单片机原理与接口技术精选(九篇)

第1篇：单片机原理与接口技术范文

关键词 二学位；单片机；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）14-0096-02

Teaching Reform and Exploration on Principle and Interface Technology of Single Chip Microcomputer for Second Degree Undergraduates//Li Zhanfang， Tong Junling

Abstracts According to different learning Backgrounds of the Second Degree Undergraduates， the author focuses on improving the teaching method， aiming to make the Second Undergraduates learning this course from their hearts. And this teaching reform has achieved good teaching effect， at the same time， there is valuable reference to teaching reform of other more abstract course.

Key words second degree； single chip microcomputer； teaching reform

1 引言

近年来，为适应煤矿企业发展对人才的需要，许多原专业不对口的应届或往届本科毕业生来中国矿业大学攻读第二学位，进行为期两年的与煤矿产业有关的专业基础知识的学习。他们大都是“半路出家”，且大部分都来自与所学专业无关的非理工类专业如英语、美术、体育等，基础知识较薄弱。单片微机课程又是电气专业重要的基础课，长期以来，由于本课程存在概念多、专业名词多、逻辑性强、系统性强、内容抽象等特点，导致这些缺乏电气专业基础知识的学生学习起来非常吃力，教学效果一直不很理想。然而单片机课程作为专业基础课，还必须被学生掌握，因此，如何让文史出身的二学位学生系统掌握本课程的知识是值得每位教师认真思考的问题。

2 教学方法探讨

教学过程中穿插人文素质的教育 蔡元培先生说：“教育是成就人格的事业。”教师的职责是“传道，授业，解惑”，从中可以看出，教师在教授学生各种技术、理论知识的同时也要教授人文知识的重要性。而当代大学生要想成为适应社会发展的高素质人才，因此，人文素养的不断提高应该渗透在学生学习、生活的各个环节中。现今，我国高校在理工科学生的培养上过多地强调专业知识的传授和动手能力的培养，而人文素质的培养则相对薄弱。虽然二学位学生中有文科生，但人文素质教育不是单凭某几门文科课程或理科课程能完成的。

人文素养在一个人的成长中起着非常重要的作用，能够启迪人的智慧、开发人的潜能、调动人的精神、激扬人的意志、规范人的行为以及维护人的健康等。如果在教授专业知识的同时贯穿一些人文素养方面的知识，将会对学生学习的主动性和积极性有巨大的促进作用。而且这种主动性和积极性将会逐渐固化成个人做事的习惯，不但有利于专业课程的学习，还有利于他们今后工作的顺利开展。

在每次课前复习上次课所讲内容时，经常会把之前讲过的和本知识点有关的都串起来，比如可以把RAM作为主线，把讲过的片内工作寄存器组、可位寻址区以及特殊功能寄存器串起来等。在讲的过程中说明各个知识点之间的联系，进而强调在学习过程中一定要细心，注意归纳总结掌握不同课程知识的规律，这样才能真正学到很多通用的“道”，而不是只学到“术”。只有掌握了很多道理，才能会“举一反三，触类旁通”。

当前正处在一个资讯相当发达的时代，可以接收到各种各样的讯息，同时也代表将受到更多的搅扰，产生更多的欲念。信息都是有能量的，因此当这些信息天天出现在人们眼前的时候，意味着它也耗着人们的神，揪着人们的心。从而也导致了现在大学生普遍都比较浮躁，静不下心去学习。因此，在课堂上实时地传达一些让内心安定的信息，可能比教授知识更重要。比如课堂上做一些选择题时，笔者会实时地给大家讲解：当面临选择比较多的时候，我们的心更容易迷惑，正如现今我们的生活需要做的选择多而使我们的心很迷惑一样。只有大家明确每一个阶段应该做什么，如何能做好，而且果断地脚踏实地一步一个脚印去完成，才有可能成功，而且在通向成功之路的过程中是幸福和快乐的。只有大家的内心是安定的，以自己的既定目标激励自己，才能学好大学期间的每门课程。

教学过程中注意让学生转换思维方式 很多理工科专业的一些基础课程，比如工程制图、机械设计等，在学习过程中大部分知识是以“所见即所得”的方式被学生直观地接受。比如说，当学生学习齿轮的相关知识时，那在多媒体课件上可以展示一个齿轮，学生，即使是文科生也能够马上学会什么是齿轮，同时齿轮的齿根、齿顶等相关知识都可以从中学会。

而单片机的学习和上述课程不同，它不是“所见即所得”的形式。比如讲到单片机的复位电路，在多媒体上看到复位电路时，大家是不是就知道单片机是如何复位了呢？当然不是，教师必须要讲解其中电流及电压的情况，而这些都是看不到的。再比如讲到指令“MOV A， R0”时，同样必须要知道是寄存器内部数据发生了变化，而这些从表面上是看不到的。经过几次课的强调之后，学生的思维有所转变，不再像以前一样被动地听教师讲，而是会主动动脑筋思考，因为比较抽象，“所见并非所得”。

教学过程中注意让专业知识贴近生活 单片机课程概念多，专业名词多而且都很抽象，如果生硬地讲解，学生不仅接受效果不好，而且会失去学习的兴趣。教师在讲解晦涩难懂的概念时可以时常用身边的例子做比较，使学生在轻松的氛围中学会理解并能使用单片机。比如在讲解单片机的位数时，就可以和现在应用比较多的电脑的位数进行比较，而且可以把位宽比作马路的宽度，马路宽则车流量大，表明马路处理车流量的能力强，而单片机位数宽则表明了它处理数据的能力。再比如还可以把单片机内部RAM的每个地址比作教室中每排座位的编号，而每个字节中的位比作一拍座位中的一个位子，这样会使得学生更形象理解单片机的存储空间。再比如可以把麻袋装东西和取出东西的过程类比为堆栈，而栈指针SP正好比作麻袋上封口的绳子。

总之，用身边熟悉的东西做类比，学生更能深刻理解单片机的一些概念和原理。

教学过程中注意形式的灵活多样 单片机知识偏重于应用，而教科书中的内容则偏重于理论介绍，学生学习会感到枯燥乏味。若在课堂上使用灵活多样的教学手段，将会大大促进课堂效果。比如在讲“流水灯”控制程序时，若只对着课本或幻灯片讲程序，学生尤其是文科生很难想象到流水灯的亮灭情况；如果在课堂上用虚拟单片机运行软件Proteus进行演示，此时流水灯亮灭的动态效果将一览无余。通过此工具还可让学生自己修改程序完成其他的演示效果。这种方法不仅可以使程序“动”起来，而且通过学生自己动手改程序，使得学生有一种成就感，从而更加激发学生学习的兴趣。

俗话说：没有规矩不成方圆。因此，在课堂上不仅要活跃气氛，更要严格课堂纪律，比如上课提问后排学生、上课禁止看手机等要求，使得被动型的学生也能“被迫”变为主动型，从而有利于知识的学习。

教学过程中注意引用实例 学校二学位学生毕业之后都要到煤矿上工作，因此，在讲解单片机的应用时应围绕煤矿现场单片机的应用系统来讲，这样更贴近实际。比如煤矿井下瓦斯浓度、风速、温度等的监测监控系统，煤的称重系统、运输皮带跑偏的监控、井上提升机的闸瓦间隙监控等，将这些案例进行收集整理，筛选出适合教学的单片机应用系统。每个应用系统可以分解为硬件部分和软件部分，硬件部分又分为电源管理模块、显示电路模块、按键电路模块等，对应不同的硬件都要编写相应的处理程序。因此，在设计过程中让学生也参与到每个模块的设计和程序的编制过程中，这样的项目式教学内容更能激发学生的学习兴趣。

3 总结

内因通过外因起作用，因此，在教学过程中贯穿一些人文知识，能够使得学生从内心里主动吸收知识。同时结合上述一些教学方法，使得教学效果明显改善。这种学知识的同时也学做人的道理的方法不仅能够使得学生成为技术人才，更能成长为对社会有用的高素质人才。

参考文献

[1]程颖，马绩伟.国内外理工科大学生人文素质教育的比较研究[J].长春工业大学学报：高教研究版，2009（1）：212-213.

