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【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；教學(xué)目標(biāo)；教學(xué)方法

現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機(jī)在同時工作。單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。由此可見，《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》是電子類專業(yè)本、專科學(xué)生的一門核心課程。通過本門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及軟件編程的能力，為將來學(xué)習(xí)DSP、嵌入式系統(tǒng)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及參加工作打下良好的基礎(chǔ)。因此做好該課程的教學(xué)，對提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要的意義。因此，如何提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生們分析解決問題的能力，是教學(xué)過程中必須要解決的問題。下面結(jié)合作者多年的教學(xué)實(shí)踐，從幾個方面進(jìn)行探討。

1.根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)內(nèi)容

《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》的教學(xué)目的是使學(xué)生初步掌握單片機(jī)工作的基本原理和接口技術(shù)，熟悉匯編語言，能夠?qū)④浻布Y(jié)合起來進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用等，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及未來從事微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)。因此，必須根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選擇教學(xué)內(nèi)容。

早期的單片機(jī)都是8位或4位的。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。按常理，我們應(yīng)該講授最新最先進(jìn)單片機(jī)，不僅速度快而且功能十分豐富強(qiáng)大，但在教學(xué)中我們?nèi)赃x用的51系列的8位單片機(jī)為主，16位的單片機(jī)為輔。8位機(jī)始終是嵌入式低端應(yīng)用主要機(jī)型，而且在未來相當(dāng)長的時間里，仍會保持這個勢頭。16位機(jī)是電子設(shè)計(jì)競賽中經(jīng)常出現(xiàn)的機(jī)型，所以也要根據(jù)課時安排，加以補(bǔ)充。

匯編語言最接近機(jī)器碼的一種語言，其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少，程序執(zhí)行效率高，但是不同的CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。C語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言，其優(yōu)點(diǎn)是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計(jì)算機(jī)語言，缺點(diǎn)是占用資源較多，執(zhí)行效率沒有匯編高。在教學(xué)過程中，我們該選擇匯編語言還是C語言呢？匯編語言有利于我們理解單片機(jī)的工作原理，所以在介紹其工作原理部分，應(yīng)該適當(dāng)介紹。而在歷年的電子競賽中，學(xué)生采用匯編編程的很少，所以在接口與應(yīng)用部分，要詳細(xì)講解C語言。

單片機(jī)教材中的原理圖，是反映出各個部件的組成，及其工作原理。在課堂教學(xué)中，經(jīng)常被重視。還有一種時序圖，可能講解的并不細(xì)致。在單片機(jī)教材中出現(xiàn)過讀取內(nèi)外部數(shù)據(jù)的時序圖，幫助學(xué)生理解數(shù)據(jù)讀取的整個過程。這些內(nèi)容還應(yīng)該做些擴(kuò)展，要求學(xué)生掌握在該過程中，需要哪些引腳參與，什么時候這些引腳信號起作用。這樣做的目的在于學(xué)生掌握以后，在比賽中出現(xiàn)其他的時序圖，就可以理解。例如，今年四川省的電子設(shè)計(jì)大賽E題-激光槍自動射擊裝置，該題中需要使用攝像頭進(jìn)行控制。很多學(xué)生對于攝像頭和FIFO芯片的工作時序理解不太清楚。如果這個環(huán)節(jié)不了解，后面的設(shè)計(jì)就很可能做不出來。

2.應(yīng)用多種教學(xué)方法和手段

該課程內(nèi)容多、知識點(diǎn)零散，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)后，不知道如何掌握其主要內(nèi)容。該課程理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生在理解和掌握時很困難。針對這些問題，只能在教學(xué)過程中采用多種教學(xué)方法和手段，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.1 教學(xué)內(nèi)容詳略得當(dāng)

《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》在全國高校開設(shè)相當(dāng)普遍，大部分院校培養(yǎng)的學(xué)生主要以實(shí)際應(yīng)用為主。在這樣的教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)下，在安排教學(xué)內(nèi)容上就應(yīng)該以原理與應(yīng)用為主來組織教學(xué)，根據(jù)學(xué)生專業(yè)情況適當(dāng)增減教學(xué)內(nèi)容。

本該課程內(nèi)容多，在教學(xué)過程中需要把握重點(diǎn)難點(diǎn)。例如，在介紹單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)這章時，本章的重點(diǎn)應(yīng)該是CPU的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、內(nèi)外存儲器結(jié)構(gòu)。對于它的外部結(jié)構(gòu)，只需要了解它引腳的功能和作用就可以了。本章的難點(diǎn)在于存儲器的管理。

2.2 采用實(shí)例教學(xué)法

實(shí)例教學(xué)就是以真實(shí)的事件為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)的過程。具體來說就是在講到某個知識點(diǎn)時，不拘泥于教材的內(nèi)容，而用較為實(shí)際的例子進(jìn)行說明，這樣往往比單純的說教更具說服力。在課堂上，教師借助于多媒體手段和單片機(jī)仿真軟件Proteus及Keil uVision2軟件對所講解的實(shí)例進(jìn)行演示，讓程序單步運(yùn)行，并察看每一步所產(chǎn)生的變化，有利于學(xué)生理解。仿真軟件操作簡單，仿真效果和實(shí)際硬件十分接近，非常適合課堂演示。

對于一些難于理解的教學(xué)內(nèi)容，如數(shù)碼管的動態(tài)掃描工作過程、鍵盤的處理、中斷過程、A/D及D/A轉(zhuǎn)換過程等內(nèi)容，可結(jié)合多媒體課件和Proteus仿真軟件的演示操作模擬實(shí)際的運(yùn)行情況，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把原本枯燥的知識變得生動，加深對相關(guān)內(nèi)容的理解。例如D/A轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，用單片機(jī)控制小電機(jī)正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)，這個例子用傳統(tǒng)的教學(xué)方法學(xué)生很難理解，現(xiàn)在有了Proteus仿真軟件的演示，當(dāng)單片機(jī)輸出一定數(shù)字量時，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓值通過電壓探頭一目了然，仿真電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況與真實(shí)的系統(tǒng)一致。

2.3 采用類比教學(xué)法

由于概念多、內(nèi)容抽象、不易理解，因此，深入淺出地講解課程內(nèi)容可以減少學(xué)生對課程的畏難情緒。對于一些比較抽象的內(nèi)容，若能將其與學(xué)生熟悉的生活實(shí)踐相聯(lián)系，就能收到事半功倍的效果，通過類比，往往能取得很好的教學(xué)效果。

例如，我們在講解內(nèi)存地址的時候，我們可以以學(xué)生的宿舍做類比。每個學(xué)生宿舍它都有一個編號，對應(yīng)的是內(nèi)存單元應(yīng)該也有編號，這個編號就是它的地址。

2.4 任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)的方式，能為學(xué)生提供體驗(yàn)實(shí)踐的情境和感悟問題的情境，圍繞任務(wù)展開學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗(yàn)和總結(jié)學(xué)習(xí)過程等，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生主動建構(gòu)探究、實(shí)踐、思考、運(yùn)用、解決、高智慧的學(xué)習(xí)體系。

學(xué)習(xí)單片機(jī)的主要目的是為了應(yīng)用，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。例如，在學(xué)習(xí)了并行口之后，可以給學(xué)生布置一個任務(wù)，要求他們用并行口完成對LED燈的控制。這個任務(wù)完成后，可以讓他們實(shí)現(xiàn)流水燈和交通燈的控制。這樣，由淺入深，大大提高了學(xué)習(xí)的效率和興趣，培養(yǎng)他們獨(dú)立探索、勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)能力。一個“任務(wù)”完成了，學(xué)生就會獲得滿足感、成就感，從而激發(fā)了他們的求知欲望，逐步形成一個感知心智活動的良性循環(huán)。

3.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)

對于理論知識的學(xué)習(xí)，如果不將這些理論付諸實(shí)踐，那對于學(xué)生來說永遠(yuǎn)只是霧里看花，無法深入。因此，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)顯得尤其重要。重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，及時安排實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠理論和實(shí)踐相結(jié)合。每次實(shí)驗(yàn)，都安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生加深對所學(xué)內(nèi)容的理解，通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題能力。

在實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇上，可以采用以51單片機(jī)為主，并且提供MSP430芯片的實(shí)驗(yàn)箱。

對于實(shí)踐環(huán)節(jié)，除了利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備以外，還應(yīng)該鼓勵學(xué)生參加一些相關(guān)的比賽。比如，全國的電子設(shè)計(jì)大賽、工信部的電子設(shè)計(jì)大賽。通過參加這類比賽，增擴(kuò)展加學(xué)生的知識面，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。

4.結(jié)束語

《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。本文中針對教學(xué)過程中，存在的一些問題，提出了自己的解決方法和策略。教學(xué)也是一個不斷學(xué)習(xí)和探索的過程。我們應(yīng)該不斷完善教學(xué)體系，更新教學(xué)內(nèi)容、探索新的教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高學(xué)生的綜合能力。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；接口技術(shù)；教學(xué)實(shí)驗(yàn)

單片機(jī)實(shí)驗(yàn)在單片機(jī)理論教學(xué)中，具有非常重要的實(shí)踐作用。我們通過單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以很好的提升學(xué)生動手能力，讓學(xué)生在動手的過程中認(rèn)識到其工作的特性和原理，對理論知識有一個非常直觀、系統(tǒng)的認(rèn)識和了解；除此之外，還可以加深學(xué)生對理論知識的印象和解讀能力，使得學(xué)生在實(shí)踐的過程中掌握單片機(jī)的關(guān)鍵理論知識和相關(guān)技術(shù)。

一、現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的不足

1、內(nèi)容的系統(tǒng)性存在缺陷。實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時在課程總學(xué)時當(dāng)中受到非常明顯的遏制，假如說在原有的計(jì)劃上安排了10個學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課程，但是這些實(shí)驗(yàn)學(xué)時對單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了在有限的時間內(nèi)把單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容最大化講解，實(shí)驗(yàn)課程的環(huán)節(jié)中穿插了非常多的論證性實(shí)驗(yàn)，并且教師會給出一定的程序步驟。在實(shí)驗(yàn)的時候，學(xué)生都是被動跟著教師進(jìn)行，對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的認(rèn)識依然停留在書本知識方面，缺少新器件和電路應(yīng)用方面的實(shí)際操作訓(xùn)練。雖然說這么做加快了實(shí)驗(yàn)的周期時間，但是本著實(shí)驗(yàn)課程鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力和思維能力的目標(biāo)依然沒有實(shí)現(xiàn)。雖然說部分學(xué)生對于知識是一知半解，但是完全依照書本操作步驟進(jìn)行，也可以完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但是這樣的情況依然無法滿足學(xué)生訓(xùn)練單片機(jī)內(nèi)容的實(shí)踐操作要求。

2、時間的靈活性非常古板。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)成績是課程總成績的少部分，因此當(dāng)課堂教學(xué)內(nèi)容全部結(jié)束的時候，所有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程都要結(jié)束，要不然會影響到學(xué)校安排考試和成績測評的安排，鑒于這樣的原因，實(shí)驗(yàn)周期時間短和相對集中就成為了主要問題。在這部分時間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)高負(fù)荷情況，每個班級的實(shí)驗(yàn)時間都安排的很集中，經(jīng)常會出現(xiàn)下組學(xué)生等待上組學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況，靈活的時間因此受到非常大的限制，并且影響到學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

3、綜合性實(shí)驗(yàn)無法開展。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的價格非常低廉，體積還很小，相應(yīng)的功能也在不斷的完善，成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中非常理想的一種微控單元核心構(gòu)件，尤其實(shí)在工業(yè)過程控制和智能儀器儀表方面應(yīng)用非常廣泛。單片機(jī)實(shí)例應(yīng)用是非常容易就可以被利用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的，因?yàn)檫@樣不單單可以讓學(xué)生建立一個非常系統(tǒng)的單片機(jī)知識系統(tǒng)，還能夠讓學(xué)生體驗(yàn)到單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的價值。但是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)教學(xué)情況的限制，如此綜合性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)并沒有被安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，只是作為小部分的選修內(nèi)容。

