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關鍵詞：單片機；接口技術；PS/2

中圖分類號：TP368文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 24-0000-01

Interface Technology Overview

Xu Liyuan

(Tianjin Polytechnic University,School of Computer Science&Software Engineering,Tianjin300387,China)

Abstract:This paper describes the characteristics of the single-chip interface technology to be extended to complete the serial port to PS/2 mouse hardware and software architecture design,followed by the PS/2 mouse interface microcontroller devices.

Keywords:SCM;Interface technology;PS/2

接口是指各種不同特性部件的相互交接部分。對于單片機，CPU與其它電路和部件相互交接的部分就是接口。接口又分為和軟件部分硬件部分。接口軟件則是指為實現(xiàn)信息交換而設計的程序；硬件接口是指兩個部件實體之間的連線和邏輯電路。在現(xiàn)在所掌握的技術條件下，硬件接口都必須得到相應的接口軟件的支持。

一、單片機接口技術的特點

單片機本身已經具備了一些常用的功能部件，而且我們知道單片機的應用主要是面向測控系統(tǒng)，因此，與通用計算機的接口技術相比較，單片機的接口技術有以下特點。

（一）單片機的接口往往更側重于人機接口和控制接口。通用微機的人機界面是標準鍵盤和顯示器，較之單片機的人機接口要復雜，同時功能也強得多。PC機的鍵盤本身就是一個單片機系統(tǒng)，可以對100多個鍵進行掃描，并具有消除抖動和重鍵處理等功能。另外，通用計算機不是面向測控應用的，因此通常不具備測控接口。如果需要，也必須使用擴展板。

（二）單片機的接口往往都是由用戶自行設計的，而且不會有統(tǒng)一的標準和規(guī)格。而且同一種功能也可以采用不同的接口設計方案。而對于通用微型計算機的接口部件一般是已經設計好的，用戶也只能使用它所提供的功能，卻不能更改其原有的設計。因此，單片機的接口設計往往需要更多的技巧和經驗。

（三）單片機應用系統(tǒng)的規(guī)模通常都比較小，存儲器的容量也不大。因此，很少采用大容量的存儲器，而且通常只采用靜態(tài)存儲器，很少采用動態(tài)存儲器。另外，也很少采用外部存儲器（軟盤、硬盤等）。而在通用微型計算機中，通常都采用大容量的動態(tài)存儲器，軟盤和硬盤更是必不可少的大容量的外部存儲器。

二、單片機接口技術的應用――PS/2接口技術

作為一個出現(xiàn)較早的輸入接口，基于PS/2的開發(fā)技術已經相當成熟，但是這些成熟的技術主要掌握在部分主板開發(fā)商和鼠標鍵盤開發(fā)商手上。而且PS/2協(xié)議的官方參考資料已經很難找到，所以本課題將以監(jiān)控并分析PS/2鼠標在實際工作中的數(shù)據(jù)流并結合前人開發(fā)經驗心得為主要開發(fā)依據(jù)，通過不斷調試改進來完成PS/2鼠標接口的開發(fā)。

PS/2鼠標和鍵盤履行一種雙向同步串行協(xié)議。換句話說每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)并且每在時鐘線上發(fā)一個脈沖就被讀入。鍵盤/鼠標可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機而主機也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到設備，但主機總是在總線上有優(yōu)先權，它可以在任何時候抑制來自于鍵盤/鼠標的通訊，只要把時鐘拉低即可。數(shù)據(jù)傳輸過程中的時鐘始終都由設備提供，如果主機要想設備發(fā)送數(shù)據(jù)就必需先告訴設備產生一個時鐘信號。

（一）硬件結構基本設計。PS/2接口與單片機可以直接連接，將單片機的VCC和GND分別與PS/2接口的4號和3號針腳連接，實現(xiàn)對設備的供電。將P2.0和P2.1分別和PS/2接口的1號和5號針腳連接，作為數(shù)據(jù)線和時鐘線實現(xiàn)單片機到PS/2接口的信號傳輸。

在單片機的P2.2-P2.7引腳上連接六個按鍵，分別用來模擬鼠標的上下左右移動以及鼠標的左右鍵。該模塊用來測試PS/2接口設備的基本功能。P1口接8個發(fā)光二極管，在調試和測試中顯示相關內容。P3.0-P3.1接串口模塊，實現(xiàn)單片機和PC的通信，該模塊用于擴展和測試。

下面介紹PS/2接口設備與PC通過串口的連接：

這個模塊是一個擴展和測試模塊，用來實現(xiàn)串口轉PS/2接口，并且可以測試PS/2接口的功能和性能。

通過串口將PC機同PS/2接口設備連接，在PC機上編寫測試軟件，測試軟件通過串口向單片機發(fā)送一定的鼠標數(shù)據(jù)報，設備將這些數(shù)據(jù)報轉發(fā)到PS/2接口，這樣使得調試更加方便靈活，同時也實現(xiàn)了本課題的PS/2接口設備的一個擴展應用。

51單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以進行串口通訊。但是電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法。

（二）軟件結構設計。PS/2接口設備的軟件主要包括六個部分：PS/2接口驅動模塊，Reset模式處理模塊，stream模式處理模塊，顯示處理模塊，按鍵處理模塊，主程序模塊。

各模塊的功能如下：（1）PS/2接口驅動模塊：實現(xiàn)對PS/2接口的基本操作，包括向PS/2口發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，從PS/2口接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)等操作的實現(xiàn)。（2）Reset模式處理模塊：完成Reset模式操作。（3）Stream模式處理模塊：完成Stream模式操作，提供發(fā)送一個完整鼠標數(shù)據(jù)報的函數(shù)。（4）顯示處理模塊：提供用于調試和測試的顯示函數(shù)。（5）按鍵處理模塊：用六個按鍵分別模擬鼠標的上下左右移動和左右鍵，當按下某個按鍵時產生相應的鼠標數(shù)據(jù)報，并調用Stream模式處理模塊中的發(fā)送鼠標數(shù)據(jù)報函數(shù)，數(shù)據(jù)包發(fā)送到主機。（6）主程序模塊：協(xié)調各模塊穩(wěn)定運行。

（三）PS/2鼠標接口設備狀態(tài)轉換。通過分析PS/2鼠標在實際使用過程中的信號了解到，在鼠標上電一定時間后主機會向鼠標發(fā)送多次復位信號，鼠標上電機進入Reset模式。Reset模式下主機會對鼠標進行檢測和配置，這個過程也被叫做鼠標的初始化。主機在重新啟動和休眠喚醒時也會讓鼠標進入Reset模式并初始化鼠標。Stream模式下設備可以向主機發(fā)送鼠標數(shù)據(jù)報，當然主機在這個時期也可能短暫的抑制鼠標數(shù)據(jù)報的發(fā)送。

參考文獻：

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關鍵詞 單片機 抗干擾 探析

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A

隨著微電子技術的發(fā)展，單片機以其較高的性價比在工業(yè)控制、智能儀器、通訊設備等領域得到了廣泛的應用。但是，在使用過程中，由于單片機工作的環(huán)境復雜，致使在實驗室中測試成功的單片機系統(tǒng)，在實際應用中受到一些干擾而出現(xiàn)問題，這些干擾包括電網(wǎng)電壓波動、電磁輻射干擾、溫度、濕度等因素。

1造成干擾的成因

1.1干擾的構成

構成干擾必須具備三個主要因素：干擾源、耦合或傳播途徑，以及干擾接受器。在單片機系統(tǒng)和電子設備中，一個電路抗干擾的程度可以用：S=WC/I來表示。

S表示電子線路受干擾的程度，W表示干擾源的強度，C表示耦合或傳播途徑的因素，I表示電路的抗干擾能力要減少干擾，可以盡量減少干擾源的強度，也可以降低干擾耦合因素或切斷干擾路徑，或者采取措施提高電路的抗干擾能力。

1.2干擾的來源

對單片機系統(tǒng)的干擾一般有兩種：一種是來自系統(tǒng)外部的干擾，另一類是來自系統(tǒng)內部的干擾，如電源本身產生的干擾。

1.3干擾對單片機造成的影響

單片機屬于數(shù)字系統(tǒng)，各邏輯元件都有相應的閾值電平和噪聲容限，外來干擾引入的噪聲一旦超過限度，干擾信號就會被邏輯器件放大，疊加在測量信號上，使數(shù)據(jù)采集誤差加大，甚至淹沒一些微弱的測量信號，倘若這些信號經過電路耦合和傳輸通道進入存儲器和觸發(fā)器，改變寄存器中的信息，就可能導致程序運行失常，系統(tǒng)紊亂，引發(fā)故障。

