单片机原理与应用

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单片机原理与应用范文第1篇

[关键词]单片机原理及应用 课程改革 教学方法 校―企合作 项目

一、引言

《单片机原理及应用》课程是一门实用性强、应用面广，将计算机技术与电子技术紧密结合、硬件与软件相联系的计算机应用专业核心课程，是一门理论与实践并重的计算机技术应用课程。《单片机原理及应用》课程以C语言、数电、模电课程为基础，融合了计算机控制技术、软件编程等知识与技能，在培养学生的逻辑思维、编程思想、软硬件结合、模块化设计思想以及任务分析、方案确定、任务分解、综合技术应用能力方面起着重要的作用。

为适应高职教育培养“高素质技能型专门人才”的宗旨，本课程的体系、内容、方法等均面向实践、面向应用、面向就业。课程定位在“以培养生产第一线的高技能人才为主，尽可能多的培养出具有一定开发能力的设计人才”上，强调突出实践、突出实用和能力培养。

二、课程改革思路

《单片机原理及应用》课程改革的基本思路是：“以职业和就业为导向，构建新的工程实践化课程体系，确保教学内容的合理性、实用性和先进性。”该课程比传统课程的主要特点是：教材结构体系严谨，教学内容全面，工程应用实例丰富。

通过到企业的调研，与企业工程师一起讨论研究，收集和分析计算机应用职业岗位（群）的工作任务以及完成这些工作需要的知识与技能，进行了单片机课程开发，开发过程如图1所示。构建新的工程实践化课程体系，确保教学内容的合理性、实用性和先进性。课程开发改革后比传统课程的主要特点是：增加技能项目减少理论知识。技能项目内容是“校―企”合作共同完成确定的，教学体系按照“理实一体化”的教学方式安排，在课程内容安排上，采用“项目―知识点”的形式，可采用边解讲、边思考、边训练的教学模式，便于激发学生的学习兴趣，使课程做到“教、做、学、思”的统一协调，删除了部分理论知识。

图1：《单片机原理及应用》课程开发过程

三、教材的建设

在课程建设过程中，我们与企业工程师们一起编写了《单片机原理及应用（基于C语言）》项目教程，2014年2月清华大学出版社出版。本书重点放在“基础+项目（任务）实训+项目开发过程”上（基础指的是课程的基础知识和重点知识，以及在项目（任务）中会应用到的知识，基础为项目（任务）服务，项目（任务）是基础的综合应用，项目（任务）开发过程指的是从接受到项目，如何去组织、如何去读项目要求、如何去分工、如何去开发、如何去管理、如何去考核、如何去配合等等，基于工作过程的全新的教学模式）。根据高职院校单片机课程标准和教学大纲要求。教学内容分为7模块，着重讲授了解单片微型计算机、认识80C51单片机的结构、认识C51程序设计、认识单片机定时器/计数器、认识单片机中断系统、认识80C51单片机串行通信技术和认识80C51单片机接口技术等知识。

课程内容是“校―企”合作共同完成的，教学中的45个项目提供了PROTEUS ISIS软件仿真，有助于学生动手能力的培养和锻炼。课程体系按照“理论实践一体化”的教学方式编写，可将班级分组教学，采用边解讲、边思考、边小组讨论、角色扮演、边训练、边考核的基于工作过程的全新教学模式，便于激发学生的学习兴趣和素质提高，使教材做到“教、做、学、思”的统一协调。单片机原理及应用课程总体架构如图2所以。

四、教学方法改革

（1）灵活运用启发式教学方法，引导学生自觉学习的主动性和积极性，保证教学过程良好有序地进行。针对单片机原理及应用课程的授课对象具有量大面广的特点，首先给学生介绍本课程与相关专业的关系和与学生专业知识整体性的关系，强调理论学习的重要性和实际动手操作的必要性。鼓励学生自主学习，培养主动学习的积极性，保证了整个教学过程在自觉学习中进行。

（2）树立以学生为中心的教育思想，在课堂教学中，以教师为主导，学生为主体，互动和谐。教师主导，体现为“引”和“导”，教师变“主宰”为“循循善诱”。同时，灵活应用多种教学方法，在讲授课程中，采用回忆提问、理解提问和应用提问等多种提问方式，引导、激发学生的学习兴趣、动机和思路，进而深化理解、正确应用，变教师中心角色为引导性，完全改变了原来“填鸭式”的教学方法。

（3）推广边学边做的教学模式，单片机原理及应用技术是一门实战性很强的学科，结合理论和实践，一边学一边做是最好和最快捷的学习方法。将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能为教学。课程的理论教学与实践教学融合在一起，在实训教室借助于单片机自身软、硬件环境来仿真其工作过程，教学形式独特，贴近技术应用实际，激发学生学习积极性，让学生真正感觉到在“学中做、做中学、边学边做、边做边学”。