二、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效改革

1、專門開設(shè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。真正意義上掌握單片機(jī)的理論知識，必要的實(shí)踐操作是不能缺少的。現(xiàn)在的學(xué)生普遍感覺到單片機(jī)的理論知識很難把握，最主要的一個原因就是實(shí)踐操作程度的不深刻，所以在改革單片機(jī)原理和接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的時候，必須把理論教育和實(shí)踐操作一分為二。把傳統(tǒng)課本知識中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全部分離開來，重新進(jìn)行規(guī)劃和分類，并且為此專門編纂特定的實(shí)驗(yàn)教材，從根本地位方面改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)的存在價值。如此一來，實(shí)驗(yàn)課時得到了充分的保證，并且在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排方面更加全面和具體，可以讓學(xué)生在程序編寫、通訊方式、存儲器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)綜合應(yīng)用方面得到全方位的訓(xùn)練和提升。目的是培養(yǎng)學(xué)生正確地思維方法和健康的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2、柔和化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時間。單片機(jī)課程被設(shè)置為單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程之后，就不會依附于傳統(tǒng)的理論知識教育，所以說在時間的安排方面非常充裕，基本上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)時間的真正開放。實(shí)驗(yàn)時間貫穿于整個學(xué)期，每個小組之間可以進(jìn)行不同類別的實(shí)驗(yàn)，隨后進(jìn)行對比和交流。實(shí)驗(yàn)時間不再依照傳統(tǒng)理論課程時間的安排，而是全天都在實(shí)驗(yàn)，目的是確保不同層次的學(xué)生有充分的消化知識時間。實(shí)驗(yàn)課程的時間占據(jù)總課時的50%，學(xué)生可以自身學(xué)習(xí)的需要選擇實(shí)驗(yàn)的類型。對于選修課程，不再要求學(xué)生在一個單元課時內(nèi)完成，一個實(shí)驗(yàn)可以分成若干個小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，留給學(xué)生充分思考的時間。

3、層次分明的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容可以大致分為三部分，就是①基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)部分，③系統(tǒng)試驗(yàn)部分?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)就是說對單片機(jī)基本知識的理解和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書中的步驟設(shè)計(jì)進(jìn)行，教師編寫非常系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)步驟，使得學(xué)生在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后，具備一定的總結(jié)和編程能力。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)就是說對某一個單獨(dú)的方面進(jìn)行深入化的研究分析，只是針對一個知識點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真討論，要求學(xué)生自己動手設(shè)計(jì)路線、編寫程序、自行調(diào)試、發(fā)現(xiàn)問題和修改等。系統(tǒng)試驗(yàn)就是對畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和專業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)內(nèi)容，采用應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。

4、虛擬仿真技術(shù)和實(shí)踐操作技術(shù)的完美結(jié)合。Proteus是現(xiàn)在最好的電路仿真實(shí)驗(yàn)軟件，其中具備非常優(yōu)秀的數(shù)字電路、模擬電路和電路系統(tǒng)，支持AVR和51系列等主流單片機(jī)系統(tǒng)和不同樣的調(diào)試環(huán)境。比如說Keil C51 uVision2 軟件，就是一款很好的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)軟件。所以說在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程改革過程中，我們將Proteus融入到單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識之上，對于一些綜合性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)會使用Proteus軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和修正，然后再把自己做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容移植到實(shí)驗(yàn)室硬件電路當(dāng)中。很好的減小了原材料的損耗，也達(dá)到了訓(xùn)練學(xué)生操作能力的目的。

5、改良實(shí)驗(yàn)課程的測評方式。完善測評方式不單單是對學(xué)生所掌握知識的一個客觀評價、對學(xué)生實(shí)踐操作能力的肯定，更是成為激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)的手段。測評的方式要具有一定的公平性和公正性。學(xué)生進(jìn)行的每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)記錄都占據(jù)一定的分值，學(xué)校不再需要進(jìn)行單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)測驗(yàn)，而是對學(xué)生整個實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行綜合評價，盡可能規(guī)避偶然性和片面性情況的出現(xiàn)。

總結(jié)：單片機(jī)原理和接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，最終目的是鍛煉學(xué)生的動手解決問題的能力，所以在掌握理論知識的前提下，學(xué)習(xí)和熟練應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法是非常關(guān)鍵的。因?yàn)閱纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)教育是一項(xiàng)漫長久遠(yuǎn)的任務(wù)目標(biāo)，所有我們在只有單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，融入科學(xué)發(fā)展觀的理念，才可以更好的建立一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合體系，順應(yīng)時展的要求。

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關(guān)鍵詞：教學(xué)方法 教學(xué)手段 機(jī)械類 微機(jī)原理和單片機(jī)課程

一、引言

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育是面向非計(jì)算機(jī)類各專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)教育。與其它傳統(tǒng)的基礎(chǔ)課如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、外語等一樣，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育已成為大學(xué)本科生基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育大致可分為三個層次：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程是為了培養(yǎng)人們的計(jì)算機(jī)認(rèn)識，課程不主要講解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識和基本操作技能。計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)課程則是為學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)打下一個較為全面的基礎(chǔ)，課程主要講解計(jì)算機(jī)中軟件、硬件的基礎(chǔ)知識。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程則是針對當(dāng)前計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，講述一些必要的知識、方法和技能，以解決實(shí)際問題。

《微機(jī)原理與應(yīng)用》和《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是機(jī)械類各專業(yè)所開設(shè)的課程，分別屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)層次。本文討論了有關(guān)機(jī)械類《微機(jī)原理與應(yīng)用》和《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程的教學(xué)方法和教學(xué)手段。

二、機(jī)械類微機(jī)原理與應(yīng)用和單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程的教學(xué)特點(diǎn)

（一） 課程內(nèi)容簡介 不

《微機(jī)原理與應(yīng)用》課程內(nèi)容主要包括：計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識（計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述、計(jì)算機(jī)中的數(shù)、無符號二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、帶符號二進(jìn)制數(shù)的表示及運(yùn)算、二進(jìn)制編碼）、8086/8088微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識（微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)、8086/8088微處理器、8088的外部引腳及其功能、8086/8088的功能結(jié)構(gòu)、8086/8088的存儲器組織、8086/8088的工作時序）、8088/8086的指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、中斷技術(shù)等。課程詳細(xì)地講述8088/8086微處理器的編程結(jié)構(gòu)及8088/8086的匯編語言編程技巧。微機(jī)原理與應(yīng)用課程為以后從事機(jī)電控制技術(shù)以及微機(jī)的應(yīng)用打下一個較為全面的基礎(chǔ)。

《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程內(nèi)容主要包括：MCS-51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、組成原理、尋址方式、指令系統(tǒng)、擴(kuò)展技術(shù)、中斷系統(tǒng)機(jī)制、定時器、計(jì)數(shù)器、串行通信接口技術(shù)等。課程詳細(xì)地講述MCS-51系列單片機(jī)匯編語言的編程技巧，重點(diǎn)闡明單片機(jī)的擴(kuò)展方法及組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程為以后從事自動控制、智能儀器儀表、機(jī)電一體化技術(shù)以及各類單片機(jī)的應(yīng)用打下一個較為全面的基礎(chǔ)?？梢哉f《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程是提高單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)能力，適應(yīng)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證。

（二）課程內(nèi)容教學(xué)特點(diǎn)

隨著21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，新能源、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，尤其是信息處理和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品正逐漸向高度自動化機(jī)械產(chǎn)品轉(zhuǎn)換。可以說純機(jī)械產(chǎn)品已逐漸被機(jī)電系統(tǒng)所取代，機(jī)電系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備和電氣動力相組合的系統(tǒng)，而目前所有的機(jī)電系統(tǒng)都是基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，所開發(fā)的 機(jī)電產(chǎn)品的控制系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為基礎(chǔ)的，控制系統(tǒng)的發(fā)展方向是智能和柔性。由此可知，《微機(jī)原理與應(yīng)用》和《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是掌握高新科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。

從《微機(jī)原理與應(yīng)用》和《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程內(nèi)容可以看出，兩門課程具有很多的共性知識，其重復(fù)面較大。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一是兩門課程均為技術(shù)基礎(chǔ)類課程，其先修課均為電子技術(shù)基礎(chǔ)課，可以說兩門課均為復(fù)雜同步時序邏輯電路的應(yīng)用，應(yīng)歸屬于電子技術(shù)應(yīng)用范疇，所以學(xué)好電子技術(shù)基礎(chǔ)課將有助于這兩門課程的學(xué)習(xí)。

第二是兩門課程體現(xiàn)著強(qiáng)烈的概念性、抽象性和原理性，兩門課程均強(qiáng)調(diào)硬件結(jié)構(gòu)加上軟件的執(zhí)行構(gòu)成的微機(jī)原理。

第三，兩門課程同時也是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，有一定的實(shí)用技能，在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)充分注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，軟件與硬件相結(jié)合，只有這樣才能學(xué)到真正的知識。

鑒于以上的課程內(nèi)容教學(xué)特點(diǎn)，為更好地指導(dǎo)學(xué)生理解、領(lǐng)會和掌握《微機(jī)原理與應(yīng)用》和《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程內(nèi)容，以便培養(yǎng)出更多的從事機(jī)電控制技術(shù)人才。

轉(zhuǎn)貼于 三、機(jī)械類微機(jī)原理與應(yīng)用和單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程的教學(xué)方法、手段探討

（一）合理取舍教學(xué)內(nèi)容、注重對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

《微機(jī)原理與應(yīng)用》和《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程內(nèi)容具有很多的共性知識，其重復(fù)面比較大。為了避免課程內(nèi)容的重復(fù)，應(yīng)合理取舍教學(xué)內(nèi)容、注重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，以彌補(bǔ)技術(shù)基礎(chǔ)課學(xué)時短、內(nèi)容多，學(xué)生難以在課堂內(nèi)準(zhǔn)確理解、全面接受教學(xué)內(nèi)容之不足。

《微機(jī)原理與應(yīng)用》課是機(jī)械工程與自動化學(xué)院開設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)平臺課，課程講授要分清哪些內(nèi)容是目前暫時可以不學(xué)而留待以后學(xué)習(xí)，哪些內(nèi)容是主要的，哪些內(nèi)容是次要的。決不能“眉毛胡子一把抓”，不加分析、不分主次，使學(xué)生難以入門。例如：本課程針對學(xué)生的課程設(shè)置情況和所學(xué)內(nèi)容在講解計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識的內(nèi)容時，對于計(jì)算機(jī)發(fā)展概述的內(nèi)容因在計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課已經(jīng)講述，所以就不再重復(fù)講述?？梢岳么藢W(xué)時重點(diǎn)去講解計(jì)算機(jī)的工作方式有關(guān)的內(nèi)容，使學(xué)生了解邏輯處理的三種實(shí)現(xiàn)方式（硬件布線邏輯方式、可編程邏輯控制方式和程序存儲式的自動工作方式），這樣就使學(xué)生在課程開始就對計(jì)算機(jī)的認(rèn)識上，上升了一個層次，從宏觀上了解計(jì)算機(jī)的用途，達(dá)到引人入境之感。再例如，對關(guān)于機(jī)器數(shù)與真值的概念講解，強(qiáng)調(diào)“人為約定”的概念，機(jī)器數(shù)是人為約定的二進(jìn)制數(shù)。再例如，講解補(bǔ)碼時，也決不能籠統(tǒng)說，而是重點(diǎn)講解模的概念，突出模是一個進(jìn)位數(shù)。以上的舉例只是在第一章中的幾個例子，通過教學(xué)的實(shí)際證明，學(xué)生得到很好的效果，重點(diǎn)突出了對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

（二）增加課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

對于計(jì)算機(jī)知識的學(xué)習(xí)有兩種不同的學(xué)習(xí)方法：一種是側(cè)重知識的學(xué)習(xí)，從原理入手，注重理論和概念；另一種是側(cè)重應(yīng)用的學(xué)習(xí)，從實(shí)際入手，注重掌握其應(yīng)用方法和技能。不同的人應(yīng)根據(jù)其具體情況選擇不同的學(xué)習(xí)方法。對于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生顯然應(yīng)當(dāng)采用后一種學(xué)習(xí)方法。

為了提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，課程教學(xué)盡量增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。應(yīng)當(dāng)指出，檢察學(xué)習(xí)的好壞的標(biāo)準(zhǔn)，不是“知道不知道”，而是“會不會用”，學(xué)習(xí)的目的全在于應(yīng)用。所以，課程多注重實(shí)踐環(huán)節(jié)，在《微機(jī)原理與應(yīng)用》課程的指令系統(tǒng)講解中，首先引導(dǎo)學(xué)生多上機(jī)練習(xí)，使學(xué)生不滿足于“上課能聽懂、教材能看懂”。有一些問題，別人講半天也不明白，而自己上機(jī)練習(xí)就清楚了。這就是增加課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的目的。

（三）增加實(shí)例以拓寬學(xué)生的知識面

在機(jī)電一體化系統(tǒng)課程、機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，以及機(jī)電方向?qū)W生的畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)中，大量需要典型的微機(jī)知識、接口以及編程技術(shù)。尤其在畢業(yè)設(shè)計(jì)方面，學(xué)生由于此方面的欠缺，對于有關(guān)機(jī)電課題方面的畢業(yè)設(shè)計(jì)，往往在完成機(jī)械設(shè)計(jì)以后，很難很好的完成機(jī)電結(jié)合的部分。針對這些情況，機(jī)械工程與自動化學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)以及帶機(jī)電畢業(yè)設(shè)計(jì)方面的老師一致認(rèn)為應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)電子設(shè)計(jì)、應(yīng)用方面的環(huán)節(jié)。為此課題在以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)：

第一、改革《微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用》、《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程的教學(xué)，開設(shè)CAI教學(xué)；