2硬件抗干擾設計

干擾信號經過耦合和傳播路徑后，一般都是以脈沖形式進人單片機系統(tǒng)的。其主要形式有三種：電磁場輻射干擾、電源系統(tǒng)干擾和過程通道干擾。

2.1電磁場輻射抗干擾的設計

空間場輻射是以電磁輻射的形式進入系統(tǒng)的，通常以差模和共模兩種噪聲模式產生輻射。差模噪聲的輻射是高頻噪聲電流在信號電路中流動時產生的，共模噪聲的輻射則是由電路中的線阻抗或感抗產生的電位差引起的?？梢圆扇〉拇胧┤缦拢横槍Σ钅Ｔ肼曅盘枺梢栽黾痈哳l濾波，在信號源到單片之間選用帶屏蔽層的雙絞線和同軸電纜，并確保正確、可靠地；針對共模干擾，可以采用隔離放大器，輸入和輸出電路與源沒有直接的電路耦合，這樣將有較強的抗干擾能力。另外，將強電和弱電結合部位分離開，采用雙層屏蔽的方法將輸入號的模擬地浮空，再用一個屏蔽盒將模擬輸入部分屏蔽起來。

2.2電源抗干擾設計

供電系統(tǒng)是否穩(wěn)定關系到單片機能否可靠工作，在此過程中，電網(wǎng)、雷電、電磁等輻射的高頻信號就會耦合到電路中，對單片機系統(tǒng)造成干擾。針對這些干擾，可以采用如下抗擾技術：

（1）電源變壓器采取濾波和屏蔽供電，電源變壓器的初級和次級線圈之間存在分布電容，對于高頻信號，電容相當于短路，因此，可以使高頻干擾信號耦合到次級，盡管在后續(xù)電路中進行濾波，也不能將噪聲完全消除。因此，為了降低電源變壓器帶來的干擾，通常需要在變壓器的初級繞組和次級繞組上分別增加屏蔽層，在初級和次級繞組之間再增加屏蔽層，并使其良好接地，以防止感應和輻射耦合。

（2）采用串聯(lián)開關式穩(wěn)壓電源，這種開關式穩(wěn)壓電源使電路中的串聯(lián)調整管工作于飽和導通和截止兩種狀態(tài)，還可以采用開關型電源，把直流電壓調制、整流再穩(wěn)壓，具有較強的抗干擾能力。

（3）整流后加多級濾波供電，電源干擾大部分是高次諧波，因此采用低通濾波器，讓50Hz的市電基波通過，濾去高次諧波，以改善電源波形。

2.3過程通道抗干擾設計

由于單片機是模數(shù)混合系統(tǒng)，在輸入、輸出中要進行A/D，D/A變換，針對數(shù)字通道的抗干擾設計采取以下措施：

（1）光電隔離技術。光電隔離是采用半導體光電耦合器進行隔離，具有很高的輸入阻抗和絕緣電阻，有效地抑制尖峰脈沖和電磁場的感應，因此，在單片機系統(tǒng)中得到廣泛的應用。

（2）光導纖維做傳輸介質。光導纖維損耗極低而且絕緣強度高，在傳輸中不受任形式的干擾，可以根據(jù)傳輸距離選擇光纖傳輸，達到滿意的效果。

（3）繼電器隔離。單片機輸出端的負載通電或斷電時會產生火花，火花作為一種很強的干擾噪聲，又會對電路產生很大的影響。為了消除火花，最好的方法是采用固態(tài)繼電器SSR。根據(jù)觸發(fā)方式不同，SSR可分為過零觸發(fā)和非過零觸發(fā)兩類。過零觸發(fā)的固態(tài)繼電器，本身幾乎不產生干擾，對單片機系統(tǒng)抗干擾非常有利。

3接地抗干擾技術

（1）在低頻電路中，常采用一點接地，以減小地線造成的地環(huán)路；在高頻電路中，布線和元件間的寄生電感及分布電容將造成各接地線間的耦合影響比較突出的現(xiàn)象，故一般采用多點接地。

（2）在單片機控制系統(tǒng)中，數(shù)字地和模擬地應分別接地。此外，還應考慮印刷電路板抗干擾的設計。應該注意：印刷版上易受干擾的器件可以集中布置加以屏蔽，熱敏元件要遠離發(fā)熱元件；兩條平行放置的導線之間存在寄生電容和耦合電感，會產生相互干擾，因此，在線路布局上，要避免出現(xiàn)大的環(huán)形，盡量減少線路所包圍的面積，以降低電磁干擾。

當然，單片機系統(tǒng)的抗干擾設計是一項綜合性的設計，由于單片機系統(tǒng)應用的領域寬廣、環(huán)境復雜，在實際應用中，要結合實際問題加以改進，采取更有效的抗干擾措施，這樣才能確保單片機系統(tǒng)的可靠性，使之能夠正常、高效地工作。

參考文獻

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【關鍵詞】 任務驅動 單片機 I/O口

1 任務驅動教學法

任務驅動法是基于探究性學習和協(xié)作學習的一種自主學習模式，其核心是以學生為主體，教師為主導，通過整合重組教學內容，把總的教學目標拆分，融合到一個個的教學任務中，教學過程就是完成一個個的任務。因其每一個任務都僅僅完成一個教學內容，所以學習難度降低。而且以任務來驅動，圍繞任務調動學生的積極性，培養(yǎng)他獨立的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，學生更容易參與并取得成功。

任務驅動教學模式有效解決了傳統(tǒng)的教學方法按照學科體系，從枯燥的理論到抽象的原理，不考慮學生的認知能力和認知特點的不足，是目前中職專業(yè)課教學的有效手段。

2 任務驅動法應用于單片機教學

任務驅動法應用于單片機教學，可以分為4個階段：提出任務、分析任務、任務實施、總結評價四個階段來進行：（1）提出任務。這是教學實施的關鍵環(huán)節(jié)。教師根據(jù)學科知識點和教學目標，兼顧學生認知能力和特點，分解重組教學內容，設計成一個個相互獨立又循序漸進、逐步提高的學習任務，使學生在完成任務中達到掌握知識、提高能力的目的。

（2）分析任務。在開始任務前，教師要對任務進行解讀，并組織學生討論，引導和幫助學生明確任務，分析出完成任務的思路、方法和具體操作步驟，同時也明確已掌握內容和待掌握內容。（3）任務實施。在任務分析完成后，學生已經有了完成任務的實施方案，教師應指導學生去實施，幫助學生查閱資料，解決未掌握知識點和技能，必要時對任務進行進一步的分析分解，甚至重新制訂實施方案。（4）總結評價。在任務完成后，既要及時對學生的表現(xiàn)進行鼓勵性評價，也應組織學生進行反思和討論，探討任務實施過程中的每一個環(huán)節(jié)的得與失。最后，教師還應該進行總結拔高，概括本任務的知識點、核心技能，提高學生的認識能力。

3 教學案例

下面以IO口的應用為例，介紹任務驅動法在單片機教學中的應用。

分析任務階段：首先，我們要求學生分析已知因素，如給出的程序的功能是什么？和電路圖有什么聯(lián)系？和我們的目標又有什么聯(lián)系？

然后可以把任務拆解成如下幾個小任務：（1）修改程序，實現(xiàn)控制圖中LED燈的同時閃爍。該任務只需要修改程序中的P0為P1即可，學生經過分析很快就能解決。（2）如何實現(xiàn)LED的逐個點亮？當學生發(fā)現(xiàn)亮和滅的區(qū)別后，我們只需要在編程上給予一點幫助，學生就能舉一反三完成任務。（3）完成任務，實現(xiàn)流水燈。

當前2個任務完成后，學生自己就能掌握完成流水燈的方法。從而掌握單片機IO口的一般操作。

顯然，單純的講授IO口的結構原理，學生很難接受他們看不見摸不著的東西，而通過任務驅動法，提出一個任務，分解成幾個小的任務，循序漸進的引導，學生就能主動的參與到教學過程中，自己發(fā)現(xiàn)方法掌握知識。

4 應注意的問題

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關鍵詞 單片機；接口技術；PS/2

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）44-0208-02

接口是指各種不同特性部件的相互交接部分。對于單片機，CPU與其它電路和部件相互交接的部分就是接口。接口又分為和軟件部分硬件部分。接口軟件則是指為實現(xiàn)信息交換而設計的程序；硬件接口是指兩個部件實體之間的連線和邏輯電路。在現(xiàn)在所掌握的技術條件下，硬件接口都必須得到相應的接口軟件的支持。

