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中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）36-8369-02
單片機課程實踐是高校自動化專業集中實踐環節的必修課，是學生學習《單片機原理》課程后，進行的一次全面的綜合實踐，其目的旨在加深對單片機基礎理論和基本知識的理解，培養學生具有單片機系統應用軟件設計和開發的能力，在具體實現過程中強化學生的實踐意識，提高應用能力、創新意識和合作精神。在項目的實踐中，使得學生掌握一定的理論與技術知識，而且應該樹立管理理念，建立項目工程思維觀念，而這一點正是高級語言編程思維的一種體現。
通過將單片機課程實踐和高級語言程序設計實驗相結合，使學生在理解單片機理論和高級語言編程思想的基礎上，實際動手開發一個實際的應用系統，來提高綜合運用所學理論知識的能力。
1 研究內容或對象
引導學生運用已學的單片機理論知識、單片機程序設計方法和高級語言編程思想，具體設計一個實用的小型單片機應用系統，開發設計過程按以下順序進行――選定課題、調查用戶需求、總結歸納數據流程、分析性能、書寫需求分析及總體設計報告（包括組成原理圖、硬件連接、程序流程、系統功能模塊）、完成應用系統的開發、撰寫課程實踐報告、系統驗收、組織課程實踐答辯。讓學生在這一系列工作中綜合運用單片機系統原理以及編程語言等相關課程知識，培養學生的綜合素質。
根據單片機課程實踐和專業課程實踐兩個實踐教學環節各有4～5周但分散的實際情況，考慮將其進行整合。并在實踐教學環節中安排相應的指導老師對學生進行必要的指導和幫助，為學生提供分析思路，解決學生項目完成中碰到的實際問題。
2 研究擬達到目標
通過在單片機課程實踐中結合高級語言編程思想，使學生在掌握單片機理論基礎知識的同時，通過參與項目的分析、設計與實現，建立軟件工程理念，具備一定的理論與單片機實物實踐相結合、解決實際應用問題的能力。同時在完成項目的過程中，鍛煉科研開發能力和科研論文寫作能力，為大四的畢業設計和畢業論文的順利完成奠定基礎，并為以后工作中的理論與實踐相結合奠定良好的基礎。
使學生在單片機課程實踐和高級語言程序編程實踐相結合的實踐教學環節中，利用所學的單片機系統原理和C語言程序設計基礎知識設計單片機應用系統，解決單片機系統應用中的實際問題，掌握高級語言編程思想，借助相關編程工具，完成一個小型項目的自主分析、設計與實現。
3 主要研究方法
教師提供部分項目供學生選擇，學生亦可自擬項目，但課題的選擇要由教師審查核準。項目盡量選擇實際需求的題目，讓學生走出校園，通過調查走訪，了解國內單片機應用發展的狀況，開闊眼界，而且在開發一個真實項目的過程中，帶來求知的源動力，激發學生自主學習的渴望以及創造力；對于虛擬項目，要求學生做到切合實際需求，能解決一定的應用問題，有一定的應用價值。
編程開發工具原則上推薦學生使用KEIL C，如果學生認為其它開發工具更適合可由學生自主選擇。由于實際可用的編程開發工具與日俱增且不斷更新，為此在課程實踐中，對學生開發工具的選擇不做過多限制，使得學生可以選擇自己感興趣的程序設計工具進行項目開發，既鍛煉了學生自學的能力，又能讓學生成為項目開發的決策者，這種主人翁意識使得學生變被動學習為主動學習，從而激發學生自主學習的積極性。
為了防止學生對課程實踐任務敷衍了事，對課程實踐的考核方式由原來的提交程序和文檔改變為答辯的方式。且在集中教學環節之前就讓學生明確單片機課程實踐的任務，同時考慮在集中教學環節結束后適當放寬學生上交可運行的項目程序和課程實踐報告以及組織答辯的時間，讓學生能更好的延續自主學習的積極性并進一步完善項目的開發。
4 特色、創新及推廣應用價值
通過將單片機課程實踐和高級語言程序設計基礎實驗相結合，讓學生在項目的分析、設計、與實現的過程中掌握單片機理論知識、單片機系統應用的設計方法和高級語言程序編程思想 ，提高自動化專業學生理論與實踐相結合的能力，激發學生的學習積極性和主觀能動性，提高學生解決實際應用問題的能力。
《單片機原理》課程實踐教學，將單片機課程實踐和高級語言程序設計實驗兩個教學環節有機整合，讓學生能在該實踐教學環節中綜合運用單片機系統原理和高級語言程序設計基礎以及相關編程思想等多種知識，培養初步的科研能力和科研論文寫作能力以及團隊合作精神。并通過組織課程實踐答辯使學生進行類似畢業答辯的演習。
1 Proteus 簡介
Proteus是英國Labcenter公司研發的多功能EDA（電子設計自動化），它實現了從電路設計到測試、仿真、調試的整個過程。仿真運行通過后再制作實際電路的話，就大大縮短了開發周期，并且降低了開發成本。所以說它為電子電路、單片機應用系統的開發設計以及教師的教學、學生的學習提供了非常有效的方法。
2 單片機應用系統設計與仿真實例
下面通過制作一個簡單的單燈閃爍，說明如何使用Proteus實現單片機應用系統的設計與仿真。要求發光二極管一亮一滅的不停閃爍。
2.1 設計電路
利用Proteus繪制電路原理圖的步驟如下：
⑴運行Proteus ISIS程序；
⑵單擊P命令進入元件選擇對話框，選擇電路設計中所需的元件；
⑶放置元件到繪圖區簡單制作，布好局；
⑷設置好元件的參數；
⑸連接導線。
繪制完成的單燈閃爍硬件電路圖如圖1所示。
圖1 單燈閃爍硬件電路圖
2.2 編寫程序
ORG0030H
LOOP: SETB P1.0
LCALL DELAY
CLR P1.0
LCALL DELAY
LJMP LOOP
DELAY: MOVR3, #250
L:MOV R4, #250
LL:DJNZ R4, LL
DJNZ R3, L
RET
END
編輯好程序保存時，文件的擴展名必須是ASM格式。
編譯程序，若編譯通過，便得到HEX格式的文件論文開題報告范例。
2.3 加載程序文件
雙擊原理圖中的單片機元件AT89C51，便出現單片機的屬性編輯窗口，在“Program File”欄指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可將該程序文件加載到單片機中。
2.4 啟動仿真，看電路運行效果
單擊仿真控制按鈕，觀察電路的運行狀況。
Proteus可以總體仿真運行，也可單步或設置斷點仿真。
啟動仿真后，能清楚地觀察到單片機系統在運行時，各硬件所處的實時狀態。
若電路設計合理、程序編寫正確，就會看到發光二極管不停地閃爍。
2.5 調試簡單制作，修正電路、程序代碼
若未出現想要實現的功能，就需進行軟硬件調試。
對于硬件電路，可用Proteus中提供的測量儀器儀表對電路進行測試、觀察；至于程序，可采取單步或設置斷點進行仿真調試。
不斷修正電路及程序代碼，直到能實現相應功能，并改變元件參數使電路的性能達最優。
注：每次修改完程序后，都必須再編譯一次，然后裝載到單片機中。
2.6 仿真運行通過，制作實際電路
仿真運行通過后，根據設計的原理圖，購買元器件、制板、焊接、測試調試，直至產品制作成功。
Proteus仿真模型是根據生產廠家提供的技術參數文件來建立的，仿真極接近實際簡單制作，所以仿真運行通過后制作的實際電路的成功率相當高。
3 引入Proteus的好處
3.1 教學中
1. 教學內容生動形象化
利用Proteus仿真軟件和多媒體教學設備，在課堂中通過實例仿真，演示從單片機硬件設計到軟件調試的全過程，并演示運行結果，使教學內容生動形象化。
2. 激發學生的學習興趣，提高教學質量
教學中對實例用Proteus進行仿真，這種結合實際講解知識點的方法，大大激發了學生的學習興趣，使知識點變得容易理解、接受，從而提高了教學質量。
3. 拓展學生思維
講解完知識點后，針對實例，向學生提出相關拓展性問題。比如上例中：
⑴P1.0口線上能否多并聯幾個發光二極管？改變R2阻值大小的話會出現什么現象？
⑵能不能將P1.0換為32根I/O口線中的其他線呢？若能的話，改為P0的某一口線時需注意什么？
⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一樣都接發光二極管以及電阻呢？
⑷硬件電路改了簡單制作，程序相應地要如何修改呢？。。。論文開題報告范例。。。
通過提問，并適當演示，這樣不僅拓展了學生的思維，同時加強、深化了學生對知識點的理解。
3.2 實踐中
1. 提高開發速度，降低開發成本