第二、加強(qiáng)《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，完善和開放機(jī)電控制實(shí)驗(yàn)室；

第三、設(shè)計(jì)制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)，如A/D、D/A、鍵盤、數(shù)碼和LCD顯示、通信、步進(jìn)電機(jī)控制等模塊；

第四、力爭多開設(shè)《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程的綜合實(shí)驗(yàn)課，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)以及機(jī)電方面的學(xué)生就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

經(jīng)過兩年來的課程教學(xué)實(shí)踐改革后，《微機(jī)原理與應(yīng)用》和《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程教學(xué)可以說取得了較好的效果。使學(xué)生側(cè)重應(yīng)用的學(xué)習(xí)，從實(shí)際入手，注重掌握其應(yīng)用方法與技能。正是課題組的共同努力，設(shè)計(jì)制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)，如：A/D、D/A、鍵盤、數(shù)碼和LCD顯示、通信、步進(jìn)電機(jī)控制等模塊，使得機(jī)械工程與自動化學(xué)院的學(xué)生在2005年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽遼寧賽區(qū)獲得二等獎、三等獎各一項(xiàng)。也正是課題組的共同努力，讓得學(xué)生自愿走近實(shí)驗(yàn)室，主動利用實(shí)驗(yàn)室的資源設(shè)計(jì)開發(fā)一些綜合性的試驗(yàn)。

最后，相信只要我們能夠全身心的投入到課程教學(xué)改革實(shí)踐中，不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，那么就一定會在今后的教學(xué)實(shí)踐中取得豐碩的成果。

參考文獻(xiàn)

馮博琴，《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》， 北京，清華大學(xué)，2003年2月

李文英，《微機(jī)原理與接口技術(shù)》，北京，清華大學(xué)，2001年9月

篇4

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；施教對象；講授藝術(shù)

中圖分類號：G64文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5913（2007）04-0016-03

1 引言

“微機(jī)原理與接口”課程（以下簡稱“微機(jī)原理”）一直作為高等院校電類各專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化、機(jī)電一體化、過程裝備與控制、化工儀器儀表等工科專業(yè)必修的課程之一（電類為專業(yè)基礎(chǔ)課）。近年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)及其相關(guān)的技術(shù)以超常的速度跟進(jìn)，新技術(shù)新設(shè)備層出不窮，使得微機(jī)原理課程的內(nèi)容越來越多；另外，計(jì)算機(jī)及其相關(guān)產(chǎn)品越來越多地沖擊著人們的工作方式和生活方式，高等院校中越來越多的理工科專業(yè)要求開設(shè)微機(jī)原理（計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)）課程。然而，正是微機(jī)原理課程教學(xué)內(nèi)容量大, 教學(xué)對象面廣,各類專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)差別較大，使得非計(jì)算機(jī)、非電專業(yè)的學(xué)生感到抽象難學(xué)；另外，部分學(xué)校課程名稱及授課內(nèi)容較混亂，如同是微機(jī)原理課程,有的班級上80X86,有的班上8051（多為機(jī)械專業(yè)等非電專業(yè)，建議課程名稱應(yīng)統(tǒng)一為“微機(jī)原理及接口技術(shù)”和“單片機(jī)原理及應(yīng)用”）；第三，在教學(xué)時數(shù)上課時差別教大，多為:計(jì)算機(jī)專業(yè): 60―80學(xué)時；電類專業(yè)：60―75學(xué)時；機(jī)械類專業(yè)：40―50學(xué)時；第四，基礎(chǔ)知識差別大：計(jì)算機(jī)專業(yè)有先導(dǎo)課“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”，還有平行開設(shè)的“匯編語言程序設(shè)計(jì)”；電類專業(yè)有模電/數(shù)電等先導(dǎo)課程；其他理工類專業(yè)（如機(jī)械類專業(yè)）卻只有僅僅是把電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、電機(jī)學(xué)、變流技術(shù)等整合為一門課的電工學(xué)，以及“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”?？梢娪邢迣W(xué)時下微機(jī)原理課程要在不同施教對象中按照“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重應(yīng)用”的宗旨，因材施教并非一件易事。

此外，由于計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)發(fā)展很快，而且硬件新技術(shù)、匯編語言新版本大多和原有的基礎(chǔ)技術(shù)一脈相承，所以有些老師覺得講授最新的更好，而有些老師則認(rèn)為還是講授基礎(chǔ)性知識好，兩者難于統(tǒng)一。

本課題研究小組經(jīng)過大量的研究實(shí)踐，在本校教學(xué)中大膽進(jìn)行改革，把“微機(jī)原理與接口”課程（“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”）分成3~4個授課層次（如A、B、C、D類）分別制定出不同的教學(xué)大綱來執(zhí)行，因材施教，各取所需。

2 在計(jì)算機(jī)專業(yè)中把握好整體與個體、取與舍的辯證關(guān)系

微機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得微機(jī)原理課程包羅了太多的內(nèi)容：除了指導(dǎo)委員會確定的七個基本知識單元（微處理器、存儲器、指令系統(tǒng)、輸入和輸出、I/O接口技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)）之外，32位、64位CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)及多級流水線工作原理、虛地址下的尋址過程、高檔CPU新增指令及MASM32匯編語言語法規(guī)范（乃至WIN32編程等）、段頁存貯管理及芯片組、總線標(biāo)準(zhǔn)（EISA、PCI、USB等）等新內(nèi)容也不能不涉及。

如果仍然僅以8086CPU來講授，對計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生來說，未免過于落后，因?yàn)?086CPU和現(xiàn)用的Pentium相比，至少已經(jīng)淘汰了三代；另外，對計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了先導(dǎo)課“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”，“計(jì)算機(jī)”和“80X86微機(jī)”二者是整體與個體、一般與特殊的關(guān)系，并且一般還有與“微機(jī)原理”同步開設(shè)的“匯編語言程序設(shè)計(jì)”（一般開設(shè)順序多為：匯編語言微機(jī)原理接口技術(shù)[單片機(jī)應(yīng)用]），因此，在有限學(xué)時下，象數(shù)制、原碼、補(bǔ)碼加減原理、ALU原理、16位匯編語言等部分完全應(yīng)從簡處理，而應(yīng)重點(diǎn)講授80386/80486/Pentium內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理、存貯管理技術(shù)（包括段頁式存貯管理、Cache原理與訪問管理、虛擬存貯管理）、I/O接口及外設(shè)接口（硬、軟盤驅(qū)動器接口、網(wǎng)絡(luò)與通信接口、打印機(jī)接口等）、芯片組技術(shù)，總線標(biāo)準(zhǔn)與接口技術(shù)（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088時代的接口芯片多數(shù)已淘汰，新的芯片組在結(jié)構(gòu)和功能上已與早期芯片具有本質(zhì)區(qū)別，所以將原來側(cè)重芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改為側(cè)重芯片應(yīng)用是必由之路。這樣才符合“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重應(yīng)用”的培養(yǎng)目標(biāo)。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)專業(yè)的“微機(jī)原理”教學(xué)大綱的制訂絕對不是孤立的，比如32位匯編語言和Win32編程如果在“匯編語言程序設(shè)計(jì)”大綱中要求掌握的話，“微機(jī)原理”大綱就可另辟重點(diǎn)。

3 在電類各專業(yè)中把握好一般到特殊、基礎(chǔ)與應(yīng)用的辯證關(guān)系

“微機(jī)原理與接口”是電類各專業(yè)處于核心地位的專業(yè)基礎(chǔ)課，本專業(yè)的學(xué)生在此之前有些雖沒有學(xué)過“組成原理”、“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課，但諸如匯編語言、中斷、定時與計(jì)數(shù)技術(shù)、存貯器擴(kuò)展、串并口擴(kuò)展、總線標(biāo)準(zhǔn)等都是后備課如“單片機(jī)原理與接口”、“計(jì)算機(jī)控制”、“可編程控制器PLC”、“DSP數(shù)字信號處理”等課（電類專業(yè)一般為：微機(jī)原理及接口技術(shù) 60―80學(xué)時單片機(jī)原理及應(yīng)用40―60學(xué)時）以及日后從事科研所必需的，尤其是“單片機(jī)原理與接口”和“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”的學(xué)習(xí)必須以“微機(jī)原理及接口技術(shù)”奠基。

事實(shí)上，從“微機(jī)原理”到“單片機(jī)原理”是一般到特殊的關(guān)系，“單片機(jī)原理”是“微機(jī)原理”的后補(bǔ)課程，兩門課都是實(shí)用性很強(qiáng)的課程，學(xué)好了微機(jī)原理，單片機(jī)原理是稍學(xué)即會。象微機(jī)原理中的地址、寄存器、鎖存器、控制字、堆棧、中斷、定時與計(jì)數(shù)技術(shù)等概念可在單片機(jī)原理課程學(xué)習(xí)中直接應(yīng)用；但是，工業(yè)過程控制中用的更多的是單片機(jī)控制和PLC控制（即使象網(wǎng)絡(luò)控制、現(xiàn)場總線控制其終端實(shí)現(xiàn)也一般用單片機(jī)或PLC控制），所以和單片機(jī)共有的匯編語言、CPU結(jié)構(gòu)原理，存儲器擴(kuò)展、并/串行口擴(kuò)展、總線、LED及鍵盤的接口等內(nèi)容的講述要不厭其煩，舉一反三，而前述的計(jì)算機(jī)專業(yè)所側(cè)重的高檔CPU的段頁式存貯管理、Pentium結(jié)構(gòu)及芯片組、硬、軟驅(qū)接口、MASM32及Win32編程技術(shù)等雖不能不提，但應(yīng)適當(dāng)從簡，不要讓學(xué)生感到既多又雜，抽象難學(xué)，甚至出現(xiàn)畏難情緒，要知道，基本原理部分如果不理解透徹，單片機(jī)應(yīng)用及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)就無所適從，而且直接影響著畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

4 在非電、非計(jì)算機(jī)理工類專業(yè)中把握好基本原理與一般原理、開與合的辯證關(guān)系

由于微機(jī)（單片機(jī)、PLC）作為智能化機(jī)電產(chǎn)品的大腦與心臟，在超精密加工、數(shù)控機(jī)床、機(jī)電一體化、機(jī)器人技術(shù)中有著日益廣泛的應(yīng)用，使得微機(jī)原理（有的學(xué)校開設(shè)微機(jī)原理課，但實(shí)際講授內(nèi)容為“單片機(jī)原理”）也成為機(jī)電一體化、過程裝備等機(jī)類專業(yè)學(xué)生必修的一門課程，但是在授課過程中我們明顯感到兩點(diǎn)：第一，學(xué)生與微機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)知識薄弱，因?yàn)樗麄儍H僅是把電路、模電、數(shù)電、電機(jī)學(xué)、變流技術(shù)等整合成一門電工學(xué)去學(xué)的，觸發(fā)器、譯碼器、計(jì)數(shù)器、存儲器等知識中的部分，甚至全部內(nèi)容都是蜻蜓點(diǎn)水、點(diǎn)到為止，沒有深入學(xué)習(xí)；第二，在機(jī)械類專業(yè)中“微機(jī)原理”課程學(xué)時很有限，一般在40-50學(xué)時之間；基于上述原因，學(xué)過兩周該課的大多數(shù)同學(xué)反映，該課抽象難懂，神秘莫測。所以一開始應(yīng)把數(shù)制及典型單元電路的原理講清楚以揭開CPU的神秘面紗；要有重點(diǎn)有選擇地講清其原理，如門控電路及控制字，一位ALU的結(jié)構(gòu)、傳統(tǒng)CPU取指令和執(zhí)行指令的過程、步驟。另外，對機(jī)械類專業(yè)學(xué)生來講，他們掌握單片機(jī)原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理講完后，最好花幾個課時介紹8051等單片機(jī)，8051和80X86同為Intel公司的拳頭產(chǎn)品，匯編語言助記符十分相象，有了80X86作基礎(chǔ)，作比較，學(xué)8051很輕松；這也是開與合的關(guān)系。開是發(fā)散，由8086發(fā)散到8051單片機(jī)；合是聚集，機(jī)類學(xué)生計(jì)算機(jī)原理僅此一門，8051不能不聚到中去講，但8086是基礎(chǔ)，是主要講授對象，8051單片機(jī)是應(yīng)用，要講究適度，開是放的開，聚是收得攏，百變不應(yīng)離其宗。

