而为地区经济的发展服务。

参考文献：

[1]宋雪松，李冬明，崔长胜.手把手教你学51单片机（C语言版）[M].北京：清华大学出版社，2014.

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]明鑫，卢丹萍，蔡欢欢.基于电子竞赛探索高职单片机原理课程教学改革[J].教育与职业，2014（11）.

基于单片机的课程设计篇6

【关键词】单片机 理论与实验 课程设计 协同教学

【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

[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例――基于8051+Proteus仿真（第2版）， 电子工业出版社，2012.10

[4]张毅刚.单片机原理及接口技术（C51编程），人民邮电出版社，2016.4

基于单片机的课程设计篇7

关键词：MSP430；教学改革；课程设计

0引言

随着时代的进步和微电子技术的发展，以及目前物联网产业的应用，单片机技术作为物联网产业的关键技术之一，得到了更广阔的发展机会和应用前景。为适应这个市场对人才的需要，高校单片机课程的教学内容也逐步由MCS－51系列过渡到相对复杂但功耗更低的MSP430系列。首先，在MSP430单片机的教学内容上，目前的教材基本是以单片机生产商提供的技术手册为主，大体上延续了以往传统MCS－51系列的教学思路，即以单片机的知识点为主线进行单元技术教学。这对短时间集中实践环节课程设计类的教学明显不太适用。所以在教学内容的组织上需要根据学生理论课知识掌握的具体情况和实践课程的特点，重新组织教学内容。其次，在教学方法上，由于学生在前期已经完成了MSP430单片机的理论学习，如何在短时间内把学过的知识应用到实践当中去，把理论学习中分散的各个知识点通过一个个由浅入深的设计题目系统有机地组合在一起，使得学到的知识在系统上和深度上有质的提高。这也是课程设计不同于理论教学而需要重新设计整合的地方。最后，在学生成绩评定方法上，为了调动学生主动学习的积极性，发掘每个学生的潜力，在成绩的评定上做了一定的探索和尝试。

1教改实施的主要内容

1．1教学内容与教学方法的改革

相比于MCS－51系列单片机，MSP430系列单片机不仅在理论上有一定的难度和深度，而且在设计的灵活性和创新性上有更大的可操作空间。课程设计环节在实践教学中起着承上启下的关键性作用，一方面是将所学的基础知识（模拟电路、数字电路、C语言等）融会贯通综合运用的过程，另一方面也是为以后的毕业设计以及电子设计类竞赛打下良好的实践基础。有鉴于此，在教学内容的编排设计上，既要体现对MSP430单片机重点知识的理解把握，又要结合设计题目对所涉及的知识点更进一步深化学习。所以在本次教改中，对教学内容和方法做了一定的调整，主要在以下几个方面进行尝试和探索：（1）理论与实践教学环节的衔接整合。由于学生对MSP430单片机理论在学习和理解与实践上有一定的距离，所以在课程设计的前期有必要对在设计过程中常用的模块做进一步的强化学习，快速解决理论上的难点和疑惑。在教学方法上，也不同于以往的理论教学，突出了以关键模块为主要掌握内容，通过对模块电路图逻辑关系的深入细致的讲解，加强了学生对MSP430单片机关键模块的功能理解。为此，在讲授每个模块时，都给学生发一张清晰放大的模块逻辑功能电路图，以逐个过关的考核方式，使学生能在很短的时间内迅速掌握MSP430单片机的主要内容。同时，也着重强调该模块在实际设计当中的一些具体的应用以及一些注意事项，在这点上，由于MCS－51单片机的内容和功能相对比较简单，所以在以往的理论教学中大都是简单介绍一下，其应用设计部分学生通过自学的方式来掌握。而MSP430单片机由于其结构更复杂、应用更广泛，虽然学生在理论教学过程中也学过相关的知识并做过一些验证性实验，但是对大多数学生来说知识的掌握还是停留在理论上，对基本知识理解深度不够，导致学生困惑的问题还有很多。致使学生综合性实验能力较弱，完成课程设计和实际应用设计的难度较大。因此要注重研究实际应用中典型问题背后的原因，深化和细化基本知识的讲授，这对实际应用和提高可起到至关重要的作用。因此需要强化理论与实践衔接环节的教学，不断挖掘基本知识内容的深度，特别是实际应用这一部分很有必要在老师的指导下完成。比如，在讲授最常用的也是最重要的定时器A捕获功能的时候，除了讲述定时器A的逻辑结构和使用规则外，对其输出端口的八种工作模式，还通过重点补充在每种工作模式下常用的设计实例的分析讲解加以介绍和总结。这种重点讲授和逐一考核相结合的教学方法在本次教改过程中取得了很好的教学效果，使学生能在此基础上更容易地进入到高级层次的应用设计当中。（2）实践开发平台的选择。目前各高校大都使用各种功能完备的实验箱或开发板，其明显的弊端就是由于实验箱上各接口的连接都是固定的，学生大多数不会主动去了解这种连接后形成的电路工作原理；没有经历过从设计、元器件连接、调试到完成全过程的锻炼；而且实验箱上资源有限，对一些能力比较强的学生来说不能进行更多种硬件方案的设计和创新。基于上述原因，本次教改没有使用以往MCS－51单片机那样各种功能和结构都固定的实验箱，而是选用了MSP430单片机核心板外加按键输入模块和数码管显示输出模块等构成的最小系统，这样的选择是因为MSP430单片机的引脚复用功能非常普遍，把MSP430单片机的所有外接引脚都空出来供学生选择使用一方面可以增强学生对端口的认识，也使学生更深刻的体验MSP430单片机强大的实现功能。而且也为以后外加温度模块、红外线模块、重力感应模块等更多模块的选择提供了坚实的基础。另一反面也使学生在课程设计过程中有更大的自由度和选择空间，创造了一个宽松的硬件实验环境和发挥创造性的空间，增大了课程设计的吸引力。通过应用这个开发平台促使学生主动去熟悉引脚的各项功能、自己设计电路的实验方案、自己选择应用的设计模块以及最终完成的功能，同时，这些实验手段的综合应用，促进了学生对理论教学的理解，使学生的实际动手能力得到了提高和锻炼，从学生最终的设计成果上看也确实达到了这种效果。（3）基于项目引领的实验模式。课程设计不同于一般的验证性实验课程，它是在理论教学的基础上，以实践和创新为主线，以提高学生综合能力为目标的教学环节。以往MCS－51单片机课程设计由于硬件结构相对简单、接口功能单一，留给学生自由设计的空间比较有限，所以教学模式采用传统“灌输式”的教学方法，给学生的设计任务大都是相对单一的题目。本次教改借着硬件开发平台更新换代的机会，有条件在教学模式上做了进一步的探索，采用了基于项目引领的实验教学模式。该教学模式旨在提高学生的综合素质，从宏观教学的角度考虑，是一种以学生为中心的教学模式，将整个课程设计的教学内容设计成一个基本涵盖了本课程重点教学内容的设计项目库，其中对每个重要知识点都有多个难度等级不同的设计项目，学生可以根据自己的能力和兴趣选择并完成基本涵盖每个知识点的多个设计题目。设计项目库中的题目难度系数的差异化、多样化既是因材施教教育理念的一种体现，也是以往课程设计教学经验的一种总结。通过这样的教学设计，加大了学生对课程的兴趣，逐渐地积累成就感，并最终能较快地进入设计者的角色，能较好地完成实际应用的设计。