從上例可看出，利用Proteus軟件，在繪圖區繪制好電路原理圖，并將編譯后的程序文件加載到單片機中，進行仿真就能觀察整個電路的運行情況，驗證設計是否達到要求，未達到，即可修整設計方案、修改程序、測試電路，直至成功。這樣就無須多次購買元器件板、制板、焊接測試調試等簡單制作，省時、省力、省錢，同時也提高了設計效果和質量。
2. 敢于嘗試，勇于創新
根據仿真通過后的電路原理圖來制作產品，學生就不用擔心元器件損壞等問題，就敢于動手去嘗試設計電路。通過自己動手，加深了對理論知識的理解，同時培養了學生勤思考、勇于創新的精神。
4 結語
教學與實踐中引入Proteus，提高了學生的學習熱情。產品制作成功，學生就會很有成就感、滿足感，這是一個良性循環。通過不斷的實踐，學生的動手開發、創新能力就得到了較大的提高。
參考文獻:
[1]彭勇.單片機技術.電子工業出版社,2009.8
關鍵詞:89C52;定時/計數器;串行通信
Key words: 89C52; time/counter; serial communication
中圖分類號:TP302.1 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)17-0100-02
0引言
根據紅外密集度立靶測試系統原理,要準確的測量彈丸通過不同光幕的時間間隔,可以用多種方法實現,如CPLD器件,單片機等。在本論文中選用的是用單片機89c52來實現計時功能。89c52一般有可靠性高,易擴展,控制能力強,體積小,開發周期短,成本低等優點。在許多領域中,單片機以其體積小,指令豐富,控制技術成熟,修改方便,適應性強等特點,在現場得到廣泛的應用。鑒于這些優點,本文的測時電路系統的實現,以89c52為主[1]。
1紅外密集度立靶測試系統原理
紅外密集度立靶測試系統是利用四光幕交匯原理研制而成。紅外密集度立靶測試系統測量原理圖如圖1所示:當彈丸依次通過1,2,3,4光幕時,系統中的計時部分分別記錄相應的飛行時間,再加上光幕1和4之間的靶距、光幕2與光幕3的夾角、光幕3與光幕4的夾角等已知量,根據速度V即可以求出彈丸的著靶坐標。
2系統方案
本論文的測時電路系統的控制方案如圖2所示。系統前續電路把四個脈沖信號送入單片機,第一個脈沖信號將成為三路測時電路的啟動信號;第二個脈沖信號將終止第一路測時電路;第三個脈沖信號來到時,第二路測時電路停止工作;同樣的,第四個脈沖信號將停止第三路測時電路。這三路測時電路即測得了時間,單片機通過串行接口把時間發送給PC機,完成與PC機的通信。根據設計要求,此測時電路系統需要三路計時功能。
3測時電路硬件設計
測時電路硬件原理圖如圖2所示。時鐘電路由一個12MHZ的石英晶振和兩個30pf的電容組成;復位電路由一個30uf的電解電容、兩個電阻、一個復位鍵接至5v電壓組成。設彈丸通過第一光幕,第二光幕,第三光幕,第四光幕所得到的脈沖信號分別為第一脈沖,第二脈沖,第三脈沖,第四脈沖。把第一脈沖連接一個非門74ls04后送入89c52的T0(P3.4)引腳,此時對于定時/計數器T0來說,上升沿有效。把第二,三,四脈沖分別接至P2.0,P2.1,P2.2引腳。[2]
4通信電路硬件設計
在本文中,測時電路得到的時間要傳送給PC機,必須有單片機與PC機之間的通信電路。本文中采用串行接口標準RS-232來實現單片機與PC機間的通信;用MAX232芯片實現單片機與PC機的RS-232標準接口通信電路。
5測時電路軟件設計
設置T0以計數方式工作在模式2,賦初值TL0,TH0都為0XFF,啟動T0,用查詢方式查詢,當第一脈沖到來時,其上升沿將使T0產生溢出中斷,TF0將置1,同時用軟件清TF0位為0,停止T0,同時再設置T0以定時方式工作在模式3,賦初值TL0,TH0都為0X00,啟動T0;設置T2作為一個16位二進制的定時器工作,啟動T2。三路計時電路開始工作后等待第二,三,四脈沖的到來就會停止工作。在脈沖還沒有到來時,由于TL0,TH0是8位的定時器,在定時達到256us時會溢出,所以我們定義兩個靜態無符號長整型變量overflow-count1和overflow-count2,定時器一旦溢出,即TFX(X=0,1)為1時相應的變量就加1。用查詢方式查詢,當P2.0引腳的由0變為1時,說明第二脈沖到來,此時終止TL0;當P2.1引腳的由0變為1時,說明第三脈沖到來,此時終止TH0;當P2.2引腳的由0變為1時,說明第四脈沖到來,此時終止T2。測時電路的流程圖,如圖3所示。
6通信電路軟件設計
通信協議約定:①PC機與單片機都可以發送和接收數據;②設置PC機與單片機通信的波特率,為9600bit/s③設定幀格式:因為串行通信,單片機的串行口方式1真正用于串行發送和接收,所以幀格式為:一位起始位,8位數據位,1位停止位。④數據校驗:采用累加和校驗,每傳送10個數據就進行一次累加和校驗。⑤通信方式:查詢方式⑥為了保證數據可靠、有效,單片機開始發送時,先送一個AA信號,PC機收到后,回答一個BB信號,表示同意接收。當單片機收到BB信號后,開始發送數據,每發送一次便求校驗和。假定數據塊長度為16字節,數據緩沖區為buf,數據塊發送完后馬上發送校驗和。其中f=12MHZ,SMOD=0,波特率=9600bit/s,據此可以推出X=0FDH,TH1=TL1=0FDH。然后,初始化串行控制寄存器SCON,根據通信協議約定,幀格式為10位,串行口工作方式為1,允許接收,所以SCON寄存器初始值應該設為01010000B=050H。因為采用的是查詢方式發送和接收數據,所以發送一幀數據,應該在TI位為低電平時,將數據寫入發送緩沖器SBUF,即自動開始發送,當檢測到TI位由0變為1時,說明此幀數據已經發送完畢,此時軟件清零TI,為發送下一幀數據做好準備。在接收一幀數據時,先置REN=1,RI=0,當檢測到RI由0變到1時,說明可以從接收緩沖器SBUF中讀取數據了,此時軟件應清0RI,為下一次接收做好準備。在本次設計中,測時電路測得時間后,將與PC機進行通信,把時間傳送給PC機。因為測時部分得到的時間為整型十進制,我們把時間統一都化為二進制,把這個過程稱為二進制轉化過程。在把十進制轉化為二進制后,單片機串行口初始化,然后開始進入通信流程,通信流程圖如圖4。
7結論
本論文給出了紅外密集度立靶系統測時電路設計的具體設計過程,通過理論與實踐的結合,我們得出結論:利用單片機89c52實現測時電路系統的設計是完全可行。
參考文獻:
引言
目前，單片機在我國的各行各業得到了廣泛應用，眾多院校均開設了單片機原理與應用方面的課程，這是一門技術性和實踐性很強的學科，必須通過一系列的軟硬件實驗、理論聯系實際，才能學好、學懂，取得較好的學習效果。因此，單片機實驗教學是單片機原理及應用課程中必不可少一部分[1]。而獨立本科院校的學生要想在眾多的大學生中具有更強的競爭力，必須在掌握理論知識的基礎上，更加注重實踐動手能力的訓練，這樣將來踏上社會，應聘且從事與本技術相關的工作時，才能脫穎而出。
傳統的單片機課程的實驗教學仍然是利用現有的實驗設備以驗證型實驗為主，各實驗之間相互獨立，聯系不緊密，在實驗課上學生僅僅需要將現成的軟件和硬件進行驗證，就完成了一次實驗任務。由于教學設備是成品，線路大多在實驗箱或者實驗電路板中已經設計好了，從外部根本看不到電路是如何連接的，且生產商很少配備完整的電路原理圖，學生在做實驗時，要求連的線很少，很難參與到電路設計的細節中，動手能力也就很難在實驗課程中得到訓練和提高，導致學生缺乏整體設計能力，動手能力普遍較差[2]。因此在這類實驗課中學生既不能得到有關硬件設計的訓練，也不能得到軟件編程的訓練，這樣學生不能充分的發揮他們的主觀能動性和創新能力，教師的課堂教學效果也不夠理想。針對以上傳統的實驗課教學中出現的弊端，筆者憑借多年從事“單片機”課程的教學經驗，積極認真地對“單片機”的實驗教學方法進行探索和嘗試，發現一種行之有效的方法――單片機應用系統實驗教學法。這種方法需要教師提前設計一個單片機應用系統，然后將系統分解，按照實際的教學周分步驟，按照相關的理論教學內容分層次來安排教學順序，這樣安排的實驗課就為學生提供了一定的設計平臺。
在此，以“4×4矩陣式鍵盤計算器”這個單片機應用系統為例，從實驗任務的設計、教學安排的設計及考核方案的制定等三個方面對“單片機應用系統實驗教學法”進行陳述。
一、實驗任務的設計