5 在文、管、法等文科專業(yè)中把握好深入與淺出的辯證關(guān)系

學(xué)習(xí)的目的是為了應(yīng)用，而計(jì)算機(jī)是一個工具，對這個工具的原理應(yīng)該多少懂一些，這是這類學(xué)生的目的所在，正是由于匯編語言課深奧枯燥，大家才喜歡使用可視化的高級語言及其編程工具，所以這類專業(yè)的“微機(jī)原理與接口”一般更名為“計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”。對這類專業(yè)學(xué)生不要大講特講80X86宏匯編語言程序設(shè)計(jì)、CRT顯示控制編程等較深內(nèi)容，只有有的放矢，深淺適度，才能調(diào)動學(xué)生的積極性，激起學(xué)生的求知欲，從而收到相得益彰的效果。淺是表達(dá)，深是理解；淺是弄懂，深是探求；淺是深的必要前提，深是淺的必然深化。要按照“培養(yǎng)既精通本專業(yè)知識，又能應(yīng)用計(jì)算機(jī)知識，解決實(shí)際問題的復(fù)合型人才”計(jì)劃來培養(yǎng)，讓缺乏基礎(chǔ)知識的學(xué)生由淺入深，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理，掌握基本知識，更要掌握一些實(shí)用知識如芯片組技術(shù)、USB接口、PCI、AGP總線、EIDE、SCSI標(biāo)準(zhǔn)等，要配合實(shí)物與實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生從感性知識上升到理性認(rèn)識。

6 在講授藝術(shù)上要把握好雅與俗、莊與諧、形象與抽象的關(guān)系

（1）恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用俗語是提高學(xué)生理解能力的必要手段，“雅”是指用專業(yè)語言，用詞規(guī)范，語句縝密，“俗”是口語，具有通俗易懂，親切自然，比如，微機(jī)原理中的“總線”就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的“信息高速公路”，CPU總線浮空，就是該段“高速公路”關(guān)閉。

（2）工科“微機(jī)原理”也要講求“莊”與“諧”，“莊”是莊重、嚴(yán)肅，“諧”是詼諧、幽默，莊諧并用，寓莊于諧，讓學(xué)生在輕松愉快的氣氛中接受知識，但“莊”與“諧”的應(yīng)用要適度。比如，“二級控制模塊DMA請求總線使用權(quán)”是“中層領(lǐng)導(dǎo)向最高層領(lǐng)導(dǎo)申請”，因?yàn)椤癉MA控制器有總線控制權(quán)，所以不是處于最底端；又如 “偽指令和指令相比不產(chǎn)生機(jī)器代碼，不占據(jù)存儲單元、起管理作用”可說成“偽指令是指令的后勤管理員”。

（3）提高學(xué)生形象思維能力也是課堂教學(xué)中幫助學(xué)生理解的重要手段，形象的比喻及嚴(yán)密的邏輯性語言可以觸類旁通，幫助理解。例如，“間接尋址”是寄存器中放的是存貯單元的有效地址，按該地址便能找到操作數(shù)，可以這樣理解，“張三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以張三找到王五也就找到了李四，這是間接找法。

7 結(jié) 語

總之，在有限學(xué)時下，對于包羅了太多的內(nèi)容的“微機(jī)原理”課程，我們一定要針對不同的專業(yè)對象，把握好幾個辨證關(guān)系，合理地制定適合于該專業(yè)的教學(xué)大綱，而不應(yīng)把一個相同內(nèi)容的大綱強(qiáng)加到所有的專業(yè)；另外，講課是一門藝術(shù)，在語言藝術(shù)上，熟能生巧，這是筆者講授“微機(jī)原理”多年的深刻體會。

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投稿日期：2006-08-07

作者簡介：

篇5

關(guān)鍵詞：本科教育；課堂教學(xué)；應(yīng)用能力

作者簡介：陳進(jìn)（1955-），男，湖南岳陽人，湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院，教授；郭龍?jiān)矗?973-），男，福建龍巖人，湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院，副教授。（湖南 岳陽 414006）

基金項(xiàng)目：本文系2013年湖南理工學(xué)院教改基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2013B19）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0085-03

“應(yīng)用為本”是應(yīng)用型大學(xué)的根本特征，[1]應(yīng)用型本科教育如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，許多論文針對中國高校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)比較薄弱的情況，在如何加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)方面進(jìn)行了有益的探索和研究。

應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)的應(yīng)用人才屬于“理論應(yīng)用型”，其應(yīng)用能力應(yīng)該體現(xiàn)為具有運(yùn)用科學(xué)理論知識和方法來綜合分析、解決問題的綜合能力以及將解決方案付諸實(shí)施的實(shí)踐能力。[2]因此，應(yīng)當(dāng)在教學(xué)各個環(huán)節(jié)――不僅僅在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)――全面地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

課堂教學(xué)是本科教學(xué)最重要的部分，是人才培養(yǎng)的主陣地。[3]如何在課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，筆者根據(jù)多年“數(shù)字電路”和“單片機(jī)原理與接口電路”課程的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從課堂教學(xué)內(nèi)容取舍、課堂教學(xué)過程中的講授、習(xí)題的布置與講解等方面對如何培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力談一些自己的體會。

一、從培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力出發(fā)對課堂教學(xué)內(nèi)容合理取舍

教學(xué)內(nèi)容是課堂教學(xué)的生命，從培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力出發(fā)，應(yīng)該合理地對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍。

1.教學(xué)內(nèi)容要緊跟應(yīng)用發(fā)展

知識的創(chuàng)新和應(yīng)用日新月異，而教材內(nèi)容更改往往滯后。面對這種情況，教學(xué)內(nèi)容要緊跟應(yīng)用發(fā)展，盡可能與當(dāng)前工程實(shí)際接軌，使學(xué)生走向社會后能夠盡快上手應(yīng)用。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程，大多數(shù)教材采用匯編語言編程。但是，目前單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)與開發(fā)多使用C51語言編程。根據(jù)這個情況，筆者采用匯編語言編程的教材，補(bǔ)充講C51語言編程，并且在應(yīng)用編程例題上交替采用兩種編程語言。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)串行擴(kuò)展接口已經(jīng)普遍應(yīng)用，在《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》教材[4]中，雖然介紹了單片機(jī)串行擴(kuò)展技術(shù)，并指出“單片機(jī)串行擴(kuò)展技術(shù)與并行擴(kuò)展技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)”，但在其他各種接口的章節(jié)，仍然是講授并行擴(kuò)展接口，為此筆者增加了串行接口芯片的內(nèi)容。例如在A/D接口技術(shù)中，除了講一個典型并行接口芯片0809與AT89C51接口電路外，增加了串行接口芯片AD7896與AT89C51接口電路的內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容要從應(yīng)用角度出發(fā)突出重點(diǎn)

課堂教學(xué)要從應(yīng)用角度出發(fā)，突出重點(diǎn)，精簡內(nèi)容，盡量避免或減少繁雜的理論推導(dǎo)。需要說明的是，應(yīng)用型本科人才的“應(yīng)用性”不只是繼承性應(yīng)用，而且是創(chuàng)造性應(yīng)用。[5]因此，精簡內(nèi)容并不是基礎(chǔ)知識不講，而是有些基礎(chǔ)知識還需要重點(diǎn)講授。

邏輯門電路是《數(shù)字電子技術(shù)》中作為基礎(chǔ)的一章，[6]其內(nèi)容包括了CMOS、TTL等各系列電路的內(nèi)部組成與工作原理、傳輸特性、電參數(shù)定義、邏輯功能與邏輯符號。由于這一章節(jié)內(nèi)容多，特別是集成邏輯門電路的內(nèi)部電路比較繁瑣。若教學(xué)內(nèi)容面面俱到，只能走馬觀花式講解，學(xué)生分不清主次，也無法弄懂。若對于內(nèi)部電路不講解，也同樣會使得學(xué)生知識欠缺，造成應(yīng)用能力減弱，這是有過教訓(xùn)的。[7]非微電子專業(yè)應(yīng)用中只用到與邏輯門的輸入、輸出接口，所以學(xué)生關(guān)鍵是掌握邏輯門內(nèi)部電路中的輸入、輸出電路結(jié)構(gòu)和工作原理以及與應(yīng)用相關(guān)知識，這是課堂教學(xué)的重點(diǎn)。例如，CMOS邏輯門電路，只需要詳細(xì)講解CMO反相器內(nèi)部電路，其他CMOS門的內(nèi)部電路可不講。因?yàn)楦鞣NCMOS門電路在輸入、輸出端都加了反相器作為緩沖電路。CMOS反相器內(nèi)部電路十分簡單，學(xué)生容易懂。

“數(shù)字電子技術(shù)”課程中，介紹了多種集成電路芯片。從應(yīng)用角度出發(fā)教學(xué)，重點(diǎn)應(yīng)放在器件引腳、邏輯功能及典型應(yīng)用講解，而對其內(nèi)部電路，不要過于糾結(jié)。例如譯碼器74138，在本課程的存儲器擴(kuò)展和后續(xù)課程中都會出現(xiàn)地址譯碼，因此必須引入地址譯碼的概念，并重點(diǎn)講解地址譯碼的意義和作用。筆者在課堂教學(xué)中，通過圖1所示地址譯碼電路課件，重點(diǎn)講解地址譯碼的意義和作用。

3.教學(xué)內(nèi)容要適當(dāng)增加工具軟件的內(nèi)容

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種工具軟件應(yīng)運(yùn)而生。課堂教學(xué)在突出重點(diǎn)精簡內(nèi)容后，留有時間講授工具軟件。這一部分內(nèi)容以教師引導(dǎo)，學(xué)生自學(xué)為主?！皵?shù)字電子技術(shù)”課程引入電子線路仿真軟件Multisim 10，“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程引入單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境Keil ?Vision4。引導(dǎo)學(xué)生對分析和設(shè)計(jì)的電路和自己編寫的程序進(jìn)行仿真，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。課堂教學(xué)中，講解例題和習(xí)題時進(jìn)行仿真，有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解。

二、在課堂教學(xué)過程中注意培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力

認(rèn)真做好教學(xué)課件，讓學(xué)生有感性認(rèn)識。要通過多媒體課件，使學(xué)生對學(xué)習(xí)的知識有一定的直觀感覺，這種感性認(rèn)識是有利于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的。

“數(shù)字電子技術(shù)”課程中顯示譯碼器這一章節(jié)，筆者在多媒體課件中使用與實(shí)際數(shù)碼管類似的圖標(biāo)，來說明共陰極數(shù)碼管的段碼是如何得到的，以及顯示譯碼器的功能。當(dāng)介紹了共陰極數(shù)碼管引腳為高電平時對應(yīng)LED發(fā)光后，用圖2所示課件分別給出顯示“0”，“1”，“2”的abcdefg的值和段碼，對應(yīng)LED發(fā)光和數(shù)碼管顯示對應(yīng)數(shù)字。多媒體課件不是靜止的，而是動態(tài)的，課件中首先是數(shù)碼管顯示“0”，然后要學(xué)生考慮哪些LED發(fā)光，再使“a，b，c，d，e，f”LED發(fā)光，最后出現(xiàn)“0”的段碼“11111100”；“0”，“1”，“2”按照這個過程出現(xiàn)一次，段碼是如何得到的就很清楚了。圖2顯示的是數(shù)字“2”的段碼“11011010”的來由。

然后很容易引入七段顯示譯碼器的功能：輸入的十進(jìn)制數(shù)代碼進(jìn)行譯碼，輸出段碼abcdefg，點(diǎn)亮LED顯示器的各段，顯示對應(yīng)的數(shù)碼。圖3是說明74HC4511的譯碼功能的課件界面。

1.注重從總體思路入手，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力

課堂教學(xué)中比較復(fù)雜的問題，教師應(yīng)該從總體思路合理引導(dǎo)，使學(xué)生先明白總體思想，就比較容易理解具體的步驟，這樣也能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題和設(shè)計(jì)電路時從總體思路入手的習(xí)慣。

例如，“數(shù)字電子技術(shù)”講解8位D/A采用雙極性輸出方式所設(shè)計(jì)的電路的原理，必須先講清楚設(shè)計(jì)總體思路：利用已有的單極性輸出D/A電路，設(shè)計(jì)雙極性輸出電路，措施是：數(shù)字提升，模擬下降。第一，數(shù)字提升，將輸入的帶符號的二進(jìn)制補(bǔ)碼+128，變成單極性數(shù)字量；第二，采用單極性轉(zhuǎn)換電路得到單極性輸出模擬量；第三，模擬下降，將輸出模擬量-5V，變成雙極性輸出模擬量。這個總體思路清楚了，實(shí)現(xiàn)數(shù)字提升、模擬下降的具體方法就好理解了。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中，串行通信編程，也必須先講清楚程序設(shè)計(jì)總體思路。以較簡單的雙機(jī)通信方式1發(fā)送編程為例。首先要強(qiáng)調(diào)發(fā)送時只要將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖器，則串行口自動地按照指定的數(shù)據(jù)格式、波特率從TXD引腳發(fā)送。發(fā)送完后，TI=1，產(chǎn)生串行口中斷。

編程需要解決什么問題？主程序：編程指定發(fā)送數(shù)據(jù)格式和波特率，中斷設(shè)置；需要發(fā)送到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，發(fā)送數(shù)據(jù)指針指向發(fā)送第一個數(shù)據(jù)；將發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)，送入發(fā)送緩沖區(qū)；中斷服務(wù)子程序：判斷需要發(fā)送的全部數(shù)據(jù)是否發(fā)送完，完了退出，如未完，發(fā)送數(shù)據(jù)指針下移，將下一個發(fā)送數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖區(qū)。編程的總體思路清晰了，再講解相關(guān)程序就容易理解了。

