单片机原理及应用精选(九篇)

第1篇：单片机原理及应用范文

关键词：单片机；教学；实践

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0181-02

单片机具有体积小、控制功能强、可靠性高、性价比高等特点，得到越来越广泛的应用。目前，很多工科高校都开展了《单片机原理及应用》课程，并且在各相关专业中占有重要地位。《单片机原理及应用》是一门实践性、综合性很强的课程，可以综合学生所学的电路、数字电路、模拟电路、可编程逻辑器件、编程语言、控制系统设计、传感器等多门基础课和专业基础课的知识，主要培养学生进行智能化电子系统整体设计能力。《单片机原理及应用》必须加强实践教学才能取得好的效果。但是，目前在实践教学过程中所使用的教学设备主要是实验箱，其主要元件一般是目前已经淘汰的插接式器件，同时由于实验时间场地的限制，学生很难有足够的实践时间。为此，本文设计了单片机教学实践系统，主要元件均采用贴片元件，体积小、成本低，可直接使用计算机的USB接口供电和下载程序，并且采用了目前单片机应用领域最流行的多种总线技术，CPLD技术等，使学生可以从认识元件开始，到设计、加工、调试、设计较复杂测控系统，全面培养学生的设计、实践能力。

一、单片机实践教学系统组成

为使学生在学生使用过程中，尽可能学生更新的知识，并且与教学过程相匹配，同学又要留有足够的扩展空间供学有余力的学生有更多深入学习的机会，因此在设计过程中，既保留的目前教学课本中最经典的教学内容，同时，又引入了目前实际应用领域中广泛使用的新技术。系统主要组成如图1所示。

教学系统以AT89S52单片机为核心，设计了CPLD扩展电路、人机接口、模拟信号输入输出电路、数字量输入输出电路、存储器扩展电路及几种比较典型的应用电路。

二、单片机实践教学系统电路设计

1.CPU及CPLD扩展电路设计。CPU选择AT89S52作为主控CPU，可以在线编程，内部8K的Flash存储器，不需要扩展程序存储器，内带看门狗，最大工作频率33MHz。扩展8K数据存储器（62624），可以满足学习需要。数字量的输入、输出罗辑均由CPLD实现，CPLD采用EPM7128，它带有2500门，128个宏单元，8个逻辑阵列，可用输入输出引脚100个。CPLD输出实现数字量的输入、输出外，还实现单片机总线扩展的锁存器、译码器等需要的数字逻辑单元。为学生使用方便，为学生提供输入、输出接口、计数器、数值比较器等基本数字电路的程序示例及单片机控制程序示例，以保证没有学过CPLD的同学无障碍的学习使用单片机。

2.模拟信号输入输出电路设计。模拟信号输出采用目前教学过程中普遍采用的8位逐次逼近型A/D转换器ADC0809，带8个模拟通道，芯片内带通道地址译码锁存器，输出带三态数据锁存器，启动方式为脉冲启动方式，每一通道的转换时间大约100微秒。模拟信号输出通道采用DAC0832，它由8位输入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A转换器组成。模拟信号的参考电压均采用REF195设计，输出5V标准信号。地址译码及选通信号等逻辑信号均在CPLD中编程实现，可以使学生充分灵活的实现自己的接口设计。

3.人机接口电路。人机接口电路采用了单片机电路最常用的键盘、数码管管理器件HD7279作为核心电路，设计了3×4的小键盘及四位数码管，可以满足测控的基本需要，同时可以满足学生对于人机接口程序设计联系的需要。

4.USB下载电路及供电电路设计。单片机实践教学系统采用USB供电，即可以保证学生可以充分自由的使用教学系统，同时也保证使用安全。单片机程序下载采用USB下载，提供给学生上位机的下载程序，方便学生使用。下载电路采用AVR的单片机Atmeg8为核心，Atmeg8是一个简指令单片机，是一款功能强、可靠性高的工业级单片机，内带Flaseh、SRAM、EEPROM等典型存储器，A/D转换器等实用的单元。电路设计中除了将它用于程序下载外，还提供了一路数字量和一路模拟量的输入，以使学有余力的学生可以学习到一种新的单片机，扩展单片机知识。

5.典型应用电路设计。为保证学生不仅学到单片机的基础知识，还要兼顾目前流行的新技术，同时又要提高学生的学习效率，在尽可能短的时间内学习到更多的知识，选择了三种典型的新器件，既具有实用性，又具有代表性。其中DS18B20是基本于单总线的温度传感器，DS1302是基于SPI总线的日历时钟芯片，AT24C02是基于二线串行总线的EEPROM芯片，三种芯片采用了三种不同的总线，基本涵盖了单片机测控领域最常用的串行总线方式。

第2篇：单片机原理及应用范文

关键词 单片机 精品课程 课程建设

中图分类号：G424 文献标识码：A

Model Curricula Development in Principle and application of MCU

LEI Jun， ZHAO Rong， LUO Min

（School of Electrical & Information Engineering， Hubei University of Automotive Technology， Shiyan， Hubei 442002）

Abstract Through the research on aspects of SCM curriculum theory teaching， practice teaching， teaching staff， teaching reform， etc.， for the microcontroller strong practical courses， introduction of Keil and Proteus simulation software programming software， promote the improvement of the overall level courses. Students through experiments and class-based， single-chip program written in C language， to stimulate interest in learning， encourage students to participate in competitions projects to improve innovation and practical ability.

Key words MCU； model curricula； curriculum development

0 引言

单片机原理及应用是电类专业的专业课程，是学习后续课程的重要基础。单片机课程组按照“思想先进、目标明确、改革领先、师资优化、设备精良、教学优秀”的指导思想，建设校级精品资源共享课程。目前“单片机”课程已经形成完整的教学体系结构，拥有一支教学水平与学术造诣较高的教学梯队，实验设备完善，教学手段先进，教学形式灵活多样。

1 夯实理论环节

从2003年以来，课程组重新进行了教学大纲的编写工作，选择优秀教材，不断地对单片机课程进行教学改革。根据课程的需要，修订了部分多媒体课件，完成了实验指导书的重新编写。在课程教学中积极采用现代化的教学手段，网络化教学取得了很好的效果，单片机与Keil教学协调配合，在教学中引入Proteus单片机仿真软件，为学生直接应用计算机完成单片机系统的构模、分析和仿真打下基础，加深了对课程内容的理解和掌握，提高了学生综合运用所学知识分析、解决问题的能力。利用学校先进的网络教学环境，建立了形式多样的各种多媒体教学课件及网络教学资源库。目前网上已具备的教学资源有：（1）教学大纲；（2）教学日历；（3）教材内容；（4）习题解答；（5）电子课件（PPT）；（6）网上留言；（7）实验指导；（8）参考文献。丰富的教学资源方便了学生的课程学习，在课程教学中发挥了有效的作用。

2 加强实践环节

在理论课程教授完毕后，本课程进入实践环节，其目的是使同学们扎实牢固地掌握单片机知识，培养创新思维、独立分析问题和解决问题的能力，同时提高实践动手能力。课程组依据我校的办学指导思想和特色，充分依托东风汽车公司这个大工程背景，构建了课程的实践教学体系，如图1所示。将单片机传统的验证性实验与综合性设计性实验相结合，培养学生的创新能力。将现代化的计算机辅助工具用于实验教学过程中，使学生学会如何应用现代化手段仿真和解决实际系统的控制问题，调动学生对课程的学习兴趣。教师在整个教学过程中不仅仅是授课，还要配合实验课教师指导实验、参加讨论，负责答疑和解决教学过程中出现的各种问题。