當有按鍵按下時，將其鍵值顯示出來，同時有按鍵按下時發出蜂鳴。在按鍵上有+1鍵，可實現當前數值加1，并通過數碼管顯示；在按鍵上有-1鍵，可實現當前數值減1，并通過數碼管顯示。P1口使用灌電流方式驅動一個共陽級8段數碼管，P2口則以行列掃描的方法連接16個按鍵，為了能在有按鍵按下時發出聲音提示，使用P0.0引腳通過NPN三極管驅動一個蜂鳴器。圖1所示為“4×4矩陣式鍵盤計算器”系統原理圖。系統包含單片機最小系統、4×4矩陣式鍵盤、蜂鳴器輸出和數碼管顯示模塊。
圖1：單片機應用系統原理圖
二、教學進度的設計
根據以上對整個實驗任務的描述，可以使學生明確最終的設計目標。按照整個系統的功能，對該系統進行分解，并結合單片機教材的理論內容整理出一份詳細的教學進度安排表，認真設計每一次實驗課的內容及要求，引導學生進行思考和實踐，這樣可以較大地調動學生學習單片機的興趣，如表1所示。表1是根據實驗學時為16課時的教學計劃給出的針對單片機原理課程的課內實驗，要求每周安排2課時的實驗課，因此根據理論課程的進度大致安排從每學期的第9周開始進行，至第16周結束，共計8周。
表1：“4×4矩陣式鍵盤計算器應用系統教學進度安排表”
建議采用“單片機應用系統實驗教學法”的教師在制定教學計劃時，可以根據不同的教學要求設計出一個或多個“單片機應用系統實驗教學進度安排表”。在整個實驗教學過程中，教師可以對一個班級進行分組，由教師指定按照2～5人為一個小組，這樣在鍛煉動手能力的同時，又培養了學生的團隊協作能力。學生在實驗的每個階段都必須與教師充分地交流和探討，這對于教師來說，雖然增加了輔導的工作量，但可以及時地把握學生對課程的理解程度、掌握程度、學習水平和完成情況等，也可以為今后對不同學習層次的學生進行更有針對性的輔導打下基礎，另外也保證了絕大多數學生完成的進度。
三、制定考核方案
為了更全面、客觀、公平地反映出學生實驗的實際水平，尤其是學生的實驗動手能力和分析、解決問題的能力，可以根據實驗教學的安排，對學生的單片機實驗過程進行量化評分，如表2所示，為“4×4矩陣式鍵盤計算器應用系統”的實驗成績考核量化表。以小組為單位，對每個階段的進展情況進行評價，在最后一個階段對成果進行驗收，檢查是否滿足設計要求，并以答辯的形式對每位學生進行考核，要求每位學生展示和講解設計內容，并回答至少2個有關該系統的硬件、軟件、仿真、制作等方面的問題，最后由教師根據以上完成情況進行成績評定。按照此類考核方案對學生進行打分，可以確保從各方面對學生的實驗綜合能力的考察。教師還可以針對每個階段的特點制定出更為詳盡的評分細則。
表2：考核量化表
四、結束語
由于單片機技術的迅速發展，社會上對此類人才的要求也越來越高，大學生更加渴望在踏入社會之前就能掌握這些本領，這無疑給教師提出了更高的要求，因此，教師應該更加重視實踐教學環節，合理地設計實驗內容，讓學生學有所成。本論文提出的單片機應用系統實驗教學法給學生提供了一個自主學習單片機、進行系統設計和創新的平臺，能夠在很大程度上激發學生的學習興趣，也為學生創建了一個鍛煉團隊協作能力的機會，能夠使學生在專業能力、社交能力、團隊合作和自信心等諸多方面得以鍛煉，教學效果非常明顯。
[參考文獻]
[1]王鵬峰.項目式單片機實驗教學模式的研究.時代教育[J].2013.7
中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2013）33-0100-02
1 引言
單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術，把具有數據處理能力的中央處理器、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在電力、化工、家電和儀器儀表等工業控制領域得到了廣泛應用。單片機原理及應用課程是一門實踐性很強的課程，課程的開設不僅能提高學生的理論基礎知識，而且能提高學生的實踐能力[1-2]。
但在日常教學中，多采用以教材教授為主的傳統教學模式，教學過程中有一些課時的實驗。對于工程專業學生來言，只依靠教學過程中的實驗，很難掌握單片機的教學內容。在本文中，以泰山醫學院電子信息專業的單片機課程教授為例，在教學實踐中將理論教學與科技競賽結合[3-4]，采用“賽教結合”的教學方法，取得了較好的教學效果。
2 課程特點以及教學方法的改革
單片機原理及應用課程的基本任務是使學生掌握單片機硬件結構、接口技術以及相應的軟件編程方法，掌握單片機應用系統軟硬件的設計、開發、調試技術，具有較好的單片機實際應用能力，為進一步提高科學技術水平打下堅實的基礎[5]。課程的特點是：
1）知識含量高，課程要求在掌握數字電路、模擬電路和微機原理的基礎上才能很好地學習本課程；
2）內容結構復雜，本課程包括單片機的硬件結構、匯編指令系統和軟硬件設計；
3）實踐性強，單片機目的在于工程應用，所以要求學生能動手設計和開發單片機應用系統。
理論教學方法的改革 針對以上課程的特點，對理論教學方法進行了改革。
1）在教學過程中樹立了“以學生為本”，以提高學生科學素質及創新思維能力為基點的指導思想。以學生為本，就是以教師為主導，以學生作為一切教學活動的主體、出發點和落腳點，加強師生互動，調動課堂內外一切手段，讓學生主動地掌握課程知識，培養學生科學的分析思維能力及創新能力，提高學生科學的專業素質。
2）改進課堂教學，講究講課藝術。注重把講課的科學性、系統性、啟發性和趣味性相結合，配合現代化多媒體教學手段，努力增強教學效果。
3）在課堂教學中，講授理論知識時，結合課程相關內容，以山東省機電大賽參賽項目為例，講解理論知識。這樣既避免了講授理論知識的枯燥，提高了學生學習興趣，又激發了學生的學習積極性，學生更積極地參與到科技競賽中來。
4）針對醫學院相關專業的實際情況，編寫《單片機原理及應用》教材，教材內容中不僅保留傳統教材中的理論知識，并且將與專業相關的科技競賽案例作為題例來加以體現，使學生可以采用更得心應手的教材。
賽教結合在實驗教學中的應用 為了掌握單片機應用系統的設計和實現，實驗和實踐是非常必要的一個教學環節。提高學生的動手能力，最好的方法就是讓學生參與項目研究和開發，但是受實際情況限制，學生參與企業項目研究的機會比較少。山東省機電大賽是為加強大學生創新意識、合作精神和實踐創新能力的培養，激發大學生科學研究與探索的興趣和潛能，促進山東省高校機電類專業教育教學改革而設置的，每年舉行一次。泰山醫學院每年都參加，參賽產品中電氣部分可以采用單片機設計，正好為學生通過實際項目研究，提高單片機設計與開發能力，掌握單片機課程提供了絕佳的機會。在教學中采用了以下方法。
1）以學生為主體，組建興趣小組。為了讓學生了解山東省機電大賽，每年讓往年參加機電大賽的教師和學生做報告，使下一級學生了解大賽情況；并以學生為主，按照自愿原則組建興趣小組，小組成員按照能力進行搭配，一個小組中既要有進行硬件設計的，也要有進行軟件設計的。
2）以學生為主體，按照大賽主題，構想符合要求的項目。每年大賽舉行完，組委會會公布下一屆大賽的主題，教師將大賽要求告訴每一個興趣小組，充分發揮學生的創新性，讓小組構想符合要求的項目，這樣可以調動學生積極性，提高學生的學習興趣。當然，在構想過程中，教師會全程對學生進行指導。
3）利用已有實驗設備，為學生搭建實踐的平臺。項目要加以實現，需要學生去努力實踐，在教學中利用已有實驗設備，讓學生進行項目的設計和開發。為了支持學生進行科技競賽項目的設計，實驗室延長了開放時間，利用每年參加大賽獲得的獎金購買電子元器件，并提供一些開發板，為學生實踐搭建一個良好的單片機研究平臺。
4）在實驗教學中構想與大賽有關的實驗項目。實驗教學中，精心設計實驗項目，將大賽中用到的知識點融合到基礎實驗中，并且結合機電大賽，構想了一些綜合性實驗。這樣不僅加強了學生對基本理論知識的理解，同時使學生體會到知識在實際工程中的應用，提高了學生學習的興趣。
5）堅持理論結合實驗的考核原則。根據單片機課程實踐性強的特點，在課程考核中，理論知識考核占70%，實驗考核占30%，實驗以報告結合實際實驗結果形式提交，報告從內容、格式、結果和創新性等方面進行了詳細要求，實驗結果在實驗室現場考核。
理論結合實驗，以實驗報告結合實際實驗結果為考核依據的教學模式，能激發學生的學習興趣，培養學生自學能力，提高學生的創新能力。
教學改革成果 科技競賽活動是課堂知識的綜合運用和延伸，將賽教結合方法融進理論和實驗教學，不僅促進了學生掌握單片機知識，還對這種實踐性強的課程的教學模式進行了有益的探索，教學改革取得了以下成果。