第2篇：单片机原理与接口技术范文

关键词 单片机 教学改革 创新能力

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A

1 目前单片机教学存在的问题

1.1 单片机课程往往多以理论为主，实验为辅的教学形式，不利于学员学习兴趣的培养

《单片机原理与接口技术》课程的传统教学模式基本是：在教室进行理论教学，在实验室进行实验教学，在不同时间、不同空间完成各自的教学内容，其中课堂教学占主导地位。这种模式将理论教学和实验教学隔离，致使很多抽象的知识不能及时消化吸收，造成累积性学习负担，对学员的学习兴趣和信心都有很大影响。

1.2 实验教学内容和形式固定，不利于学员自主性发挥和创新能力培养

实验现在普遍采用“实验箱”，实验内容是固定不变的。对于单片机电路也只是按实验指导书在实验箱上做简单的连线，没有一个整体的电气原理图概念，最终还是不会设计电路，甚至连基本的电气原理图都读不懂，很难真正把单片机方面的知识理解掌握，为专业课学习奠定基础。

2 打破传统章节体系，构建项目式教学内容

传统的单片机教材多是按照单片机的结构、工作原理及应用技术的顺序进行编排，重原理知识的讲解，轻实际应用的分析，容易使学员感到原理深奥难懂、生涩难学，逐渐丧失学习兴趣。为了使学员容易入门，激发他们的求知欲望，我们将打破传统的章节体系，将教学内容重新编排整合成15个项目式教学内容，见表1。把枯燥的原理知识以及原来集中讲授的指令和编程分解，融入到各个不同的项目中，这样可以将更多新奇的自动控制场景直观地展示在学员面前，使其深切的感受单片机在智能控制中发挥的作用，使理论和实践得到了很好的衔接和融合。

3 构建虚拟教学实验开发平台，强化实践环节

为了完成上述教学内容，达到将理论教学和实践教学有机融合、将实践引入课堂、培养学员实际能力的教学目标，我们根据现有的实验条件，决定搭建PROTEUS与Keilc软件仿真平台和具有丰富资源的硬件平台，实现虚拟实验与真实实验有机整合、验证性实验和拓展性实验并举。

除了现有的实验箱以外，我们还开发了具有最小系统，包括控制器模块、电源模块、复位模块、Flash ROM 模块、SDRAM 模块、JTAG 接口等；扩展接口，包括LED、键盘、RS232 串口、I2C 接口、液晶模块、以太网模块的实验板，该实验板不仅具有基本模块还拥有丰富的接口，可以实现在线编制、烧录程序，进行单片机应用开发，为学员进行拓展性实验提供了硬件支持。

4 采用讲、学、做一体化教学模式，取得良好的教学效果

在具体的教学实施过程中，针对每个具体项目，我们基本按照教员讲解理论、提出任务展示效果、引导学员思考、教员演示、学员练习教员指导、归纳小结的步骤进行，整个过程充分运用启发、演示和举例的方法，以学员为主体，融教、学、做为一体。通过一段时间的教学实践，学员已经完成了前6个项目的学习实践，学会了简单程序的编制和烧录，达到控制单片机工作的目的。通过由浅入深、循序渐进的实践过程，学员的实践能力得到了培养，体会了单片机系统开发的全过程，将硬件和编程联系起来了，将理论教学和实践教学有机结合起来了，使抽象的指令、程序更加具体了，教学效果明显，相信通过全部项目的学习训练，学员的创新能力一定可以得到培养和提高。

5 结语

通过上述教学改革实践，打破了原有的章节体系，重新编排成项目式教学内容，分散了重点，把原来生涩难懂的原理知识与具体实例相结合，激发了学员的学习兴趣。学员通过大量的不同层次的实践操作，熟悉单片机系统的开发过程，进一步培养学员的综合分析能力、排除故障能力和创新能力。下一步我们将根据学员的学习效果的反馈情况和专业需求进一步探讨教学内容的更新以及实践教学的模式，形成一套完整的单片机理论、实验、实训教学融为一体的教学新模式。

参考文献

第3篇：单片机原理与接口技术范文

关键词： 单片机原理及接口技术课程 存在问题 改革措施

单片机原理及接口技术课程是电子信息科学与技术、机电一体化和机械设计制造及其自动化专业学生的必修课，但从多年来学生平时上课的表现和考试的结果，以及从学生走向工作岗位后反馈的问题来看，我校单片机原理及接口技术课程教学中存在着一些不足之处，如教学内容过于陈旧，汇编语言的教学方式过于死板，实践的方法跟不上当今工作岗位的要求等。为响应学校升本及创建省级精品课的要求，全面提高我校的办学质量和办学水平，从2007年开始，我们对单片机原理及接口技术课程的教学进行了探索性的改革实践，具体做法如下。

1.提出问题

多年来，我校的单片机原理及接口技术课程教学都是以汇编语言为主，从每届学生考试的结果来看，学生对汇编语言部分知识的掌握比较差。对于单片机这样的以培养学生的产品设计应用能力为主要教学目标之一的课程来说，编程语言掌握不好，学生对单片机原理的掌握可想而知。究其原因，主要是汇编语言是低级语言，仅是机器指令的简单符号化，寄存器使用相对高级的语言，操作繁杂，并且要求学生具有一定的硬件基础知识，显然学生在短时间内难以完全掌握。

目前大多数高校的理论教学过程都是采用先基础后应用的模式，即单片机硬件结构、指令系统、汇编语言设计、外部系统扩展、接口技术和应用系统设计，这种方法虽然思路清晰，但是存在着过于机械性的弊端，缺乏生动、直观的实物等辅助教学手段，这样便使学生觉得学习单片机枯燥乏味，没有现实意义，缺乏兴趣，严重影响了教学效果。同时，学生在实践教学时对验证性实验重视不够。当前的实践课教学大多以单片机实验箱为实验平台，而开设的也多为验证性实验。学生在做这类实验时大都是用实验指导书上已经写好的程序资料，几乎没有多少同学去分析程序的流程，更不用说去研究读懂那些代码了。另外，对于用到电路硬件的实验，也只是按实验指导书要求在实验箱上做简单的连线，没有一个整个系统电气原理图的概念，再加上实验条件的有限，不可能每个同学都得到老师的辅导，导致学生过度追求实验结果，而忽略了硬件连线、软件调试等过程。

另外，我校的单片机原理及接口技术课程教学都是以MCS-51系列单片机为主来进行的，多年来基本没有太大变化，实际在市场上单片机已经发展出了很多品种，即使是51系列单片机也是非常丰富的，比如：有内置看门狗的，有内置PWM的，有内置SPI的和内置A/D，/D/A，等等。但是学生们却知道的很少。

2.教学改革措施

2.1课堂教学方法的改革

2.1.1多媒体教学和传统教学模式相结合

随着大学教育教学改革的深入，多媒体教学已更加广泛地应用于各种教育教学领域。传统教学方法是以课堂教学为主，以教师为中心进行的教学，而对单片机原理及接口技术课程这种实践性较强的课堂教学，显然传统的教学方法不能充分调动学生学习的积极性，而多媒体教学方法是通过计算机技术、网络技术、多媒体技术和现代教学方法进行的教学活动，集文字、图像、声音、视频影像、动画等各种信息于一体，教学更加形象、直观和生动。例如通过使用丰富的网络资源，同学们能够了解当前有关单片机的新书讯、新技术、新信息和相关领域的内容，了解单片机应用和发展的现状。同时在每章节的最后把网络上具有代表性的和应用性的问题搬到课堂上，组织大家一起进行讨论和分析等，能使课堂学习的基础知识和实际应用联系在一起。这样就可以引导同学们学会搜集和消化网络上的有关资源，学会查阅单片机厂家提供的芯片技术资料，为将来自己进行软硬件设计打下基础。