五、因材施教做法及效果

结合高职院校学生的特点，本着“能力为主、理论够用”的原则，重新组织教学内容，因材施教取得了良好的教学效果。

（1）根据岗位要求调整教学内容

及时跟踪产业发展趋势和行业动态，制定科学的专业发展规划和实施方案；分析职业岗位（群）任职要求和变化，根据自己多年从事企业工作的经验，结合IT行业企业的特点，删减部分理论内容，减少相关模块的课时，增加技能训练的授课学时。

（2）根据学生特点调整教学方法

针对高职学生“怕理论，爱动手”的特点，在课堂上注重学生动手能力的培训，增加学生课堂实训的时间，采用多种教学手段来调动学生的学习兴趣，如小组竞赛问答、上黑板做题、设置错误答案让学生解决、角色扮演、实训竞赛、学生作品演示讲解等，这些做法的使用，极大的提高了学生的学习积极性，课堂气氛空前活跃。针对部分学生动手能力差的特点，在利用课余时间组织学生到网上查资料，同时邀请几名成绩好的同学和老师一起辅导，这种做法能达到两个效果：一是动手能力差学生增加了被辅导的机会，二是成绩好学生巩固了所学知识，一举两得。

（3）针对不同群体，提出不同要求

对于基础好的同学，在布置作业和实训时，对他们提出更高的要求，选择难度较大的实训供他们练习；对基础较差的同学，注重基本知识和基本技能的培训；对于技能较差的女同学，采用课后辅导或网上辅导的方式，树立她们的自信心。这种分层次的教学要求，满足了不同层次学生的学习要求，达到了很好的教学效果。

（4）根据课程特点，锻炼创新能力

“单片机原理及应用”课程，由于是一门实践性很强的课程，需要借鉴的资源丰富，完全是自主开发。在授课过程中，特别注重学生创新能力和创新意识的培养。每当分析完一个项目，都会让学生进行项目分析，提出改进和完善方案，并在此基础上，创新设计。经过多次训练，学生的创新意识和创新能力都有所提高，很受学生欢迎。

（5）改革作业形式，提高学习兴趣

在课程讲授过程中注重改革传统的作业模式，以生活当中的单片机应用实例为题材，提高学生的学习兴趣。如当学完“定时器、中断”等教学单元时，就要求学生寻找生活当中的定时器、中断实例，完成定时器、中断实例分析作业，并分析设计的合理性。同时还举行定时器、中断设计比赛，大大提高了学生的学习积极性。鼓励并辅导学生利用自己所学知识参加科技创新比赛。如计应122诸杰成、赵扎玉同学在四川省软件大赛获得一、二等奖。

六、小结

通过全方位、多角度组织教学，取得了很好的教学效果，表现为：

①学习积极性高：课堂上下学生的学习积极性空前高涨，改变了以往被动学习的局面，每学期学生评价为优秀；

②学习效果好：学生的专业能力、专业知识的应用能力、创新能力都明显提高，动手能力明显加强。如计应122诸杰成、赵扎玉同学在四川省软件大赛获得一、二等奖。

③就业评价优：近几年计算机应用专业毕业生就业率都达到98%，用人单位对毕业生的满意度逐年提升，学生还没有毕业，就有许多IT企业前来“定购”学生，多数毕业生已经成为企业的技术骨干，部分学生已经担任企业领导职位。

基金项目：四川省教育厅2013年度研究课题（项目编号：13SB0476）

[参考文献]

[1]杨居义编著.单片机原理及应用（基于C语言）项目教程[M]. 北京：清华大学出版社，2014.2

[2]许景辉、张成凤、李宗利.《单片机原理及应用课程改革探索》[J].中国电力教育.2013年第35期.

单片机原理与应用范文第2篇

关键词：单片机教学难点 可视化 主体实践 学习积极性

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）03（b）-0042-02

高职《单片机原理与应用》的教学，由于单片机实验板的普及，已有许多基于学生动手实验的教学模式探索与实践，如“教师主导―学生主体、教学做一体化”、理实一体化教学模式的等等。提出的如“基于工作过程的学习领域课程建设的设计理念、工学结合”理念，将教学内容转化为系列项目的形式来展开教学，追求在实际产品开发设计的行为过程中感受与体验，激发、提高学生综合思维能力，提升职业素质。

但入门难度仍然是单片机教与学需要克服的关键问题。在实际教学中，学生学期初的对于《单片机》课程神秘向往兴奋的感觉，随着英文指令、抽象的结构组织、各种程序流程纷至沓来而逐渐消失；对于软、硬件概念及其对应关系“看不见、摸不着、没感觉”，没有具体感性有效的反馈，而在逐日被动接受的晕头转向中，这门课程最终被学生慢慢地放弃了。