1）對于這種實踐性強的課程的教學觀念得以改變，不再過分強調學科本位，偏重和局限于理論知識，而是加強課程內容與學生生活和社會發展的聯系，關注學生的學習興趣。
2）對單片機理論和實驗教學進行了探索。研究了將科技大賽與理論教學結合的教學方法，以及科技競賽內容融合進日常實驗教學的方式方法。
3）在參加大賽后，讓學生進行總結，將他們的成果以論文和專利形式予以體現，學生已經發表兩篇科技論文，申請兩個國家實用新型專利，促進了學生科學研究的能力。
4）促進了學科交叉，在機電大賽中，結合醫學院特點，提出了很多與醫學結合的項目，如“背部按摩式多功能橢圓護理床”等項目。
5）參加大賽取得了優秀的成績。課題組組織學生參加山東省機電大賽，獲得一等獎兩項、二等獎四項、三等獎五項，這樣的成績在同類醫學高校中是十分優異的。
實踐表明，這種以“賽教結合”形式進行的教學形式，不僅可以激發學生的學習激情，還可以加強學生科學研究的能力，更好地培養了理工結合、理論基礎扎實、素質全面、實踐能力與創新能力強的高級人才。同時在競賽題目設計過程中，學生查閱大量各個行業的資料和文獻，拓展了他們的視野。
3 結束語
在單片機原理及應用課程教學中，采用了“賽教結合”的教學方法，將其融合進理論和實驗教學中，通過實際參加山東省機電大賽，學生進行應用系統的設計與開發，進而掌握單片機的理論知識和實際應用。通過問卷調查，大多數學生反映良好，并且反映在理論知識的理解和動手能力方面都有很大的提高。因此，通過實踐表明，這種教學方法是行之有效的。
參考文獻
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Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for
Two Port Passive Circuit
TANG Zhengming1 ， ZHANG Sanmei2 ， Zeng Jing1
（1 School of Electronic Information and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009，China；
2 Experiment Center， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）
Abstract： Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance， a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system， MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends ， the load impedance characteristic is determined. Finally， the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed， which can be obtained under different operating frequency.
Keywords： MCU； AC Impedance Characteristics； Equivalent Circuit Parameters
0引 言
電路交流阻抗隨信號源的頻率變化，其具體表現為一定電阻R、電容C和電感L的串聯、并聯或混聯在給定信號頻率下所得到的等效阻抗。頻率相對較高時，電路還可能產生相對較大的寄生電容、電感，從而出現寄生阻抗。如何快捷準確地獲取電路在不同工作頻率下的等效電路參數，對電路的分析與設計來說有著特殊重要的現實意義[1]。
已有的交流參數測試儀，其測量對象主要鎖定在對交流電路頻率、有效值、功率，或者單個元件阻值、電感量、電容量的測試，而對交流阻抗的智能化測量的探討研究仍舊較少，且未曾涉及到負載為黑盒子電路（其可能為RLC元件，某用電器或電路模塊，以下統稱為負載電路）的等效參數測量[2-6]。本設計所實現的電路交流等效電參數分析儀的核心即為交流阻抗特性分析，通過采用單片機產生激勵信號，能分析出給定工作頻率下負載電路的交流阻抗特性，并進一步得到其等效電路參數。
1硬件電路
系統原理框圖如圖1所示。主要電路模塊包括單片機（MCU）、放大電路、整流濾波電路、含雙可調電容的RC振蕩器等[7-8]。
圖1 等效電參數分析儀原理圖
Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer
MCU的型號為MSP430F169。放大電路用于將采集到的弱信號放大，再送入整流濾波電路，便于單片機（MCU）接收識別，放大電路型號為AD620。整流濾波電路，用于將采樣信號轉化為單向脈動波并濾除附帶產生的雜波信號，使有用信號免受干擾，易于下一級電路的操作處理?？勺冸娙軨結合555定時電路模塊構成RC振蕩器，所產生的信號頻率送入單片機識別，進而確定出接入電路的電容值。其中，可調電容C與電路的連接通過開關控制，該可調電容C為特制的雙可調電容（構成RC振蕩器的電容與接入測量電路的電容相同，并由同一旋鈕控制調節），這樣，可在隔離電路影響的情況下，獲得接入電路電容的精確值。 為定值電阻，主要起限流作用，如當電路串聯諧振時，使電路電流不至于過大，損壞儀器。 為采樣電阻，為小阻值錳銅電阻，用于將負載電流轉換為電壓信號，再送入放大電路。 為負載電路。
2算法設計
根據有效值、功率因素的計算結果[9]，可得到電路總阻抗
（1）
其中， 、 、 分別表示電路電壓有效值、電流有效值、功率因素。 的正負與負載的特性有關，若負載為非電容性；則 ，若負載為非電感性則 。令 ，則有
（2）
系統采用調節可變電容C并結合單片機采集到的電流大小變化情況的方法，確定（2）中的正負符號，即實現負載阻抗特性的判定。由于可調電容與被測負載并聯，設被測負載的電導和電納分別為 和 ， 可調電容電納為 ，其等效電路如圖2所示。
圖2 阻抗特性的判斷原理圖
Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic當端電壓有效值恒定時，電流有效值
（3）
即： （4）
可見，當 與 同號，即被測負載為電容性時，電容增大，電流 單調上升；而當 與 異號，即被測負載為電感性負載時，電容增大，電流 將先減小而后增大。因此，單片機可根據電容調節過程中采集到電流變化情況，判斷出負載的阻抗特性。在此基礎上，設負載 的等效阻抗為 ，由于測量電路為可調電容C與負載 并聯，然后再與定值電阻 串聯，根據電路串并聯關系，則有：
（5）
聯立（1）-（2）和（5），在已判斷得到負載的特性的情況下，便可以解出 中的電阻R和電抗X。結合頻率值即可得
（6）
（7）
因此，對于給定負載（如某單元電路），該測試儀能夠獲得給定工作頻率下的交流等效電路參數，便于電路的分析與設計。
3 系統測試
系統設計完成后，通過鍵盤設定激勵信號幅值和頻率，調節電容旋鈕，即可讀出負載的等效電路參數。首先測試并選取了三個R、L、C電路元件，其參數值分別為10，10mH，1uF。再將電路元件安插在萬用板上，借助萬用板連接線使其形成簡單的串聯電路和并聯電路，并同時具有典型的二端口結構，然后分別測試了信號頻率為1KHz時，負載的等效電路參數。用 Idealization（I）和Test （T）分別表示理論值和測量值，結果如表1所示。
表1 測試結果
Tab.1 Test results
電阻（） 電感（mH） 電容（uF） 串聯（；uF） 并聯（，mH）
I T I T I T I T I T
10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ； 1.65 9.97；1.59 9.91；0.15 10.04；0.23
測量 結果表明，在1KHz頻率下，所搭建的串聯電路具有阻容特性，而并聯電路具有阻感特性。等效電路參數測量結果與理論值存在一定差異的可能原因主要在于：除工藝等因素外，導線等所引入的分布阻抗。
4 結束語
本文設計了一種電路交流等效電參數分析儀，可用于完成無源二端口電路的等效電參數測量。在測量交流等效參數時（特別在用作RLC測試儀的情況下），若測量頻率較高，分布參數影響將較為顯著，對低標稱值元件的測量尤為不利。如何減小分布參數對測量結果的影響，還有待進一步研究。
參考文獻：