2.1.2在汇编语言教学中引入标准C语言

鉴于汇编语言不容易掌握的问题，教师在讲授完单片机原理硬件结构、指令系统和汇编语言程序设计章节之后，可引入单片机标准C语言的教学内容。其内容主要包括C的基本语法、C的数据结构、C的存储结构和C的流程控制等知识要点，并且在讲解的过程中跟汇编语言作对比，理解两者在端口和中断等定义上的不同，使同学们在了解单片机硬件结构的基础上，理解C的数据结构、存储结构与单片机硬件结构的相互对应关系。另外，在学习的过程中，要让同学们认识到C语言相对汇编语言的优点：如C语言的可读性、可维护性好，便于维护和调试，以及代码重用和移植，等等。采用汇编语言和C语言进行对照的教学模式，学生可以很快地在短期内掌握单片机原理应用的编程，无疑会对后期的学习有相当大的益处。

2.1.3引入单片机最常用的开发工具Keil C51

集成电路的发展使得单片机的性能不断提高，应用领域日益广阔，单片机编译调试工具也在不断完善。最常用的开发工具Keil C51是由美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面，同时该软件系统随着Windows版本的更新不断地完善，另外，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。

在引入标准C语言的基础上，为了使学生们走向社会后能够更快适应工厂企业的单片机相关产品的开发，我们又引导同学们掌握此开发平台的使用方法，为以后打下了一个很好的工作基础。

2.2实践性教学的改革

2.2.1变革传统的实验模式

我们尝试改变传统实验过程中以验证性为主的实验模式，指导老师仅提供实验的方向，学生根据实验目的和要求，提前预习，自己到图书馆或者网上查阅相关资料，设计实验方案，编写相关的实验程序。在实验中遇到问题可与小组成员讨论解决，最后得到实验结果。学生应根据自己的实验过程撰写实验报告，包括学生实验中遇到的问题，以及提出的解决方案。同时教师也可以组织学生间进行交流，对各组实验结果与报告展开分析和讨论，从而提高学生的研究能力和科学实验能力。

2.2.2充分利用好课外时间

单片机原理及接口技术课程的课外教学也是实践教学中很重要的一个组成部分，它不仅仅是实验教学的一个补充。事实上，大学生可以通过组织兴趣小组、参与教师的科研等各种方式进行课外学习，这在很大程度上能够激发学生的创新精神，强化他们的实践能力，从而增强他们独立解决实际问题的能力。另外，单片机课程任课老师也应适当地对学生课外学习予以指导，针对他们感兴趣的研究方向，提供参考书目，引导学生了解最新动态，把握研究方向，与学生之间展开讨论，鼓励学生走出学校，参加各种嵌入式系统讲座，参与校内外组织的各种跟单片机相关的竞赛活动，开阔学生们的视野，增长他们的才干，逐步培养自己的研究能力和创新能力。

3.结语

在单片机原理及接口技术课程教学环节和实践环节中引入新的内容和教学方法，是否提高了学生们对这门课的学习兴趣、热情和效果呢？我们设计了单片机原理课程评价调查表，来检验学生们对课程改革教学的认可度，分别对05级和06级共计220名学生进行了问卷调查，统计得出的结果是05级112名学生评出的分数平均得分是88.36分，06级108名学生给出的平均分是90.02分。可见通过同学们对改革后的单片机原理及接口技术课程教学的评价，该课程并非那么难学，只要采用合理的教学方法，通过多种手段，提高学生的学习兴趣，就一定能够达到好的教学效果。

参考文献：

［1］刘光斌，刘冬.单片机系数实用抗干扰技术［M］.北京：人民邮电出版社，2008.

［2］胡汉才.单片机原理及其接口技术［M］.北京：清华大学出版社，2010.

第4篇：单片机原理与接口技术范文

1课程教学内容探索

专业知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成，专业知识体系分成学科基础知识体系和专业方向知识体系。电子信息类学科基础知识体系由电路与电子学知识领域、信号系统与控制知识体系、计算机知识领域和电磁场知识领域四个基本知识领域构成[1]。传统的微机原理课程作为计算机知识领域的专业基础课，与计算机文化基础、C语言、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等先导课程联系紧密，同时又是单片机原理与应用、嵌入式系统与应用、DSP原理与应用、现代计算机体系结构、计算机网络与通信等后续课程的理论基础。该课程在上述学科前三个基础知识领域与电子信息类各专业方向知识体系之间起到承上启下的作用。

随着集成电路技术的迅猛发展，微处理器的发展也日新月异，其芯片集成度越来越高，内部结构越来越复杂，处理能力越来越强，已进入64位的微处理器时代。对于刚刚进入高校的本科生，如果直接学习32位、甚至64位的微机系统原理，需要掌握的相关背景知识太多，容易陷入技术的泥潭中[2]。而传统的微机原理介绍的16位的微处理器8086/8088及其相应的配套接口芯片早已退出应用舞台，造成知识点与实际应用存在较大的脱节，让学生产生学习这门课程没有用的错觉。虽然微机原理理论更系统，而单片机应用性更强，但这两门课程在内容上(原理与接口应用等)和形式上(指令系统和汇编程序设计等)具有较大的交叉，独立设课将不可避免地出现知识点的重复和各自重点的缺失。此外，尽管微机原理课程偏重于系统理论，但也是一门实践性很强的课程，需要通过实验实践来加深对系统理论的理解，以8086/8088为核心的实验平台缺乏实际应用背景，在学时较少的情况下实验教学效果较差，如果采用广泛使用的51系列单片机来合理地设计实验课程内容，实验将具有更强的实际应用背景，可以更有效地与系统理论知识协调互补，提升学生的学习兴趣，并引导学生进行课外动手实践制作，可更好地增强学生的实践能力和创新精神。为此，我校电子信息类专业将这两门课程合二为一，安排45学时的理论教学和20学时的实验教学。

由于各领域的应用需求不同，微型计算机系统形成了以PC机为代表的通用微型计算机系统和以单片机、ARM，DSP，SOC，SOPC等为代表的嵌入式计算机系统这两大分支。尽管这两大分支系统在外形上具有很大差异，但由于“本是同根生”，它们都是由基本的冯•诺依曼结构计算机工作原理演变而来，存在很多共同的知识点。因此，课堂教学应首先介绍计算机的基本原理：对数制与编码、计算机的基本组成逻辑电路、存储器等基础知识简要回顾，做好课程与数字电子技术课程内容的衔接；明确计算机系统在硬件结构组成上以运算器和控制器为中心引出系统总线配备存储器和输入输出设备，以指令系统作为软件基础明确计算机是按照给定程序，逐条执行指令从而实现特定功能，明确程序设计语言中的机器语言、汇编语言和高级语言这三大类型语言各自的特点和相互关系；硬件系统和软件系统有机组合在一起才能构成完整的微机系统，以计算机执行访问存储器或I/O设备程序过程举例说明微型计算机的基本工作过程和原理；从中断基本概念出发明确中断系统功能和中断处理过程，介绍中断程序的一般设计方法，从而明确计算机中断系统的原理。由于51系列单片机“麻雀虽小五脏俱全”，一个芯片包含了计算机结构中运算器、控制器、存储器和输入/输出5个组成单元，其知识相对简单，容易理解和掌握，而且有广泛的应用背景，比较容易进行各种系统设计实验，因此，学习计算机的基本工作原理后，可着重讲授51系列单片机原理及应用。通过对51系列单片机内部电路结构和工作原理的学习，辅以电源电路、复位电路和时钟电路建立单片机最小系统作为硬件平台；在软件基础方面，理解和掌握80C51指令系统中的寻址方式和指令的分类，掌握各条指令有序组合在一起实现特定功能的汇编程序设计方法，从而更深入地理解和掌握单片机的硬件结构，再偱序渐进地引导学生采用高级语言进行程序设计，实现与C语言课程内容的衔接；通过内部主要功能单元(定时/计数器、UART串行接口和中断系统)结构和编程应用、单片机系统扩展和接口的编程应用的学习，从软硬两方面综合实现单片机的实际应用。在学时允许的条件下，最后简要介绍微型计算机系统的原理与应用，加深计算机系统工作原理的理解，为后续课程学习奠定理论基础。