1 單片機接口技術的特點

單片機本身已經具備了一些常用的功能部件，而且我們知道單片機的應用主要是面向測控系統(tǒng)，因此，與通用計算機的接口技術相比較，單片機的接口技術有以下特點。

1）單片機的接口往往更側重于人機接口和控制接口。通用微機的人機界面是標準鍵盤和顯示器，較之單片機的人機接口要復雜，同時功能也強得多。PC機的鍵盤本身就是一個單片機系統(tǒng)，可以對100多個鍵進行掃描，并具有消除抖動和重鍵處理等功能。另外，通用計算機不是面向測控應用的，因此通常不具備測控接口。如果需要，也必須使用擴展板；

2）單片機的接口往往都是由用戶自行設計的，而且不會有統(tǒng)一的標準和規(guī)格。而且同一種功能也可以采用不同的接口設計方案。而對于通用微型計算機的接口部件一般是已經設計好的，用戶也只能使用它所提供的功能，卻不能更改其原有的設計。因此，單片機的接口設計往往需要更多的技巧和經驗；

3）單片機應用系統(tǒng)的規(guī)模通常都比較小，存儲器的容量也不大。因此，很少采用大容量的存儲器，而且通常只采用靜態(tài)存儲器，很少采用動態(tài)存儲器。另外，也很少采用外部存儲器（軟盤、硬盤等）。而在通用微型計算機中，通常都采用大容量的動態(tài)存儲器，軟盤和硬盤更是必不可少的大容量的外部存儲器。

2 單片機接口技術的應用――PS/2接口技術

作為一個出現(xiàn)較早的輸入接口，基于PS/2的開發(fā)技術已經相當成熟，但是這些成熟的技術主要掌握在部分主板開發(fā)商和鼠標鍵盤開發(fā)商手上。而且PS/2協(xié)議的官方參考資料已經很難找到，所以本課題將以監(jiān)控并分析PS/2鼠標在實際工作中的數(shù)據(jù)流并結合前人開發(fā)經驗心得為主要開發(fā)依據(jù)，通過不斷調試改進來完成PS/2鼠標接口的開發(fā)。

PS/2 鼠標和鍵盤履行一種雙向同步串行協(xié)議。換句話說每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)并且每在時鐘線上發(fā)一個脈沖就被讀入。鍵盤/鼠標可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機而主機也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到設備，但主機總是在總線上有優(yōu)先權，它可以在任何時候抑制來自于鍵盤/鼠標的通訊，只要把時鐘拉低即可。數(shù)據(jù)傳輸過程中的時鐘始終都由設備提供，如果主機要想設備發(fā)送數(shù)據(jù)就必需先告訴設備產生一個時鐘信號。

2.1硬件結構基本設計

PS/2接口與單片機可以直接連接，將單片機的VCC和GND分別與PS/2接口的4號和3號針腳連接，實現(xiàn)對設備的供電。將P2.0和P2.1分別和PS/2接口的1號和5號針腳連接，作為數(shù)據(jù)線和時鐘線實現(xiàn)單片機到PS/2接口的信號傳輸。

在單片機的P2.2-P2.7引腳上連接六個按鍵，分別用來模擬鼠標的上下左右移動以及鼠標的左右鍵。該模塊用來測試PS/2接口設備的基本功能。P1口接8個發(fā)光二極管，在調試和測試中顯示相關內容。P3.0-P3.1接串口模塊，實現(xiàn)單片機和PC的通信，該模塊用于擴展和測試。

下面介紹PS/2接口設備與PC通過串口的連接：

這個模塊是一個擴展和測試模塊，用來實現(xiàn)串口轉PS/2接口，并且可以測試PS/2接口的功能和性能。

通過串口將PC機同PS/2接口設備連接，在PC機上編寫測試軟件，測試軟件通過串口向單片機發(fā)送一定的鼠標數(shù)據(jù)報，設備將這些數(shù)據(jù)報轉發(fā)到PS/2接口，這樣使得調試更加方便靈活，同時也實現(xiàn)了本課題的PS/2接口設備的一個擴展應用。

51單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以進行串口通訊。但是電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法。

2.2 軟件結構設計

PS/2接口設備的軟件主要包括六個部分：PS/2接口驅動模塊，Reset模式處理模塊，stream模式處理模塊，顯示處理模塊，按鍵處理模塊，主程序模塊。

各模塊的功能如下：

1）PS/2接口驅動模塊：實現(xiàn)對PS/2接口的基本操作，包括向PS/2口發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，從PS/2口接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)等操作的實現(xiàn)；

2）Reset模式處理模塊：完成Reset模式操作；

3）Stream模式處理模塊：完成Stream模式操作，提供發(fā)送一個完整鼠標數(shù)據(jù)報的函數(shù)；

4）顯示處理模塊：提供用于調試和測試的顯示函數(shù)；

5）按鍵處理模塊：用六個按鍵分別模擬鼠標的上下左右移動和左右鍵，當按下某個按鍵時產生相應的鼠標數(shù)據(jù)報，并調用Stream模式處理模塊中的發(fā)送鼠標數(shù)據(jù)報函數(shù)，數(shù)據(jù)包發(fā)送到主機；

6）主程序模塊：協(xié)調各模塊穩(wěn)定運行。

2.3 PS/2鼠標接口設備狀態(tài)轉換

通過分析PS/2鼠標在實際使用過程中的信號了解到，在鼠標上電一定時間后主機會向鼠標發(fā)送多次復位信號，鼠標上電機進入Reset模式。Reset模式下主機會對鼠標進行檢測和配置，這個過程也被叫做鼠標的初始化。主機在重新啟動和休眠喚醒時也會讓鼠標進入Reset模式并初始化鼠標。Stream模式下設備可以向主機發(fā)送鼠標數(shù)據(jù)報，當然主機在這個時期也可能短暫的抑制鼠標數(shù)據(jù)報的發(fā)送。

參考文獻

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1課程教學內容的設計

單片機應用領域廣泛，教學內容非常豐富，不同專業(yè)對單片機技術的側重點不盡相同，在設計與開發(fā)教學內容時主要考慮以下三點因素[3]。一是結合校本專業(yè)人才培養(yǎng)方案。培養(yǎng)方案體現(xiàn)了“以就業(yè)為導向”的方針，因此應從機電類職業(yè)崗位需求分析入手，參照國家相關職業(yè)標準的要求，精細化選擇教學內容。二是要適合學生學情。根據(jù)高職生的學習風格和認知特點，課程內容的編排以典型工作任務為學習單元，并貫徹“管用、夠用、適用”的教學指導思想。三是要適應課堂教學。該課程一般是在理實一體化教室展開教學，教學內容要能較好地處理理論教學與技能訓練的關系，體現(xiàn)“做中學、學中做”理念。對于機電類專業(yè)，單片機的主要作用是控制器件，并實現(xiàn)一定的通信和數(shù)據(jù)處理。因此，筆者以單片機的內部硬件資源、常用器件為出發(fā)點，將教學內容設計成九個模塊：發(fā)光管、數(shù)碼管、按鍵、定時/計數(shù)器、直流電機、步進電機、舵機、串口、模數(shù)轉換和數(shù)模轉換（以下簡稱A/D和D/A）。每個模塊含有2～3項基本任務，每項基本任務都有一項拓展任務，設計拓展任務的目的是鞏固與深化基本任務中的知、技、能。任務名稱的敘寫盡量具體到直觀可操作的程度。

2任務驅動教學的實踐

任務驅動教學模式的特點是“以任務為主線、教師為主導、學生為主體”[4]，筆者在教學實踐中一般按任務提出、分析、實施、評價、拓展等五個基本環(huán)節(jié)展開教學。在任務提出環(huán)節(jié)，教師通過日常生活、工業(yè)生產中學生見過的一些實例，創(chuàng)設學習情境，引出基本任務，并展示出某個解決方案的結果，讓學生對任務有直觀清晰的認識。在這個環(huán)節(jié)，教師還應強調解決方案并不是唯一的，解決同一項任務可能會有好幾個方案，鼓勵學生從多個角度去探索解決方案。在任務分析環(huán)節(jié)，不是由教師直接告訴學生應當如何去解決面臨的任務，而是由教師向學生提供解決該任務的有關引例和線索，引導學生“獨立思考、自主探索”；同時倡導學生分組進行討論和交流，培養(yǎng)學生協(xié)作學習能力。學生經過反復分析后，會提出一個或幾個解決方案。在任務實施環(huán)節(jié)，學生將解決方案付諸實施，從硬件、軟件兩方面實現(xiàn)，經過軟硬聯(lián)調，得到結果。教師要強調實施方案也不是唯一的。在任務評價環(huán)節(jié)，有教師點評、學生自評互評。既要對結果進行評價，也要對過程進行評價，還要對學生的專業(yè)素質進行評價，譬如7S管理（整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全、節(jié)約）。在任務拓展環(huán)節(jié)，在基本任務的基礎上，循序漸進、一脈相承地引出拓展任務，再對拓展任務進行分析、實施、評價。教學過程中筆者還有以下幾點心得體會。