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單片機把通過測量元件、變送單元和A／D轉換接口送來的數字信號直接反饋到輸入端與設定值進行比較。然后，對其偏差按某種控制算法進行計算，所得數字量輸出信號經D／A轉換接口直接驅動執行裝置，對控制對象進行調節，使其保持在設定值上。
在電氣時代的今天，電動機一直在現代化生產和生活中起著十分的重要的作用。無論是在農業生產、交通運輸、國防、醫療衛生、上午與辦公設備，還是在日常的生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動機。對電動機的控制可分為簡單控制和復雜控制兩種，簡單控制是只對電動機進行啟動、制動、正反轉控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關元件來實現。復雜控制是只對電動機的轉角、轉矩，電壓、電流等物理量進行控制，而且有時往往需要非常精確的控制。以前對電動機的簡單控制的應用很多，但是，隨著現代步伐的邁進，人們對自動化的要求越來越高，使電動機的復雜控制逐漸成為主流。
國內外研究現狀
PID控制器最先出現在模擬控制系統中，傳統的模擬控制器PID控制是通過硬件（電子元件和液壓元件）來實現它的功能。隨著計算機的出現，把他一直到計算機控制系統中來，將原來的硬件實現的功能用軟件來代替，因此稱為數字PID控制器，所形成的一整套算術則稱為數字PID算術。數字PID控制器與模擬PID控制器相比，具有非常強的靈活性。電動機的的控制技術的發展得力于微電子技術，電力電子技術、傳感器技術、微機應用技術、自動控制技術、微機應用技術的最新發展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十年內發生了翻天覆地的變化。其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機為主的微機處理控制，形成數字與模擬的混合控制系統和純數字控制系統的應用，并正相全數字控制方向發展。電動機的驅動部分所用的功率器件經歷了幾次更新換代，目前開關速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現，脈寬調控方法、變頻技術在直流調速
由單片機作為電動機的控制器具有以下特點：
1．使電路更簡單。
模擬電路為了實現控制邏輯需要很多電子元件，使電路復雜。采用微機處理后，絕大多數控制邏輯可通過軟件來實現。
2．可以實現復雜的控制。
為基礎理由很強的邏輯功能，運算速度快、精度高，與大容量的存儲單元，因此有能力實現復雜的控制。
3．靈活性和適應性
微處理得控制方式是由軟件來完成的。如果需要修改控制規律，一般不必修改系統的硬件電路，只修改程序即可。在系統調試和升級時，可以不斷嘗試選擇最優參數，非常方便。
4．無需零點飄逸，控制精度高
數字控制不會出現模擬電路中經常出現的零點漂移問題。無論被控制量的大小，都可以保證足夠的控制精度。
5．可提供人機界面，多機聯網工作
現在普遍采用單片機作為電動機的控制器。實際上可作為電動機控制器的元件還有很多種，例如工業控制計算機、可編程控制器、數字信號處理器。
工業控制計算機科委功能強大，它有極高的速度、強大的運算能力和接口功能、方便的軟件環境；但由于成本太高、體積大，所以只用于大型控制系統。
可編程控制器則正好相反，它只能完成邏輯判斷、定時、計數和簡單的運算。由于功能太弱，所以它只能用于簡單的電動機控制。
單片機介于工業控制計算機和可編程控制器之間，它有較強的控制功能，低廉的成本。人們在選擇電動機的控制器時，常常是再先滿足功能的需要的同時，優先選擇成本低的控制器。因此，單片機往往成為優先選擇的目標。從最近的統計數字也可以看出，世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。彈片及時目前世界上使用量最大的微機處理器。
三、主要內容與待解決的問題
主要內容:
1、學習直流電動機原理及驅動技術，掌握數字PID控制技術；
2、完成相關設備的接口硬件設計；
3、通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；
4、系統聯合調試，寫出相應的使用說明。
現有條件： 直流電動機、直流發電機、MCS-51單片機、微型計算機
重點解決的問題：
利用數字PID技術實現對電動機的閉環控制
四、設計方法與實施方案
畢業設計的實施主要是結合直流電動機及單片機的理論知識，利用與其配套的實驗箱，完成預期要解決的實驗項目和實訓項目，從而對其結果進行分析與總結，通過數字PID技術提高電動機的效率。通過收集各種資料，完成畢業論文的撰寫。
五．進度計劃 畢業設計課題的相關資料的收集與整理，熟悉系統的相關操作和原理，完成開題報告。
第3周至第4周
系統學習直流電動機、直流發動機原理，完成硬件安裝與線路聯接。
第5周至第12周
系統學習數字PID控制技術、數字濾波技術。通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；完成直流電動機閉環控制系統；
第13周至第14周
聯機調試；開始整理相關資料，撰寫使用說明書和畢業論文。
第15周至第16周
全面完成畢業設計，準備進行答辯
預期成果：通過該系統的設計開發，為實現直流電動機閉環控制系統數字化控制奠定基礎。
六、參考資料
[1] 全.直流電動機實際應用技巧 北京：科技出版社
[2] 何立民.單片機初級教程[M].北京：北京航空航天大學出版社
[3] 孫涵芳、徐愛卿. 單片機原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社
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中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
應用型本科院校電子信息類專業的畢業設計一般要求學生獨立完成課題的方案設計、電路設計、原理圖與PCB圖設計、實物制作與調試、撰寫論文以及答辯等多個環節，是對電子信息類畢業生工程實踐技能和科學研究能力的綜合考核。但是，近年來由于高校擴招和生源質量的下降，以及畢業生就業壓力增大的影響，導致電子信息類專業畢業論文（設計）的質量出現明顯的下降。因此，如何提高畢業設計（論文）的質量已成為高校教學改革研究的一個重要課題。
1 畢業論文（設計）中的主要問題
1.1 學生缺乏工程實踐能力
我校工程實踐教育中始終存在著“重理論、輕實踐”的認識傾向，忽視了大學生實踐能力的培養，因此學生在做畢業設計時，有的不會做方案設計；有的缺乏研究思路和方法；有的儀器操作不熟練，不會排除在實物制作與調試中遇到的故障和問題，導致實物沒調試成功；這些極大地挫傷了學生的積極性，影響了畢業設計的質量。
1.2 學生投入的時間、精力嚴重不足
我校的畢業設計安排在第8學期的1～16周，正是企事業單位招聘的高峰時刻，由于如今經濟轉型，大學生就業壓力巨大，尋找一個好單位，需要花費大量的時間去參加招聘會和面試，如果面試成功，用人單位希望學生馬上頂崗實習，使得學生在畢業設計中實際投入的時間和精力不足，當然還有極少數學生忙于補考等遺留問題的解決也牽扯了大量的精力，影響了畢業設計的質量。
1.3 學生對畢業設計認識上有誤區
我校大多數學生認為畢設對尋找工作單位沒有影響，同時認為畢業設計總是可以通過的，沒有將畢業設計看成是大學實踐活動中最重要的綜合實習，是對自己工程實踐能力和創新能力的培養，是自己清晰了解設計過程的學習，是自己論文撰寫能力的培養，對自己在以后的實際工作中盡快適應社會，影響巨大。
2 提高畢業論文（設計）的措施和建議
2.1 合理設置課程體系，優化教學內容