实践教学以能力培养为核心，由浅入深、分层设置。通过实践教学体系的培养，学生的实践能力和专业素养得到了提高。在教师的指导下，学生按要求自己独立完成实践内容，出现故障和问题自己解决。将课外创新实践活动与课程实验教学环节相结合，组织、指导有兴趣的学生参加电子设计、智能汽车竞赛等活动，例如在智能车控制系统中，涉及单片机编程、PCB电路板的制作等都是单片机课程中的知识点。通过此类活动提高了学生对课程的学习积极性，加深对课程内容的理解，培养学生的创新实践能力。

图1 单片机课程的实践教学体系

新教师须具备实验室工作和下厂工程锻炼实习经历1～2年，才能参加教学工作。通过下厂工程锻炼实习，使得青年教师从中得到锻炼，增强了工程意识，提高工程应用能力；通过实验教学、实习教学、指导学生的课外科技实习和创新活动，并结合工程锻炼实习收获成绩进行教学法研究，以更新充实理论教学与实验教学的内容，改革教学方法和手段。鼓励或计划安排教师进行学历提高学习，到兄弟院校进修培训，为提高自身的理论知识、教学水平、科研能力及综合素质进行再学习。课程组成员老师已经连续八年负责全国大学生 “飞思卡尔”杯智能汽车竞赛的指导，从2006到2013年，面对全国高校强劲的竞争对手，在此项赛事上先后三次获得全国一等奖，两次全国二等奖，多个赛区一等奖和二等奖的佳绩，并最早打破我校学生参加部级综合赛事无一等奖的历史。

3 结束语

单片机是一门实践性很强的课程，课程的目的是培养学生对单片机硬件及其扩展系统的分析能力和工程应用能力，通过理论教学与实践教学相结合，注重学生综合实践能力的培养，这就要求学生多动手。任务驱动项目教学法是学生在老师老师的引导下，通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动。目前各类电子竞赛就提供了大学生开展创新工作的平台，学生组成项目组，在指导教师的指导下，紧紧围绕比赛内容开展工作，设计方案，在完成项目的过程中，大学生的实践能力得到提高，有了团队协作意识，有助于增强其创新、创造、创业意识和动手能力，学生在参加项目的训练中，提高了创新能力。

通过校级资源共享精品课程建设将单片机教学辐射到课程设计、毕业设计、大学生竟赛等方面，培养学生创新能力，促进课程总体水平的提高。通过课程改革的实践与探索，学生经过单片机课程的理论学习、实验、课程设计以及毕业设计等环节的锻炼，提高了工程实践能力，多位学生在全国大学生智能车竞赛、全国大学生电子竞争等比赛中获得好成绩。

基金项目：湖北省教育厅教学研究项目（2010265）；湖北汽车工业学院2013年精品资源共享课程专项（单片机原理及应用）

参考文献

[1] 刘喜双，姚健.单片机课程实践教学改革探索[J].教育探索，2013（8）：31-32.

第3篇：单片机原理及应用范文

【关键词】单片机；教学改革；探索与实践

单片机具有控制功能强、体积小、功耗低、性能价格比高的特点，广泛应用在家用电器、智能仪器仪表、自动化及工业控制等各个领域。《单片机原理及应用》课程在强调高技能型人才培养的电类专业中，是一门重要的专业基础课，是中职电子类毕业生拓宽就业面的重要知识。作为一门综合性、实践性极强的课程，《单片机原理及应用》可分为理论教学与实践教学两部分。其课程特点是概念多、逻辑性强、连惯性强、内容抽象，对于中职学生来说，入门难，不易掌握，一个知识点掌握不好就可能影响到学习的兴趣。目前，如何安排单片机的教学内容，让学生既能了解新技术又能对单片机的应用技术融会贯通；如何设计教学方法，激发学生的学习兴趣，真正理解和掌握单片机技术，是中职单片机教学中急需解决的问题。根据多年的单片机教学实践和应用体会，我们对单片机课程进行了一些改革，并取得了一定的成效。

一、转变传统的教学思路，确立“做中教、做中学”的教学理念

由于单片机的专有名词多，内容抽象，指令丰富，同时涉及到电路原理及性质，仅凭教师单纯地讲授，即使想像力十分丰富的学生理解起来也比较困难。按照传统的教学思路，学生只有课程学习的最后才接触到单片机的实际应用系统，而在此之前的学习，由于学习目标不明确，学生会感到学习内容枯燥乏味，故而学习的兴趣不高，到后面表现为学习后继动力不足，最后，在讲述单片机的综合应用实例等重要部分时，学生想学也学不下去了。

为了提高学生的学习兴趣，提高教学质量，首先，确立以学生为中心的教学理念。教师作为主体体现教学的主导性。学生作为主体体现教学的学习过程中的主动性。教师要成为导航者、辅导者，把大量的时间留给学生去自主探索，相互协作学习，教师的作用是告诉学生学什么，怎么学，并帮助学生解决通过努力解决不了的问题。其次，确立以实践为重点的理念。结合中职生的学习特点，在课程学习的开始，我们通过几个简单的任务来引导学生理解单片机的基础知识，建立“做中学”的思路，激发学生自学的潜能和兴趣。例如，在学习单片机结构原理的内容时，由于学生刚刚接触单片机，只用一个生活中常见的不断闪烁的信号灯作为任务，让学生自己根据以前学过的电路知识，自己连接电路，并向学生演示如何控制电路，如何下载程序，激发学生的求知欲，使其带着疑问去学习，其效率比单纯的理论讲授要高得多。在此基础上，再引导学生进一步增加任务的难度，进而理解单片机的结构与工作原理。

二、单片机教学内容和教学组织的改革

（一）基于C语言的教学内容

近年来，单片机技术发展很快，51系列单片机是最经典的微处理，也是较容易学习的一款单片机。另外，51系列的单片机在网络上的教学资源丰富，学生可以通过上网授索相关的教学知识，及在网络上单片机高手的经验心得，同时，学生若能够很好的掌握51系列单片机，再学习其他系列的单片机也变得容易。综合考虑，在硬件上，单片机的型号我们仍以传统的51系列单片机为主。

如今企业的单片机项目开发，一般都采用C语言。为适应时展的要求，在单片机的程序编写教学上，我们采用C语言。根据单片机学习的规律，结合C语言的特点，在课程内容安排上，采用这样的模式：概述、硬件结构、I/O口、中断与定时系统、串行数据通信、应用。其中指令系统的讲解穿插在各个章节中，以案例形式讲解。案例中用到哪条指令就讲哪条指令，不再单独讲解，也不再单独讲解指令的寻址方式。在各章中由浅入深的工程案例中，带着学生一边复习巩固C语言知识，一边介绍C51与标准C语言的不同点和编程注意事项，并逐渐让学生熟悉编写大规模C语言程序的思维模式。

（二）构建模拟与实体实验平台共同教学的实验模式

利用计算机、KeilC51仿真器和Protues软件创建一个可视化虚拟电子类实验室。通过操作这些虚拟的实验仪器或设备。完成各个工程案例的设计与实现。利用仿真技术达到真实效果相一致的教学要求和目标，从而在不增加硬件投入的基础上，提高学生的创新能力。Proteus与其它单片机仿真软件不同的是。它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，解决了实验和工程应用之间脱节的问题。该软件是目前唯一的一款能对单片机进行仿真的EDA软件。在实践过程中发现，选用KeilC51uVision2软件编泽调试比较合适。该软件支持众多不同的MCS51架构的芯片，集编辑、编译和程序仿真等于一体，同时还支持PLM、汇编和C语言的程序设计。界面友好易学。