2.盡量貼近實(shí)際，讓學(xué)生盡早接觸應(yīng)用

課堂教學(xué)中，相關(guān)示例要盡量貼近實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生盡早接觸應(yīng)用，同時也讓學(xué)生容易理解。

《數(shù)字電子技術(shù)》第9章中，教材采用的一個泛指的工業(yè)生產(chǎn)過程控制對象，說明為什么需要D/A和A/D。為了貼近實(shí)際應(yīng)用，筆者采用一個染色鍋溫度控制實(shí)例來說明，如圖5所示。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中，C51編程一章的例題都是與硬件電路無關(guān)的軟件編程，而單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用主要是根據(jù)硬件電路設(shè)計(jì)程序。因此，筆者講解一個軟件與硬件結(jié)合的例題，電路如圖6所示，并且在?Vision_4下進(jìn)行仿真調(diào)試，使學(xué)生盡早進(jìn)入單片機(jī)應(yīng)用的境界，同時在作業(yè)中也安排了一個類似習(xí)題。

三、通過做習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力

學(xué)生做習(xí)題，其實(shí)也是一種應(yīng)用，雖說只是“紙上談兵”，但如果習(xí)題都做不好的話，就更談不上實(shí)際應(yīng)用。因此，布置習(xí)題和指導(dǎo)學(xué)生做習(xí)題也是課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力的一個重要環(huán)節(jié)。要有選擇性地布置習(xí)題。布置的習(xí)題要少而精，不要太難，但不能都是基礎(chǔ)題。筆者在“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中，除了前3章外，每一章布置一個接近應(yīng)用的綜合習(xí)題。例如第5章中斷，補(bǔ)充了一個習(xí)題如圖7所示。這個習(xí)題是一個軟件與硬件結(jié)合的比較完整的中斷編程，通過這個習(xí)題，對單片機(jī)中斷編程有一個總體的概念。

要引導(dǎo)學(xué)生對習(xí)題進(jìn)行仿真調(diào)試，特別是要求有一定能力的學(xué)生這樣做。在調(diào)試過程中，出現(xiàn)問題盡量自己分析原因并且解決問題，這是對于實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)是非常重要的。當(dāng)學(xué)生自己獨(dú)立或者在老師指導(dǎo)下解決了問題，甚至學(xué)生經(jīng)過多次調(diào)試仍然不能分析出原因，最終由教師分析出原因。只要有這個過程，就培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”課程中定時器/計(jì)數(shù)器一章中，習(xí)題要求P1.0輸出周期為400?s占空比為10%的矩形脈沖。某學(xué)生采用C51編程，進(jìn)行調(diào)試時發(fā)現(xiàn)輸出波形如圖所示與要求不符。反復(fù)檢查所編程序，沒有找到任何問題。為什么實(shí)際輸出結(jié)果不對？在教師的指導(dǎo)下，分析其原因是C程序編譯后，中斷服務(wù)程序增加了保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場，造成中斷程序執(zhí)行時間大于40us，使得輸出波形不對。

要在課堂上認(rèn)真講解習(xí)題。對于錯誤帶普遍性的和重點(diǎn)的習(xí)題要詳細(xì)講解，要分析學(xué)生為什么會錯，癥結(jié)在哪？講解習(xí)題與講解例題的效果是不一樣的，因?yàn)閷W(xué)生做過這個習(xí)題，不會做或者做錯了，是經(jīng)過思考的，再聽教師講解，就知道錯在哪里，為什么會錯，印象深刻。一般說來，講解過的習(xí)題絕大多數(shù)學(xué)生都會做了。

在講解習(xí)題的過程中，要有意識地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，如仿真調(diào)試波形不符的一例，在習(xí)題課中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行仿真，分析C51中斷程序編譯后的匯編語言程序執(zhí)行時間大于40us，培養(yǎng)學(xué)生自主調(diào)試能力，并針對部分學(xué)生認(rèn)為匯編語言無用的思想，指出即便采用C語言編程，在分析所出現(xiàn)的問題時，仍然需要用到匯編語言。

四、結(jié)束語

要在課堂很好地培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，首先教師本身就應(yīng)該具有較好的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，否則就是一句空話。目前高校中一部分教師是從學(xué)校到學(xué)校，自身缺乏實(shí)際應(yīng)用能力。因此，對于應(yīng)用型的本科院校，在強(qiáng)調(diào)教師高學(xué)歷的同時，應(yīng)該注重教師的實(shí)際應(yīng)用能力。對于在校的年輕教師，應(yīng)該采用各種方式，進(jìn)行一定的應(yīng)用能力培養(yǎng)。

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篇6

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；教學(xué)；工程能力

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0149-02

一、目前單片機(jī)教學(xué)在工程能力培養(yǎng)上存在的問題

隨著單片機(jī)在社會中的應(yīng)用越來越廣，企業(yè)對單片機(jī)領(lǐng)域的人才有較大的需求[1]。但在高校人才培養(yǎng)計(jì)劃中，與單片機(jī)人才培養(yǎng)密切相關(guān)的是《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》和《單片機(jī)原理與應(yīng)用》等相關(guān)課程，也逐步在探討與開展“理論教學(xué)+實(shí)踐教學(xué)”的單片機(jī)教學(xué)模式，并已有多個高校為單片機(jī)安排了專門的實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時，該教學(xué)方法從一定程度上改善了學(xué)生的動手能力，但實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用相對脫節(jié)，學(xué)生并未掌握單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法[2]，同時在教學(xué)過程中缺乏對學(xué)生工程概念的培養(yǎng)以及企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)流程的指導(dǎo)，培養(yǎng)出來的學(xué)生缺少綜合開發(fā)能力，與企業(yè)所需要的具有工程能力的人才有很大差距。因此，本文探討了一種基于工程能力培養(yǎng)的單片機(jī)課程教學(xué)方法，即在教學(xué)過程中有步驟有計(jì)劃地引入企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)的基本流程，并指導(dǎo)學(xué)生如何根據(jù)流程來開展項(xiàng)目開發(fā)工作，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念以及工程能力，與企業(yè)的用人需求相一致。

二、單片機(jī)教學(xué)中工程能力的具體體現(xiàn)

工科學(xué)生的工程能力包括知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力，思維判斷與分析能力，工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力，表達(dá)與交流能力以及創(chuàng)造與創(chuàng)新能力[3]。對于單片機(jī)課程而言，注重培養(yǎng)的工程能力主要體現(xiàn)在：一是對單片機(jī)理論知識的學(xué)習(xí)及將其應(yīng)用到單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)中的能力；二是可根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)需求說明書，結(jié)合單片機(jī)理論知識，設(shè)計(jì)出符合工程需求的單片機(jī)系統(tǒng)的能力；三是在前期積累基礎(chǔ)上的升華，對專業(yè)知識的融會貫通，并可在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)中，具有優(yōu)化系統(tǒng)的能力――創(chuàng)新能力。

三、單片機(jī)教學(xué)中培養(yǎng)工程能力的具體措施

我校電子信息專業(yè)在第五學(xué)期開設(shè)《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程，該課程特點(diǎn)是硬件與軟件并重，理論與應(yīng)用相結(jié)合，同時還涉及多個學(xué)科，信息量大且課時少[4]。根據(jù)單片機(jī)課程的特點(diǎn)，結(jié)合我校電子信息專業(yè)學(xué)生從前期已學(xué)習(xí)課程而具有的知識儲備（前期學(xué)習(xí)儲備課程詳見表1），以及單片機(jī)的教學(xué)與實(shí)踐，同時從課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及課后指導(dǎo)環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)的措施來培養(yǎng)學(xué)生工程能力。

1.理論教學(xué)環(huán)節(jié)工程能力的培養(yǎng)。通過改變教學(xué)策略―將傳統(tǒng)的以教為主的理論教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榻台D學(xué)―做一體的教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力，提升實(shí)際工程問題的分析與解決能力。在教學(xué)過程中，除了教師對理論知識的講解，并引入相關(guān)案例，使學(xué)生加深對知識的理解外，還引導(dǎo)學(xué)生如何自己著手來設(shè)計(jì)具有一定功能的單片機(jī)系統(tǒng)。促使學(xué)生有效融入本課程的學(xué)習(xí)，提升動手能力以及創(chuàng)新能力。具體實(shí)施步驟如下：首先，在課堂教學(xué)初始階段，可結(jié)合單片機(jī)系統(tǒng)在我們實(shí)際生活中的一些應(yīng)用實(shí)例，同時通過講解應(yīng)用實(shí)例中的單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)步驟，并引入企業(yè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的流程。使學(xué)生對本課程有一個較為全面的認(rèn)識，了解本課程的學(xué)習(xí)方向以及今后的就業(yè)方向，減少職業(yè)陌生感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。另外，還鼓勵學(xué)生將之前在《電子系統(tǒng)仿真技術(shù)》中關(guān)于protues軟件平臺的使用知識，以及在《電子電路工程實(shí)踐》中學(xué)習(xí)的如何制作與調(diào)試PCB板的知識，與在本門課程中學(xué)習(xí)的單片機(jī)系統(tǒng)知識進(jìn)行融會貫通，積極動手設(shè)計(jì)單片機(jī)硬件系統(tǒng)，并在protues上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真，增強(qiáng)對單片機(jī)系統(tǒng)硬件的理解，特別是整個硬件系統(tǒng)的工作機(jī)制和如何根據(jù)所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的需求，來設(shè)計(jì)符合系統(tǒng)硬件性能的單片機(jī)系統(tǒng)。其次，在課堂教學(xué)時，除了遵循教學(xué)大綱教學(xué)要求外，將企業(yè)單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)的實(shí)際使用的技術(shù)，與本課程所學(xué)知識進(jìn)行對比討論，并對在企業(yè)工作所需的，但在教學(xué)大綱中未涉及或涉及較少的知識，進(jìn)行有效補(bǔ)充。比如在講到指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)時，可補(bǔ)充如何使用keil軟件來開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的軟件，以及如何在keil中驗(yàn)證自己所寫的代碼是否正確，并可通過單片機(jī)內(nèi)部寄存器和單步執(zhí)行來查看一下執(zhí)行一些指令過程中，寄存器內(nèi)部信息的變化，使學(xué)生更為深入了解單片機(jī)指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)的工作過程以及匯編語言的程序設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程。另外由于匯編語言本身的局限性，目前企業(yè)在開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)時，普遍采用單片機(jī)c語言，為了學(xué)生知識可與企業(yè)需求同步，在教學(xué)中結(jié)合學(xué)生前期所學(xué)的《c語言程序設(shè)計(jì)》課程，指導(dǎo)學(xué)生如何將c語言與單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)合起來，引導(dǎo)學(xué)生采用單片機(jī)c語言來開展單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并在實(shí)踐課上進(jìn)行運(yùn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)知識的融會貫通。

2.實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)工程能力的培養(yǎng)。目前我校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時僅為12學(xué)時，在后續(xù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，考慮到各個學(xué)生對課程知識的掌握程度不同，在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)采取驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與自主設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式來開展實(shí)踐課――實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)采用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)兩個部分來構(gòu)成，加強(qiáng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力。國內(nèi)大多數(shù)院校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)箱的接線操作比較古板，無法給學(xué)生提供足夠的設(shè)計(jì)空間，學(xué)生只能單純地對實(shí)驗(yàn)代碼進(jìn)行運(yùn)行，觀察實(shí)驗(yàn)箱對應(yīng)的硬件。針對這一現(xiàn)狀，我校自行開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)板可供安排各種綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還需要根據(jù)教師的要求，對代碼進(jìn)行相應(yīng)的修改，并能清晰說明整個代碼的運(yùn)行流程以及修改依據(jù)，有效鍛煉學(xué)生分析代碼的能力以及表達(dá)能力。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)仍然是在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)板上進(jìn)行，但教師在上相應(yīng)的實(shí)踐課之前，需要對該次課所用的源碼進(jìn)行有效梳理，刪減掉一些功能性代碼，同時對需要學(xué)生自行增加的代碼，提供必要的注釋，提前提供給學(xué)生，使學(xué)生能有較為充裕的時間來復(fù)習(xí)理論知識，并可充分思考如何解決實(shí)踐課的問題。這樣，學(xué)生不僅能更深領(lǐng)會該實(shí)踐課要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能，并能在通讀已經(jīng)提供的代碼和結(jié)合系統(tǒng)功能，對缺少的代碼補(bǔ)充完整。而且在上實(shí)踐課時，學(xué)生是有備而來，可以盡快地投入到實(shí)驗(yàn)中，如果有深思已久，卻仍然無法解決的問題，可與老師一起探討如何解決問題，直到問題解決，增加學(xué)生成就感的同時，還可以提高學(xué)生分析與解決問題的能力，促進(jìn)師生的溝通與交流，提高學(xué)生的表達(dá)與交流能力。