我校作為應用型本科院校，為培養學生的工程實踐能力，對人才培養方案和教學大綱進行了修改，突出學生實踐能力的培養，使學生有進行系統設計、實驗分析和數據處理的能力。課程體系改革中進行了如下修改：（1）將課程體系分為公共基礎課、專業基礎課、專業必修課、專業選修課、實踐教學五個模塊。（2）重視專業基礎課程平臺建設，對電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術等教學內容優化，主要強調電路理論的基本理論和概念，電子器件的外部特性，突出實踐運用，加強實驗教學，在實驗性教學中增加設計性實驗。（3）對一些實踐性較強的課程，如單片機，將其由專業基礎課調整為選修課，考核方式為項目設計，突出學生的實踐能力。（4）針對應用型本科的特點，調整專業選修課程內容，突出實踐運用，將一些理論性較強的選修課進行調整，如模式識別、圖像處理等，調整為射頻電路及CAD技術、FPGA通信設計基礎、ARM原理與應用等。（5）優化實踐教學內容，增加了電子技術課程設計，專業實踐課程體系更加合理有序，符合認知規律，學生在一、二年級注重專業基礎訓練，培養學生的儀器操作能力和建立基本的系統概念，掌握基本的設計流程和動手制作實物的能力；三、四年級則是專業工程設計的培養，使學生具備獨立設計一個完整電子系統的能力。（6）為提高學生實踐能力，建立實驗室開放機制，電子工藝實驗室全天開放，學生自主管理，其他專業實驗室由學生申請，系部批準后對申請學生開放，盡可能提供實驗室給學生使用，提高學生的工程實踐能力。（7）改革教學方法和教學手段，在課堂教學和實驗教學中引入仿真工具和軟件，如MATLAB，MULTISIM，PROTELL等。尤其是單片機教學采用CDIO模式取得了較好的效果。（8）校企合作，與企業合建實驗室，如與TI公司合建單片機實驗室，將最新的電子技術引入教學中；并設立大學生創業創新基地，鼓勵大學生自主學習、探索和開展科研活動。（9）開設科技講座，擴展學生的知識面，激發學生的創新意識和興趣。
2.2 對畢業論文（設計）的時間、模式進行調整
（1）由具有中級職稱以上的有責任心的中青年教師組成畢業論文（設計）選題小組和指導小組，對選題的綜合性、實用性、創新性和時效性進行評價和篩選，強調選題以設計類題目為主，要求軟硬件相結合。（2）學生的選題時間可靈活調整，我校鼓勵學生參加各種學科競賽。如大學生電子設計競賽，在做畢業設計時可選取與學科競賽相近的題目；參加飛思卡爾的可選取智能車的題目；還有一些學生可在第6學期單片機實踐時就選取自己感興趣的題目作為選題，如有學生在單片機實習時做的是電子搶答器，畢設時做的是無線搶答器，學生完成得非常好。（3）對學生加強教育，認真開好畢業設計動員大會，提高學生的主觀能動性，畢業設計是一個自主學習、實踐、探索和創新的過程，是學生參加實際工作的一個預演，對學生很重要，消除學生的認識誤區，提高學生的積極性。（4）嚴格畢業論文（設計）考核制度，對在畢業設計中期檢查中不合格的給予警告，如在畢業設計中確實不合格的要求二次答辯，二次答辯還不合格的則畢業設計判定不合格。
3 總結
近年來我校通過不斷地探索和調研，借鑒其他學校的一些經驗并結合本校的實際情況，科學設置課程體系，優化突出應用型教學內容，合理安排畢設時間和組織機構，整合學校實驗室教學資源，與企業合建實驗室，充分調動學生的主觀能動性，達到提高畢業設計質量的目的，從實施的效果來看，已初步扭轉質量下滑的趨勢。
參考文獻
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中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）21-0165-02
0 引言
“互聯網+”是創新2.0下的互聯網發展的新業態，是知識社會創新2.0推動下的互聯網形態演進及其催生的經濟社會發展新形態?！盎ヂ摼W+”是互聯網思維的進一步實踐成果，推動經濟形態不斷地發生演變，從而帶動社會經濟實體的生命力，為改革、創新、發展提供廣闊的網絡平臺?；ヂ摼W+”是兩化融合的升級版，將互聯網作為當前信息化發展的核心特征提取出來，并與工業、商業、金融業等服務業的全面融合，其具體的應用包括工業、金融、商貿、智慧城市、通信、交通、民生、旅游、醫療、教育等方面。這個充滿創新的“互聯網+”時代，給相關的技術人員帶來了機遇和挑戰。
本文重點探討了在“互聯網+”時代技術背景下，如何有效把握單片機相關的教學內容和實踐方法的改革，才能突出培養學生運用所學知識和技能解決實際問題的綜合應用能力。
1 單片機教學與“互聯網+”時代技術的特點
《單片機原理與應用》是工科院校相關專業的重要的專業必修課，是一門集電子、計算機、語言編程等技術的應用性很強的課程[1-2]。了解單片機的工作原理，掌握單片機技術，將理論知識指導實踐生產，成為相關專業大學生的重要任務[3]。傳統的單片機教學方式，學生可掌握單片機的基礎編程方法和接口基本使用，而結合實際需求針對具體功能的單片機系統的綜合設計能力還有一定的欠缺。目前的單片機教學中，存在著理論課和實驗課結合力度不強，實驗內容陳舊、缺乏時效性，綜合實驗難以開展，教學方法陳舊，實踐教學重視度不夠，并且實驗手段單一且脫離實際，對實踐操作考核針對性不強等不足之處。“互聯網+”時代對單片機或嵌入式教學改革提供了機遇與挑戰，并對單片機教學在教學內容、教學方法和課程體系設置上都提出新的迫切要求。 “互聯網+”時代的技術載體是物聯網技術，其是物聯網思維的進一步實踐成果。物聯網架構的三個層次包括感知層、網絡層和應用層，其關鍵技術都涉及到單片機嵌入式系統的具體應用，這也為單片機教學改革提供了很好的教學題材、研究內容、方法探討。將“互聯網+”的相關技術應用到“單片機原理與應用”這門以實踐為主的教學中，鍛煉學生解決實際問題的綜合設計能力，為學生將來在“互聯網+”時代相關產業的就業提供技術儲備。
2 教學內容和方法改革
傳統的微機原理、單片機和嵌入式系統等相關課程傳統的教學內容是8086、51內核、ARM7內核單片機硬件結構、指令系統、匯編程序設計、中斷技術、定時器/計數器、串行通信、存儲器擴展技術、接口系統軟硬件設計等。結合“互聯網+”時代的產業技術要求，計劃將單片機整個教學過程更改為基礎理論研究和實踐動手創造兩個階段?；A理論研究階段即采取課堂集中授課的方式完成，其課程包括微機原理接口與技術、單片機原理和嵌入式系統原理及應用三門課程，此三門課具備實踐為主的特點，需要增加實驗課程的課時比例，各課程若總課時設定為48學時，實驗課時最低要保證16學時。同時結合“互聯網+”時代的相關技術和應用在基礎理論研究教學任務完成后，增加實踐動手創造必要階段，即在大三大四增加單片機課程設計階段及開展嵌入式短學期學習，特別是針對物聯網專業的學生，開展卓越工程師計劃，讓學生進公司進研發團隊，可參與具體的物聯網相關嵌入式產品設計。具體教學內容和方法改革如下。
2.1 課堂教學內容和課時安排
“互聯網+”時代的單片機課程的教學重點在于如何將單片機與無線通信的“互聯網+”技術緊密聯系在一起。單片機的課程基礎包括C語言、模擬電路、數字電路等課程，在進行單片機正式授課內容前，教學安排中要學生對重點基礎課程內容進行對應的復習。傳統的單片機課程內容一般離不開89C51相關的內容，這里建議單片機課程的對象可以采用新型市場上比較熱門的芯片進行對應的介紹學習，筆者課堂教學采用意法半導體主控制芯片STM8，總課時一般設定在至少48學時，實驗課時至少設置在16學時。32學時的課堂教學計劃見表1。此教學計劃中只針對性的講述STM8單片機常用的匯編指令以及循環和跳轉等匯編語言程序設計方法，重點講解單片機C語言程序設計和物聯網基礎知識的教學內容，重點讓學生掌握單片機最小系統以及應用設計方法的教學內容。
其中，用10學時進行嵌入式產品設計基礎知識學習，包括GPRS接口、藍牙接口、WIFI接口、GPS接口、溫濕度傳感器接口等，并提供給學生相關的學習資料和調試源代碼及過程，此過程以學生自主消化吸收為主。這一部分知識的掌握好壞程度在后續的單片機課程設計階段將得到進一步的提高。
2.2 基礎實驗內容和課時安排
課程的基本實驗安排是至少16個學時，與32個學時的課堂教學穿行，有效提高學生動手能力及學生學習掌握STM8片內資源使用及相關類似單片機的開發環境安裝、開發工具使用單片機軟件的編程方法。在實驗過程中，采用STM8單片機實驗箱，實驗2人一組，編程語言采用C語言為主，匯編語言為輔的方式，完成4個題目的實驗內容。實驗題目以及內容要求見表2。
這6個實驗涵蓋了學習任何一種單片機的基本思路和STM8單片機的程序設計的具體課堂教學內容。在整個實驗過程中，建議學生上機之前對實驗內容進行了解，上機過程中集中時間進行調試，在實驗教師的幫助下，學生了解單片機的使用方法及掌握單片機編程知識的基礎上，進一步加強其發現問題以及解決問題的能力，為后續的短學期課程設計以及畢業設計的進一步實踐打下堅實的理論基礎。
2.3 課程設計內容和課時安排