单片机课程的实验教学，除了利用Protues软件构建其虚拟现实电子教学实验平台外，必须补充单片机的综合设计实验，这是在前面实验的基础上进行的，旨在让学生对实际的单片机应用系统有个感性的认识，也锻炼学生实际应用设计能力。安排的内容是通过教师给出设计题目，由学生自己设计单片机系统电路、选择器件，然后按照自己的设计焊接实验板，并编写程序调试电路，实现题目要求的功能，在制作过程中出现的问题与故障，要自己找到切实可行的解决办法。这样，就培养了学生的工程意识，让学生知道如何应用所学的知识用到真正的系统设计上。

（三）结合项目教学法，在教学中引入案例

“项目教学法”是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，根据课程目标、教学内容及教学特点，以恰当、实用、渐进为原则设计课程教学项目，在实施过程中，按照由简单到复杂的顺序实施各个项目，每个项目的实施以行动导向教学原则为指导。教学过程分采用资讯、计划、决策、实施、检测、评价六个阶段。

同时结合案例教学，每个的任务实质上就是一个案例。在单片机教学中，运用案例教学。可以大大缩短理论与实践的差距，提高学生解决实际问题的能力。很多学生在上实践课时大都有这样的感觉，他们学到很多关于单片机技术及其相关课程的理论和技术，但回到实践的时候却不知道如何使用，从何入手。究其原因，就是学生没有接触过单片机技术和其课程整合的实际问题，离一线课堂操作的距离还很遥远。而运用案例进行单片机的实践教学，创造机会让学生接触与实际应用相近的案例，能有效地缩短学生学习时间。比如。在教学过程中。以一个完整的项目开发为案例，编写生日快乐曲、做个电子钟。一方面其趣味性增强了，另一方面又容易被学生接受，学生可以根据所学到的东西，进行分析、反思、体验和感悟。当与其共鸣时，就会很自然的模仿，进而收到举一反三的效果。

三、开展第二课堂活动小组，结合第二课堂增设自创实验项目

单片机相关实验室可以在完成计划内教学、科研任务的前提下。利用现有师资、仪器设备、设施条件等资源，在课外的时间，面向学生开放，为学生提供实践学习条件，重点培养学生的创新创业意识和动手实践能力。学生在开放时间内自主完成自创实验和趣味性实验，教师从旁指导。第二课堂的开设，拓展了学生的课外学习，是课堂教学很好的延伸。同时，这有利于提高学生的实践能力和创新能力，也为单片机的竞赛培养人才。

四、改革考核方法

第4篇：单片机原理及应用范文

关键词：单片机；Proteus Keil；仿真实验

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0056-02

一、单片机教学的整改措施

《单片机原理及应用》课程是我院建设的精品课。目前有7个专业开设了该门课程。其中机械设计制造及其自动化、测控技术与仪器专业及机电一体化专业因为其课程相关基础知识较薄弱，使得学生对该门课程的学习效果较差。近年来为了提高教学效果采取了以下措施：（1）选取优秀教材，结合前沿技术讲授。（2）CAI与板书相结合。（3）不断培养学生自主学习能力，激励学生课前预习，加强师生课下交流。在课余时间开放实验室给学生。（4）加强实践环节建设，加强学生动手能力培训。实验内容不断更新，兼顾基本训练和创新能力的培养。不定期举办电子设计大赛。

以上各个措施各有可取之处，但是从教学效果来看，并不是最理想的方式。因为理论和实践的结合不能够完全同步进行，而建立课堂虚拟实验室，把理论课放到实验室里进行，则可以解决以上措施存在的教学效果不理想的现象。在进行理论学习时，在实验平台上及时动手操作，那么就可以让学生从理论、视觉和触觉都同时接触到单片机，可以帮助他们理论结合实际地理解单片机。这样理论知识会更加形象，便于理解和记忆，也能让学生及时发现自己对知识的掌握程度。因此将理论知识讲授和实践融合到一起同时进行才是最佳的教学安排。依据单片机实践性很强的特点，本文介绍通过将仿真软件Proteus和Keil相结合以仿真的形式把实验搬进课堂，可以直观地看到教学理论结果，从而最大可能地激发学生的学习积极性、主动性。

二、Proteus和Keil搭建仿真实验的优势

采用Proteus仿真软件和Keil搭建单片机虚拟实验室，不仅可以仿真和观察单片机内部资源的变化，还能够在程序调试过程中观察单片机电路的变化情况，使得硬件电路和软件程序互动起来，真正实现了软硬件协同仿真。并且采用Proteus仿真软件进行实验教学，克服了用单片机实验教学中硬件电路固定、学生不能更改、实验内容固定等方面的局限性，可以扩展学生的思路和提高学生的学习兴趣。

实验能力和实验设计能力的培养，是工科学生解决实际工程问题能力中较为重要的。传统的实验教学中，忽视了学生解决实际问题的培养，对于设计能力的培养，则很少涉及到。如果采用传统的实验教学方法，则学生需要购置的设备比较多，增加了他们学习和研究的投入。采用仿真软件后，学习的投入变得比较小，而实际工程问题的研究，也可以先在软件环境中模拟通过，再进行硬件的投入，这样处理，可以节省因方案不正确所造成的硬件投入的浪费，锻炼学生解决实际工程问题的能力，还可以在进行课程设计或进行大实验的时候，具体地在Proteus中做一个工程项目，并将其最后移植到一个具体的硬件电路中，让学生了解将仿真软件和具体的工程实践如何结合起来，利于学生对工程实践过程的了解和学习。

三、虚拟实验室在教学中的应用

1.教学的验证性。该阶段主要用于教学演示，教师通过将Proteus和Keil建立的虚拟实验平台搬到课堂上，将实践教学与理论教学融为一体，从而改进教学效果。另外也让学生熟悉Proteus与Keil软件环境，使学生对单片机实验仿真有感性认识。比如在讲授单片机课程时，学生总是不太理解数码管的动态显示时当刷新频率过高或过低时，会回导致怎样的实验现象。但在课堂上使用Protues和Keil联调建立的实验平台后，单片机教学中许多抽象的概念都可以以直观的方式介绍给学生，这有助于学生对各种理论概念的消化吸收。多片数码管动态显示效果如图1所示。

2.教学的可操作性。该阶段主要是通过实验和作业教学环节，培养学生用Proteus绘制系统原理图及用Keil进行源程序设计的能力。实验指导书给出实验任务与要求、实验原理图。学生可以根据实验原理图，在任何时间、任何地点用Proteus绘制硬件电路图，按照实验要求设计程序进行实验仿真，这样有助于学生及时理解课上所学内容。

3.教学的创造性。主要激发学生学习单片机的兴趣及学习主观能动性，提高学生科研能力及创新能力。该阶段主要与实训或课程设计教学环节相结合。学生根据设计任务及要求设计硬件电路，包括CPU型号的选择、元器件型号的选择、各参数的设置、各部分电路的设计及连接等，并绘制Proteus硬件原理图；根据硬件功能模块进行软件设计，包括系统总体设计框图、各子模块程序流程图及源代码编写等。软硬件设计完成后，充分利用Proteus与Keil的联合仿真功能，及时发现并改正硬件电路或程序源码的错误。系统仿真成功后，再制作实物，并比较两者的异同。比如设计题目为“步进电机速度控制”，学生可以用Proteus设计出如图2所示的原理图，在Keil软件编写程序后，在Proteus环境仿真运行，很直观地看到控制效果。