1 基于Keil软件的“可视化”教学设计

为了突破入门难点，有效落实学的主体性，说明KEIL软件作为“可视化”教学手段的有效性及其切实性，下面进行微观教学设计。

集成软件Keil C51已经是一个普遍流行而又基础的单片机集成开发平台，适用众多型号的单片机，调试功能齐全，界面直观，可进行软件模拟、硬件仿真等操作。另外本校已有的ZY15MCU12BC2型自带仿真器实验箱，只需通过串口线将仿真串口与电脑串口相连，即可搭建起进行功能齐全的软件模拟调试及硬件实时仿真调试环境。

首先选择教学范例项目：流水灯的仿真、调试与改进（以LED模拟广告灯）；培养学生的程序调试、硬件电路组建、综合思维能力。

从该项目出发，将教学任务分解，把分析、验证、调整、理解、提高的操作学习过程，落实到具体对应的Keil调试操作，以便让学生自主地与单片机互动，使之获得实验效果的即时可视反馈。从而实现一个完整的学生主体动手而又动脑的学习过程、兴趣与日俱增的过程，做到符合认知规律、又能切实有效地降低教学难度。

（1）给出汇编程序。

ORG 0000H

START：MOV R0，#8

MOV A，#0FEH； 闪烁的花样，如单灯或多灯

SETB C；

LOOP：MOV P1，A；

LCALL DELAY

RLC A

DJNZ R0， LOOP；

MOV R0，#8

LOOP1：MOV P1，A

LCALL DELAY

RRC A

DJNZ R0，LOOP1

LJMP START；

DELAY：MOV R5，#20

D1：MOV R6，#20； 闪烁的速度改变

D2：MOV R7，#248； 可减小循环次数以便很快观察到返回的位置

DJNZ R7， $；

DJNZ R6，D2

DJNZ R5，D1

RET； 注意观察返回的位置

END

（2）本教学设计要点。

①熟悉基于Keil软件的工程开发步骤。进行工程文件的建立、设置与目标文件的获得。对应各步操作所生成的系列文件，可在同时打开的工程文件夹中即时观察；依据编译时出现的语法错误的提示而进行的更改直到编译正确完成等步骤，学生均为自主操作“可视”。

②运用窗口进行观察分析。Keil还提供了多种窗口如输出窗口、存储器窗口、反汇编窗口、串行窗口等，可方便即时观察了解程序运行过程的软硬状态对应关系，了解对单片机软硬件结构特点，切实实现重、难点的教学突破。

程序的逐条执行及其流程与片内对应寄存器状态变化有何关系？与外部硬件及功能有何对应关系？学生可自主操作、观察反馈，感性、直观“可视”。

一些指令的功能作用是什么？可进行硬件仿真与调试、程序单步执行来观察LED显示，从而推敲出。如MOV R6，#20句对应闪烁的速度。还可检查出非语法错误的其它功能性的错误等等。

顺序、循环、子程序等典型程序模块的执行流程特点如何？可通过及软件仿真调试来观察了解。分支流程也可以此程序为基础进行功能拓展设计来验证学习，如左移三次后再执行右移等等。

机器周期、延时程序等抽象的时间概念其作用及效果如何？怎样调整运用？可通过循环程序的单步执行、全速执行的效果来比较感受。若循环次数较多，可修改程序减小循环次数，从而较快地操作以便观察。

如何做到片内存储单元的中间结果由片外LED来直接指示？刻意添加的MOV P1，R0；LCALL DELAY句，可做到！这些“可视”的调试操作与技巧使整个学习过程变得生动、具体而高效，学生在操作中推算分析、验证反馈，深化了理解又提高了调试技巧，学习的主体性特点自然不必说。

③项目实现流程及效果比较。如流水灯转换速度变更、闪烁的花样变换、程序前后次序颠倒的效果比较等。还可变更输出线路连接关系（如LED的接线次序等），来改变同一程序的表现效果。

④项目实现方案更为实用的拓展改进。如汉字显示的实现。讨论拟定方案，对程序进一步修改、观察执行过程，进一步调试来验证思路、深化理解。

⑤给出课后兴趣任务。思考并查询可基于此程序思路的相关应用项目，以备下节课调试实现，如学校打铃系统的实现。

可见，由于Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，故实际教学可按Keil调试、开发步骤展开。可针对单片机系列基本概念来选择项目情境；针对学生基本应用能力提高来设计关键问题/操作任务；以“可视”方式进行具体调试操作。从而在主体行为与反馈过程中，让学生感受体验、分析、验证、调整，有效进行自主综合、发散、迁移，实现教学的理论-实验、分析-综合一体。

2 结论

总之，基于Keil的“可视化”单片机课程教学切实可行，有一个流行的Keil软件、一个低廉的单片机最小系统开发板即可；教学实施具体可操作，并构成一个完整、具体、感性、综合的学习过程；尤其是该过程因“可视化”而变得直观感性寓乐，利于保护学生学习主动性、积极性，符合学习规律，从而学生主体性学习得以实质实现，有效克服了入门难度；该教学法继承“教师主导―学生主体、教学做一体化”教学成果，培养学生单片机应用能力，提高教学效果。

参考文献

[1] 王华英，刘静.单片机实验教学改革与探索[J].实验科学与技术，2013（4）： 254-256.