教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动。站上讲台，教师要明确教什么，帮助学生建立学科相关课程的体系结构，让学生明确所学课程在学科体系中的地位和作用，明确能够学什么。以上介绍可明确我校电子信息专业微机原理与接口技术课程改革后“教什么与学什么”的问题。

2课程教学方法探索

通过对课程教学内容的探索，课程重点讲授微型计算机系统架构及其基本工作原理、单片机工作原理和实际开发应用两部分内容，课程具有较强的理论性和应用性，课程内容比较抽象，如何提高课程教学效果，需要深入探索“怎么教与怎么学”的问题。

2.1 课堂授课方式探索

随着现代化多媒体教学方式的普及，传统的纯板书教学方式逐步被多媒体投影教学方式取代。这种 现代化的教学方式在声形结合、图文并茂地给学生带来不同的学习体验的同时，也显现出一定的弊端。通常情况下，教师在控制台讲解投影屏上的教学内容时，学生听到的讲解声音和看到的课程内容处于脱离状态，视觉和听觉难以集中[3]。此外，由于多媒体教学没有教师板书环节，课堂教学信息量增大，学生对课程内容思考时间变短，同时长时间盯着投影屏接受大量信息容易造成视觉疲劳，导致教学效果不佳，不具有传统板书教学方式中学生的视觉和听觉集中在教师板书区域，能够跟随教师板书节奏边听边理解的优点。因此，我们针对具体教学内容采用传统板书与现代化多媒体相结合的方式授课，不仅给学生带来图文并茂的学习体验，同时对于重点和难点知识，采用板书形式循序渐进地引导学生一起互动式理解并掌握，提高教学效果。例如：通过举例方式讲解汇编语言程序设计基本方法，通过课件显示例题题目内容可节省传统板书书写时间，对设计题目分析时，通过课件以动画的形式生动地展示程序流程图，以流程图为依据进一步采用传统板书的方式引导学生一起在黑板上依次书写一条条的指令，完成程序设计，然后将备课时在计算机上编辑好的程序源代码用仿真软件运行并通过投影仪展示程序运行过程。

由于该课程在学科专业体系中承上启下，课程内容与数字电子技术息息相关，在授课过程中要注重相关课程的衔接。例如：讲授总线概念时，可联系数字电子技术课程中讲授的三态门采用分时工作的工作方式，主要应用在计算机总线中；讲授存储器扩展时，联系数字电子技术课程中讲授的半导体存储器的相关概念；讲授定时/计算器时，联系数字电子技术课程中讲授的时序逻辑电路计算器的工作原理；讲授计算机中有符号数采用补码形式可将符号位直接参与运算，结果仍为补码形式表示时，可进一步拓展到数字系统中有符号表示和运算均采用补码形式。此外，课程内容自成体系，需注重课程前后知识点的连贯衔接，在授课过程中，只要讲授的新知识点与前面学习的知识点相关，我们就引导学生翻到教材学过的相关知识点位置，将前后知识点有机结合起来，帮助学生形成完整的课程体系。

由于课程部分内容较为抽象、难以理解，在讲授相关内容时，还可采用比喻的方法用日常生活中相似的事例进行类比，将抽象内容形象化、生动化，让学生更好地理解和掌握。例如：讲授中断处理过程可以用事例“正常讲课过程中出现学生提出疑问并解答完毕回归正常讲课”作类比。“教师正常授课”类似于“执行主程序”，“学生举手”类似于“中断请求”，“教师请学生提出疑问”类似于“中断响应”，“学生提出疑问以及教师解答”类似于“中断处理”，“回到正常授课”类似于“中断返回”，此外，“学生提出疑问前的授课进度和内容”类似于“中断的断点”，学生通过这样的类比可以更好地理解和掌握中断的相关概念。讲授“MOV”传送指令时，可用学生在课堂上抄作业进行类比。讲授空操作指令“NOP”时，可拿学生在课堂上打瞌睡作类比，类比过程引来了学生哄堂大笑，活跃课堂气氛的同时，也提醒部分学生要遵守课堂纪律，不要在课堂上虚度光阴。

2.2 注重实验实践环节

本课程是实践性和应用性非常强的专业基础课，仅仅通过课堂教学来学习掌握基本系统概念、工作原理、设计原则和方法是远远不够的，尤其在当今大力提倡以培养创新能力为核心的素质教育中，为满足经济社会发展对高素质创新型人才的需要，必须将理论和实践紧密结合起来，用理论指导实践，用实践强化理论。因此，教学双方都要注重实验实践教学环节，正确合理地设计实验课程内容，并采用探究式教学方法，以教师为主导、学生为主体，调动学生的积极性，挖掘学生的学习潜力，变被动接收为主动探求，“做中学，学中做”，做到学以致用、活学活用。

实验课程采用层次化的实验实践内容体系，分成基础实验、系统综合实验和课程设计实践三个层次。基础实验内容包括：软件开发环境和简单程序设计，I/O口输入、输出实验，中断、定时器实验；异步串行通信实验，D/A和A/D接口实验等。通过基础实验逐步掌握单片机的定时/计数器、中断、串行通信、系统扩展、接口技术等功能，在实验过程中偱序渐进地引导学生采用C语言进行程序设计。以简易数字时钟设计为题进行系统综合实验训练，让学生将基础实验中掌握的单片机各功能模块组成完整系统，建立单片机系统整体概念，学会站在系统的高度分析和解决问题，初步具备单片机系统的设计和实现能力。通过以上两个层次的训练后，学生有了一定的理论基础以及实践能力，则进入课程设计实践环节。学生通过课外时间自行选择课题，独立完成相关软件和硬件的设计，要求设计实物系统测试验收，训练学生自主解决问题的能力和创新能力。

由于实验项目设计来自实际应用课题，使得实验课程更接近实际应用。设计性、综合性实验占85%，要求根据任务，做好预习，根据参考方案或自行设计硬件电路，编写相应的程序。每位学生独立完成软硬件的调试，做好实验记录并由指导教师检查后签字确认。每个实验结束后，要求学生提交完整的实验报告，包括程序清单、电路原理图、测试记录、结果分析等。

3课程教学目标探索

将传统的微机原理与接口技术和单片机原理与应用课程合二为一后，为了能够实现为后续课程学习奠定较强的微机系统理论基础并掌握单片机系统原理和具备单片机实际应用开发能力的教学目标，我们还需要进一步探讨教学过程中“教到什么程度与学到什么程度”的问题。