四、合理的考核方式

传统采用闭卷考试的方式，对考核学生对知识的理解和记忆具有一定的效果，但是不利于激发学生的创造性和探索新知识的主动性。因此，探索合理的考核方式对提高学生学习积极性和主动性起着非常重要的作用。为此，采取了笔试与实践相结合，并能够体现学生平时学习中表现出来的状态的多元化的考核方式，以其能够更加公平、真实地反映学生的学习水平。笔试考核成绩占50%与实践考核成绩各占40%，平时成绩占10%。笔试考核重点考查学生对相关知识的理解和记忆能力。实践考核既可以选择仿真实验也可以选择实际电路实验，以考查学生的创造性和动手能力。实践证明，通过这种多元化的考核方式，能加强教学过程控制，提高教学质量。学生反映良好，教学效果很好。

五、结束语

《单片机原理及应用》是电类相关专业一门应用面较广、综合性实践性较强的专业课，起着培养学生控制系统设计能力和初步工程经验的作用。文中提出在教学过程引入Proteus仿真软件和Keil构建的虚拟实验室，将实验环节带入了学生平时的学习，不仅解决了理论教学过程中进行课堂演示实验难的问题，而且使学生能够摆脱单片机硬件实验室，在课余时间有一个动手的平台进行单片机系统的软硬件设计，有效地提高了教学效率，扩展了教学时间和空间。考核方式的改革实现了理论与动手能力的真正结合。

参考文献：

[1]伍冯洁，谢斌.基于Proteus与Keil的单片机实验教学改革[J].实验室研究与探索，2009，（28）.

[2]王法杰.基于Proteus和Keil仿真实验平台在单片机教学中的应用[J].大众科技，2008，（6）.

第5篇：单片机原理及应用范文

关键词 单片机；Proteus；仿真

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）20-0052-03

Abstract The simulation experiment is done during the class consi-dering present status and problems in the teaching of the Principle and application of single chip microcomputer major. The demonstra-tion of Proteus simulation experiment can make the students further understand and master the contents they learned from the class. Themethod putting the teaching theories into practice， it is proved throughpractice that effects of teaching can be improved by this means.

Key words MCU； Proteus； simulation

1 前言

单片机原理及应用是电气工程类、电信类和机电类等专业开设的一门非常重要的专业基础课，也是学生参加大学生电子竞赛和进行科技创新活动必须熟练掌握的一门课程。单片机课程具有理论知识体系严谨，抽象和逻辑性强、应用性强等特点，单片机的学习需要硬件和软件相结合进行。多年的教学实践使笔者深感单片机原理及应用既难教又难学，教学效果一直不太理想，主要有以下几项原因。

1）教学模式采用传统的先基础后应用模式，学理论时学生感觉枯燥无味，学习积极性不高，同时有畏难情绪。

2）单片机的学习需要理论和实践相结合，而目前兰州工业学院的单片机教学则是实践环节和理论教学环节相脱节。兰州工业学院的单片机原理及应用这门课程的教学主要包括课堂理论教学环节、课外实验环节、课程设计环节和实训环节。理论教学主要介绍单片机硬件结构、软件指令编程、硬件资源的使用以及和接口芯片的应用等，实验是在实验室利用实验箱所提供的硬件资源来设计能完成一定功能的程序或验证一些程序的运行结果，课程设计和实训等环节又在课程结束后进行。由于学生在理论教学时只听到教师在讲解每段程序，不能及时观察到程序运行的结果，很难理解和掌握；而做实验时，只是按部就班，也谈不上灵活应用，致使学生容易对该课程学习缺乏兴趣。

3）由于受到硬件资源的限制，学生动手训练太少。单片机的课程设计和实训等环节是对所学知识的一次系统综合应用，但是由于受硬件资源的限制，学生在课程设计时所设计的硬件电路有些不能在实训环节实现，设计的程序不能观察到运行的结果，学生容易失去继续学习的兴趣。

为增强单片机课程的教学效果，在单片机课程教学中，结合重点、难点，适当将Proteus仿真技术引入课堂。Proteus仿真技术可动态实时模拟程序在硬件元器件（如显示、按键、电机等）运行的状态和结果，有利于形象化教学，吸引学生的学习兴趣，增强教学效果；有利于开阔学生的视野，让学生了解单片机的发展和新技术的应用；有利于培养学生的编程能力和仿真实验能力，建立科学的分析设计理念；有利于提高学生的科学探索能力和自主创新能力。同时，以往在实验室进行的单片机的实践环节，如单片机实验、课程设计和实训，都可以在Proteus软件中进行仿真。Proteus就相当于一个可以移动的、功能非常强大的单片机实验室，给学生提供了自主学习和创新的平台。

2 Proteus简介及特点

Proteus软件是由英国Labcenter公司开发的世界上著名的EDA工具（仿真软件）。Proteus从原理图分布、代码调试到单片机与电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现从概念到产品的完整设计，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台[1]。它运行于Windows操作系统上，具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其电路组成的系统的仿真等功能，目前支持的单片机类型有MCS-51系列、DSP

系列、Arm系列等[2]。Proteus软件有以下特点。

1）具有强大的原理图绘制功能：Proteus自带35 000多种电子元器件，并且提供总线器件和总线布线，方便使用者绘图。

2）具有完善的电路仿真功能：Proteus可提供常见的激励源，如直流信号、脉冲信号、正弦信号、分段线性脉冲、音频等，并可以设定和改变性能参数；可提供多种仪器仪表的仿真，在虚拟面板上进行参数调节，如交直流电压/电流表、示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

3）单片机协同仿真功能：Proteus支持主流单片机系统的仿真，包括68000系列、8051系列、AVR系列、PIC系列、ARM系列等；支持字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键等通用外设模型[3]。

4）提供软件调试功能：Proteus软件可对8051、PIC、AVR等单片机进行汇编语言调试，同时支持Keil等第三方的软件编译和调试。

5）强大的PCB设计平台：Proteus具有PCB的自动布局/布线功能和原理图到PCB的自动转换，为电路的硬件实现提供方便，并支持多种输出格式。

3 Proteus仿真在单片机原理及应用课程教学中的应用

在单片机原理及应用课程教学中，LED数码管的动态显示技术在课堂讲授时，因为学生没有感性认识，教师的各种理论分析使学生感到烦躁，失去兴趣。如果利用仿真电路来展示程序在单步执行和全速执行时LED数码管所显示的状态，将有助于激发学生的兴趣并加深理解。下面以LED数码管的动态显示技术为例，说明Proteus仿真技术在课堂教学中的应用。

运行Proteus的ISIS程序，进入仿真软件的主界面，点击Library选择Pick Device/Symbol以打开元件库，将电路所需的元件添加到对象选择器窗口，在图形编辑窗口将各个元器件按设计原理图放置并连线。利用Keil编译器或文本文档编写相应程序，生成.ASM文件，在主菜单栏点击source菜单，选择Add，添加源程序.ASM文件，再选择Builled All进行编译，编译无误后生成.hex文件，并加载到51芯片中。最后点击菜单DebugExecute或按Play键进行电路仿真。LED数码管的动态显示原理图及仿真结果如图1所示[4]。