单片机原理与应用范文第3篇

【关键词】单片机原理与应用课程

教学改革 实践

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）02C-

0118-02

单片机原理与应用课程是高职电气类专业一门十分重要的核心课程。但是，由于该课程内容抽象，相关课程繁多，学生普遍反映难以学习和掌握。笔者结合自己多年教改的体会，分析了单片机课程教学目前存在的一些问题，并提出了改革其理论教学和实践教学的一些措施。

一、目前高职单片机教学存在的问题及原因

（一）教学内容及教学安排与高职单片机课程的教学目标不一致

1.理论教学内容方面。传统的单片机教材一般分为理论与实验两部分。理论教材的内容一般是以单片机的结构为主线，先是论述单片机的基本结构，接着是单片机的指令系统和汇编语言程序设计，然后是单片机的内部资源及编程、单片机的各种接口及应用，最后是各种元器件的应用。这样的教材详细讲解了单片机的结构和功能，为学生全面掌握单片机的理论知识提供了便利。但是，对于高职院校的学生来说，这样的教材不是很适宜。因为，第一，高职院校的学生基础较差，学习能力不强，对于抽象的理论知识难以理解，也不很感兴趣；第二，传统教材的内容陈旧，理论性强，实用性差，未能突出高职院校培养应用型、技能型人才的特点；第三，传统教材的内容与实际应用相脱节，缺少单片机开发应用的最新成果。

2.实验教学内容方面。传统的实验教材一般是根据实验室所配备的单片机实验箱来编写的验证性实验或一些简单的设计性实验。做实验时学生只需按给定的实验步骤进行简单的硬件连接、程序录入和编译下载；无须了解整个系统的开发、调试及工作的过程。这样的实验教材与理论教材的关联是很少的，各自独立成书，理论课与实验课各自为政，相互脱节，其结果必然是使理论教学和实验教学难以相辅相成、相互促进。

3.教学内容的安排上，理论教学与实践教学相分离。单片机课程传统的教学模式一般是：理论教学在教室讲解，实验教学在实验室操作，二者实施的时间、空间完全各自独立，其中又以教室的理论教学为主。这种教学安排将理论教学和实验教学相分离，既无法充分发挥理论对实践的指导作用，也无法及时地通过实践来加深对理论的理解。

（二）传统实验的方式单一、效率和效果差，无法达到培养学生实际动手能力的目的

传统的实验教学大多采用实验箱实验的方式，在实验室中进行，它往往会受到诸如硬件资源、实验时间和实验场地的限制。学生在做实验时，一般是在实验教材的指导下，按已给出的程序（有的甚至是已调试编译好的可执行代码）和已给定的实验连接简图进行，学生无须了解整个系统的电气原理。因而即便学生已按要求正确无误地完成了整个实验，得到了相关的实验结果，但他们对整个系统的工作还是一知半解，没有一个整体的概念，最终还是不会设计电路，有的甚至连基本的电路图都看不懂。这种实验的实验方式单一，实验的效率和效果都很差，根本达不到培养学生实际动手能力的目的。

（三）教学的方式、方法及手段有待提高

单片机技术是现代电子工程领域一门迅速发展的技术，不仅其芯片型号及功能日新月异，而且开发其应用系统的技术手段和方式方法也层出不穷，各种各样的仿真软件大量涌现，单纯依靠板书教学（或“板书式”的多媒体教学）以及实验室内的有限实验，已越来越跟不上技术的发展，越来越适应不了高职院校培养学生实际动手能力的需要。

二、理论与实践方面的改革

（一）理论教学的改革

1.重构教学内容以适应单片机技术的快速发展。结合职业院校单片机教学的目标及学生学习的特点，我们根据单片机应用系统的实际开发过程，基于项目导向的原则，对单片机课程的教材进行了重构，开发出新的单片机教材。新教材摈弃原来的章节概念，打破了原有的知识体系，不再以单片机的结构为主线，而是依据任务驱动、项目导向的教学思路，以项目实践为单位来组织教学内容，将单片机应用系统的设计与开发过程与单片机的相关知识点有机地结合在一起，使学生在学习各个单片机应用系统（即项目实践）的设计与开发的过程中，认识单片机，掌握单片机，应用单片机。对各个项目的编写，一般是先提出项目要求，然后给出能仿真实现的系统电路原理图及程序，接着再陈述本项目所涉及的理论知识及本项目的设计思想、工作原理和过程，最后是相关的理论拓展及相应的技能拓展项目，以便学有余力的学生进行更深入的学习，使之拥有广阔的自主学习和自主创新的空间。所有的项目安排我们都遵照由浅入深的原则，通过渐进的学习逐步提高学生的知识和技能。教学改革的基本思想是强调“做中学”，每一个项目均能通过仿真实验来展示系统运行的结果，既直观生动又费时不多，大大加强了理论与实践的联系。