在學生完成單片機的課堂教學以及基礎實驗內容后，在大二下學期即可安排短學期進行單片機課程設計，時間安排在兩周較好，課程設計內容為設計實現一個完整功能的單片機應用系統（這里強調不局限某種單片機），學生2-3人一組，每個組成員項目分工，最終課程設計考核采用現場實物與PPT答辯的方式，在這個過程中，每個小組成員通過查閱論文資料選擇自己小組的設計題目，然后題目需有教師確認后方能進行。學生整個過程中，主動完成設計總體方案、設計原理圖與PCB、最后焊接PCB板、硬件調試、軟件調試等一系列實踐相結合的工作，其中教師需要安排4個學時的答疑時間給同學，幫忙解決一些同學解決不了的問題。在課程設計考核過程中，學生以組為單位匯報PPT（PPT內容必須包括項目進行過程中遇到的問題，如何解決的），教師集中評點，指出各小組設計方案中的優缺點，給班級同學一個共同交流學習經驗的機會，同時也培養了學生的學習興趣和創作熱情。
電子信息工程專業作為實踐性、應用性非常強的理工科專業，學生必須具備扎實的基礎理論知識，具有較強的實驗技能，今后才能順利地從事電子設備和信息系統的維護和研發。要實現這個目標，必須十分重視相關課程的建設，搞好實驗教學改革。而單片機原理與接口技術課程作為電子信息專業的一門專業主干課程，其應用性非常強，設計性實驗開設質量對于學生今后就業、工作至關重要。
一、教學現狀
單片機原理與接口技術課程是電子信息工程專業核心課程之一，理論的重要性不言而喻，但在實驗教學方面大都還是停留在傳統的實驗模式上，離培養學生實踐動手能力和創新精神還有差距。很多學生反映，課程學習下來理論基本掌握了，驗證性實驗也能順利完成，但要真正完成一個實際項目時，卻無從入手。出現這種現象原因是多方面的，筆者認為主要有：
1.教學模式方面的原因。傳統教學方式中，教師主要注重于理論的完整性和知識結構的完備性。理論上從單片機的結構講起，然后講匯編指令和c語言編程，再講硬件接口及相關的程序編寫，最后講一兩個實例，課時也就差不多用完了，再想講其他東西就沒有時間了。實驗也注重基本原理和基本方法的訓練，為了讓學生認識單片機的基本組成和基本指令，所開出的實驗就占了大部分實驗課時，最后只能做幾個綜合性實驗或做一個簡單的設計，這樣就結束了整個課程的學習。
2.教師方面的原因。自從高校擴招以后，學生的數量劇增，而教師并沒有同比例增長，教師承擔的課時量太大，教學壓力過重。具體到單片機原理與接口技術這類專業性和實驗性都非常強的課程，存在著精力投入不夠的問題。如果要改革實驗教學的模式，以設計性實驗為主的話，教師就要投入非常多的精力。
3.評價體系方面的原因。就評價體系而言，目前通行的仍然是以分數的高低來評價學生學習成績的好壞。一般采用平時成績、實驗成績、考試成績各占總成績的一定比例來得到學生課程的最后得分。對有些課程來說這種方法是比較科學的，但對單片機原理與接口技術課程，就會存在這些問題：學生成績不低，但一旦面臨實際問題時，無從入手，沒有達到本課程的教學目標。
二、解決對策
為提高單片機原理與接口技術課程教學質量，培養學生解決實際問題的能力，筆者認為，提高設計性實驗開設的質量是教學改革的重點，應該從以下幾點來改革：
1.教學模式。提出和采用新的教學模式，實驗開設要特別注重開出的設計性實驗質量。新的教學模式主要包含理論教學和實驗教學兩個方面。在理論教學中，單片機的結構和基本指令講解要精，應通過實例來將相關的知識串起來，力求通過具體實例的講解達到以較少的理論課時就讓學生真正掌握單片機的結構和指令的目的。在實驗方面，則采用以開設設計性實驗為主、驗證性實驗為輔的方法，并提高實驗課的課時數。適量開設驗證性實驗，在課堂內只做1～2個，而將大部分實驗內容放在課堂外，由學生通過開放實驗室單獨完成。增加較多的設計性實驗，供學生選做，在教師精心指導下，讓學生在課外準備，課內完成，切實提高學生的實戰技能。
2.教師自身的定位。教師應自覺提高自身做項目的能力，并保證足夠的精力投入到教學中去。教師要注重平時積累，一方面，要自己動手，精心制作好幾個作品。另一方面，也可以通過提出選題，指導學生去做，將完成后的作品及文檔全部存檔。只要通過2～3年的積累，就可以形成難度、層次區分較為合理的項目選題庫和作品庫，既為后續班級的教學創建了良好的條件，對后續學生的實驗起到示范和引領作用，又為今后的教學工作減輕了負擔。要做好這些，就要求教師充分明確自身職責，牢固樹立以教學為中心的觀念，保證有足夠的精力投入教學中。
3.評價體系。作為評價體系，要改變傳統的基本是以分數論英雄的模式。單片機原理與接口技術課程如果只是掌握了一些理論知識而沒有實戰能力，分數再高都不能算是學好。作為對學生的評價，筆者認為一定確立以實踐能力為主體的評價體系，通過對學生做的項目難易程度、項目完成的效果等驗收情況來給出合適的評價。
三、設計性實驗開設與評價體系建立中要注意的幾個問題
想搞好單片機原理與接口技術課程建設，提高學生的實戰能力，就要以設計性實驗的開設為重點來進行整體設計。筆者認為需要特別注意抓好以下四個銜接：
1.理論與實驗的銜接。理論教學是單片機原理與接口技術課程教學中必不可少的組成部分，但其開設方式不能采用傳統的教學方法，而應設計出一種項目教學或稱為專題講授的形式來進行。首先，要講透基礎部分，筆者認為可以分成單片機的內部結構、單片機的指令系統、程序編寫的基本思想、硬件接口構建等四個專題進行。其次，要針對課程特點，做好五個簡單項目，如外部中斷的使用、定時器中斷的使用、并口的擴展、串口通信、ad和da轉換。最后，要對相關知識點全面整合，綜合演練，實戰2～3個較為復雜的綜合性項目，進行原理圖分析、算法設計和程序分析，并制作出作品進行演示。按這種思路設計，理論教學大致課時數為36～48個課時，實驗課時數為24～36個課時。
據此分析，實驗教學則應充分重視設計性實驗的開設。與理論教學相對應，每講完一個項目，就要依托該項目開設一個設計性實驗，每個實驗3～5個課時。通過簡單的5個項目和較復雜的2～3個項目的訓練后，學生能掌握單片機開發和設計與實物制作的基本方法和技能。當積累了2～3年后，有了很多已成功的項目可參照時，不同的學生就可以選做不同的設計性項目。在進行單片機原理與接口技術的課程設計時，則應要求學生在設計性實驗的基礎上進一步深化，將多個部分綜合在一起設計制作一個更復雜、具有較完備功能的實際系統。這是一個由理論出發，通過基礎實驗、簡單的設計性實驗、復雜的設計性實驗，最后完成復雜的課程設計過程，符合循序漸進的教學規律，實現了該課程理論與實踐的完美結合。在此過程中，設計性實驗的開設基本覆蓋了單片機原理與接口技術課程的所有知識點，使學生牢固掌握基本理論，熟練掌握基本設計思路，綜合應用基本設計方法，從而達到學以致用的根本目的。
2.驗證性實驗與設計性實驗的銜接。驗證性實驗是指為驗證已經學習過的理論知識所設置的實驗；設計性實驗是指給定實驗目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗。驗證性實驗作為一種傳統的教學方法，在現在的實驗教學中也還有一定的作用，可為設計性實驗的開設提供一些必要的基礎。現在的驗證性實驗一般是在相應的實驗箱上完成，通過開設1~2個驗證性實驗可讓學生了解單片機的基本構成和基本工作原理，所以在開設設計性實驗前開設驗證性實驗是非常必要的。同時，一些設計性實驗的開設可在實驗箱上對驗證性實驗進行改造而成，特別是對于開始的簡單的設計性實驗更是如此。比如一些驗證性實驗，所有的電路硬件在實驗箱中是現成的，同時給出相應的實驗程序范例，學生就可以在實驗箱上進行驗證，對所做實驗的功能進行分析。教師只需要在理論教學時將程序流程圖和涉及的算法講述清楚，最后要求學生去編寫程序，然后再進行功能驗證即可。采用這么一種由驗證性實驗作為基礎并進行改造的方法對于以基本原理的掌握為目標的簡單的設計性實驗具有很強的可操作性，有利于驗證性實驗到設計性實驗的自然銜接。
3.課堂與課外的銜接。設計性實驗開設要做好課堂與課外的銜接。因為設計性實驗是要學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗，所有的實驗方案不可能僅在幾個課時的實驗課上完成，主要工作要在課外完成。一方面，實驗方案的制訂、原理圖的設計、實物的制作等主要在課外完成，實驗課中主要是在教師的指導下進行調試和測試。另一方面，設計性實驗很難一次性成功，往往需要多次嘗試、反復修正才行，這些必須在課外完成。要使設計性實驗真正達到較好的效果，除了在理論教學中要注重和實驗教學銜接外，課外的銜接尤其重要，要做好實驗室開放，讓學生在課外能夠較方便地利用實驗室的資源，也應鼓勵學生采購一些比較簡單的單片機開發工具，如簡易開發版、燒錄器等。