微机系统理论基础是原理性的，传统的微机原理课程基于8/16位微处理器展开，而由于技术不断发展，当代微处理器已进入64位的时代，教学内容与实际应用之间存在巨大的脱节。尽管技术在不断变换，但是从计算机面世以来，基本原理没有发生太大的改变，从冯•诺依曼结构提出到现在已有几十年，即使技术工艺有了翻天覆地的变化，但体系结构没有发生本质改变[4]。因此，课程抛开具体的微处理器型号，把握通用微型计算机系统和嵌入式计算机系统这两大分支的共性，以共性为基础建立微型 计算机系统软硬件体系架构，并了解微型计算机技术的发展趋势，为后续课程的学习奠定理论基础。然后学习比较容易入手的单片机原理及应用的相关内容：一方面，通过理论教学与实践教学相结合，掌握51系列单片机应用系统的软硬件设计及调试方法，掌握单片机开发工具的使用方法，锻炼和提高学生的工程实践能力，为新型单片机的学习和应用打下基础；另一方面，通过具体型号的单片机内部结构、工作原理和应用开发的学习，夯实微型计算机系统软硬件体系架构的理解，掌握微型计算机系统学习的一般方法，用于后续课程的学习。

此外，随着编译技术的进步，现代计算机系统中的软件大多采用高级语言编写，仅少量引导代码采用汇编语言编写[5]。因此，在课程中，对于51单片机指令系统和汇编语言程序设计的教学只需要服务于帮助学生更深入地理解和掌握单片机的硬件结构和高级语言程序的相关原理就足够了，之后，引导学生转入高级语言的学习，从而在软件编程时做到得心应手，能够编写出高效的软件程序。

第5篇：单片机原理与接口技术范文

关键词：微机原理与接口技术；机械类专业；教学；C语言

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)28-7042-02

Discussion on the Course Teaching of the Principle and Interface Technology of Microcomputer for Machine Specialty

WANG Lan

(Harbin Engineering University College of Mechanical and Electrical Engineering Heilongjiang, Harbin 150001, China)

Abstract: In the teaching of the principle and interface technology of microcomputer, aim at the feature and professional knowledge structure of machine specialty students, analyze the course teaching content. The new technology and computer engineering experiences are put into the course, and the C language programming is introduced into the course teaching. Teaching results show that the study interest and computer skills of the students are improved, and good results is obtained.

Key words: principle and interface technology of microcomputer; machine specialty; teaching; C language

微机原理与接口技术课程是大学工科专业的一门专业基础课，课程的目的是让学生掌握16位微型计算机基本原理、接口电路，建立微机工作的整体概念，同时具备初步的程序设计能力，为应用微型计算机解决工程技术领域问题打下坚实基础。

近年来，微机技术发展异常迅猛，出现了很多应用广泛的新技术，如多核处理器、PCI-Express总线、SATA 接口等[1]，而这些新技术在原有的课程内容和教学实践中却没有反映出来。因此，有必要在课程内容中加入这些新技术并应用于教学实践。

对于机械专业的学生来说，电类基础课程较少，后续相关课程及毕业设计中涉及微机原理与接口技术内容的也较少，因而在有限的时间内，提高学生的学习兴趣和效果，更好地培养学生微机应用能力显得尤为重要。

1 重点突出与融入新技术

微机原理与接口技术是一门专业性很强的课程，需要记忆的内容较多，对于机械专业的学生来说比较抽象，不好理解。通过多年的教学经验，结合学生所反映的问题，根据本专业的特点，我要求学生在学习这门课时，首先要加强记忆，在记忆的基础上理解。在讲课过程中，先指出每一章节的重点和难点，重点部分精讲，配合图片、动画，便于学生记忆。比如在讲CPU组成时，在PPT上给学生展示出一幅CPU组成框图，对照图片讲解各部分的功能，同时指令和数据的流向用箭头动态的显示出来，使学生一提到CPU，脑海中就能反映出这样一张图，帮助学生记忆。

计算机技术发展迅速，知识更新很快，而现有的教材在新知识方面体现不足。以CPU为例，现在的教材多以Intel公司生产的8086/8088系列16位的微处理器为例来进行讲解，而我们在实际中使用的微处理器是32位或64位机。在课堂讲解过程中，以Intel8086为主讲解CPU的基础特点和工作原理，80286/386微处理器注重讲解相对8086的改进。然后讲解CPU的64位技术和多核技术概念和特点，让学生了解CPU的发展趋势。

例如在讲解总线知识模块时融合PCI-Express总线知识。微机原理与接口技术课程体系中，总线知识模块的主线是ISA、EISA、PCI、AGP，但是即使是AGP总线，也已经被PCI-Express总线所取代，PCI-Express基于串行技术，采用4根信号：2根差分信号用于接收，另2根差分信号用于发送。总线的带宽能达到8GB/S，支持热拔插和即插即用。因此在课程体系中融合PCI-Express总线是必要的。

2 用C语言教学

目前，微机原理及应用的教材基本上都采用汇编语言作为编程语言。汇编语言是最接近机器码的一种语言，其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是学习汇编语言需要记忆大量的助记符，编写的程序不易读，学习起来需要较长时间。

而C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。目前常用的单片机、DSP、ARM等厂家一般都能提供C编译器。因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。

学生们在大一时已经开设了C语言课程，具有一定的C语言编程基础。在微机原理及接口技术课程中，需要讲的内容就是I/O接口语句（包括inportb和outportb两条语句）和中断语句。

例如8位A/D转换芯片ADC0809应用电路如图1所示，通过分析可知ADC0809的数据端口地址为78H，状态端口地址为79H，通道选择端口地址为7AH，采用C语言编写的查询方式数据采集程序如下：

int ad_data_read( unsigned char ch_num)

{

unsigned char data, ch_st;

outpotrb(0x7a,ch_num);//选择通道

ch_st = ch_num | 0x80;

outpotrb(0x7a,(ch_st));//构造ALE上升沿

outpotrb(0x7a,ch_num);//启动AD转换

while(!(inportb(0x79)&0x01);//等待转换结束

data=inportb(0x78);//读转换结果

return(data);//返回

}

程序只有8条语句，很清晰的反映出查询方式下A/D转换过程，程序简单、易懂，而这段程序采用汇编语言来写的话，大概需要30条语句[5]，相比之下可以看出C语言编程的优势，尤其是对机械专业的学生来说，可以让学生们在大一学习C语言课程后，继续使用C语言编程，提高C语言的应用能力，也为学生今后学习单片机课程、毕业设计，以及今后读研究生、工作打下良好的编程基础。

3 理论和实际相结合

把知识点和日常生活联系起来。在讲解I/O接口芯片时，在讲清芯片工作原理、引脚定义、初始化编程后，重点讲芯片的应用，同时加强实验课与课堂知识的结合，在课堂上讲解芯片的应用例子，并给学生留有探索的内容，让学生在实验课中解决，提高学生接口设计、编程的能力。例如并行接口8255A是一个应用较多的芯片。在讲解8255A时，首先要讲清芯片的编程结构、功能、寄存器和初始化编程，然后结合实际讲应用举例。

如图2所示8255键控灯电路图，图中有3个按键接在8255端口A的PA0~PA2引脚，3个发光二级管接在8255端口B的PB0~PB2引脚，要求编程实现3个按钮分别控制3个发光二极管的亮灭。在讲解电路图时要讲清按键和发光二极管的连接电路：不但要讲清楚按键的状态与PA0~PA2引脚的对应关系、PB0~PB2引脚电平与发光二极管亮灭的对应关系，还要讲清楚电路中电阻上拉、限流的作用，由此分析出8255的工作方式，进而给出8255的控制字。根据题目要求画出程序流程图、写出程序。

给学生布置实验课的内容，可以让学生用8个按钮分别控制8个灯，也可以让学生模拟双控开关功能、模拟霓虹灯等等，通过实际动手操作，提高了学生学习的热情，获得了较好的学习效果。

4 结论

结合多年教学经验，针对机械专业学生的专业特点，探讨了微机原理与接口技术课程的教学改革，教学内容方面，在尊重原教学大纲的基础上，增添了微机技术的新知识，将C语言引入本课程，课程中的程序例程均采用C语言讲解，注重理论联系实际，注重实验教学，提高了学生学习热情，获得了较好的教学效果。

参考文献：

[1] 冯康,姚南生,闻国才.《微机原理与接口技术》课程与新技术的融合[J].重庆文理学院学报,2011,30(1):85-88.