1．2教改效果的评定

教改效果主要通过学生成绩的评定来考察。因此，对学生成绩的评定方法也进行了初步的探索。学生成绩评定是教师教学过程的重要环节，对教师的“教”与学生的“学”具有重要指导作用。传统的教学评价模式显然不能够体现学生在课程设计过程中的全部工作，因此，需要建立多元化评价体系，既要重视学生在设计过程中体现出来的创意、创新等能力水平的评价，又要考虑到每个学生的基础和能力的差别，保护学生的学习积极性，设立合理的考核分数比值，提高学生在设计过程中的分值。这种多元化的考核办法既能够充分调动学生的主观能动性，提高学生的创新意识以及竞争意识。同时也从不同角度动态地反映了学生在课程设计过程中的学习情况以及学习效果。在此次教改过程中也对此进行了初步探索，取得了一定的效果。

2总结

MSP430单片机课程设计是电子类专业一门重要的实践课程。尤其是在创新型人才培养方面具有很强的实践意义，通过本次的教学改革，分别在教学环节、开发平台的选择、实验模式、成绩评定方法等四个方面提出了的改革思路和具体的实施办法，并在随后的教学过程得以实施，这些改革的实施在教学实际中呈现了良好的教学效果。

参考文献：

［1］章安良．“MSP430电子系统设计”课程教学及实践探索［J］．常州工学院学报，2014，27（4）：93－96．

［2］肖忠．“电子系统设计课程”教学方法的探讨［J］．科技信息，2011，（26）：135．

［3］闫改珍，徐朝胜，权悦，张平娟，王岳．应用型人才培养模式中“电子系统设计”课程建设的探索［J］．德州学院学报，2014，30（4）：107－110．

［4］张红梅，唐明良．基于应用型人才培养的电子技术综合实验教学设计与探索［J］．教育教学论坛，2014，（37）：278－280．

［5］耿大勇，朱延枫，李洋洋．应用型人才培养模式下的电工电子技术实验教学改革［J］．中国电力教育（中），2014，（11）：115－116．

基于单片机的课程设计篇8

关键词：单片机 实操 Proteus 仿真 课程设计 C语言 改革

一、问题的提出

单片机作为电气专业高技层次的专业主干课程，对全面培养在校生的专业能力起着十分重要的作用。但现行的适用教材几乎都是一样的组织架构，即按硬件结构―指令系统―汇编语言程序―接口技术的顺序展开教学。教师如果按照教材内容展开教学，往往只能介绍基本硬件结构、指令系统和汇编语言程序设计等内容，最后再草草编一个“流水灯”就结束课程。这种形式的教学，势必难以取得令人满意的教学效果。作为非计算机专业的技校生，他们缺乏基本的计算机基础知识，往往坚持听讲几次课后，就会因为听不懂而放弃课程学习，转为睡觉、玩手机。哪怕坚持到最后的那部分学生，课程结束后，还在困惑：到底什么是单片机？它有什么用途？我能用它做什么？