3.課后指導(dǎo)環(huán)節(jié)中工程能力的培養(yǎng)。通過加強(qiáng)《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》與電子信息專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，可有效彌補(bǔ)單片機(jī)課程本身信息量大但課時偏少的問題。本專業(yè)第2學(xué)期開始，陸續(xù)開設(shè)了認(rèn)識實(shí)習(xí)（第二學(xué)期）、電子電路工程實(shí)踐（第三學(xué)期），對后續(xù)的單片機(jī)學(xué)習(xí)提供了相關(guān)的知識儲備，并與單片機(jī)課程開設(shè)的同一學(xué)期，開設(shè)了智能電子儀器設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)踐，學(xué)生可參考單片機(jī)課堂上學(xué)習(xí)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程來開展實(shí)踐環(huán)節(jié)的智能電子儀器設(shè)備的需求分析與軟硬件的設(shè)計(jì)，同時，在該實(shí)踐中對于具體產(chǎn)片的硬件設(shè)計(jì)與制作，數(shù)據(jù)采集過程中的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，以及數(shù)據(jù)顯示等部分內(nèi)容，可幫助學(xué)生在單片機(jī)學(xué)習(xí)過程中，對單片機(jī)硬件系統(tǒng)，A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口、顯示接口的理解，并通過該實(shí)踐，學(xué)生可根據(jù)產(chǎn)品的需求，對產(chǎn)品功能以及性能的實(shí)現(xiàn)方式有極大的自由，學(xué)生可根據(jù)自己的想法以及對當(dāng)前產(chǎn)品資料的查閱，然后對需要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行自主創(chuàng)新，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時第五學(xué)期學(xué)習(xí)的單片機(jī)課程知識以及工程能力，可很好地服務(wù)于第六、第七學(xué)期開設(shè)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐、先進(jìn)電子制造實(shí)踐與生產(chǎn)實(shí)習(xí)，乃至學(xué)生最終的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。

通過在《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及課后指導(dǎo)三個環(huán)節(jié)加強(qiáng)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，學(xué)生不僅可以更好地掌握理論知識，還可以將理論知識有效地運(yùn)用到具體的單片機(jī)系統(tǒng)的分析中，同時在設(shè)計(jì)具體的單片機(jī)系統(tǒng)時，不再忙亂無章，而是有意識地根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基本流程，來逐步開展系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。學(xué)生的工程觀念以及實(shí)際工程項(xiàng)目開發(fā)能力顯著提高，同時增強(qiáng)學(xué)生對未來就業(yè)的信心，為將來的就業(yè)打下一定基礎(chǔ)。

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篇7

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；開發(fā)板；ISP

中圖分類號：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 08-0000-02

MCU Development Borad Design of Multi-function MCS-51

Zhang Daode

(Hubei University of Technology Mechanical Engineering,Wuhan430068,China)

Abstract:The develop boarddesigned here is of common functions,

such as water lamp,timer,interrupt,singing by buzzer,X5045 watch dog,Real time clock DS1302,digital temperature sensor DS18B20,parallel D/A converter DAC0832,serial A/D converter TLC0832,RS-232 interface,

dynamic display of digital tub,ISP download online,SRAM6264 etc.It is meaningful for single chip machine study and development.

Keywords:MCU;Development board;ISP

一、前言

MCS-51系列單片機(jī)是目前主流的8位單片機(jī)之一[1]，但由于它的硬件能力有限，本文設(shè)計(jì)了一種單片機(jī)開發(fā)板，綜合了當(dāng)下流行的單片機(jī)接口電路，很好地擴(kuò)充了MCS－51單片機(jī)的功能。

二、系統(tǒng)主要組成及開發(fā)平臺

該系統(tǒng)的組成部分的核心是AT89S52單片機(jī)芯片，同時擴(kuò)展了一塊RAM6264，并口8155，同時擴(kuò)充了DAC0832和TLC0832作為AD/DA轉(zhuǎn)換電路，在此基礎(chǔ)上還擴(kuò)充有FM12864中文液晶圖形模塊接口電路、DS18B20溫度傳感檢測電路，DS1302時鐘顯示芯片接口，X5045看門狗接口電路，另外將鍵盤和數(shù)碼管顯示作為獨(dú)立的模塊，方便了使用也使I/O資源空閑，RS-232串口通信電路可實(shí)現(xiàn)開發(fā)楹和電腦的雙機(jī)通信。電源方面設(shè)置了USB供電和外接電源供電兩種方式。

AT89S52單片機(jī)口具有8KB的FLASH[2]，通過提供的ISP在線下載線可以現(xiàn)場仿真而無須專門的燒寫器即可以將目標(biāo)程序下載到CPU中，在51 MCU_SYSTEM中就可以觀察到程序的運(yùn)行情況。本文所使用的開發(fā)工具為µVision2集成開發(fā)平臺[3]，包含一個高效的編輯器、一個項(xiàng)目管理器和一個MAKE工具。并且支持所有Keil C51工具，包括C編譯器、宏匯編器連接/定位器、目標(biāo)代碼到HEX轉(zhuǎn)換器。

三、系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)

（一）單片機(jī)部分

CPU采用的是AT89S5X系列的單片機(jī)，同時兼容飛利浦P89系列的單片機(jī)，在本系統(tǒng)是單片機(jī)上的EA接的是高電平，表示對ROM的讀寫從內(nèi)部程序存儲器開始，并且可以延至外部存儲器。在P0口接有470歐的排組上拉數(shù)據(jù)口，系統(tǒng)主頻率12MHz。

圖1.單片機(jī)部分電路設(shè)計(jì)

（二）8155部分

在本系統(tǒng)中采用8155實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。8155不僅具有兩個8位的I/O端口A、B口和一個6位的I/O端口C口，而且還可以提供256個字節(jié)的靜態(tài)RAM存儲器和一個14位的定時/計(jì)數(shù)器。8155和單片機(jī)的接口非常簡單，目前被廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)用一片73LS138實(shí)現(xiàn)8155、6264等芯片的片選。

圖2.8155接口電路設(shè)計(jì)

（三）DAC0832部分

DAC0832是8位D/A轉(zhuǎn)換器，，轉(zhuǎn)換結(jié)果為一對差動電流輸出，轉(zhuǎn)換時間大約為1us。使用單電源+5VD+15V供電[1]。參考電壓為-10V－+10V。在此我們直接選擇+5V作為參考電壓。DAC0832有三種工作方式：直通方式，單緩沖方式，雙緩沖方式；在此我們選擇直通的工作方式，將XFER、WR2、CS管腳全部接數(shù)字地。管腳8接參考電壓，在此我們接的參考電壓是+5V，如圖3所示，可以產(chǎn)生三角波，鋸齒波，梯型波等波形。CE2接在74LS138上，通過分配地址完成片選。

圖3.DAC0832接口電路

（四）TLC0832

TLC0832是八位串行逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器[4]，它有兩個可選擇的輸入通道。其接口電路如圖所示。TLC0832的通道0外接了電位器，可以模擬不同的電壓輸入。對TLC0832的控制需要3根I/O口線，可以從單片機(jī)及8155接入。

圖4.TLC0832接口電路

（五）X5045接口電路

復(fù)位電路采用了帶I2C的監(jiān)控芯片X5045，上電即可復(fù)位[5]，電路如圖5所示。另外8155設(shè)置了獨(dú)立的復(fù)位方式以彌補(bǔ)和51單片機(jī)的復(fù)位不同步缺點(diǎn)。

圖5.看門狗接口電路

（六）鍵盤接口電路

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常應(yīng)具有人機(jī)對話功能能隨時發(fā)出各種控制指令和數(shù)據(jù)輸入以及報告應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果。本文所采用的是獨(dú)立式鍵盤，其中key代表阻值為1kΩ的排阻。

（七）數(shù)碼管顯示接口電路

系統(tǒng)數(shù)碼管顯示及鍵盤顯示均比較靈活，提供了專門的I/O接口，可以用8155來控制，也可以用單片機(jī)來控制。開發(fā)板支持4位七段示LED數(shù)碼顯示器。

四、結(jié)束語

限于篇幅，本文關(guān)于DS1302、LCD顯示接口以及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等方面未能介紹。本文設(shè)計(jì)的單片機(jī)開發(fā)板在實(shí)際中發(fā)揮了重要作用，適合于單片機(jī)學(xué)習(xí)者及簡單的工程應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[5]X5045 Datasheet.Intersil inc.2006

篇8

【關(guān)鍵詞】DDS；AD9850；正弦波信號發(fā)生

1.引言

隨著數(shù)字大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)字電路的直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)具有頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率高、相位可控、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)。頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率高的信號源在現(xiàn)代電子通訊、航空航天、自動控制等領(lǐng)域中是必不可少的，因此DDS信號源在上述領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。

AD9850是ADI公司生產(chǎn)的低功耗直接數(shù)字頻率合成技術(shù)典型產(chǎn)品之一，AD9850具有頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率高、相位噪聲低、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)。本論文設(shè)計(jì)的是以直接頻率合成（DDS）器件AD9850和MCS-51單片機(jī)為核心，配合必要的接口器件，在單片機(jī)軟件控制下，能夠產(chǎn)生給定頻率和起始相位的附加調(diào)制信息的正弦波信號發(fā)生器。

2.AD9850的基本工作原理

2.1 AD9850的主要性能指標(biāo)

①最大支持時鐘頻率為125MHz

②頻率分辨率達(dá)到0.029Hz

③支持兩種供電電壓：+3.3V or +5V

④低功耗：380mW @ 125MHz(+5V) 155mW @ 110MHz(+3.3V)

⑤頻率轉(zhuǎn)換時間：10個時鐘周期。比如當(dāng)fs=125MHz時，頻率轉(zhuǎn)換時間為：10×1/(125×106)≈0.1μs。

⑥輸出的無雜散動態(tài)范圍SFDR大于50dB @ 40MHz

⑦具有相位可控

⑧支持并口和串口輸入控制接口

⑨頻率控制字采用32位二進(jìn)制碼

2.2 AD9850引腳說明

AD9850采用了先進(jìn)的CMOS工藝，采用28腳SSOP表面封裝形式，其管腳如圖1所示，引腳功能如表1。

2.3 AD9850內(nèi)部結(jié)構(gòu)

AD9850的芯片功能框圖如圖2所示。AD9850芯片內(nèi)包括高速DDS、10位DAC、頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器、數(shù)據(jù)輸入寄存器、比較器等，在125MHz參考時鐘下，AD9850經(jīng)過高速的DDS核心芯片能產(chǎn)生一個32位頻率調(diào)整控制字可使AD9850的輸出頻率達(dá)0.0291Hz；并能提供了5bits的相位控制位，它能使輸出相位以180°、90°、45°、22.5°、11.25°或是它們?nèi)我饨M合的增量改變。AD9850的電路結(jié)構(gòu)允許產(chǎn)生頻率值是參考時鐘的一半的輸出，并且輸出的頻率能用數(shù)控方式以每秒產(chǎn)生23000000個新頻率的速度變化。AD9850芯片內(nèi)的比較器構(gòu)成能接收經(jīng)外部低通濾波后的DAC轉(zhuǎn)換輸出，可以產(chǎn)生一個低抖動的方波輸出的裝置，因此AD9850用作時鐘發(fā)生器十分方便。頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器、數(shù)據(jù)輸入寄存器在外部的頻率更新時鐘和字加載時鐘的控制下進(jìn)行頻率控制字的輸入和更新，使芯片輸出所要求的頻率和相位。

2.4 AD9850的工作原理

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以單片機(jī)8051為控制核心，通過對AD9805內(nèi)部的頻率控制字和相位控制字進(jìn)行軟件編程，然后通過外接低通濾波器達(dá)到所需性能指標(biāo)的正弦波信號。

系統(tǒng)分為2個模塊：單片機(jī)最小系統(tǒng)和DDS模塊。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括8051單片機(jī)、2*2中斷鍵盤矩陣、串口通訊、下載接口。DDS模塊包括核心芯片AD9850和低通濾波器。系統(tǒng)總體框圖如圖3所示。

3.2 AD9850與單片機(jī)接口

AD9850與單片機(jī)接口電路，需要考慮以下幾點(diǎn)：

①AD9850控制字寫入方式選擇。AD9850控制字的寫入方式有串行和并行兩種。并行寫入方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣瓤?，能夠提升整個系統(tǒng)的處理速度，為了充分發(fā)揮芯片的高速性能，應(yīng)在單片機(jī)資源允許的情況下盡可能選擇并行方式，所以，本系統(tǒng)采用8051單片機(jī)作為控制核心，通過并行寫入控制字的方式控制AD9850芯片。如圖4所示，AD9850的數(shù)據(jù)線D0～D7與P1口相連。