1）知識講授。完成每個任務都需要一些相關的理論知識，知識講授沒有單獨設置成一個教學環(huán)節(jié)，分散在五個基本環(huán)節(jié)中。實例和引例中涉及的知識一定要講透徹，沒有涉及的知識暫時不講或稍微提一下。知識體系的深入與擴展把握一個“度”的原則，對于基礎較好、學有余力的學生，教師可以在課堂巡回指導時與他單獨交流或者課外與他單獨交流。

2）水平思考法。水平思考法是英國學者愛德華•德•博諾提出的一種思維方法[5]，具體操作可采用“六頂思考帽”[6]。在任務分析環(huán)節(jié)，需要確定一個解決方案，筆者采用這種方法，取得良好效果。典型步驟是：客觀陳述任務要求（白帽），提出解決任務的方案（綠帽），評估該方案的優(yōu)點（黃帽），評估該方案的缺點（黑帽），對該方案進行主觀情感判斷（紅帽），總結加權，做出決策（藍帽）。下面以“用兩個按鍵控制直流電機的加速、減速”的任務為例進行簡要說明。白帽：轉速有四種狀態(tài)，最低速、次低速、次高速、最高速。單片機上電后電機為最低速，每按一下加速鍵，轉速升一個檔，直到最高速；每按一下減速鍵，轉速降一個檔，直到最低速。綠帽：硬件電路。黃帽：硬件系統(tǒng)中的電機驅動模塊采用三極管分立元件，電路簡單、成本低。程序框圖結構清晰，使用的語句種類不多，大量使用簡單的if語句。黑帽：分立元件的硬件制作麻煩，容易接觸不良，工作可靠性低。程序的一個周期時間較長，快速性不好。采用延時子程序，定時不精確，轉速精度不高。紅帽：①我不喜歡這個方案，像個“小兒科”“菜鳥”，沒有什么實用價值；②我挺喜歡這個方案，簡單、清晰，有效果；③談不上喜歡，好像也不討厭，沒什么特別感覺。藍帽：這個方案總的來說，能夠解決任務，可以采納。當然還有很多其他的方案，不妨在深入理解、掌握了這個方案之后，再進一步探索其他方案。在任務實施、評價、拓展環(huán)節(jié)，亦可采用“水平思考法”，不贅述。教學實踐表明，這種思維方法頗受學生歡迎，經過重復訓練、刻意練習，學生基本上能夠掌握這種方法。

3）比較教學法。在眾多的教學法中，筆者對比較教學法情有獨鐘。在任務驅動教學過程中，可采用比較教學法，雙鍵控制直流電機加減速的硬件電路將“單片機應用技術”課程中的基本任務與前導課程“PLC應用技術”中的基本任務進行比較，將拓展任務與基本任務、后面任務與前面任務進行比較。通過比較，找出異同，使學生對原有的知識與技能掌握得更加深刻、牢固，新獲得的知識與技能更加鮮明、準確，并能體會和掌握其中的核心技能。譬如將任務“用兩個按鍵控制步進電機的加速、減速”與任務“用兩個按鍵控制直流電機的加速、減速”進行比較。鍵控四相六線制步進電機的硬件電，使學生體會到單片機電路設計與程序設計的核心技能。另外還可以利用示波器觀測比較兩種電機的供電電壓波形，使學生對兩種電機的PWM調速原理有更加直觀深入的理解。

3教學硬件平臺的運用

目前機電類專業(yè)單片機課程的教學硬件平臺主要有三種：一是單片機實驗板加器件；二是采用Proteus硬件仿真；三是采用面包板及套件[8]。這三種平臺各有特點。單片機實驗板的優(yōu)點是硬件資源豐富、電路穩(wěn)定可靠，學生對硬件平臺充分信任，可以騰出時間更多地關注“軟件編程”；缺點是電路都是廠家設計的，學生只能適應廠家電路，不能按自己的想法搭建電路，硬件電路制作與檢修的機會較少。Proteus硬件仿真的優(yōu)點是學生可以按自己的想法任意搭建電路，靈活性強、成本低；缺點是仿真電路和實物畢竟有區(qū)別，譬如有的仿真正常而實物不通過，有的實物正常而仿真不能通過。面包板及套件的優(yōu)點是學生可以按自己的想法一步一步地搭建實物電路，能很好地訓練和提高硬件電路制作與檢修能力；缺點是電路容易接觸不良，工作不可靠，有時一個簡單的任務，初學者可能花了很多時間來搭建面包板電路，卻調試不出效果，容易產生挫敗感，失去耐心和興趣。初學者是否應該使用Proteus仿真軟件來學習單片機應用技術？目前有兩種截然不同的觀點。一種觀點認為初學者不要使用Proteus軟件，剛開始只有把硬件擺在你面前，親自操作它，才會有深刻的體會，也才能掌握它[9]，因此剛開始宜使用面包板套件或實驗板，待達到一定程度后才使用Proteus軟件。另一種觀點則認為剛開始最好是使用Proteus軟件，因為面包板電路容易出問題，使初學者失去耐心和學習興趣；實驗板尤其是開發(fā)板，容易使初學者將“硬件系統(tǒng)”看成“黑箱子”，對電路失去探索興趣；而Proteus軟件容易使初學者產生“成就感”，有利于深入學習。筆者認為在教學實踐中，宜具體情況具體分析。有的學生喜歡動手操作，使用面包板套件就比較合適；有的學生喜歡編程調試，使用Proteus軟件比較容易上手；有的任務比較復雜，若一開始就制作面包板電路，既費時又費力，不如先做Proteus仿真；有的任務拓展性很強或視覺效果突出，不妨將面包板電路制作出來。另外，用不同的硬件平臺來完成相同的任務，可使學生體會到應用電路設計與編程的核心方法?？傊挥芯C合運用這幾種平臺，才能取得較好的教學效果。

4結語

篇6

1單片機在電子技術中應用的特點和優(yōu)勢

1.1什么是單片機

在電子元件的組成中，單片機是一個很重要的組成成分，除去一般電子元器件所具備的功能之外，單片機還兼具計算機的一些功能，所以對于電子設備來說，單片機是一個很重要的部分，能讓電子設備實現(xiàn)更多的功能。從硬件的角度來說，單片機是一個大規(guī)模集成電路。從軟件的角度來說，單片機具有計算機的某些功能，是一個超微型的計算機，它可以實現(xiàn)計算的計算、存儲、通信和自動控制等功能。

1.2單片機特點

現(xiàn)在電子技術如此之多，而單片機依然可以在其中處于不敗之地，有其自己的特點，隨著電子技術的發(fā)展，單片機也在不斷進步，它作為一種創(chuàng)新的電子元器件，有很多屬于自己的優(yōu)點。首先，單片機的使用非常便利；其次就是單片機控制能力非常強，在單片機內部，有多個集成電路，這些集成電路賦予了單片機很多功能，也加強了單片機的控制能力；再者，單片機的電能消耗很低，所以使用起來耗能較少，比較經濟環(huán)保；最后，單片機可以實現(xiàn)對信息和數(shù)據(jù)的快速處理，而且工作時間很長，所以工作效率高。

1.3單片機在電子技術中的應用優(yōu)勢

由于單片機的功能多樣，所以在電子技術中的應用非常廣泛，可以給電子設備帶來很多有用的功能，其在電子技術中的應用優(yōu)勢主要如下：第一點，產品功能性能設計創(chuàng)新空間很大?，F(xiàn)代技術的發(fā)展很大程度上帶動了單片機技術的發(fā)展，隨著半導體技術的不斷成熟，單片機產品的種類也越來越豐富，讓電子產品可以根據(jù)自己產品的功能側重點有更多的選擇，目前單片機的類別主要有：高速型、高穩(wěn)定型以及低成本型等等，多樣化的單片機種類給電子設計帶去了更多選擇的余地，也使得電子產品的設計具有更多可能性。第二點，可靠性高，穩(wěn)定性高。這一點是單片機中最為關鍵的因素之一，單片機從開始出現(xiàn)至今，已經經過了好幾年的發(fā)展時間，現(xiàn)在已基本處在成熟階段，單片機的內部電路設計使用到了抗干擾技術，這種技術很好的保證了單片機的穩(wěn)定性，單片機的穩(wěn)定使得使用了單片機的電子產品運行也非常穩(wěn)定。