在本例中，将要显示的数据的显示码从P0口送出，位选信号从P2.0―P2.3送出，教学中先让学生观察全速执行和单步执行时的显示结果，再结合程序进行单步演示，并引导学生实时观察P0寄存器（80H）和P2寄存器（A0H）的值，如图2所示。此时P0寄存器或P0寄存器物理地址80H的值均为2的共阴极字形码值5BH，P2寄存器或P2寄存器物理地址A0H的值均为FDH，目的是使P2.1引脚输出为0，其余位为1，从而使2能在指定位点亮。通过观察，使学生看到段选码信号和位选码信号的配合输出，有了感性认识，同时增加了学生对动态显示的程序的理解，活跃了课堂气氛，激发了学生学习兴趣，达到事半功倍的效果。

4 结束语

教学实践证明，将仿真软件引入单片机的课堂教学中，可以把抽象的理论知识通过仿真实验形象化，使学生对单片机的学习从不愿学、学不懂到喜欢学、容易学。同时，Proteus软件中有很多实际中不易接触到的仪器，可以很方便地从软件中选用，不受硬件资源的限制，能够增强课堂教学的直观性和生动性，加深学生对概念、原理、编程思路的理解，激发学生的学习兴趣和积极性，从而提高教学质量，增强教学效果。

参考文献

[1]张文梅，黄晓红，崔楠.仿真技术在电类课程实践教学中的应用[J].广东农工商职业技术学院学报，2013（2）：42-46.

[2]乔建华，李临生，田启川.Proteus在单片机教学中的应用分析[J].电气电子教学学报，2008（3）：70-73.

第6篇：单片机原理及应用范文

关键词：单片机；课程改革；教学做一体化；教学模式

中图分类号：TP399 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2012.07.055

1.课程改革的目标

《单片机原理及应用》课程是我院计算机类专业、应用电子专业、电子信息技术专业、微电子专业、电气自动化专业及机电一体化专业的一门专业核心课程，课程开设的范围广课时量大。所以对《单片机原理及应用》课程进行全面改革是非常必要的，依据高等职业教育的培养高级技能型人才的特点和要求，按照企业行业的工程标准（《单片机设计师职业认证资格》）对原有的对单片机原理、汇编语言设计、单片机C语言程序设计应用及PCB电路设计的内容进行重新规划，让学生的知识水平和职业技能与职业岗位实现无缝对接，培养出符合企业要求的高级单片机技术人才，具体目标如下：

1.1知识目标

使学生熟练掌握单片机的基本原理；汇编语言、单片机C语言程序设计的步骤和方法；使学生能够读懂和看懂单片机工程应用中稍微复杂的电路图。

1.2能力目标

培养学生硬件电路设计能力、程序设计能力、软硬结合综合设计与调测能力；掌握单片机的开发

过程和开发工具，掌握软件模拟和硬件实时仿真；掌握单片机的仿真技术（PROTEUS、KEIL），能设计、制作和调试单片机基础级产品。

1.3职业目标

了解本课程的作用和市场需求；培养学生分析问题、解决问题的能力；能有效地设计开发和完成开发任务；了解单片机市场和新技术新产品的最新发展趋势。

最后，通过本课程的学习能够获得《单片机设计师职业认证资格》（中国信息产业部颁发）证书，

为学生顺利进入优秀组织，建立崇高的职业信誉，获得优越的职业发展机会具有极大的帮助。这也正是职业教育的目的所在：“学有所长，学有所用”，以技能带动职业，用技能获取岗位。

2.课程改革解决的主要问题

2.1教学团队的更新

本门课的代课教师大都是从学校到学校，没有在企业开发项目的工作经验，为了实现学生知识和技能与企业职业岗位的无缝对接，课程改革实施过程中聘请企业行业专家担任部分理论教学、学术讲座等，让学生了解单片机市场和新技术的最新动态。

2.2教学内容的更新

提炼单片机原理、汇编语言、C51程序设计及电路原理的知识点，以“够用”为原则，以职业岗位为导向，以单片机设计师职业资格为标准，合理设计教学内容。

2.3教学安排和组织的更新

改变原来板书加实验的教学组织，使用一体化教室进行理论讲授、工程项目原型模拟仿真、开发实际的工程项目、项目考核四个阶段重新进行教学安排和组织。

2.4教学方式的更新

摈弃以往每周一次理论一次上机，后期一周实习的教学方式，通过一体化教学、引导式教学、项目化教学、“做中教、做中学”工学结合的模式，更新了教学方式，使教师和学生共同参与教与学的整个环节。

2.5考核方式的更新

不再进行期末的笔试考试，课程教学设计将注重学生职业能力培养，体现过程性评价，把学生自评、同学互评和教师点评相结合。

2.6教材的更新

以往使用的教材大都偏重理论知识和原理的讲解，实训内容与职业岗位的要求有一定距离，所以在课程改革的实践中，收集并分析单片机设计师职业资格标准，聘请行业企业专家与校内教师共同开发工学结合特色教材。

3.课程改革研究的重点

《单片机原理及应用》课程是电子信息大类专业的核心能力课程，是一门理论性、实践性和实用性都很强的课程，是基于职业岗位能力的学习领域课程。通过该课程的立项课程组组员致力于如下几个方面的研究：

3.1精简课程内容

按照中国电子产业部《单片机设计师职业资格》的标准重新规划课程内容，以“够用”为原则，以职业为导向，以任务驱动为主，项目设计开发和主线进行。

3.2教师团队融合

本课课程实施过程中，除了本校教师授课指导外，不间断的聘请企业行业的专家进行授课，学术讲座等。同时让教师了解企业的文化、单片机产品的市场及最新的技术动态，提高业务能力。教师、学生和企业专家进行面对面的交流，互相了解，互相提高。

3.3探索工学结合模式

根据单片机课程的特点，以“学生为主体，能力培养为本位”的主导思想，实施融“教、学、做”为一体的教学模式，以实际工作任务为中心实现“做中教”、“做中学”。

3.4制定课程考核体系

在实施教学方案的过程中要注重学生职业能力的培养，体现过程性评价，即项目准备、项目实施、项目验收、项目总结四个阶段全程跟踪式的考核评价，并把学生自评、同学互评和教师点评相结合。

3.5学生技能和职业岗位的无缝对接

学生学习理论知识的技能的锻炼基本上都是在学校进行，尽管有企业行业人员的参与，但是与真正的工作环境和工作任务相比还有一定的距离。所以有必要以行业的标准对学生进行严格要求和训练，让学生在工作上岗前就已经熟悉行业标准，具备相关的职业素质和能力，实现学生技能和职业岗位的无缝对接。

4.课程改革研究的创新点

单片机课程的改革已经进行过三次，第一次是纯理论向理论+实验（实验仪上进行）的改革，第二次是理论+实验（实验仪上进行）+课程设计周的改革，第三次是理论+实验（实验仪和软件模拟仿真同时进行）+实训周（完成简单单片机系统的实物），每一次的改革有它的特点和亮点，也对教学效果有所提高。根据高职教育人才培养模式的要求，以“学生为主体，能力培养为本位”的原则进行的第四次课程改革有如下创新点：