②FQ UD和W CLK與單片機(jī)連接。AD9850的FQ UD控制信號和W CLK控制信號與分別與8051單片機(jī)的P3.0（10引腳）和P3.1（11引腳）相連，所有的時序關(guān)系均可通過軟件控制實(shí)現(xiàn)。

3.3 AD9850應(yīng)用時需要注意的事項(xiàng)

①AD9850作為時鐘發(fā)生器使用時，要避免混疊或諧波信號落入有用輸出頻帶內(nèi)，并減少外部濾波器的要求，必須要使輸出頻率小于參考時鐘頻率的33%。

②AD9850參考時鐘頻率最低為1MHz，低于此頻率，系統(tǒng)自動進(jìn)入電源休眠方式；高于此頻率，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

③印制線路板應(yīng)采用多層板，要有專門的電源層和接地層，而且不能有引起層面不連續(xù)的蝕刻導(dǎo)線條。

④印制線路板的頂層應(yīng)留有帶一定間隙的接地面，以便為表面安裝器件提供方便。

⑤印制線路板的AD9850器件下面不能走數(shù)字信號線，避免把噪聲耦合進(jìn)芯片；避免數(shù)字信號與模擬信號交叉，且它們在電路板相反兩側(cè)上的走線應(yīng)彼此垂直，以減小電路板的饋通影響。

⑥時鐘等快速開關(guān)信號應(yīng)利用數(shù)字地屏蔽起來，以免向電路板上的其它器件輻射噪聲，并且絕不應(yīng)靠近基準(zhǔn)輸入或位于封裝之下。

⑦要考慮用良好的去耦電路，分別把高質(zhì)量的陶瓷去耦電容接到各自的接地引――去耦電容應(yīng)盡可能靠近器件。

⑧采用獨(dú)立的模擬電源和數(shù)字電源，AD9850電源線路應(yīng)采用盡可能寬的走線，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的毛刺噪聲影響。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的軟件控制，合理安排程序流程尤為重要。系統(tǒng)程序流程圖見圖5。

從低到高的時鐘信號從外部輸入，或者由內(nèi)部32位的刷新時鐘把I／O緩沖寄存器中的控制字傳送到AD9850的DDS內(nèi)核，這樣就可以從寫端口寫入AD9850的控制字暫時寄存在I／O緩沖寄存器中；所以，程序設(shè)計(jì)中要特別注意AD9850的時序要求，正確送出邏輯控制字，注意其刷新時鐘。

4.2 鍵盤掃描及按鍵識別子程序

5.系統(tǒng)測試

系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)需要CPU與電路的密切配合。為保證系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)意圖正常工作，必須對硬件電路和程序代碼進(jìn)行仔細(xì)調(diào)試，因此系統(tǒng)的調(diào)試在設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要的地位。

5.1 系統(tǒng)上電前的測試

在系統(tǒng)上電前，需要對硬件電路板進(jìn)行仔細(xì)測試，看電源和地之間是否短路，芯片各引腳之間是否短路，芯片各引腳是否與焊盤連接良好，是否有焊接錯誤。主要是采用兩種方法，其一就是利用顯微鏡對電路板的焊接情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，看是否有短路，焊接是否可靠；其二就是利用數(shù)字萬用表對各引腳和測試點(diǎn)進(jìn)行檢查，保證電路上沒有短路。

5.2 電源、晶振的測試

電源電路、晶振電路和復(fù)位電路是保證整個系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，雖然其調(diào)試相對比較簡單，但也應(yīng)首先保證他們的正常工作。單片機(jī)和AD9850的供電電源是5V。在接入外部電源前。首先要對外部輸入電壓進(jìn)行測量，用萬用表測得5v是否符合要求，經(jīng)測試，電壓值為5V，符合系統(tǒng)供電要求。然后用示波器對兩個電源進(jìn)行檢測，看其是否干凈，有沒有雜散，實(shí)測5V電壓均很穩(wěn)定。

晶振的調(diào)試就比較簡單，單片機(jī)使用的是12MHz的溫度補(bǔ)償晶振，用示波器檢測后，發(fā)現(xiàn)其工作正常。AD9850使用100MHz的溫度補(bǔ)償晶振，用示波器檢測后，發(fā)現(xiàn)其工作正。

5.3 正弦信號的產(chǎn)生

從鍵盤輸入正弦信號的頻率和初始相位值，通過單片機(jī)將輸入的頻率和相位值轉(zhuǎn)換為頻率／相位控制碼，AD9850選擇的是并行數(shù)據(jù)輸入模式，40位的數(shù)據(jù)控制字經(jīng)8位數(shù)總據(jù)線分5次重復(fù)輸入。W CLK端和FQ UD經(jīng)過5次加載后，輸入了40位的數(shù)據(jù)控制字，W CLK端信號的上升沿將被忽略，數(shù)據(jù)將不再被加載，直到下一個復(fù)位信號或者下一個FQ UD端信號的上升沿到來為止。在FQ UD端信號的上升沿將40位的控制字加載進(jìn)入相位累加器，并且將地址指針復(fù)位指向第一個數(shù)據(jù)輸入地址端。每傳輸一次8位的控制碼后，延時3.5ns，置單片機(jī)引腳P3.3為l，即產(chǎn)生一個有效的W CLK上升沿信號，將控制碼送入AD9850輸入數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中，重復(fù)5次后，就可將40位的控制碼全部加載到AD9850的輸入數(shù)據(jù)寄存器當(dāng)中，然后再延時lns，置單片機(jī)引腳P3.2為l，即產(chǎn)生一個有效的FQ UD上升沿信號，再延時Ins后，將40位的控制碼全部加載到AD9850中的DDS頻率合成部分中，經(jīng)過13至118個周期后，就可以得到所需要的信號了。圖8為1MHz的正弦信號，圖9為10MHz的正弦信號。

6.結(jié)論

本文根據(jù)現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展需要以及直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一套基于DDS的高精度信號源，該信號源能夠產(chǎn)生正弦波信號波形。經(jīng)過系統(tǒng)的軟件、硬件調(diào)試試驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠產(chǎn)成正弦波形，信號的頻率、相位、幅度的調(diào)節(jié)精度和抗干擾性等技術(shù)性能指標(biāo)基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過本文設(shè)計(jì)以及對DDS的研究表明，DDS技術(shù)可以應(yīng)用在高速寬帶頻率合成領(lǐng)域，特別是在對頻率切換速度、頻率分辨率及相噪、雜散要求較高的場合，DDS技術(shù)顯示了特殊的優(yōu)勢。本文只是DDS技術(shù)的初步研究，要達(dá)到性能完善，還有很多工作要做。比如電磁兼容的考慮、各種同步信號的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)穩(wěn)定性問題等等。

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作者簡介：

篇9

關(guān)鍵詞： DS18B20 土壤濕度傳感器 AT89C51單片機(jī)

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）07-0000-00

隨著人們生活水平的提高，花卉逐漸收到人們的青睞，陶冶情操，凈化空氣?；ɑ艿脑苑N受到越來越多人的關(guān)注，但是由于生活節(jié)奏加快，種花容易養(yǎng)花難的問題暴露出來，而如今養(yǎng)花最主要的問題就是人們沒有足夠時間去澆水，研究表明花草的主要死亡原因是由于澆水不及時引起，因此設(shè)計(jì)自動澆花裝置將會帶來很多便利。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

按照家用自動澆花系統(tǒng)的功能要求，應(yīng)采用如圖所示的模塊組成系統(tǒng)，即電源電路、單片機(jī)控制器、溫度檢測電路、按鍵輸入電路、LCD顯示電路、土壤濕度傳感器和光敏模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊[1]。如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 直流電源部分設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的獨(dú)立供電電源模塊是由220V電壓通過變壓器變壓后在經(jīng)過整流橋，然后通過7805來得到+5V電壓提供給51單片機(jī)以及各個芯片[2]。

2.2 測溫電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用的是外接電源的工作方式。利用單片機(jī)的P1.6引腳與DS18B20的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳相連接。無需外加接口電路，結(jié)構(gòu)簡單 [3]。

2.3 土壤濕度傳感器電路

將濕度傳感器看作可調(diào)變阻器，當(dāng)濕度傳感器采集到濕度時，電阻值發(fā)生變化，濕度值最小時電阻值為10K，濕度值最大時為0.1Ω。變化的幅度是根據(jù)濕度傳感器采集到的濕度大小而定。隨著電阻值的變化，電路的輸出電壓也隨著變化。調(diào)節(jié)電阻值的大小，可得到想要的電壓值，滿足電路需求[4]。

土壤濕度傳感器特性：

（1）土壤濕度傳感器表面采用鍍鎳處理，有加寬的感應(yīng)面積，可提高導(dǎo)電性能，防止接觸土壤容易生銹的問題，延長使用壽命。

（2）可以寬范圍的控制土壤濕度，通過電位器調(diào)節(jié)控制相應(yīng)閥值，濕度低于設(shè)定值時，D0輸出高電平；高于設(shè)定值時，D0輸出低電平。

（3）采用三線制，界限簡單，只需把VCC外接3.3V-5V電壓，GND外接地，D0“小板數(shù)字量輸出接口（0和1）”接到單片機(jī)即可。

（4）比較器采用LM393芯片，工作穩(wěn)定。

（5）設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝。

模塊中電位器是用于土壤濕度的閥值調(diào)節(jié)，順時針調(diào)節(jié)，控制的濕度會越大，逆時針越??；數(shù)字量輸出D0可以與單片機(jī)直接相連，通過單片機(jī)來檢測高低電平，由此來檢測土壤濕度。土壤探頭與LM393連接原理圖如圖2所示。

2.4 光照強(qiáng)度采集電路

光照強(qiáng)度采集電路設(shè)計(jì)上采用光敏電阻與ADC0832芯片連接，將光敏電阻采集的模擬量通過0832轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)中進(jìn)行處理、分析并與預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行比較，予以判斷。滿足條件時進(jìn)行澆水。

2.5 電機(jī)驅(qū)動電路

本設(shè)計(jì)將采用L298N芯片來驅(qū)動電機(jī)，L298是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，可以方便的驅(qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4.5～7V電壓。4腳VS接電源電壓，VS范圍為+2.5～46V，輸出電流可達(dá)2.5A。

3 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的核心是AT89C51，其監(jiān)控程序和應(yīng)用軟件全部固化在EPROM內(nèi)，其工作過程是：當(dāng)系統(tǒng)接通電源后，AT89C51單片機(jī)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，同時完成對各個端口的初始化工作，當(dāng)有按鍵按下時，產(chǎn)生申請中斷，進(jìn)入響應(yīng)的中斷程序，完成鍵盤處理工作。當(dāng)沒有外部控制信息的輸入時，系統(tǒng)會自動采集溫濕度及光照傳感器的電壓值，通過與設(shè)定值比較來控制澆水。對于定時澆水，單片機(jī)會讀取時間并將時間顯示在LCD顯示屏上。主程序流程圖如圖3所示。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)利用了89C51單片機(jī)的強(qiáng)大控制功能，實(shí)現(xiàn)了智能澆水與定時澆水。單片機(jī)體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。本系統(tǒng)所需硬件器件較少，方便，節(jié)省資源。具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，滿足了設(shè)計(jì)要求。

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篇10

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 基礎(chǔ)課程 教學(xué)改革 教學(xué)效果

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0118-02

單片機(jī)基礎(chǔ)課程涉及計(jì)算機(jī)原理、電子、感測和控制等多學(xué)科技術(shù)，要求較高的電子技術(shù)、數(shù)字邏輯和程序設(shè)計(jì)能力。課程內(nèi)容抽象，實(shí)踐依賴性強(qiáng)。從經(jīng)典課程的公式推理演算到單片機(jī)的數(shù)字邏輯、軟硬件結(jié)合，是一種全新的學(xué)習(xí)方式，傳統(tǒng)的教學(xué)方式在這門課中表現(xiàn)出較多的不適應(yīng)性。以下是在單片機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革實(shí)踐中的若干體會。

1 單片機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的核心思想

1.1 從知識點(diǎn)講授到以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線的教學(xué)改革

我國高校在20世紀(jì)80年代初開始在少數(shù)高校開設(shè)單片機(jī)課程，面向電子和計(jì)算機(jī)專業(yè)高年級本科生和研究生，教材內(nèi)容基本是單片機(jī)生產(chǎn)商提供的技術(shù)手冊、匯編程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)的綜合體。目前單片機(jī)教材雖然較多，但基本延續(xù)了這種傳統(tǒng)的教學(xué)思路，即以單片機(jī)的知識點(diǎn)為主線進(jìn)行單元技術(shù)教學(xué)。隨著單片機(jī)教學(xué)在各層次學(xué)校的廣泛普及，這種教學(xué)思路顯現(xiàn)了明顯的不適應(yīng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)性內(nèi)容缺失和細(xì)節(jié)內(nèi)容深度不夠，使一般學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然會遇到許多迷茫的問題。