2.引入C51语言的教学，降低单片机指令的学习要求及难度。传统单片机的教学及其应用系统的开发，一般都是以汇编语言作为开发工具，因为汇编语言具有代码紧凑、执行时间短、控制及时等优点。但是随着单片机技术的发展，其编程繁琐、可读性差、可移植性弱等缺点越来越难以接受；相反，C语言在功能上、结构上、可读性和可维护性上有明显的优势。因此，目前单片机C语言已非常流行，绝大部分的应用系统均可直接用C51来编写，而且在企业的实际应用中已很少有人使用汇编语言来编写程序。有鉴于此，我们将C51语言引入单片机的教学，这样就可以将汇编语言及单片机的汇编指令等传统中极为重要的教学内容作为稍有了解即可的知识，使学生无须花费大量的时间和精力去学习汇编语言及有关指令，从而大大降低单片机理论教学的难度。

3.引入Keil及Proteus的教学，充分发挥单片机仿真软件在理论教学上的辅助作用。Keil编译软件可以对汇编语言、C语言进行编译与调试，Proteus仿真软件可以对数字电路、模拟电路、单片机及其电路进行仿真。将Keil编译软件与Proteus仿真软件相结合，可以在计算机上调试和仿真单片机应用系统的运行情况及结果。过去，我们通常都只是将这两个软件应用于实验教学，而忽视了它们在理论教学上强大的辅助作用。实际上，在理论教学时，通过Proteus仿真，我们可以直观地观察到教学案例的实际运行效果, 这样对理论教学有很大的辅助作用，这主要体现在：（1）能够直观形象地显示案例的运行结果，加深学生的印象和感性的认识，并提高学生学习的兴趣和积极性；（2）可检验案例设计的正确性；（3）直观地见证程序的执行过程及结果，方便理解案例程序；（4）学生课后可随时对课本的所有案例进行仿真验证和学习，以帮助学生理解课本的相关知识，使仿真实验成为可指导学生学习的、可靠的“老师”；（5）通过仿真实验，学生可以从严重依赖于实验室实验的状况中彻底解脱，只要有电脑，在宿舍就可以进行单片机仿真实验。

（二）实践教学改革

1.实践内容层次化，实验形式多样化。将单片机的实验，按内容深浅的不同划分为三个层次，即验证型实验、综合型实验和课程设计型实验；按实验形式的不同划分为四种，即仿真实验、实验箱实验、实验板实验、实际工程应用实验。实验时不管是什么层次的实验均要求先进行仿真实验，而且对于仿真实验除了刚开始学习Keil和Proteus软件时，在实验课堂上统一完成外，其他的仿真实验均要求学生利用课外时间在实验室外独立完成。

验证型实验一般只进行仿真实验，其内容均选自理论教学的案例（目的是加强理论与实验的关系），均作为课外作业的形式布置给学生完成。当然，上课时老师可以将仿真结果演示给学生看，学生在课外只需按照案例给出的程序和电路图即可进行相应的仿真实验。做这种实验的效率很高，不用占用上课时间，而且其仿真效果也很好。通过这些实验，一方面可加深学生对理论教学内容的理解，另一方面可让学生逐步熟悉Keil软件和Proteus软件的使用。

综合型实验是对单片机某一项目内容进行较深入的实验研究，其内容可以是理论教学中所讲到的某一较大的案例，也可以是实验箱或实验板所配送的某一专题的实验案例；我们可以根据实验的时间及实验内容的难易来确定是否给出电路和程序，是否只要求做仿真实验或是还要做实验箱、实验板实验等。通过这种实验一方面可进一步提高学生进行仿真实验的技能，另一方面也让学生逐步熟悉实验箱或实验板等单片机应用系统的开发工具，为学生进行下一步的实际工程应用打下坚实的基础。

课程设计型实验是在单片机课程学习完成后，针对单片机在实际生产、生活中的具体应用而开发的一个单片机应用系统，如数字多用仪表的设计、红外遥控系统设计、简易电子琴设计、带农历的万年历设计，等等。对于课程设计型实验，学生不再单独进行，而是按小组进行，而且要求同学们按照单片机实际工程应用的开发程序完成整个过程，这包括软硬件的设计、仿真实验的实现、电路板的设计与制作、元器件的购买与安装、程序的下载与运行等。通过这种实验可以让学生掌握单片机应用系统的整个开发过程，为今后的实际工作打下坚实的基础。为了保证实验的成功率，增强学生的信心，开始可以先选择一个极其简单的验证型实验来进行，以便让学生熟悉整个单片机应用系统的开发过程，然后再真正从事复杂的课程设计型实验。