4.1团队开发课程

不仅有我院教师参与，还有行业企业专家进行指导和现场讲授。

4.2校企合作开发课程

课程团队深入企业广泛开展调研，收集并分析有关行业企业职业资格标准，引入行业标准即《单片机设计师职业资格》标准，课程内容进行重新规划。

4.3工学结合的教学模式

在课程改革过程中实施“教、学、做”为一体的教学模式，以实际工作任务为中心实现“做中教”、“做中学”。

4.4开发工学结合的教材

课程组成员在改革的过程中要不断的总结，不断的积累，通过扎实的企业调研和市场调查，根据学生的水平和职业岗位的需要编写出一本工学结合的特色教材。

4.5制作单片机系统实物

凡是教学过程的项目最后均经过仿真调试和面包板调试制作成实验板实物，最后进行封装整理，可以做为后续班级的教学模具展示。

第7篇：单片机原理及应用范文

关键词：单片机；阶梯培养；教学改革

中图分类号：G643.2 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0080-02

随着国家对技术人才的大量需求，本科单一的教学模式已经不能满足用人单位的实际需要，聚焦世界各国，都在努力地推进产学研合作，尤其是发达国家，他们采用各种措施推动大学和工商业发展之间的关系，把培养应用型工程技术人才作为主要培养目标。我国应汲取其他国家的优点，重视工程技术人才的培养，不再墨守成规，应把本科教育站在其应有的高度上，按照技术发展的长远规划来培养合格的人才。本文以《单片机原理及应用》这门课为例，讨论如何将该门专业课的教学方法应用到实处，让学生自身的潜能得到充分发挥，重点阐述阶梯教学的理念和意义。

一、《单片机原理及应用》的重要性

1.单片机技术概况。单片机是一种微型计算机，通过电路的搭建和程序设计，完成多种控制功能。同时，单片机的应用，已经广泛地渗透到生活的各个领域，大到军事导弹跟踪系统、飞机上的各种仪表的智能控制、工业自动化的实施数据控制和处理系统，小到家庭生活中的各种智能家电、儿童玩具等。因此，单片机的学习、开发与应用，将造就出一批电子、计算机与智能控制方面的科学家与工程师。

2.《单片机原理及应用》的教学应用现状。在中国高校教育中，如果是工科类专业，《单片机原理及应用》这门课都是必须开设的一门专业课，由各大院校根据教学大纲制订教学方案。课堂上，教师一般以单片机的结构和原理及程序化模式进行讲解，理论深度可以达到要求。同时，配套的各种部级电子设计类竞赛，如雨后春笋般地涌现出来，如全国大学生电子设计大赛、飞思卡尔智能车竞赛等，都为大学生提供很好的单片机应用和学习的平台。但从教师、学生和他人的三维角度看，对《单片机原理及应用》这门课来说，教学方法永远存在缺憾，那就是在不同的认知和主体评判下，教学的理想性需要和实际教学效果有时是一场博弈，教师的教学能力、教学方法及师生默契程度，是值得认真研究和探讨的问题。那么，如何把学生在这门课中的潜能挖掘出来，让他们成为应用型、技术型和卓越型人才，需要高校和高校教师付出很多的努力和辛苦。

3.传统教学模式下存在的弊端。《单片机原理及应用》是电子信息发展过程中更新速度极快的一门理论学科。从传统意义来说，教师在授课过程中会把单片机的原理和结构及指令程序讲解得十分透彻，可对学生来说，由于没有亲自动手编程，很难对这门理论课进行消化和分解。与此同时，芯片种类繁多，更新速度快，各种电路的搭建层出不穷，在实际控制任务的设计过程中，由于人具有主观能动性，不同的人具有不同的分析和判断理解能力，对程序和电路的设计是不同的。那么，在理论课堂中教育出来的学生，一般仅仅具有阅读的功能，而不具备思考的过程。如何把思考变成主观能动性？就需要增加实践教学环节。

但是目前高校普遍存在重视理论教学而轻视实践教学的现象，在这种情况下，学生大多只会考试，实践动手能力很差，与此同时，大学生的实际能力与社会需求不成正比，长此以往，出现恶性循环。单片机技术是当前社会的主流，企业需要有设计思想和设计能力的高精尖人才，不是只会空谈而无实际动手能力的人。因此，高校应重新审视专业课的教学方式。

二、阶梯式培养的实施方案

1.项目驱动的教学模式。以实际工程项目为内驱动力的教学模式，要打破墨守成规的教学模式。目前，大部分高校重视理论教学，轻视实践教学环节，培养出来的大学生大多对单片机只有单一认知，无法完成单片机的设计和应用工作，这是教育的弊端，也是高校培养方案的失败。如何把学生打造成卓越工程技术人才，要高校对专业课教学进行一次重大改革。《单片机原理及应用》的授课教师，必须是有实际工程经验的教师。同时，在授课过程中，采用“贯穿案例、教师引导、模拟团队”，将学生分组，以团队的模式，按照具体项目的设计要求和标准进行教学，这样学生在学习中能够主动获取知识，积累经验，提高团队协作能力和个人职业素养。

2.教学方法多样性的采用。教师授课形式应该多样化，不能仅仅按照教材照本宣科，而应采用多样化的教学模式。例如，讲汇编语言时配合实例，教师携带单片机开发板，边讲授边给学生演示程序下载后单片机的运行效果。这种授课模式，可以培养学生学习兴趣，建立对《单片机原理与应用》的基础认知。

教师应具有最起码的职业道德，把学生当成自己的孩子，有感情，有交流，对课堂情况及时掌控，及时了解学生的学习情况，这是情感教育法。

3.阶梯教学分层培养方案的建立。由于学生的理解能力、认知能力和学习能力不同，不能把一个专业的所有学生按照同一培养方案来培养，应在把握大部分学生基础工程技能和综合工程技能培养的同时，突出卓越工程技能培养，因此在教学环节中，应建立阶梯式人才培养方案，分层分系列进行阶段性培养。可以把这种培养方案分为3层，分别为基础工程技能培养、综合工程技能培养和卓越工程技能培养。具体如下：（1）基础工程技能培养系列：主要培养学生的基础能力。在基础工程技能的培养环节中，学生要具备基本的技能，如电路板制作、芯片选择和调试、电路焊接等，因此，学生要有良好的动手能力，具备识图能力和对单片机程序的编写能力。同时，要掌握一些基本的软件如KEIL软件、PROTEL软件、编程仿真软件等的操作。（2）综合工程技能培养系列：主要培养学生是否能灵活地运用所学知识，进行系统的阶段性开发的综合工程能力。在综合工程技能培养环节，学生要提高动手能力，具备单片机电路搭建和设计能力和程序设计能力，可以根据控制项目完成设计。深入培养工程能力和工程素质，学会团结协作，做到任务分解和平衡团队。（3）卓越工程技能培养系列：主要培养学生通过团队合作进行系统工程项目研发的能力。

在卓越工程技能的培养环节，应强化学生专业技能，引入工程背景和工程项目作为学习支撑系统，让学生在参观实际产品中具备工程技能。同时，在这一阶梯式培养中，第一层的培养环节是每个学生必须掌握的，经过第二层的学习和提高后，有一些理解能力和动手能力突出的学生脱颖而出，选拔进入第三层学习。在这一阶梯式培养模式的教育下，每一层都有一些优秀学生脱颖而出，成功进入下一层次的学习。而没有完成任务的学生，继续保留学习任务留在该层学习和实践。等完成第三层次的学习后，仅有少部分的学生会在这种教育模式下获得质的飞跃。这批学生被选拔参加电子竞赛，有机会和教师共同完成科研项目。这既呈现出阶梯的人才培养模式，同时成绩评定也呈现出公平、公正、公开的原则，符合成绩正态分布。