[2] 杨斌.从知识点掌握到应用系统构建的微机接口课程设计规划及实现[J].计算机教育,2009(13).

[3] 杨居义.微机原理与接口技术项目教程[M].北京:清华大学出版社,2010.

第6篇：单片机原理与接口技术范文

关键词:微机原理;接口技术;优化;多媒体教学

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)36-10351-02

Research on the Reform in Teaching Contents of the Principles of Micrcomputer & Interfaces

CHENG Yun, XIE Si-lian, ZHAO Zhi-gang

(Department of communication and control Engineering, Hunan University of Humanities and Science and Technology, Loudi 417000, China)

Abstract: By integrating with the course characteristic of "The Principles of Microcomputer & Interfaces", this paper puts forward the reform measures such as optimization teaching contents, proper utilization of multimedia. Teaching practice showed that this reform had achieved good results.

Key words: microcomputer principle;interface technique;optimization;multimedia teaching

《微机原理与接口技术》是电气信息类专业的一门重要的专业技术基础课[1],也是电子、自动化等专业学生的研究生考试课程。该课程的主要任务是使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理、汇编语言程序设计方法、接口电路及硬件电路的连接,建立微机系统的整体概念,为今后进一步学习打好基础,同时该课程又是后续课程如单片机原理及应用、DSP技术、ARM嵌人式系统等课程的基础。由于这门课的教学内容与后续课程尤其是单片机原理及应用有较多相似的地方,因此,一些高职院校的做法常常是用单片机原理及应用来取代这门课,作为本科院校,还有必要开设这门课吗?如果要开的话,其教学内容如何确定才不至于与后续课程有较多的交叉?本文从如何提高微机原理课程教学质量、增强教学效果,谈谈在教学上的一些体验和认识。

1 优化教学内容,突出教学重点

由于总的学时的不断压缩,使得我们对一些专业基础课的课时则不断压缩,对于不继续开设《单片机原理及应用》这门专业课的学生来说,《微机原理与接口技术》的内容需要全部开出来,而对于有单片机原理及应用这门课的专业学生来说,可以只开设微机原理与汇编语言方面的内容,而接口技术则留到单片机原理及应用里面讲,把省下的课时加到电子技术和单片机原理及应用的课程设计里,这两门课的课程设计时间都延长了一周,即由原来的2周延长到3周。另外在每一章节讲授之前,先指出重点和难点,重点部分精讲[2],要求学生全面掌握。例如,在讲8086/8088结构一节时,存储器地址分段是本章的重点和难点,讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解,而关于计算机硬件一节,学生在前修课程中已经学过,只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样,学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率,增加了学习本课程的积极性。

由于《微机原理与接口技术》课程内容多、 细、 零散、 前后内容交错且涉及到的知识面又广,学生初次接触时往往觉得难学,特别是随着教学进度的推进,学生感觉所接收到的知识比较散,很能理清头绪,更谈不上好好理解并加以运用了。所以在教学中可利用图表法[3]对课程内容进行科学地归纳组合,即将相关的内容组合到同一个模块中,然后抓住课程内容的主动脉用连线将模块之间的联系标识出来并加以说明,从而使课本上那些分散、 零碎的知识点一一串起来,形成一个层次清晰、结构明朗、联系紧密的图表。有了这结构清晰的图表,学生即可以对相关内容进行总体上的把握又可对某一个具体的知识点进行纵向的扩展和横向的比较,学生学习起来也不会感到混乱,且会激发学习的兴趣。

2 恰当应用多媒体教学,提高教学效果

《微机原理与接口技术》课程中微机的工作原理部分是很抽象的、看不见的、摸不着的,学生觉得难以理解。若使用多媒体教学,让关键部分具体化、形象化,让重点凸出、显示出来,可以促进学生的理解和记忆。这就要求多媒体课件制作必须根据课程的相关知识,用最合适的应用软件,制造高标准、高质量的多媒体课件。为加强课堂教学的效果,我们可以采用理论教学和实验演示同时进行的方法,使学生在轻松有趣的学习(氛围)中掌握所学知识。例如,在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明或语音提示,从而增强图片的可读性,如图1所示;又如,汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础,可在课件中用FLASH动画来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中,类似的情况还有很多,采用多媒体教学一方面可以加快教学速度,弥补教学时的不足;另一方面图文并茂,动感演示,无疑会激起学生的学习兴趣,课后阅读时容易产生联想。

3 实践效果

根据新的培养方案与所采取的改革措施,我们已经实施了两年,从实际的效果来看,课程内容教学改革是非常成功的。通过微机原理及汇编语言的学习,然后再学习单片机,90%的学生觉得单片机易学易懂,达到了我们的预期效果。

4 结束语

我院《微机原理与接口技术》已被列为2009年湖南省精品课程,我们将以此为契机,认真扎实地开展教学研究,一定要把这门课程建成合格的省级精品课程。

参考文献:

[1] 周明德.微型计算机系统原理与应用[M].4版.北京:清华大学出版社,2004.

第7篇：单片机原理与接口技术范文

1、理解A/D转换的工作原理；

2、理解掌握ADC0809的A/D转换原理和并行A/D转换器接口的编程方法； 3、学习使用并行模/数转换芯片ADC0809进行电压信号的采集和数据处理。

二、 实验原理

在设计A/D转换器与单片机接口之前，往往要根据A/D转换器的技术指标选择A/D转换器。A/D转换器的主要技术指标-----量化间隔和量化误差是A/D转换器的主要技术指标之一。量化间隔可用下式表示，其中n为A/D转换器的位数： 量化间隔

绝对误差22

1 相对误差n1100%2

A/D转换器芯片种类很多，按其转换原理可分为逐次比较式、双重积分式、量化反馈式和并行式A/D转换器；按其分辨率可分为8~16位的A/D转换器芯片。目前最常用的是逐次逼近式和双重积分式。

A/D转换器与单片机接口具有硬、软件相依性。一般来说，A/D转换器与单片机的接口主要考虑的是数字量输出线的连接、ADC启动方式、转换结束信号处理方法以及时钟的连接等。

一个ADC开始转换时，必须加一个启动转换信号，这一启动信号要由单片机提供。不同型号的ADC，对于启动转换信号的要求也不同，一般分为脉冲启动和电平启动两种：

对于脉冲启动型ADC，只要给其启动控制端上加一个符合要求的脉冲信号即可，如ADC0809、ADC574等。通常用WR和地址译码器的输出经一定的逻辑电路进行控制；

对于电平启动型ADC，当把符合要求的电平加到启动控制端上时，立即开始转换。在转换过程中，必须保持这一电平，否则会终止转换的进行。因此，在这种启动方式下，单片机的控制信号必须经过锁存器保持一段时间，一般采用D触发器、锁存器或并行I/O接口等来实现。AD570、AD571等都属于电平启动型ADC。

当ADC转换结束时，ADC输出一个转换结束标志信号，通知单片机读取转换结果。单片机检查判断A/D转换结束的方法一般有中断和查询两种：

对于中断方式，可将转换结束标志信号接到单片机的中断请求输入线上或允许中断的I/O接口的相应引脚，作为中断请求信号； 对于查询方式，可把转换结束标志信号经三态门送到单片机的某一位I/O口线上，作为查询状态信号。