2.通过引入仿真实验，大大提高实验的效率和效果，从而可增加实验的内容和难度。如前所述，我们在理论教学和实验教学中均已引入Proteus仿真软件与Keil编译软件，通过仿真实验，可以将很多实验（尤其是验证型实验）作为作业的形式布置给学生，要求他们在课外仿真实现。对于需要用实验箱或实验板进行的实验，我们也要求学生先在仿真软件中实现，然后再进行实验箱（或实验板）的实验，观察硬件运行的结果与软件仿真的结的差别。这样做的目的是将整个实验一分为二，仿真部分学生利用课外时间在自己的电脑上完成，实际硬件实验的部分在实验室完成，从而大大提高实验的效率和效果，为增加实验的内容和难度提供可能。

【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（8）

［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（5）

［3］王新刚，余洁.浅谈单片机课程教学质量的提高［J］.教育与职业，2010（11）

［4］陈宜建.虚拟实验在单片机教学中的应用［J］.中国职业技术教育，2010（2）

［5］熊春如，彭小娟，刘世安.项目驱动在高职单片机C语言教学中的实践［J］.职教论坛，2010（5）

［6］丁保华等.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践［J］.实验技术与理管，2010（1）

单片机原理与应用范文第4篇

【关键词】单片机；职业教育；教学模式

电子技术的飞速发展，给人类生活带来了根本性的变革，特别是随着微型计算机的出现，更是将人类社会带入了一个新的时代。单片机其实就是一个简化的微型计算机，它将CPU、存储器等集成在一块很小的芯片上，主要用来完成相对简单的控制任务。单片机因为体积小、可靠性高并且价格低廉，所以广泛地应用在智能仪器仪表、机电设备控制、自动检测和家用电器等多个领域。正因为单片机应用领域广，单片机开发人才的需求量大，所以几乎所有的职业教育院校对电子信息类的专业都开设有单片机应用与开发的课程。但很多老师在上这门课时直接采用了一般大学传统的教学模式，利用书本教授大量的理论知识，然后做几个实验加以辅助，并没有针对职业教育的特点进行改变。我认为职业教育就应该以职业为导向，注重实际运用，所以本文将探讨一种单片机应用与开发的教学模式，尽量使学生在学完本课程后不但能掌握单片机的常用理论知识，而且能马上投入到单片机的开发工作中去。

一、用一次实验开始本课程的学习，调动学生积极性

传统的单片机教学都是以理论知识开始，首先讲解单片机硬件结构，然后依次是指令系统、程序设计和单片机扩展，一般在指令系统讲解部分后开始进行实验。单片机的理论知识非常枯燥而且抽象，这点学过单片机的都深有体会，要想记住这些知识已是不易，更别说通过书本就能理解掌握了。这样就容易使部分学生觉得单片机太难，自己学不了，从而丧失继续学习的积极性。

本人以实验课开始单片机的教学。第一堂课我就带领学生到实验室，让学生认识单片机，认识单片机开发板，然后向学生演示一个简单的单片机程序的运行效果（本人一般演示八个LED灯闪亮的程序，以下简称程序一）。随着LED灯的循环闪亮，学生们此时会非常有兴趣且充满好奇，不但都会挤过来看，还会问很多的问题，比如LED灯闪亮的频率能否调快慢、能否使这些灯按顺序单个的循环闪亮等等。通过这种以实验引入教学的直观生动的方式，能充分激发学生的求知欲，调动他们的学习积极性。

二、认真编排教学计划，使实验与理论做到无缝结合

我们在编排教学计划时一定不能单纯依照教材上的章节顺序，必须围绕将要进行的实验合理地选择将要讲授的知识点，并且将这些知识点有条理地联系起来使之系统化，这样有利于学生对这些知识点的理解和记忆。这部分理论知识讲解完毕后马上指导学生进行实验，让学生带着系统的理论投入实验，这样他们不但容易掌握该实验的目的和原理，而且能更好地巩固所学的理论知识。

比如程序一，这个程序包含的理论知识主要有I/O口的操作、单片机的软件延时以及单片机编程指令和规则。这些理论知识在教材上分布在不同的章节，而且跨度较大，如果严格按照教材的进程，那么学生掌握这个实验时理论学习都过半了。但是这个程序可以说是单片机学习的入门程序，如果不能很快掌握，将会使学生们陷入枯燥的理论学习中。我们应该在程序演示后紧接着讲解程序的实现过程，然后引入直接相关的理论知识，这样能够帮助学生理解和掌握理论知识包括一些比较抽象的知识，在学生掌握直接相关知识后我们再根据教材进行适当的延伸。程序一中的I/O口操作只是输出操作，所以我最初只会讲解I/O口的输出功能，当学生结合程序掌握这一知识点后，我就会讲解I/O口的输入、结构以及负载等关联知识，这时学生就能比较容易理解并掌握。