目前單片機(jī)基礎(chǔ)課教材的一個普遍性的問題是教學(xué)集中在分散的各個點(diǎn)，而對單片機(jī)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)性考慮不夠；重在局部和單元模塊，缺乏組織成項(xiàng)目的考慮。這種問題嚴(yán)重地體現(xiàn)在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，一般學(xué)生會做例題和作業(yè)，不會設(shè)計(jì)解決實(shí)際任務(wù)的系統(tǒng)軟件。因此，單片機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的一個重點(diǎn)就是從知識點(diǎn)講授到以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，基于課程整體性并結(jié)合項(xiàng)目系統(tǒng)整體性考慮實(shí)施單元教學(xué)，重點(diǎn)提升學(xué)生系統(tǒng)性、綜合性設(shè)計(jì)能力。

1.2 單片機(jī)與其它課程教學(xué)形成良性互動

在目前課程體系中，考慮到知識銜接關(guān)系，單片機(jī)課程在模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成（微機(jī)原理與接口）、匯編程序設(shè)計(jì)等課程之后，一般安排在第6學(xué)期。這個安排的問題是學(xué)生實(shí)際綜合應(yīng)用及拓展學(xué)習(xí)的時間較短。這在單片機(jī)進(jìn)入我國高校的早期階段僅高端學(xué)生學(xué)習(xí)的情況下是合理的，在目前單片機(jī)普及教學(xué)情況下，作為工具和重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，單片機(jī)課程應(yīng)盡早讓學(xué)生掌握，對其熟練和提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、提高學(xué)習(xí)興趣、結(jié)合和促進(jìn)其它課程學(xué)習(xí)將產(chǎn)生良好作用。

單片機(jī)基礎(chǔ)課程涉及到的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路等知識，是相對簡單的，在課程中從應(yīng)用的角度介紹即可，對單片機(jī)課程的教學(xué)沒有影響。實(shí)際上，有些同學(xué)從大一就開始自學(xué)單片機(jī)而且都取得了很好的效果，這對我們教學(xué)是一個很好的啟示。

2 單片機(jī)理論教學(xué)的改革

單片機(jī)教材最初源于單片機(jī)生產(chǎn)廠家技術(shù)手冊、匯編語言程序設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)組成與接口技術(shù)的綜合。單片機(jī)應(yīng)用初期面向?qū)ο笫侵攸c(diǎn)院校電子和控制專業(yè)的學(xué)生和科研人員。傳統(tǒng)的授課方式是以知識為驅(qū)動，知識點(diǎn)之間比較分散，學(xué)生學(xué)完之后沒有系統(tǒng)的概念，缺乏貫穿所有知識的主線，形成不了體系。這種教學(xué)方法亟待改革。

2.1 以項(xiàng)目為主線

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)是一個重要的教學(xué)內(nèi)容。從宏觀教學(xué)的角度考慮，我們將整個教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成基本涵蓋了本課程全部教學(xué)內(nèi)容的一個項(xiàng)目，基于課程整體性并結(jié)合項(xiàng)目系統(tǒng)整體性考慮實(shí)施單元教學(xué)。對結(jié)構(gòu)性的適當(dāng)變化和局部內(nèi)容的取舍，即可衍生和變化為其它的應(yīng)用系統(tǒng)。通過這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生加大了對課程的興趣，逐漸地積累成就感，并最終能較快地進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的角色，能較好地完成實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.2 整體與局部關(guān)系

基于項(xiàng)目為主線的教學(xué)設(shè)計(jì)，在講述局部技術(shù)的同時進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性的教學(xué)，使系統(tǒng)整體性的考慮體現(xiàn)在局部中。

例如LED數(shù)碼管動態(tài)顯示、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動等技術(shù)，在目前教材中基本都是完成單一這類功能的小程序，而在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，這些功能要與系統(tǒng)核心任務(wù)并行執(zhí)行，是一個“多任務(wù)”的概念，不能簡單地將教材示例的單一的小程序搬到應(yīng)用系統(tǒng)中。其它如結(jié)合鍵盤掃描和多級LCD菜單形成多任務(wù)下的人機(jī)交互通道這些系統(tǒng)性內(nèi)容的考慮，在單元教學(xué)中都要考慮到。

2.3 教學(xué)內(nèi)容和體系調(diào)整

調(diào)整應(yīng)用匯編和C語言教學(xué)的比例。匯編指令有助于對單片機(jī)硬件的學(xué)習(xí)，程序代碼短、速度快，較多地應(yīng)用在對時序有嚴(yán)格要求的測控系統(tǒng)中。隨著單片機(jī)硬件和軟件編譯技術(shù)的發(fā)展，代碼長度和速度已不是主要問題，重在軟件質(zhì)量、開發(fā)周期和開發(fā)維護(hù)成本，大多數(shù)場合應(yīng)用匯編的必要性已不存在。因此教學(xué)應(yīng)以C語言為主，匯編只講解指令原理、尋址方式、必要的指令和在C語言中嵌入?yún)R編程序的方法和實(shí)例。

調(diào)整單元模塊教學(xué)順序?，F(xiàn)有教材中一般將人機(jī)交互設(shè)計(jì)的內(nèi)容放在最后，這不利于學(xué)生自主實(shí)踐。由于無法實(shí)施對運(yùn)行過程必要的監(jiān)測，使其在沒有仿真系統(tǒng)情況下調(diào)試有相當(dāng)?shù)碾y度。因此，將人機(jī)交互部分盡可能地提前可達(dá)到很好的效果。

單片機(jī)基礎(chǔ)課程傳統(tǒng)教學(xué)對新機(jī)型和新技術(shù)介紹較少，應(yīng)做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。增加IIC、SPI、PS/2等相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的介紹、對其它典型單片機(jī)如AVR簡要的介紹，使學(xué)生在掌握基本單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，能更容易地進(jìn)入到高級層次的應(yīng)用。

2.4 挖掘基本知識內(nèi)容的深度

把MCS-51單片機(jī)基礎(chǔ)知識講透徹，對后續(xù)嵌入式系統(tǒng)深層次學(xué)習(xí)可打下良好的基礎(chǔ)。以外中斷的重復(fù)響應(yīng)和堆棧的溢出問題為例，學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到，但在教材中沒有相應(yīng)的說明。前者是由于外中斷請求信號有毛刺，即使在進(jìn)入中斷立即屏蔽中斷，且中斷請求信號已經(jīng)撤銷的情況下，在退出中斷后還將引起此中斷的重復(fù)響應(yīng)。問題在于對中斷請求信號、請求標(biāo)志和響應(yīng)過程這些基本知識講述不到位；后者是對堆棧空間位置、容量及系統(tǒng)對堆棧使用沒有準(zhǔn)確概念。類似的因基本知識講述深度不夠，導(dǎo)致學(xué)生困惑的問題還有很多。因此要注重研究實(shí)際應(yīng)用中典型問題背后的原因，深化和細(xì)化基本知識的講授，這對實(shí)際應(yīng)用和提高可起到至關(guān)重要的作用。

2.5 理論課中的實(shí)踐內(nèi)容

單片機(jī)是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，該理論課不講授實(shí)驗(yàn)實(shí)際是一個誤區(qū)。在理論課應(yīng)用Proteus做部分仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效率高、理論教學(xué)效果好，并可達(dá)到擴(kuò)展學(xué)習(xí)到課外的效果。因此，需協(xié)調(diào)好理論與實(shí)驗(yàn)課關(guān)系，對仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)時做一定的硬性要求。

另一個問題是系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)的教學(xué)。系統(tǒng)調(diào)試是初學(xué)者開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個難點(diǎn)，特別是在無仿真器情況下進(jìn)行軟件調(diào)試。因此，在理論課中講述初等調(diào)試技術(shù)是有必要的，例如用示波器、LED顯示測信號、串行通信監(jiān)測程序流程等。使學(xué)生提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試技能的同時，提高了實(shí)驗(yàn)課效率，使實(shí)驗(yàn)課有更多的時間用于綜合性實(shí)驗(yàn)中。

3 實(shí)踐教學(xué)模式的改革

3.1 基于項(xiàng)目引領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

我們許多課程的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，基本上都出于傳統(tǒng)的公共基礎(chǔ)課實(shí)踐教學(xué)。其特點(diǎn)是對單一某個理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示和驗(yàn)證。由于思維的慣性，這種傳統(tǒng)自然也延續(xù)到單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課中，致使學(xué)生綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰^弱，完成課程設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)的難度較大。

作為嵌入式基礎(chǔ)和初級應(yīng)用的單片機(jī)基礎(chǔ)課程，其最大特點(diǎn)是工程性。單片機(jī)本身是一個強(qiáng)大的系統(tǒng)集成工具，學(xué)生在專業(yè)知識基礎(chǔ)上用單片機(jī)及相關(guān)器件進(jìn)行綜合分析和設(shè)計(jì)，最終要制作出滿足用戶要求的產(chǎn)品。因此，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的主體思路是綜合性、工程性。

基于這一點(diǎn)，我們對實(shí)驗(yàn)課在宏觀上調(diào)整為基于項(xiàng)目引領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。首先是將基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以Proteus軟件仿真形式在理論課上實(shí)驗(yàn)和演示；其次是配合理論課將整個學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課安排成一個應(yīng)用項(xiàng)目，將整個項(xiàng)目按照內(nèi)部資源、擴(kuò)展資源、前向通道、后向通道和人機(jī)通道等部分分解成各個模塊作為每次試驗(yàn)課的內(nèi)容。學(xué)生在完成單次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從軟硬件的角度對項(xiàng)目整體架構(gòu)不斷地加深認(rèn)識和理解，最后完成一個項(xiàng)目的全過程實(shí)驗(yàn)。在這個過程中，學(xué)生不斷地積累系統(tǒng)級分析設(shè)計(jì)的能力，不斷地積累著成就感。學(xué)生增強(qiáng)了對實(shí)驗(yàn)課的興趣，大幅提高了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的效率和效果。

3.2 多種實(shí)驗(yàn)手段的綜合運(yùn)用

現(xiàn)在高校學(xué)生基本上都基于實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn)。相對于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段（手工焊接或用面包板），實(shí)驗(yàn)箱在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件實(shí)驗(yàn)方面具有優(yōu)越性，但在硬件實(shí)驗(yàn)方面，則現(xiàn)出其明顯的弊端。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的指示在實(shí)驗(yàn)箱上連接各端子，學(xué)生大多不去了解這種連接后形成的電路；沒有從設(shè)計(jì)、元器件連接、調(diào)試到完成全過程的鍛煉；實(shí)驗(yàn)箱資源有限；不能進(jìn)行多種硬件方案的試驗(yàn)、硬件電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。

我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)不同分別采用不同的實(shí)驗(yàn)手段。應(yīng)用面包板的實(shí)驗(yàn)，側(cè)重于自己設(shè)計(jì)電路實(shí)驗(yàn)方案、創(chuàng)新潛能的開發(fā)和硬件系統(tǒng)級調(diào)試技術(shù)的學(xué)習(xí)；手工焊接的實(shí)驗(yàn)側(cè)重于實(shí)際動手技能和模塊及硬件調(diào)試方法的學(xué)習(xí)和鍛煉；應(yīng)用試驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)則重點(diǎn)側(cè)重于復(fù)雜系統(tǒng)的編程和軟件調(diào)試。同時，這些實(shí)驗(yàn)手段的綜合應(yīng)用，給學(xué)生創(chuàng)造了一個寬松的軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境和發(fā)揮創(chuàng)造性的空間，增大了實(shí)驗(yàn)課的吸引力，促進(jìn)了對理論教學(xué)的理解，達(dá)到了很好的效果。

3.3 發(fā)掘第二課堂的深度和廣度

單片機(jī)課外教學(xué)活動是可行和必要的。組織成立學(xué)生課外活動小組，為學(xué)生設(shè)計(jì)階段性任務(wù)。這些任務(wù)可以是承擔(dān)科研項(xiàng)目的分解部分，也可以是有意義和價值的小題目。學(xué)生的任務(wù)可以指標(biāo)化，小組實(shí)行優(yōu)勝劣汰。這對學(xué)生提高課程興趣、加深理解、拓展知識和帶動整體學(xué)習(xí)起到了重要作用。

每年一次由教育部和信息產(chǎn)業(yè)部共同舉辦的大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，是一次極好的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)活動。要進(jìn)行規(guī)范整理，優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)，使之成為標(biāo)準(zhǔn)件，進(jìn)而成為教學(xué)資源，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)教改工作進(jìn)展和良好學(xué)風(fēng)校風(fēng)的建設(shè)。

4 結(jié)語

單片計(jì)算機(jī)是技術(shù)發(fā)展快速的IT前沿技術(shù)。要改變思路，以特別的眼光研究這門特殊的課程。我們從教學(xué)體系、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和自主學(xué)習(xí)等全方位進(jìn)行的研究探討，在教學(xué)實(shí)際中呈現(xiàn)了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.