A/D转换器的另一个重要连接信号是时钟，其频率是决定芯片转换速度的基准。整个A/D转换过程都是在时钟的作用下完成的。A/D转换时钟的提供方法有两种：一种是由芯片内部提供(如AD574)，一般不许外加电路；另一种是由外部提供，有的用单独的振荡电路产生，更多的则把单片机输出时钟经分频后，送到A/D转换器的相应时钟端。

ADC0809与单片机接口

三、 实验内容

略

第8篇：单片机原理与接口技术范文

摘要：串行接口是现代电子系统设计的主流技术，然而串行总线种类较多，其协议、时序和器件较为繁杂，给学生理解、掌握和应用带来困难。本文在介绍串行接口基本概念的基础上，重点分析、比较了几种最常用的串行扩展接口和串行通信接口，并设计了一个基于单片机的串口应用小系统。本文对电子信息专业本科生学习和应用具有参考价值。

关键词：电子系统设计；串行扩展接口；串行通信接口；应用实例

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0050-03

一、引言

在电子系统中，外设器件、微处理器、上位机之间的数据交换有并行和串行两种基本通信模式。总的来说，串行通信是指数据在时钟的同步作用下逐位传送，与并行模式相比，具有硬件连接简单、可靠性高、扩展性好、电路板面积较小、成本较低、适用于长距离应用等优点，随着CPU、芯片的工作频率提高，以及串行总线的功能增强，数据吞吐容量小、信号传输较慢等缺点也得到逐步改善，因此成为现代电子系统设计和应用的主流技术[1，2]。然而串行总线种类较多，其协议、时序和器件较为繁杂，给学生的理解、掌握和应用带来困难[3]。本文着重分析、比较了几种最常用的串行扩展接口和串行通信接口技术，并设计了一个基于单片机的串口应用小系统，供电子信息工程专业本科生学习、参考[4，5]。

二、常用串行接口总线及比较[1，2]

串行接口是一个总体概念，一般又划分为器件级的串行扩展接口和设备级的串行通信接口。串行扩展接口是指微处理器与外设芯片之间通过串口连接进行数据或信息的交互，最常见的串口类型有1-Wire总线、SPI总线和I2C总线。目前集成了上述串口总线的芯片种类众多，包括传感器芯片、A/D转换器、D/A转换器、实时时钟RTC、数据存储器、专用DDS芯片等等，高档的单片机、嵌入式微处理器一般都有专门的SPI、I2C总线扩展口，两者之间的硬件连接和软件编程较为简单。而常用的89C51、52等低档单片机由于没有集成SPI、I2C总线接口，需要通过通用I/O口与串口器件连接，并利用软件模拟产生SPI、I2C等总线时序，实现数据的交换。表1简要比较了三种常用的串行扩展接口及其特点。

单总线（1-Wire）是Dallas公司推出的串行扩展总线，采用单根信号线完成数据的双向传输。单总线技术有三个显著的特点：单总线芯片通过一根信号线进行地址信息、控制信息和数据信息的传送；每个单总线芯片都具有全球唯一的访问序列号，当多个单总线器件接入到同一单总线上时，对所有单总线芯片的访问都通过该唯一序列号区分；单总线芯片在工作过程中可以不要外接电源，而通过它本身具有的“总线窃电”技术从信号线上获取电源。单总线结构如图1。

单总线器件的时序不尽相同。以典型单总线器件温湿度传感器DHT22来说，通信格式为：微处理器把总线SDA拉低至少800μs，通知传感器准备数据；传感器把SDA拉低80μs再接高80μs响应；微处理器通过SDA一次性读出40位数据，高位在前，湿度、温度分辨率都是16Bit，且读出值都是实际值的10倍，其中温度最高位Bit15等于1表示负温度、等于0表示正温度，8位校验位=湿度高位+湿度低位+温度高位+温度低位。串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）总线是原Motorola公司推出的一种同步串行外设接口总线，使用4条信号线，一般是单主结构，即系统中只有一个主器件（通常是微处理器），其余的器件均为从器件。在点对点通信时，不需要进行寻址操作，且为全双工通信，具有简单高效的特点；在多个从器件系统中，每个从器件需要独立的片选或使能信号。SPI两端在同一个时钟下工作，是一种真正的同步方式，不同于异步串行通信（UART）的两端有各自的串行通信时钟，且传输速率最高达数十MHZ，远远高于UART。SPI总线结构及典型时序如图2所示。

I2C总线（Inter-Integrated-Circuit）是一种由Philips公司开发的两线式串行总线，由双向串行时钟线SCL和双向串行数据线SDA组成，用于连接微处理器及其外设器件，最主要的优点是简单、高效。I2C是真正的多主机总线，每个连接到总线上的器件都有唯一的地址，器件识别由硬件设置和软件寻址组成，不需要片选信号。I2C总线的时序较为复杂，规定了严格的数据有效位、起始信号、终止信号和应答信号。传送的字节数没有限制，但每个字节必须是8位，且高位在前，第9位是应答信号，应答时钟由主器件产生，而应答位则由接收器件产生。I2C总线结构及基本时序如图3所示。

设备级的串行通信是指微处理器之间、微处理器与上位机之间通过串行总线和接口进行信息交换。最常用的串行通信接口标准有RS-232C和RS-485。RS-232C标准是美国电子工业联合会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准，适合的数据传送速率为0～20Kbps。RS-485克服了RS-232C标准的缺点，具有良好的抗噪声干扰性能、较长的传输距离和多站连接等优点，广泛应用在分布式测控系统中。两者的主要技术参数见表2。

三、基于单片机的串口应用实例

为了便于理解和掌握，设计了一个基于单片机的串口应用小系统。采用单总线接口的传感器芯片DHT22实时采集温、湿度，SPI总线接口的DS1302时钟芯片获取实时时间和日期，I2C总线接口的AT24C02 E2PROM进行数据存储。以STC12C5A60S2单片机为CPU，利用软件模拟产生串口总线时序，并通过RS-232C接口实现单片机与PC的通信。电路原理图如图4所示，键盘、LCD和电源电路略去。核心软件是DHT22、DS1302和AT24C02的读写，参考器件手册中的时序要求编写。

四、结束语

各种外设器件、微处理器、上位机之间的串行接口与通信已成为现代电子系统设计、应用的主流技术。本文介绍了串行接口的基本概念，w纳、比较了最常用的1-Wire、SPI、I2C接口总线以及RS-232C、RS-485通信总线的特点，并设计了一个基于单片机的串口应用实例，包括1-Wire接口的温湿度采集、SPI接口的实时时钟、I2C接口的E2PROM存储以及RS-232C串口通信。本文具有较强的针对性和实用性，可帮助初学者深入理解和灵活运用，提高实践、创新能力。

参考文献：

[1]孙晓云，刘东辉，刘朝英.接口与通信技术原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]贾立新，王涌，陈怡.电子系统设计与实践（第3版）[M].北京：清华大学出版社，2014.

[3]江朝晖.电子系统设计教学的问题分析与方法探讨[J].教育教学论坛，2013，（3）：80-81.

第9篇：单片机原理与接口技术范文

关键词：Protues；仿真；实验；改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0104-03

The Study on the Experimental Teaching Reform Necessity of "Microcomputer Principles and Interface Technology" Based on Proteus Simulation

DONG Xian-fen

（Department of Information Engineering， Shandong Yingcai University， Jinan 250104， China）

Abstract： This paper introduces the study on the experimental teaching reform necessity of this course， microcomputer principles and interface technology by Protues simulation software. This research aims to replace the experiment made by experimental box with Protues simulation one to improve experiment teaching efficiency. Protues simulation experiment teaching method has been applied in my teaching practice， and its effectiveness has been verified.