三、不能一味追求进度，以掌握单片机工作原理和常用指令为重点

单片机开发与应用是一项复杂而且深奥的工作，再加上职业院校学生的理论知识基础和学习能力普遍都要差一些，所以我们不能期望他们经过一个学期的学习就能掌握复杂的单片机系统开发。我认为在有限的单片机教学时间内，教师不应一味追求教学进度，最重要的是使学生掌握单片机开发的基础知识和基本原理，只有打好扎实的基础以后在工作中才能学习更深层次的知识。

我在给学生讲完程序一的理论知识并指导他们做完实验后，并不会马上教他们做一个全新的实验，而是要考虑新旧知识的结合。在他们已经掌握的实验的基础上加入新的知识，这样他们对新知识更容易理解和掌握，同时还是对已学知识的巩固。学生们在程序一中学到如何输出指令控制LED灯，接下来我就教他们如何从外部输入去控制LED灯，然后我又会教用位控制指令和循环指令控制LED灯。这三个实验都围绕单片机I/O口进行，因为I/O口控制可以说是单片机中最基本、最重要的部分，但每个实验有不同的控制方式，所以学生又学到了不同的知识和指令。

四、由浅入深，模拟工作过程，培养学生独立设计和编程的能力

职业教育是以就业为导向，所以我们在进行单片机教学的时候也不能背离这个宗旨。在实际工作中，一个合格的单片机开发人员必须具备从系统最初设计到开发调试的工作能力。在学生掌握一定的理论和实践的专业基础知识之后，老师应该模拟实际的工作过程向学生提出工作任务，让学生自己思考该从何处入手、该怎样实现等等。实训过程要充分发挥学生的主观能动性，不能老师边做，学生边抄。要让学生先入为主，按照自己的思路进行设计开发。老师的角色是辅导、指导和督导。在辅导过程中，老师应针对学生遇到的各种问题召开技术指导分析会，带领学生分析问题、解决问题，使学生在实训过程中学会学习，学会工作。

在教学生进行I/O口操作并成功完成实验后，他们基本理解了单片机工作的原理和过程，这时我开始逐步带领学生从系统设计开始做起。比如我的教学计划中第三个程序是用位控制和循环移动命令控制LED灯的闪亮和方向改变，我会先模拟客户向学生提出最终的执行结果要求，然后让他们思考一定时间，接着我会在学生思考的方案中选出正确并且比较有代表性的一个来带领他们一步步地分析，并指导他们绘制程序流程图和编写程序。在整个程序三的教学中，每一步我都不会直接告诉学生结果，我会给他们相应的提示来逐步引导他们自己思考出结果。一开始他们觉得很难，而且课程进度也比较慢，但是我认为这是一个非常重要且必经的一个过程，随着他们逐步地熟练和掌握这种学习方式，后面的学习将会轻松许多，而且这种能力也会使他们在今后工作中受益匪浅。

五、安排专周实训，带领学生到企业学习

学生在学校进行完理论学习和实训操作后，学校应安排至少两周的专周实训时间，积极联系从事单片机开发工作的企业，让任课教师带领学生到企业去，在实践中深化学习，进一步巩固他们在学校学到的知识。如果条件允许的话，尽量为学生聘请一位企业的单片机开发技术人员，选取一个企业曾经开发的简单项目带领学生进行设计开发。我相信，经过这样一个专周实训后，学生就真正地具备了单片机开发的基本工作能力。

职业教育与普通大学教育是不同的，所以我们在教学中应该从课程规划开始就要充分结合该门课程的工作实际，认真编排教学计划，重点培养学生胜任实际工作的综合能力，使学生走出校门后就能马上投入到相关的工作中去。

参考文献

[1]唐俊翟等.单片机原理与应用[M].北京：冶金工业出版社，2003.

[2]陈廷.单片机实验教学与实践[J].科协论坛（下半月），2012（5）.

[3]赵鹏.单片机教学之我见[J].都市家教（下半月），2012（3）.

单片机原理与应用范文第5篇

关键词：中国制造2025；单片机原理；教学改革与实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）22-0141-02

一、前言

针对德国《工业4.0》，我国提出了具有中国特色的制造业发展战略，《中国制造2025》[1]明确了我国制造业遵循弥补工业3.0欠缺，追赶工业4.0发展进而实现制造强国的三个发展阶段，同时明确了制造业以自动化、智能化为发展方向。新形势下，工业企业对机械类毕业生的机电控制技能，尤其是基于单片机的自动化系统设计能力提出了更高的要求。单片机作为机电系统的主要控制器之一[2]，其原理与应用是机械类学生必须掌握的知识。针对于单片机系统应用过程中存在的不足，很多教学工作者已经提出教学改革方法[3][4][5]，就教学模式、教学内容等提出了创新性的意见。然而针对教学过程中理论与实践内容的融合问题，细化考核问题尚缺少响应的研究。针对目前我校机械类专业《单片机原理及应用》课程教学存在的教学大纲陈旧、实践环节不足、教学手段落后、考核方式单一等问题，进行了相应的改革措施探讨，以期系统提高单片机课程的教学水平，提升学生适应新形势下工业企业对毕业生的技能需求的能力。