笔者在几年的单片机课程教学反思后，认为该课程必须改革，经过几个学期的尝试、实践，逐步形成了基于Proteus仿真与实操的单片机教学改革思路，并在高技班试点。

二、改革思路与实践

1.以实操为主，仿真为辅

技校学生引以为傲的是具备过硬的实操技能，而非扎实的理论知识。技校必须注重对学生实操技能的培养，一方面动手做比听讲“更有意思”，另一方面实操也是学习单片机的捷径。在实际操作中，有两种方法，一是使用现成的学习板，二是使用万能板进行焊接电路板。考虑到学生在先修课程和实训中，已掌握了一定的焊接技能，因此笔者认为，使用万能板让学生自己进行焊接电路，学习一个模块，焊接一个相应电路，并实际操作、验证，能帮助学生理解并掌握单片机系统的设计，并能从“电子技术”课程平稳过渡到“单片机”课程。

在每个模块教学过程中，教师充分利用当前十分流行的单片机仿真软件Proteus开展仿真教学。利用Proteus软件，可以虚拟真实的设计过程（软件名称：From Concept To Completion），完成从基本的原理图绘制―程序设计―仿真调试等全过程。通过软件仿真，可以产生直观的现象，学生可以获取直观的认识，并逐步熟悉单片机系统的设计流程。

2.以C语言作为编程语言

单片机程序设计语言有机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言计算机能直接识别和使用，但对人类而言，则难以理解，因为它全为0、1代码。汇编语言能够直接对底层寄存器进行操作，对深刻认识和学习单片机原理很有帮助，但其实质上是机器语言的“符号化”，依然显得“深不可测”。以此编写简单的小程序还行，若是进行项目设计，会使很多学生头疼，且开发周期长，维护困难。因此，采用高级语言进行单片机开发，自然成为大多数单片机工程师的首选。

C语言是一种结构化语言，按模块化组织程序，具备丰富的运算符和数据类型，可以直接访问内存地址，进行位（bit）操作，实现对硬件的编程操作，既有高级语言的功能，也有低级语言的优势。采用C语言进行程序设计，用户只要大致了解单片机的基本结构、相关部件的结构和特殊功能寄存器即可进行开发，用户如果有需要还可以通过反汇编等手段学习汇编语言，因此C语言获得了广泛的使用。

本着学以致用的原则，笔者坚定认为技工院校的单片机课程必须采用C语言，而非汇编语言。实践证明，由于C语言的简单、易学，学生虽然没学过《C语言程序设计》，但结合项目的案例讲解分析，不断总结，大多数学生均能较好地掌握C语言的基本内容，并进行单片机程序设计。

3.以模块化整合教学内容

传统的单片机教材脱离实际操作，侧重对单片机内部结构的讲解，未能突出实际应用。而且教材中有不少内容，陈旧过时、技术上还沿用几十年前的思路。因此，笔者大胆对教材进行改革，结合学生理解、接收实际，整合出以下单片机教学模块（见表1）。

通过上述模块的学习，大多数学生可以掌握单片机的基本操作、简单的程序设计，并能够形成单片机系统的认识，熟悉单片机系统开发的基本流程。如此，单片机教学目标也就实现了。

4.以课程设计全方位考核

通过各个模块的学习，学生理解并掌握了单片机的基本知识和操作技能，可以自行搭建最小系统，诸如发光二极管、按键灯的简单外设。但这只是相对独立的各个模块，无法真正形成应用系统。因此，在教学安排上，笔者建议安排1～2周时间开展微机控制课程设计。这也是对教师、学生综合、全方位技能的考验。

在设计课程设计题目时，笔者充分考虑到学生的实际情况，力求避免过于复杂、难度大的题目，而偏向于总体难度不大，但具备一定综合性的题目。以笔者的实际经验看，经过1～2周的设计、调试，当学生完成相关任务形成“作品”后，大多数学生的表现是自豪的。下面是笔者给出的几个课程设计题目，每个课题给出相应的控制要求、设计指导，学生可根据自身的学习情况，自行选择设计课题（见表2）。

三、小结

技工院校以“技”立身。笔者结合教学经验、项目经验、技校学生特点，提出一种单片机教学改革思路，并积极探索实践。通过教学实践表明，这种教学改革是可行的，能很好地提升学生的学习积极性、培养学生动手能力、资料检索能力和一定的分析问题、解决问题的能力。

参考文献：

[1]徐爱钧.单片机原理实用教程――基于Proteus虚拟仿真[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2]凌明.嵌入式系统高级C语言编程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.