Key words： Proteus； simulation； experiment； reform

1 改革的意义和必要性

《微机原理与接口技术》课程是我院计算机科学与技术、电子信息工程等专业本专科的一门专业基础课，本课程要求学生能够掌握微机硬件的组成、原理及应用，并且能够应用80x86指令系统进行汇编语言源程序的设计，掌握各种常用接口芯片的原理及其在接口技术中的具体应用，培养学生的软硬件设计与应用能力，提高学生的实践动手和创新能力。

《微机原理与接口技术》课程中涉及的概念较抽象，涵盖的知识点也较多，需要实践操作的项目也很多，是一门理实相结合、软硬相结合的课程。因此，在教学过程中除要重视理论教学外，还必须辅以高质量的实践教学。良好的实验教学环节不仅可以增强学生学习的兴趣，进而还可以加强学生对微机内部结构、汇编语言等知识的理解，还帮助学生对计算机内部工作原理和常用接口芯片的工作过程有了更清晰地认识[1]。实验教学环节对提高学生的综合实践能力方面起着举足轻重的作用。本文主要介绍利用Protues 仿真软件实现微机接口实验教学改革的研究与实践。

目前，多数接口电路实验主要是通过实验箱完成，我院使用的是EL型微机教学实验箱。实验过程主要包括汇编语言程序设计和接口电路设计两部分。主要的实验有： 简单的I/O口扩展实验、存储器读写实验、8255A并行接口实验、8251A串行接口实验、8253A定时/计数器接口实验、LCD显示实验、A/D和D/A转换实验等。

EL型微机教学实验系统结构如图1所示：

采用实验箱完成实验存在着一定的局限性：

1）实验设备局限性。实验箱价格较高，一经购买几年之内很难再更换，不能紧跟专业的发展；相比较实验箱而言，电脑的数量也更充裕，安排上课时间和地点更灵活；实验箱的器件也容易损坏，维护较困难，且必须有专门的人员对实验室进行维护管理。

2）实验场所局限性。实验箱需放在固定的实验室，学生只能在上课时间或实验室开放时间去做实验，假期或学生外出实习期间不方便开展实验。

3）实验创新局限性。实验箱的线路和芯片多数已固化，通过实验箱开设的实验多为验证性实验，学生只需按照实验指导书既定的实验步骤完成实验，基本上没有自己设计创造的部分，缺乏对学生创新能力的培养。

Protues仿真软件处理器模型支持80C51单片机、8086微处理器、MSP430超低功耗混合信号处理器、ARM处理器等一系列常用的单片机或微处理器，Protues也可用于模拟与数字电路教学实验，单片机教学实验【2】。另外，在学生的课程设计和毕业设计中应用也非常广泛。采用Protues开展实验，建立Protues仿真软件实验教学平台是突破《微机原理与接口技术》实验教学现状中诸多限制的一种可行的教学改革方法。另外，还可借助网上实验教学功能使该实验平台具有更高的推广使用价值，发挥出最大的教学效益。基于Protues仿真软件进行实验，仅需一台安装了Protues软件的电脑，这方便了学生在宿舍、教室、机房等地不受时间和空间的限制开展实验、课程设计、毕业设计和电子设计竞赛等环节。而且，通过Protues仿真软件，可以开设的实验数量多、内容广，实验过程由简单到复杂，即从较简单的验证性实验到较复杂的设计性和综合性实验。目前使用实验箱进行的实验都能利用Protues仿真软件开展，而反之则不行。

总之，基于Protues仿真的《微机原理与接口技术》实验教学为本课程的实践教学提供了教改思路，不仅有助于提高教学质量，改善实践教学效果，而且有助于改善学生的学习主动性和提高学生对本课程学习的积极性和趣味性。熟练掌握Protues仿真软件的使用，对学生综合设计能力和创新能力的提高有很大帮助。

2 改革研究的内容、目标和拟解决的关键问题

2.1 研究内容

1）《微机原理与接口技术》实验室现状分析；最大地发挥Protues仿真软件应用功能研究；（利用Protues仿真软件进行《微机原理与接口技术》设计性、综合性仿真电路编制策略研究；

2）修正仿真电路设计和实施教学过程中存在问题的策略研究；

3）研究如何将本方法推广到电子、单片机等相关课程中去。

2.2 研究目标

本项目的主要研究目标是将验证性实验转化成设计性、综合性实验。研究利用Protues 仿真技术进行《微机原理与接口技术》实验教学的教改新方法，建立适合我院本专科学生的《微机原理与接口技术》课程所开设实验的全部仿真电路和内部使用的实验指导书，克服实验箱既看不到芯片也看不到内部电路的缺点，发挥仿真实验由电路编制者自己选择芯片，自己设计电路，自己规划地址的灵活功能。

2.3 拟解决的关键问题

1）提高学生设计电路的能力。通过利用Protues仿真软件，提高学生学习的主动性和积极性，培养学生的综合设计和创新能力。

2）克服学生用实验箱完成实验受时间和地点限制的问题。利用Protues仿真软件进行实验，学生可以不受时空限制开展实验。

3）解决尚无适合我校本专科学生《微机原理与接口技术》实验课教学仿真实验指导书的问题。

3 改革的特色、创新点及推广价值

3.1 改革的特色

通过本改革，将验证性实验转化成了设计性和综合性实验。

3.2 改革的创新点

克服传统实验箱既看不到芯片也看不到内部电路的缺点，发挥仿真实验由电路设计者自己选择芯片，自己设计电路、自己规划地址的灵活功能。

3.3 推广价值

基于Protues仿真软件进行《微机原理与接口技术》实验，方便经济。通过不断完善和搜集资料，可以开展的实验很丰富，实验内容由简到繁、由浅人深、循序渐进，既可以进行验证性实验，也可以进行设计性实验和综合性实验。

目前，虽然利用Protues仿真软件进行实验教学已在我院计算机科学与技术、电子信息工程本专科微机接口课程实验教学中良好运行，但能非常熟练使用这个软件的教师人数还有待增加，通过本研究的开展，希望让更多的教师重视仿真软件在教学中的应用，进一步提高自身的教学和科研能力。

4 小结

本方法中的每个仿真实验都需要用到本课程任课教师提前设计好的主板电路和译码电路【3】，学生在此基础之上再设计出每个实验的其他电路部分，并针对电路设计程序。

下面以一个8259中断实验为例，只要在实验系统板上添加如图2所示电路，并针对该电路设计如图3所示程序代码，即可完成8259中断实验。

利用Protues仿真软件进行《微机原理与接口技术》仿真实验教学在我院本课程实验教学中已运行三年以上，主要开设的实验有：8位端口读写、16位端口读写、8位流水灯、16位流水灯、24位流水灯、8255方式0读/写、8255方式1读/方式0写、8255方式0读/方式1写、8253方式1―3波形观察、NMI中断8位端口读写、8259中断等实验。运行效果良好，受到学生欢迎，提升了学生的学习兴趣。

参考文献：

[1] 杨杜，赵文进.基proteus仿真软件的“微机原理与接口技术”实验教学的研究[J]，电脑知识与技术，2012，8（36）：8730-8732.

[2] 陈越，顾晖，梁惺彦.虚拟仿真在微机原理教学中的应用[J]，电子技术应用，2012，1（38）：106-108.

[3] 陈日莉.基于8255的5位脉冲计数仿真电路的设计与实现[J]，电脑知识与技术，2014，10（31）：8730-8732.

[4] 谭浩强.微机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2001：181-183.

[5] 白素怀.Intel8086十六位微型计算机硬件软件及接口技术[M].西安：陕西科学技术出版社，1986：12-16.

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