4.評價標準的再定位與評價體系建立的思路。驗證性實驗往往只涉及一門課程的一個章節或一個知識點的內容，學生通過驗證性實驗，可以使所學理論知識具體化和形象化，加深對所學知識的理解與掌握，培養基本動手能力。設計性實驗突出它的自主設計性，可以是單一知識的運用，也可以是多知識點的綜合運用，給出實驗目的、要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現，所以設計性實驗帶有試探性、研究性，在時間上也需要課內與課外相結合。
由于驗證性實驗與設計性開設的目標不同，所以最終的考核方式也不同。對于驗證性實驗，教師可以直接根據學生所做的實驗報告評判其實驗成績。傳統的做法是百分制。一般每個實驗成績包括三個部分：實驗預習（20分）、實驗操作（40分）、實驗報告（40分）。使用傳統的百分制，可以評價學生是否掌握了基本理論和設計方法。但設計性實驗所涉及的知識點數量不同，綜合運用的效果不同，設計方案是否得當，步驟是否簡易可行，實驗的成本、效率是否令人滿意等等，都不能一概而論，因此需要結合各方面進行綜合的評定。設計性實驗的考核要貫穿這樣一個原則：淡化結果，注重過程。對于設計性實驗我們更重視學生在整個設計過程中的表現，而測定結果只作為考核的次要因素。學生在設計方案中是否有獨到新穎的想法，整個實驗思路邏輯是否清楚，實驗過程是細節嚴密還是顧此失彼，結果是否可信等都是評定設計實驗成績的重要因素?？己酥幸浞止膭詈涂隙▽W生在設計過程中所表現出的敢于挑戰、主動學習、大膽創新的精神，以及由此帶來的思維水平和實踐水平的全面提高。
因此，設計性實驗不宜采用傳統的百分制，筆者認為，宜采用優、良、中、及格、不及格5個檔次來進行評定。首先明確“優”和“及格”的標準，在“優”的標準下，適當下降一點作為“良”的標準，“及格”標準高一點作為“中”，達不到“及格”標準的就判定為“不及格”。比如，每一個項目都設定多個指標，完全達到指標并有所創新的評為“優”；完全達到指標而無創新的可評為“良”；實現主要指標可評為“中”；實現部分指標，能體現設計者掌握了基本相關基礎知識則可評為“及格”；沒有實現任何指標，或沒有做的評定為“不及格”。這樣就應在設定實驗指標上著手，針對具體的實驗進行不同的設定，才能比較準確地定性評價學生的實驗能力，這一點仍需在實踐中不斷探索和改進。
四、結語
單片機原理課程是電子信息科學與技術、機械設計制造及其自動化專業學生的必修課，但從多年學生平時上課的表現和考試的結果，以及從學生走向工作崗位的問題反饋來看，我校的單片機原理課程教學當中存在著一些不足之處。如教學內容過于陳舊，匯編語言的教學方式過于死板，實踐的方法跟不上當今工作崗位的要求等。為響應學校創建省級示范應用型本科院校的要求，全面提高我校的辦學質量和辦學水平，在2008年，我們對實用性較強的專業技術課單片機原理的教學進行了探索性的改革實踐。
1課程教學存在的問題
多年來，我們的單片機原理課程教學都是以匯編語言為主，從每屆學生考試的結果來看，學生對匯編語言部分知識的掌握比較差。對于單片機這樣的以培養學生的產品設計應用能力為主要教學目標之一的課程來說，編程語言掌握不好，學生對單片機原理的掌握可想而知。究其原因，主要是匯編語言是低級語言，僅是機器指令的簡單符號化，寄存器使用相對高級語言操作繁雜，并且要求學生具有一定的硬件基礎知識，顯然學生在短時間內難以完全掌握。
目前大多數高校的理論教學過程都是采用先基礎后應用的模式，即單片機硬件結構、指令系統、匯編語言設計、外部系統擴展、接口技術和應用系統設計，這種方法雖然思路清晰，但是存在著過于機械性的弊端，缺乏生動、直觀的實物等輔助教學手段，這樣便使學生覺得學習單片機枯燥乏味，沒有現實意義，缺乏興趣，嚴重影響了教學效果。實踐教學上形式單一且重視不夠。當前的實踐課教學大多以單片機實驗箱為實驗平臺，而開設的也多為驗證性實驗。觀察中我們不難發現，學生在做實驗時大都是用實驗指導書上已經寫好的程序資料，幾乎沒有多少同學去分析程序的流程，更不用說去研究讀懂那些代碼了。另外，對于用到電路硬件的實驗，也只是按實驗指導書要求在實驗箱上做簡單的連線，沒有一個整體的電氣原理圖概念，再加上實驗條件的有限，不可能每個同學都能得到老師的輔導。導致學生過度追求實驗結果，而忽略了硬件設計、軟件調試等過程。
另外，我們的單片機教學都是以8031或MCS-51為例來進行的，多年來基本沒有變化，實際在市場上單片機已經發展出了很多品種，即使是51系列的單片機也是非常豐富的。比如:有內置看門狗的，有內置PWM的，有內置SPI的和內置A/D，/D/A的等等。但是學生們卻知道的很少。
2課堂教學改革
2. 1多媒體教學和傳統教學模式相結合
隨著大學教育教學改革的深人，多媒體教學將更加廣泛地應用于各種教育教學領域。傳統教學方法是以課堂教學為主，以教師為中心進行的教學，而對單片機原理課程這種實踐性較強的課堂教學，顯然傳統的教學方法不能充分調動學生學習的積極性，而多媒體教學方法是通過計算機技術、網絡技術、多媒體技術和現代教學方法進行的教學活動，集文字、圖像、聲音、視頻影像、動畫等各種信息于一體，教學更加形象、直觀和生動。例如通過使用豐富的網絡資源，同學們能夠了解當前有關單片機的新書訊、新技術、新信息和相關領域的內容，了解單片機應用和發展的現狀。同時在每章節的最后把網絡上具有代表性的和應用性的問題搬到課堂上，組織大家一起進行討論和分析等，能使課堂學習的基礎知識和實際應用聯系在一起。這樣就可以引導同學們學會搜集和消化網絡上的有關資源，學會查閱單片機廠家提供的芯片技術資料，為將來自己進行軟硬件設計打下基礎。
2. 2在匯編語言教學中引入標準C語言
鑒于匯編語言不容易掌握，教師在講授完單片機原理硬件結構、指令系統和匯編語言程序設計章節之后，可引人單片機標準C語言的教學內容。其內容主要包括C的基本語法、C的數據結構、C的存儲結構和C的流程控制等知識要點，并且在講解的過程中跟匯編語言作對比，理解兩者在端口和中斷等定義上的不同，同學們在了解單片機硬件結構的基礎上，理解C的數據結構、存儲結構與單片機硬件結構的相互對應關系。另外，在學習的過程中，要讓同學們認識到C語言相對匯編語言的優點:如C語言的可讀性、可維護性好，便于維護和調試以及代碼重用和移植等。
這樣以采用匯編語言和C語言進行對照的教學模式，學生可以很快地在短期內掌握單片機原理應用的編程，無疑會對后期的學習有相當大的益處。
2. 3引入單片機最常用的開發工具Keil C51
集成電路的發展使得單片機的性能不斷提高，應用領域日益廣闊，單片機編譯調試工具也在不斷完善。最常用的開發工具Keil C51是由美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，Keil C51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面，同時該軟件系統隨著Windows版本的更新不斷地完善，另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。圖1為操作的軟件系統界面圖，窗口標題欄下緊接著是菜單欄，菜單欄下面是工具欄，工具欄下面的左邊是項目管理器窗口，在該窗口既可以查看項目的文件情況，也可以查看程序執行時寄存器的實時值J在管理器窗口的右邊是編輯窗口，它的下面是命令窗日和各種輸出信息窗口，對于這些窗口可以通過視圖菜單( View)下面的命令打開或關閉。
在引入標準C語言的基礎上，為了大學生們走向社會后，能夠更快適應工廠企業的單片機相關產品的開發，我們又引導同學們掌握此開發平臺的使用方法，這樣為在以后打下一個很好的工作基礎。
3實踐教學改革
3. 1變革傳統的實驗模式
我們嘗試改變傳統實驗過程中以驗證性為主的實驗模式，指導教師僅提供實驗的方向，學生根據實驗目的和要求，提前預習，自己到圖書館或者網上查閱相關資料，設計實驗方案，編寫相關的實驗程序。在實驗中遇到問題可與小組成員討論解決，最后得到實驗結果。學生應根據自己的實驗過程撰寫實驗報告，包括學生實驗中遇到的問題，以及提出的解決方案。同時教師也可以組織學生間進行交流，對各組實驗結果與報告展開分析和討論叫，從而提高大學生的研究能力和科學實驗能力。
3. 2充分利用好課外時間