2單片機在電子技術應用中的發(fā)展趨勢

2.1微型化

目前我們最常使用的單片機是一個芯片，體積非常小，雖然體積不大，但是在芯片里集成了很多的內容，主要有ROM、IO接口等。在WDT和A/D轉換器的作用下，單片機實現(xiàn)了更多功能，未來單片機將會朝著更小的體積方向改變，但是功能不會減少，只會增加。

2.2CMOS化

現(xiàn)在，人們對于制造業(yè)的要求更多是產品的功能上，對于產品生產過程中造成的能耗關注度不高，但是隨著環(huán)?？谔柕奶岢觯藗儹h(huán)保意識的增強，未來制造業(yè)對于低能耗生產的要求將會越來越高，而CMOS工藝可以很好的滿足這個要求，使用CMOS工藝進行生產，既可以降低能耗，還可以滿足高速生產的需求，所以將來單片機的應用會朝著這個方向發(fā)展。

3單片機在電子技術中的應用

3.1在家用電器中的應用

家用電器在人們的日常生活中有很大的作用，幾乎所有的家庭都有幾件家庭電器，可以說是我們日常生活必不可少的物品之一，單片機在家用電器上的作用主要有兩種，一方面，使用單片機可以很好的提高家用電器的生產效率，另一方面，使用單片機可以提高電器本身的功能和性能，所以在家用電器中，單片機的使用較為頻繁。以我們生活中最為常見的洗衣機為例，使用單片機之后我們可以自由的選擇洗衣的時間長短，讓生活更加舒適；例如電冰箱，如果在電冰箱中使用單片機，可以選擇合理的溫度冷卻食物；在使用烤箱來烹飪食物時，有單片機可以讓烤箱自動區(qū)分食物的新鮮度和范圍，選擇最為適合的加熱時間，讓食物味道更佳。從這些例子中我們可以看出，單片機在我們日常生活中的使用范圍非常廣泛，已經慢慢融入到我們的生活之中了。

3.2在工業(yè)控制中的應用

隨著改革開放的提出，我國各行各業(yè)都迎來了飛速發(fā)展階段，經濟的發(fā)展帶動了工業(yè)的發(fā)展，在工業(yè)發(fā)展的過程中，單片機的運用也越來越廣泛，工業(yè)生產領域也是單片機最為重要的一個運用領域之一。在工業(yè)生產領域中，工業(yè)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正常運行最重要的因素通常用于整體式輪胎。在進行工業(yè)生產過程中，單片機的主要作用就是和計算機建立連接以及建立管理模型，在單片機的作用下形成一個適當?shù)墓芾硐到y(tǒng)，讓企業(yè)能夠更好的進行管理工作。

3.3在智能儀器儀表中的應用

社會科學技術的不斷進步，產生了很多新興技術，智能化設備也是其中之一，智能化是目前市場上一個很熱門的內容，在智能化儀器儀表中，也出現(xiàn)了單片機的身影?？茖W技術的快速發(fā)展帶動了單片機的應用能力提高，而單片機的迅速發(fā)展，也在一定程度上改變了傳統(tǒng)測量儀表儀器的測量精度，讓測量儀器的使用更加簡單，加入了單片機的智能化儀器儀表，功能更加強大，讓測量儀器的運用更加廣泛，給中國很多行業(yè)的發(fā)展都帶來了很大的影響。

3.4在醫(yī)療設備方面的應用

醫(yī)療也是一件民生大事，人們看病看醫(yī)生也是日常生活所需，而隨著人們生活質量的提高，人們對于醫(yī)療保健的需求也越來越高，醫(yī)療器械在生產過程中對于醫(yī)療器材的消毒水平和檢測方法都有一定的要求，但是存在部分醫(yī)療器材在實際生產過程中并沒有完全達到要求，這對醫(yī)療器材的整體質量產生了一定的影響。在醫(yī)療器材中使用單片機技術之后，大大提高了醫(yī)療器材的質量，減少了很多由于器材導致的健康問題，而且在一定程度上提高了醫(yī)療工作的工作效率。在使用加入了單片機技術的醫(yī)療設備進行診治時，也提高了診斷和治療率，給人們治病、看病、保健帶來了很大的益處。隨著單片機在醫(yī)療設備上逐步開始應用，醫(yī)療設備慢慢朝著更加自動化、智能化的方向發(fā)展，未來一定能給人們帶來更好的醫(yī)療保障。

3.5在手機生產設計中的應用

在手機的眾多應用中，使用到單片機的是語音和電話記錄功能，現(xiàn)在的智能手機最基本的應用之一就是語音，手機的聲音也是手機的基礎功能，所以單片機對于手機來說非常重要。語音功能包括基本的聊天功能之外，還有語音識別技術，這些功能都和單片機技術有著密不可分的關系，在系統(tǒng)中可以對語音進行處理和識別除此之外，還有電話記錄，電話是手機最為原始也是最基礎的功能之一，在日常會話中，手機是記錄會話的主要設備。當使用電話記錄時，單片機可以建立一個查詢并發(fā)送一個控制信號來完成電話記錄。

4結語

篇7

關鍵詞：單片機；電子技術；應用

前言

當前科技處在高速發(fā)展的狀態(tài)下，在時代以及社會更新環(huán)境背景下，我國工業(yè)航天業(yè)發(fā)展態(tài)勢較為良好，而無論是工業(yè)發(fā)展還是航天業(yè)發(fā)展均與精密儀器和高精尖技術有著較為緊密的內在關系，這也對精密儀器和高精尖技術提出了更高的應用要求，尤其在當前電子技術發(fā)展過程中應用單片機則能夠賦予精密儀器和高精尖技術較強的精確性以及穩(wěn)定性，甚至能夠達到靶向完成任務的目標。同時單片機也可以說是科技技術發(fā)展的必然產物，將單片機實際應用于電子技術領域則會對社會大眾生活提供較大便捷性，促使大眾生活更加簡潔化以及效率化，促進社會大眾生活質量的進一步提高。本文針對電子技術領域應用單片機的相關內容進行一番淺析，希望會對相關人員有所幫助。

一、單片機在電子技術中的應用

(一)應用于工業(yè)操作領域

伴隨自動化相關技術快速發(fā)展進步，工業(yè)領域中，特別是部分特殊環(huán)境下，比如粉塵工業(yè)、核工業(yè)等，會給人體帶來巨大傷害，面對這些高危行業(yè)來講，有很多都選擇自動化處理代替。而且該類行業(yè)當中應用單片機情況是較為常見的[1]。應用單片機過程控制和采集數(shù)據(jù)信息，促進工業(yè)化管理目標早日達成，給相關行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了很大推動力，比如流水線系統(tǒng)和報警系統(tǒng)等。

(二)應用于家用電器

國民經濟快速發(fā)展進步當代社會中，可以說人們對于生活品質具有越來越高的要求。而因為單片機具有獨樹一幟優(yōu)勢，所以將其應用于家電制造設計當中不失為一個理想選擇。單片機與家用電器的結合是有效的，已成為發(fā)展家電的關鍵方法[2]。如單片機制造融合能夠自動設定沖洗強度和智能洗衣的時間，這種洗衣機，能主動清潔衣服，并且還能夠準確識別衣服的臟污程度；單片機制造融合具有自動調整時間相應智能冰箱的溫度，能夠更好的對所要保存的水果和蔬菜等食品新鮮度的識別?？梢哉f將單片機帶入家用電器的設計制造領域，對于滿足人們生活品質要求是非常有利的。

(三)應用于醫(yī)用領域

當今單片機在電子技術中的應用體現(xiàn)在醫(yī)療領域。具體來說，時代的進步促使了當前實現(xiàn)生活水平的提高，人們在這種經濟及快速發(fā)展的背景下對相應醫(yī)療機構的關注和重視越來越深刻，先進的醫(yī)療設備能夠有效提高實際醫(yī)療機構的整體水平，另一方面也可以增加醫(yī)院的滿意度。單片機是當前功能相對比較強大的集成技術，并且廣泛的應用在醫(yī)療設備當中。例如：融合單片機的檢測分析儀器，融合單片機的超聲波診斷，融合單片機病房呼叫及監(jiān)護系統(tǒng)等，都獲得了大眾的認可。