三、校企导向的优势

1.对于本科教育，政府应加大管理和投资力度，让省内高校相互间共享优质资源，联合共建。同时，建立学校、企业的产学研一体化的综合性、专业化基地。

2.建立“双师型”队伍。对同一项目，企业工程师和学校教师的视角是不同的，学生借助“双师型”教师模式，会得到不一样的学习视角，激发创新灵感。

3.国家应多举办科技竞赛活动，激发学生产生兴趣，让他们的各种能力在竞赛中得到充分发挥。同时，大赛应旨在提高学生的工程素质和工程能力，把当今社会信息技术发展的主流技术和实际应用价值体现出来，让学生收益，让国家收益。

4.开展工程技术讲座。学校和企业应多开展一些科技类的工程技术讲座，让学生从中学到最前沿的关于单片机的知识和技术。如电路板制作、激光成型、快速加工、智能汽车、无线充电技术等。通过大量的视频和动画，让学生的工程素质得到全面提高。

四、结束语

《单片机原理及应用》是工科院校的一门非常重要的专业课。学好该门专业课，对学生自身及其未来有着深远的意义。同时，讲好该门课对教育工作者，也是一种挑战。让我们所有的教育工作者在教育价值观和思想上做到有职业道德，多学习，为了增强本科生的创新能力、实践能力、应用能力和就业实力，贡献力量。

参考文献：

[1]王威，刘佳，张志雄，王挺，杨平.基于PRPTEUS和KEIL的单片机虚拟仿真平台的设计[J].上海电力学院学报，2009，（25）：607-610.

[2]李斯伟.基于工作过程的电子信息工程技术专业人才培养方案及课程开发案例[M].北京：清华大学出版社，2011.

第8篇：单片机原理及应用范文

[关键词]单片机 实训教学法 教学模式

[中图分类号]G642.4 [文献标识码]A

一、引言

《单片机原理与应用》是电子信息类工科学生的一门重要的专业基础课。单片机是第一代嵌入式控制器件，目前嵌入式系统已经广泛地应用到国民经济的各个领域，因此学好入门级的嵌入式控制器，不仅是运用单片机技术来从事各种电子产品的设计开发，掌握电子产品的检测和维护技术所必需的，还可以为学习高一级的嵌入式系统奠定了坚实的基础，对学生的就业及自身以后的发展也有着深远的意义。因此，提升单片机的教学效果显得十分重要。

二、传统单片机课程教学模式

（一）教学内容

目前，很少有针对独立学院学生编写的单片机类教材，独立学院所选择教材大多同一本、二本院校是一样的，而独立学院学生普遍基础较差，学生在学习单片机原理这门课程时，会觉得课本枯燥，学习起来十分吃力；同时，单片机是一门软硬件相结合的课程，学生除了要学习复杂的硬件电路知识，还需要应用汇编或者C程序完成对单片机外部中断、串行口、I/O接口和相关设备的控制，内容多，关联知识点也多。因此，选择一本好的教材对提高学生的学习兴趣是十分有益的。

（二）教学方法

单片机是一门理论性与实践性都很强的课程，由于受到课时的限制，传统的教学方式以理论讲授为主，实验为辅。通常从单片机内部硬件结构开始讲解，而此时学生并未见过或接触过单片机，有的学生甚至以前连单片机都没有听说过，理解单片机40个引脚的功能都显得十分困难，更弄不清楚存储器等硬件知识，只能靠死记硬背；因此学生的感觉通常是枯燥无味，十分难懂，加上后面即将学习指令系统，而若学生C语言基础学得也不是很好，学习单片机程序更是力不从心，渐渐就会失去对单片机学习的兴趣。

目前，大多独立学院都意识到采用单纯的理论课讲解单片机，教学效果是非常差的，一般都针对单片机课程增加了一些课内实验，学生可以通过边学习理论课，边做实验的方式增加对单片机课程学习的兴趣；同时，通过做实验，学生对理论部分能够有更深入的理解。通过做实验的方式虽然有助于学生对单片机课程的学习，但是做单片机实验还受到很多条件的限制，由于课内实验通常只有一个半小时，大多数独立学院都是在实验箱上完成单片机课程相关实验，而且仅仅是验证性的实验，学生无法直观的看到单片机各个引脚与设备的连接。例如，很多学生能够通过电脑将单片机程序下载到实验箱上的单片机中，却不知道单片机与PC如何进行通信，知其然而不知其所以然，学生在独立使用单片机完成相关设计时会显得困难重重。

三、实训模式

为了改变单片机教学效果不理想的状况，笔者对单片机原理课程进行实训模式的教学改革探索，在完成单片机理论教学和课内实验后进行为期一周的单片机实训教学，对全部学生分组，3人或者4人一组，要求每组学生在开发板上首先完成单片机最小系统，并在此基础上加入彩灯、数码管等设备，实现对彩灯的控制或者数码管的显示控制。学生为了完成此次实训，需要完成很多相关设计，具体步骤如下：

第一步，查找相关资料，完成模块设计和整体电路设计，通过查找资料，学生能够更好的理解实训内容要求。

第二步，用Protel或者Proteus软件完成电路的仿真，这些仿真软件使用比较简单，学生能够快速掌握这些软件的使用方法，完成整体电路的仿真，这也能够提高学生自我学习的能力。

第三步，根据设计电路购买元器件。即使是相同的题目，由于设计的电路可能略有不同，因而每组所需的元器件也会有差异，这样每组学生就不会互相抄袭，而是按照设计方案购买元器件。

第四步，布线和焊接，学生可以选择用导线焊接，或者直接做成PCB板，通过这一步，学生还学会了印刷电路板的制作方法。

第五步，软件设计，软件编程对学生来说还是比较困难，笔者在教学过程中选用C语言编程替代以前的汇编语言编程，原因是学生大一学习过C语言，有一定的基础，而且C语言比汇编语言用途更广泛一些。学生可在电脑上用Keil软件完成程序的编写，再下载到单片机上，通过编程，也提升了学生编写程序的能力。

第六步，调试，调试是非常重要的一步，如果没法调试出我们期望的结果，那么前面所做的工作就没有了价值，因此需要引导学生耐心调试。

通过以上的实训学习，学生可以很生动地学到很多课本上原本很抽象的知识点，例如，学生首先完成的单片机最小系统，会学会电源，时钟电路，复位电路的连接；为了将电脑上编译之后的程序下载到单片机上，会研究串行通信和并行通信的优缺点，选择合适的引脚连接；为了控制彩灯或者数码管的显示，会研究怎样控制I/O端口的读写。通过这样的实训，学生能够掌握如何使用单片机，能够将书本上的知识融会贯通，而且实训完成后会做出实物，学生也会非常有成就感，对他们今后学习更深的单片机相关知识打下了扎实的基础。

单片机的实训教学对学生参加全国电子设计大赛也有着非常重要的意义，电子设计大赛中有很多题目均与单片机相关，但是考虑到三本的学生与一本、二本的学生相比，基础比较薄弱，很多的独立学院并未让学生参加像电子设计大赛这类全国性比赛。如果在单片机原理及应用这门课程的教学过程中采用理论加实验加实训的教学模式，学生使用单片机完成电子设计的能力将会有很大的提高，再从这些学生中选择学习和动手能力较强的参加比赛，获奖的机会将大大增加。电子设计大赛这类全国性赛事的奖项对学生今后找工作或者考研也都会起到积极的推动作用。