二、教学改革措施

1.适应学科发展，优化教学大纲。随着电子技术、IC工艺的进步以及市场需求的不断变化，单片机技术已经发生了很大变化，然而目前教学大纲还与10年前相近，教材陈旧、编程语言还采用汇编语言、教学过程理论与实践分离等。使学生很难深入掌握单片机知识，即使花大力气学习，毕业后亦发现与需求脱节。新形势下，必须对教学大纲进行全方位改革，方案如下：（1）适当增加课程课时尤其是实践课时：改革后由原来的32课时（理论22课时，实验10课时）增加到48课时（理论22课时，实践26课时）；（2）优选教材：选择普通高等教育“十二五”国家级规划教材；（3）更新教学内容：重视基于C语言的单片机应用编程，以及基于Keil与Proteus的联合仿真内容；（4）细化考核：由原来的期末考试占70%，平时成绩占30%，改成期末考试占40%，实验占40%，平时作业、出勤占20%。通过教学大纲的改革，使每位任课教师、每个班级均统一按照新的方案开展教学设计，从源头上进行改革创新。

2.紧跟技术进步，丰富教学手段。长期以来《单片机原理及应用》课程教学均由两个环节组成：理论环节与实践环节，两个环节在时间和空间上分离。因理论枯燥乏味，比如寄存器、三总线、中断系统等知识相对抽象，学生很难理解。理论、时间分离的教学形式，很难短时间内做到融会贯通，教学效果有限。因此我们改革方案如下：（1）理论知识形象化：将指令中的寻址形象化为寻宝，直间寻址、间接寻址、寄存器寻址[1]等自然形象化为黄金、藏宝箱、藏宝图等；（2）理论、实践教学融合：虽因单片机实验室有特殊要求，很难理论和实践课程安排在一个教室，但现代化的仿真手段则改变了传统的模式，针对理论课程中的知识点，基于Proteus与Keil的联合仿真，完全解决了理论和实践脱节的问题；（3）采用项目驱动式教学：针对单片机的主要功能如中断、定时、输入输出、串口通讯等，每个知识点设计一个项目，要求学生3人一组，分工进行硬件电路设计、C语言设计以及Proteus仿真；（4）采用个性化实验教学：针对学校单片机实验条件有限的现状，鼓励学生根据自己兴趣从淘宝购买个性化的单片机开发板，如寻迹小车、搬运小车、四旋翼飞机等，利用开发板配套的例程进行学习。

3.注重过程管理，细化考核指标。《单片机原理及应用》课程是以实践为主的课程，然而传统考核方法确基本关注期末考试成绩，结果是学生考试前突击记忆基本概念，实践能力基本不被重视。改革方案：（1）优化成绩总评方案：期末考试占40%，实验占40%，平时作业出勤占20%；（2）细化实验考核指：将实验分成4个项目，注重考核基础知识应用、编程技能、调试技能以及总结分析能力；（3）注重综合应用能力训练：平时实验内容主要以综合实验为主，同时期末理论考核与实验考核都安排一个综合应用题，将单片机的主要知识，如最小系统、输入输出、中断、定时计数、串口进行综合。

三、教学改革效果评价

对本课程的系统改革旨在提升学生在机电控制方面的实践能力、设计能力，以适应新形势下工业企业对机械本科毕业生机电控制技能方面的需求。通过以上三个方面的系统教学改革，并经过2轮的机械大三学生的教学验证，我们发现：（1）学生对单片机的学习兴趣更为浓厚，由原来的被动式学习演变为主动购买开发板进行实践学习（图1），遇到编程应用问题会主动与老师交流；（2）经过48个学时的理论和实践，学生均能完全掌握单片机的工作原理，并能进行简单的系统设计，并制作实物（见图2）；（3）通过Proteus与Keil的联合仿真实践，增强了学生利用设计软件进行开发的能力；（4）通过细化考核，注重平时理论与实践投入，释放了学生期末考试的压力。可见本课程的教学改革基本达到了改革的初衷，提高了学生的自主学习和实践动手能力，相信对他们毕业后适应就业新形势起到了积极的作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国国务院[Z].中国制造2025，2015.

[2]高春甫，王冬云，马继杰.单片机原理及接口技术应用教程[M].北京：机械工业出版社，2014.

[3]张宏伟，阎有运，王新.单片机实践教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2009，28（4）：206-208.