二、單片機在電子技術中的應用優(yōu)勢

伴隨科學技術迅猛發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)單片機更新?lián)Q代速度也越發(fā)加快。增加新CPU以后，當前由8位機漸漸過渡至16位、32位及64位乃至更高級別方向。當前EFT技術已經在單片機中生根發(fā)芽，利用該技術可以有效減少外界干擾，進一步確保系統(tǒng)時鐘信號不受干擾，使系統(tǒng)可靠性得到大幅提高[3]。而驅動技術和布線方面，可以有效使噪聲得到減少，進而噪聲給電路信號帶來干擾也會大幅減少。此外，單片機當中OPT技術的應用存在生產周期不長、風險不高等優(yōu)勢。而將裸片技術代入其中，就可以有效將OPT芯片不良接觸問題解決。此外開發(fā)單片機階段，還勢必要綜合考慮適用環(huán)境、性能和成本等因素，爭取向智能化、自動化系統(tǒng)方向更進一步發(fā)展。針對型號選擇方面，可以考慮應用AVR、PIC和8501等，或是選取某一型號進而舉一反三的延伸。選取語言編程方面，因為程序上C語言具備可繼承性是非常理想的，所以模塊化的設計及管理目標更容易達到。此外，在設計和開發(fā)單片機階段，勢必也應當對抗干擾、驅動電路、接口、平臺、軟件和控制電路等周全考慮。

(一)應用單片機增加系統(tǒng)實際穩(wěn)定性

在電子技術領域應用單片機能夠從根本上增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，在未帶入單片機以前系統(tǒng)具備較低可靠性以及較低穩(wěn)定性，同時系統(tǒng)運行效率也比較低，而此時單片機的引入就會顯得十分有必要[4]。而所謂系統(tǒng)實際穩(wěn)定性則指的是系統(tǒng)于較長時間應用背景下輸入量以及相應輸出量產生的改變，此外系統(tǒng)應用環(huán)節(jié)中還會出現(xiàn)分辨力以及相應靈敏度下降但是均可以利用低程序有效修正，因此作為最難修正的穩(wěn)定性問題必須通過引入單片機解決，解決原理為依托于單片機修正傳感設備對非線性相關系統(tǒng)誤差予以改變，從而提升系統(tǒng)整體穩(wěn)定性，使系統(tǒng)工作性能得以大大增加。

(二)應用單片機增加系統(tǒng)抗干擾性

在電子技術領域應用單片機還能夠增加系統(tǒng)的實際抗干擾性，具體來講，體現(xiàn)在兩方面，其一為抵抗確定干擾，日常系統(tǒng)實際運行過程中常常會由于外界環(huán)境和相應的內部構造產生確定干擾，而利用單片機則能夠實現(xiàn)良好解決的目標，如電渦系統(tǒng)會由于不同材質以及導磁性被測物體產生測量差錯，因為不同材質導磁性能夠改變被測物體實際承中軸，加之不均勻軸表面最終影響到測量精度，而利用單片機則能夠將承中軸轉動位移予以固定化保障進而達到不影響測量過程的目的；其二是為抵抗隨機干擾，日常生產過程中電子系統(tǒng)操作環(huán)境有可能是較復雜惡劣的，產生信號噪比隨機波動問題較為常見，而為了修正該問題將單片機帶入進來則能夠確保信號傳遞更為穩(wěn)定，進而也就可以達到系統(tǒng)不受干擾運行的理想效果。

(三)應用單片機帶動電子技術良好發(fā)展

當前在電子技術領域應用單片機的相關產業(yè)在快速發(fā)展著，根據(jù)調查發(fā)現(xiàn)應用了單片機之后，系統(tǒng)相應設備的功能可以有一個大程度的提升，促進系統(tǒng)有一個良好的發(fā)展。在電子技術的更新過程中，系統(tǒng)各類設備已經有了多樣性的發(fā)展表現(xiàn)，每一個類別的功能都是不同的，所以操作方法等方面自然也會表現(xiàn)出不同，人們在使用的時候，經常會有一些困難，而將單片機加入到其中之后，對解決或者是緩解人們的困難予以了很大程度改善，因為應用單片機以后，系統(tǒng)運行效率大大提高了，而且占用的空間越來越小，應用到電子技術和電子系統(tǒng)當中后，提高了系統(tǒng)整體運行質量和系統(tǒng)功能，而且每一個類別應用的方法也在向一致的方向發(fā)展，更加表現(xiàn)出智能化和自動化。

三、結語

綜上所述，伴隨社會不斷發(fā)展和電子技術飛速更新，使得各行各業(yè)也得到了較以往更廣闊的發(fā)展空間，科技發(fā)展促使各個行業(yè)得以良好前進，而對于工業(yè)以及相應的航天、計算機方面來講其內在發(fā)展則更加需要依托于技術更新，嵌入型技術研發(fā)和應用也在各領域越發(fā)受到重視。在該種環(huán)境背景下單片機成為了大眾學者以及上述行業(yè)關注的焦點，單片機屬于嵌入型系統(tǒng)中典型代表，現(xiàn)今社會被十分廣泛應用于通信技術、自動化儀器和汽車儀器等上面。通常來講單片機具備了較低功耗以及較小體積和較強可靠性的實際特點，而這種優(yōu)勢就決定了可以較為理想的將單片機應用于電子技術多個方面，而本文以上對單片機予以開發(fā)應用實際研究旨在為單片機后續(xù)更為廣闊的應用發(fā)展獻出自己的一份研究力量。

參考文獻：

[1]吳巖.單片機在電子技術中的應用和開發(fā)技術研究[J].黑龍江科技信息,2011,9:10.

[2]楊濤,陳斌.第7講MSP430系列單片機在電子設計競賽中的應用[J].軍事通信技術,2014,2:93-99.

篇8

在單片機課程教學過程中，學生普遍反應不容易入門，針對各個教學難點很多一線教師采用了多種教學方法幫助學生理解抽象的問題，但是仍然沒有改變該門課程不易入門的特點，為了解決這一問題，本文結合目前前沿技術給出了一種采用圖形化語言編譯平臺降低單片機課程入門難度的課改方向。

關鍵詞:

單片機;流碼;課程改革;圖形化語言

0引言

“單片機技術與應用”這門課程目前是電子信息、電氣類專業(yè)學生必修的課程之一，通過該課程的學習，學生能夠理解智能儀器的原理及應用方法、了解自動控制設備的控制方法，以及能夠完成一些簡單電子產品的開發(fā)設計工作。單片機可以看做屬于計算機硬件范疇的課程，該類課程比較抽象，學生不易入門，是學生比較難以掌握的課程。隨著技術的發(fā)展，目前市場上使用的單片機內核種類很多，51、AVR、PIC、MSP430等都是比較常見的單片機類型，但是其中51內核單片機一直是眾多高校或者職業(yè)院校教學一直采用的芯片類型。經典51內核單片機之所以被廣泛用于教學主要有以下幾方面原因:

(1)技術成熟，相關學習及應用資料多。

51單片機相對于其他類型單片機起步較早，上世紀80年代就開始傳入我國進行研究應用了。在30多年的教學、科研過程中積累了大量的學習和應用材料，所以不論對于老師教學還是學生自學都有大量的參考學習資料，可以從書籍、網(wǎng)絡論壇、期刊論文數(shù)據(jù)庫等多途徑獲得。

(2)任課教師普遍熟悉51單片機的原理及應用

很多任課教師自身在學習過程中接觸的就是51內核單片機，所以教師教學過程中更傾向于選擇51單片機作為授課對象，就這樣一代傳一代，51單片機的應用客戶群逐漸壯大起來。

(3)51單片機本身也在不斷完善發(fā)展

同為51內核單片機，但是不同品牌廠商對自己的產品都在不同方面進行完善，宏晶科技有限公司的STC各系列單片機就是其中的代表，不論從運算速度、可靠性上還是片上資源上都不斷進行更新，另外在供電方面還有低功耗的類型。所以從技術應用上，51單片機經過多年的發(fā)展并沒有落后于其他MCU。

1單片機學習難點

在教學過程中發(fā)現(xiàn)，不論是51還是其他內核的單片機都存在入門難特點，這主要是由單片機硬件本身特性決定的。以51單片機為例，單片機學習的難點主要有這幾方面:

(1)硬件結構理解比較抽象

(2)編程語言學習困難

很多學生在學習單片機硬件結構時，對各部分結構的理解停留在概念描述層面，不能很快轉變思維方式，對其功能，實際作用與實際工作和應用聯(lián)系不起來。對于沒有編程基礎的同學，不論是學習匯編語言還是C語言，在程序編寫上都需要有一個思維轉變適應的過程，很多學生不適應，一直覺得單片機難學。

(3)知識點難理解

在單片機學習過程會涉及到很多新名詞和知識，例如中斷、定時計數(shù)器、串口等，這些功能的工作方式或者啟動流程也是學習過程中需要注意的難點。單片機課程教學可以看成以下三個部分:單片機及語言的選擇、教學實施過程、目標，如圖1所示。檢索很多文獻發(fā)現(xiàn)，為了達成教學目標，教學中設計實施了各種教學方法、教學模式改革和創(chuàng)新，對學生學習應該說有很大幫助，但沒有改變單片機學習困難和不易上手的本質。

2高職學生學情分析

當前高職生源存在以下幾個普遍問題:

(1)學生高考成績低，基礎不好;

大部分高職生的基礎就相對薄弱，有些甚至基本的高中物理電學基礎知識都不能很好掌握。

(2)自控性較差，習慣性不學習

高職生源部分學生自控能力差，上課經常玩手機或者看小說等，從小沒有養(yǎng)成良好的學習習慣，所以在教學過程中教師采取各種教學方法吸引學生注意力，但對于一些純理論枯燥的較難知識點，教學效果還是不理想。

(3)對問題的理解能力相對較弱

高職學生與本科生相比，對問題的理解能力的平均水平相對弱，對較為抽象的問題學習起來也會相對吃力。

3新興開發(fā)平臺及語言降低單片機學習門檻

(1)Arduino平臺

Arduino是在AVR單片機基礎上開發(fā)的一款便捷靈活、方便上手的一款包括軟件和硬件的的開源電子原型平臺。硬件(各種型號的Arduino板)、軟件(ArduinoIDE)。后來隨著技術發(fā)展，以其他芯片為基礎的Arduino核心板也出現(xiàn)了，運算速度和硬件資源都相應的得到了提高。軟件平臺ArduinoIDE是基于processingIDE開發(fā)。對于初學者來說，極易掌握，同時有著足夠的靈活性。Arduino語言基于wiring語言開發(fā)，是對avr－gcc庫的二次封裝，不需要太多的單片機基礎、編程基礎，學習起來相對于直接C語言或者匯編語言開發(fā)單片機應用程序更為簡單，可以快速地進行產品開發(fā)。另外Arduino平臺在網(wǎng)絡上可以找到很多開源的軟件和硬件資源供初學者學習使用。

(2)圖形化語言開發(fā)平臺

圖形化語言開發(fā)平臺是近些年編程語言的一個發(fā)展方向。Arduino平臺也開發(fā)了相應的圖形化程序開發(fā)環(huán)境，通過圖形化方式更直觀的表現(xiàn)出程序邏輯，直接避開了文本代碼方面的記憶，對于英語不好見英文就怕的學生來說這種圖形化程序更容易接受。最近幾年在圖形化編程環(huán)境領域出現(xiàn)了一個新平臺叫Flowcode，目前已經更新到V6版本，該平臺支持PIC、AVR、ARM三種硬件芯片的程序編寫。這款平臺的編程語言也很有創(chuàng)意，類似于程序流程圖，簡稱“流碼”，同時還兼容C語言，對于已經完善的C語言代碼可以直接嵌套到流碼程序中。此外該平臺還支持中文菜單，更容易被學生接受。由于流碼程序近似于程序流程圖，和其他圖形化語言相比，流碼對學生編程思維邏輯培養(yǎng)上更具優(yōu)勢。在該平臺中還集成了一些基礎功能的驅動宏，直接進行圖標拖拽調用即可，不需要學生深入了解硬件結構和具體寄存器工作原理及配置，這部分工作，F(xiàn)lowcode平臺已經代勞。通過該平臺的學習可以讓學生更快更好理解單片機的用途，并能很快上手應用。

4結語

職業(yè)教育教學應該隨著行業(yè)技術的發(fā)展與時俱進，跟上技術前沿，這樣職業(yè)教育才更有意義，培養(yǎng)出的人才能更適應社會需求，圖形化語言對于單片機技術人才培養(yǎng)上縮短了培訓周期，這也意味著單片機行業(yè)程序開發(fā)人才的供給更快捷，可以為縮短企業(yè)產品研發(fā)周期和后備技術人才的供給周期，同時也是單片機技術與應用課程授課內容改革的一個重要方向。

參考文獻:

［1］張江城，胡橙．基于Arduino的高職高專單片機相關課程改革設計［J］．中小企業(yè)管理與科技旬刊，2016(10)．

［2］李華洲．基于Arduino的高職物聯(lián)網(wǎng)相關課程改革設計［J］．大眾科技，2015(01)．

篇9

關鍵詞：單片機；電子技術；應用策略

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0004-01

一、前言

當前，絕大多數(shù)的智能設備和智能系統(tǒng)均大規(guī)模采用了單片機，單片機的性能水平、可靠性程度以及供能完善程度將會直接決定這些智能設備和智能系統(tǒng)的工作狀態(tài)。日新月異的電子技術使得單片機能夠在最短的時間內獲得性能的提升和完善，增強單片機的整體工作能力。從上個世紀七十年展到今天，單片機已經衍生出了規(guī)模龐大的家族，并在諸多領域當中獲得了廣泛地應用，成為了當今的這個時代不可或缺的名副其實的微控制器。

二、單片機及其優(yōu)勢概述

單片機充分應用了超大規(guī)模集成電路技術，將CPU、ROM、RAM、計時器、定時器以及I/O接口等眾多功能集成在一塊硅片，形成一種功能完備的電路芯片。就目前的應用狀況而言，單片機已經在各個領域當中獲得了大規(guī)模的應用，不論是通訊設備、飛機各種控制儀表、數(shù)據(jù)傳輸設備、數(shù)據(jù)處理設備、工業(yè)自動化設備、醫(yī)療設備、航空航天工業(yè)、家電領域、商業(yè)領域、智能IC卡等等等。單片機之所以能夠在眾多的領域當中獲得廣泛地應用，主要是因為單片機具有如下幾方面的優(yōu)點：高集成、高可靠、小體積、低電壓、低功耗、易擴展、便攜帶以及突出的性價比。

三、電子技術在單片機中的應用探討

（一）電子技術的發(fā)展大幅度提升了單片機的運算速度

時鐘頻率成為了目前衡量CPU運算速度的重要指標之一，日益發(fā)展的電子技術使得目前CPU的時鐘頻率越來越高，也直接提高了目前計算機設備的運算能力。但是由于單片機需要具備高水平的可靠性和很強的抗干擾能力，提高單片機的運算能力的根本目標是在犧牲運算能力的前提下在最大程度上降低時鐘頻率。為了實現(xiàn)上述目標，目前比較合理而且有效的做法便是盡可能提高單片機內部時序的合理性，通過對內部時序的優(yōu)化來提高單片機的運算能力。

（二）電子技術的發(fā)展大幅度提升了單片機的抗干擾能力

因為單片機需要應用于環(huán)境比較惡劣的工作設備中，而且這些工作設備往往需要時刻保持著良好的工作狀態(tài)，否則便會造成巨大的經濟損失乃至生命威脅。所以，可靠性是單片機需要考慮的首要問題。提高單片機的可靠性有利于擴大單片機的應用范圍和應用領域，提高社會對于單片機的認可程度。目前用于提高單片機可靠性的常見電子技術主要包括下述幾種：

首先，低電壓復位技術。該技術能夠實時動態(tài)地監(jiān)測單片機的工作電壓，如果工作電壓異常（如低于某個安全值）便會產生一個復位信號，使得單片機進行復位操作。電子技術的發(fā)展提高了單片機的工作電源的電壓范圍，大大提高了單片機的工作可靠性。

其次，EFT技術。EFT（Electrical Fast Transient，電快速瞬變脈沖群）技術能夠顯著提高單片機的抗干擾能力。從本質上來講，EFT技術是共模干擾，其技術原理主要是外界信號一旦開始干擾振蕩電路的正弦信號，該信號波形上面便會迭加各種毛刺信號，如果我們采用施密特電路對上述毛刺信號進行整形，那么這些毛刺信號便可以成為觸發(fā)信號干擾正常的時鐘；此時如果我們將施密特電路與RC濾波電路進行交替使用，便能夠在非常大的程度上消除這些毛刺信號，排除它們的負面影響。