四、结语

单片机原理及应用是一门应用性很强的课程，在教学工作中要以动手实践为目的，引导学生自己主动学习，解决遇到的难题。通过几年的实训教学探索，证明这种方法对培养学生的动手能力，提高单片机原理及应用课程的学习效果还是行之有效的；另外，该方法的推行，还可以有效地促进教师专业能力的提高，对提升教学水平和教学质量都有积极的意义。

[参考文献]

[1]李德明.单片机应用课程理实合一教学探索实践[J].电子世界，2012（22）

[2]李逢春，韩丽英，张云琦.独立学院单片机原理及应用教学探索与实践[J]. 科技资讯，2011（3）

[3]黄江.任务教学法在《单片机原理及应用》教学中的运用[J].职业教育研究2007（12）

[4]田静，李帅，刘义.《单片机原理及应用》教学改革浅析[J].黑龙江科技信息2008（15）

第9篇：单片机原理及应用范文

关键字：单片机 选型 学习方法

单片机课程是许多专业学生的专业基础课或专业课，在学习单片机前，我们要知道它的基本情况，俗话说，知己知彼才能百战百胜，本文将针对大学生的基础，讲解我们单片机得功能和用途以及与其它同类的比较优势等方面，让我们彻底了解单片机。

一、单片机分类

ARM、DSP、FPGA和8051为内核单片机（以后简称51单片机）都属于单片机范畴，它们各有各的特点，区别如下：

1.ARM是现在很流行的一种单片机的架构，指令系统和硬件都比51单片机复杂，控制能力较强，但在开发工业测控设备成本较高，通常用于消费电子。

2.DSP是数字处理芯片有较高的运算能力，通常用于数据图像处理领域；虽然时序控制能力较弱，但在数字信号处理及算法是强项。

3.FPGA是一种用于逻辑处理方面的芯片，通常为ARM或DSP提供逻辑信号，由于没有指令周期，执行速度快；控制能力较强，但由于没有指令集，控制方面不如ARM和单片机；主要用来设计电路，用软件配置硬件资源使一块芯片能实现一块传统电路板功能。近年来发展迅速，许多高端芯片内嵌了DSP。

4.51单片机，多为8位机，采用MCS-51系列单片机结构和指令系统，这种单片价格便宜。

我们通过比较，制作了一个不同单片机的比较列表如表1

从上表1可以看出51单片机虽然可用资源最少，但价格最低，而且基本的配置都存在了，适合初级人员开发，或简单系统的开发。而我们大学生在一些课程上虽然有些基础，但没有开发经验和广播的相关知识，比较适合学习51单片机的内容，并为逐渐学习高端单片机打下坚实的基础。

二、单片机的工业用途

通常很多开发都应用于工业场合，其中最常用的工业计算机有三种：单片机、总线工控机、PLC可编程序控制器，它们的特点用表就可以一目了然，见下表2。

从表2可以看出在工业计算机中，单片机的许多方面是有亮点的，用在智能领域有非常的优势，不但价格低，而且资源多，尤其用的用户多，提供的学习资料多，学习难度相对较低，所以非常适合大学生的学习。

三、单片机学习方面的同类比较

从学习的角度如何选择哪种单片机较合适呢？下面列出单片机选型的几个注意点：

1.从学习的规律上讲应该从易到难，DSP和RAM是高端单片机，结构和指令复杂，所以不是入门硬件开发的首选。

2.从应用广度和使用资源上，51单片机是最有优势，开发时能很容易找到开发系统和庞大的软件资源。

3.从开发成本来讲，应选择性价比高的芯片，从来都不是越采用高端越好，所以开发普通测控设备51单片机是首选。

4.从整个硬件领域来看，51单片机的原理和其它单片机相似的，其外设和其它单片机是通用的，所以即使以后转到其它单片机也非常容易，大多数的高级硬件开发人员都是从最简单的51单片机开始的。

有的观点认为：不管什么微处理器都是通过对内部或外部某些逻辑单元进行控制，从而实现预期的某种需求。也就是说，不管ARM、DSP、FPGA、51单片机，都是通过编程来实现动作或逻辑处理，而多数的操作是对某些寄存器写1写0，Principles是一致的。这也说明了几种单片机的一致性。这说明了在学习单片机上没有高低之分，不能认为低端单片机就是应用也是低端，高低端是互相补充。因此，我们如果想学习高端单片机，直接学习难度大，可以从51单片机学起，能达到事半功倍的效果。

四、单片机的选型

单片机的型号很多，选择合适的单片机能使开发工作事半功倍，所以学习单片机首要了解单片机的基本信息，比如：单片机种类，单片机的配置，可靠性和抗干扰能力，性价比等。通常选择单片机至少应该关心以下几个方面：

1.存储器空间

主要是程序存储器大小和数据存储器大小，通常单片机的数据存储器最小128B，最大是1KB，程序存储器1KB到64KB不等。我们根据每个存储器的大小选择相应单片机。

2.单片机的运行速度

不同型号的单片机运行速度不同，单片机AT89C51用的晶振最高24MHz，一个机器周期0.5us，STC89C52单片机晶振可以达到80MHz，当然频率越高运行速度也越快，但这时就要考虑单片机高频时系统的稳定性因素了。

3.是否扩展一些功能

比如含有两个及以上的串行口，是否带有A/D及D/A转换器等，这个要根据需要选择，否则选用分立元件比单片机组合的成本要高的多，而且要额外占用单片机的资源，比如三总线被占用等。

4.成本和质量

同样功能的单片机不同厂家价格是不同的，比如AT89C51和STC89C51功能差不多价格相差很大，当然他们的质量也不同，不能光看参数，质量是非常重要；

此外，同一型号的单片机又分商业级别、工业级别及军用级别，它们的质量不同，价格是相差甚远的，要根据实际设计要求选型。

五、单片机语言学习参考

目前，比较流行的单片机编程方法有3种：单独汇编、单独C语言和两种语言混合编程。其中它们的优缺点如下：

1.汇编的特点是最接近机器语言，控制语句最直接，对于单片机的控制效率最高，适合作精确控制的场合，常常用于底层驱动或控制算法的编程，缺点是与C语言相比不方便记忆，而且受寄存器位数等限制（51单片机为8位机），算法复杂的编程较困难；

2.C语言的特点是编程相对汇编语言简单，特别是适合一些复杂些的算法编程，但编译成机器代码冗余指令较多，从而导致占用程序存储器空间较多，而且冗余指令对控制产生影响，所以不适合做精确或实时性要求较高的场合；

3.混合编程是一种流行的方法，它结合汇编和C语言的优点，应用较强大。通常混合编程可采用两种方法，一种是汇编语句嵌入到C语言中，这种方法实现较容易，但控制功能还是不强；另一种方法是用汇编和C语言两个文件，用接口函数或接口寄存器进行两个函数的数据传递，最后进行联合编译形成一个机器代码，这种两种语言结合方法效果最好。

六、总结

对大学生而言，学习是一个逐步的过程，在校期间他们虽然基础较好，但实践经验较少非常适合低端单片机的学习，但低端单片机不代表用途是低端，恰恰是用途广泛的“低端”，同时也是高端单片机的学习基础，因此不能好高骛远，忽视低端的单片机，而片面的追求所谓高端单片机，这从学习方法和实用价值来讲都是不符的。学习低端单片机时，要学透学精，尽可能的掌握多种语言，为以后的应用打下坚实的基础。

[参考文献]

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