再次，降噪布線技術。在以往，由于單片機的傳統(tǒng)布線技術容易干擾內部電路，降低單片機的工作可靠性，所以，為了提高單片機的可靠性人們研究設計了降噪布線技術。例如，今天的許多單片機均將地線和電源引腳安排在兩條相鄰引腳上面，能夠在很大程度降低整個單片機系統(tǒng)的噪聲，提高其工作穩(wěn)定性和可靠性。

（三）OTP與掩膜

OTP是一次性寫人的單片機。過去認為一個單片機產品的成熟是以投產掩膜型單片機為標志的。由于掩膜需要一定的生產周期，而OTP型單片機價格不斷下降。使得近年來直接使用OTP完成最終產品制造更為流行。它較之掩膜具有生產周期短、風險小的特點。近年來，OTP型單片機需董大幅度上揚，為適應這種需求許多單片機都采用了在系統(tǒng)可編程技術（in system programming）。為編程的UTP芯片可以采用裸片Bonding技術或表面貼技術，先焊在印刷版上，然后通過單片機上引出的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線等對單片機編程。解決了批量寫OTP芯片時容易出現(xiàn)的芯片寫人器接觸不好的問題，使得UTP的裸片得以廣泛使用，降低了產品的成本，編程線與I/0線共用，不增加單片機的額外引腳。

四、結束語

進入信息化時代之后，現(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌人式計算機系統(tǒng)（簡稱嵌人式系統(tǒng)），而單片機是最典型、最廣泛、最普及的嵌人式系統(tǒng)。所以研究單片機在電子技術領域中的應用和開發(fā)，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)發(fā)展中占有重要的地位。

參考文獻：

[1]王宗剛.單片機應用系統(tǒng)中的抗干擾技術[J].甘肅科技，2008，2：122-123.

[2]徐以磊，嚴敏琳.單片機應用系統(tǒng)抗干擾技術[J].科技信息（學術研究），2007，27：202-203.

[3]相成.單片機的抗干擾技術設計[J].黑龍江科技信息，2007，15：155-156.

[4]李峰林.淺析單片機控制系統(tǒng)中的抗干擾技術[J].科技資訊，2007，32：221-222.

篇10

關鍵詞：單片機多串口；通訊技術；應用

1 單片機多串口通訊的實現(xiàn)技術

體積小性能高是單片機的優(yōu)勢所在，由于這些優(yōu)勢使其在智能化的產品中被廣泛的應用與研究。通用和專用是單片機最為常用的兩種形式，通用單片機使用起來更加便捷并且使用范圍也更加廣闊，同時也可以按照實際的需求在單片機上進行功能拓展，以達到多串口通訊的目的，MCS-51就是其中的佼佼者。

目前可以實現(xiàn)多串口的單片機數(shù)量不多，而MCS-51系列單片機可以實現(xiàn)相互兼容，所以新增的串口與原始串口之間可無阻礙地進行互聯(lián)。按照實際需求，MCS-51中有8250、8251兩種接口可以適應需求。按照單片機的低價高性能特征，可以利用多個單片機串聯(lián)的方式完成多串口通信。這樣的技術措施容易實現(xiàn)，并且可以保證系統(tǒng)的兼容性，也可大幅降低造價，這就叫做多單片機協(xié)同工作模式。

實現(xiàn)多串口通訊還有一種可行的方法，就是對串行通訊接口進行擴展。從當前狀況來看，MCS-51 單片機僅僅只有兩類接口芯片可用，一種是Intel8250，屬于DIP40 封裝。另一種是屬于DIP28 封裝的Intel8251。該方法缺點是系統(tǒng)更為復雜，而且擴展之后，片的體積有所增大。

比起以上兩種方法，采用多路模擬開關則顯得更加簡易。這種工作方法不僅在技術上比較容易實現(xiàn)，工作也比較可靠。 該方法運用的是模擬開關，然后將串口通過它之后再分別去連接各路的通訊街路，利用軟件來控制此多路模擬開關的切換。

2 串行口通訊規(guī)程

2.1單片機多機串口通訊協(xié)議

分布式集散控制系統(tǒng)使用限度較大，此系統(tǒng)的下位機需進行信號的采集，常常用多個單片機代替的方法，以達到對現(xiàn)場的有效控制。此時，多是單片機控制整個系統(tǒng)運行的主機，而從機則是多個單片機，主要負責對現(xiàn)場信號進行采集，并且對局部加以控制。由于主機和從機靠的是總線來進行連接的，所以所有的從機可以接收的信號都是由主機的TXD端口發(fā)出的。但是由從機發(fā)出的信號，只有主機能對其進行接收。所以，每個從機都可以自由和主機通訊，但從機與從機通訊，一定要經過主機。在多機進行通訊時，引入尋址技術就可以使通訊更為可靠。由主機向各從機發(fā)送一個地址信息，用來校對身份。各從機接收后，與本身地址相比，如果一樣，那么就可以與主機進行通訊；如果不一樣，則可以不用理會主機發(fā)來的數(shù)據(jù)。用戶可以通過改變TBB來對收到的信息是數(shù)據(jù)幀還是地址幀進行判斷，這么一來，當主機在發(fā)送尋址時TBB值就設置成一條；而當發(fā)送的是數(shù)據(jù)時，那么就需將TBB清零。從機的識別主要依賴位于串口控制寄存器中控制位SM2實現(xiàn)。假如從機的SM2是0，那么不管是地址幀還是數(shù)據(jù)幀，都應將其數(shù)據(jù)進行保留，并且將中斷標志R設置為1。如果SM2是1，并且從機接收到的信是地址幀后，那么就保存此數(shù)據(jù)，并將中斷標志R設為1，繼而發(fā)送中斷信息給CPU；假如接受的是數(shù)據(jù)幀，而不是地址幀，則放棄但是不中斷信息。

2.2 MCS-51單片機多串口通訊原理

在MCS-51單片機工作的時候，每發(fā)送為11位，包含8位數(shù)據(jù)位、1位起始位、1位停止位，還有一個附加的第9位數(shù)據(jù)（常以奇偶校驗位的形式出現(xiàn)于非多機系統(tǒng)中）的一幀數(shù)據(jù)。為了避免通訊中出現(xiàn)差錯，經常會將“0”或“1”設置為區(qū)分數(shù)據(jù)幀（標志0）和地址幀（標志1）的標識。在多級通訊中，需要特別注意是從機在其發(fā)送信息時必須時刻保持在待命狀態(tài)，因為要確保來自主機的信息準確的被從機接受到。倘若接收到的信息為“1”，說明這信息屬于地址信息，所有的從機此時都接收中斷，如果相反就中斷屏蔽。單個從機只要出現(xiàn)中斷的情況，系統(tǒng)便會將所接受地址與本機地址進行比較，若二者相符合，則發(fā)送本機地址作為對主機的回應，并且聯(lián)通主機準備接收其余的信息。如果地址對比不相符，則會退出中斷服務程序，進而實現(xiàn)從機對與主機數(shù)據(jù)信息以及地址幀數(shù)據(jù)所進行的分離處理。

3 串行通訊的軟件模擬實現(xiàn)

根據(jù)串口通訊的異步傳送方式可以知道，只要我們設定一樣的波特率在兩臺計算機之間并且在發(fā)送端與接收端按指定的數(shù)據(jù)幀格式設置，使發(fā)送端與接收端的數(shù)據(jù)幀格式完全相同，發(fā)送端按位發(fā)送，假如該位是邏輯“0”就用低電平表示，是邏輯“1”則用高電平表示，接收端按照位來接收，就能夠實現(xiàn)模擬串口通訊的異步傳送。

4 結語

單片機的串行通訊是一種普遍運用于各個應用系統(tǒng)的通訊方式。以MCS-51單片機為例進行的多串口擴展，直接解決了單片機在串行通訊應用系統(tǒng)中串口局限的問題，為51單片機在多機網(wǎng)絡測控系統(tǒng)中的運用提供了非常重要的參考價值以及可取之處。在實際的應用系統(tǒng)中證實了該單片機多串口擴展設計可靠，運行穩(wěn)定、使用方便。

參考文獻

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[3]習吳佳，錢偉康. 51系列單片機多串口通訊任務的實現(xiàn)[J]. 東華大學學報.2005.31（6） ： 62-63.