單片機(jī)原理論文

開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機(jī)原理論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

第1篇

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力 培養(yǎng) 課程改革 實(shí)踐

黨的十報(bào)告中指出：“全面實(shí)施素質(zhì)教育，深化教育領(lǐng)域綜合改革，著力提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”。同志提出的“中國(guó)特色、世界水平的現(xiàn)代教育”是“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興夢(mèng)的重要組成部分。劉延?xùn)|同志在2014年高校咨詢會(huì)上也提出：“要把立德樹(shù)人、提高質(zhì)量貫穿綜合改革全過(guò)程，創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制，切實(shí)落實(shí)人才培養(yǎng)中心地位”。當(dāng)前，高校在人才培養(yǎng)模式、課程教學(xué)內(nèi)容和方法、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面還存在著一些不足，如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才是高校教育工作者需要著重關(guān)注和實(shí)踐的課題。我校電氣信息類專業(yè)結(jié)合2014版培養(yǎng)計(jì)劃修訂，做了部分課程的教學(xué)改革與實(shí)踐嘗試，現(xiàn)與大家交流學(xué)習(xí)。

一、主要改革內(nèi)容及實(shí)施情況

（一）充分發(fā)揮培養(yǎng)計(jì)劃在引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在2014級(jí)電類學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃修訂中，對(duì)電類三個(gè)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、專業(yè)方向課、專業(yè)選修課、集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行課程調(diào)整、學(xué)時(shí)調(diào)整。充分發(fā)揮培養(yǎng)計(jì)劃在引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的核心作用。

（1）2014級(jí)船舶電子電氣工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃修訂情況

在學(xué)科基礎(chǔ)課中：一是新增加了“電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)”課程（32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）；二是將“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程（36+20）改為“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程（32學(xué)時(shí)理論）及“單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”課程（32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）兩門(mén)課程；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實(shí)驗(yàn)分別獨(dú)立的兩門(mén)課程。

在專業(yè)核心課中：取消了“船舶通信與導(dǎo)航”課，改列為專業(yè)選修課。

在專業(yè)選修課中：取消了電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)（2學(xué)分、24+8學(xué)時(shí)、第5學(xué)期）課，新增加了“電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)”實(shí)驗(yàn)課程（1學(xué)分、32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)、第5學(xué)期）。

在集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中：一是取消了“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”（2學(xué)分、2周、第3學(xué)期）新增了針對(duì)性更強(qiáng)的兩門(mén)“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”（1.5學(xué)分、1.5周、第4學(xué)期）及“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”（1學(xué)分、1周、第4學(xué)期）課；二是將“單片機(jī)課程設(shè)計(jì)”（1學(xué)分、1周、第5學(xué)期）改成（1.5學(xué)分、1.5周、第4學(xué)期）；三是取消了“船舶電氣設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)課程設(shè)計(jì)”（1學(xué)分、1周、第6學(xué)期），新增了“船舶機(jī)艙測(cè)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”（1.5學(xué)分、1.5周、第6學(xué)期）。

（2）2014級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃修訂情況

在學(xué)科基礎(chǔ)課中：一是取消了“電氣工程導(dǎo)論”課程；二是取消了“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”，新增加了“電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)”課程（32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）；三是將“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程（42+16）改為“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程（32學(xué)時(shí)理論）及“單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”課程（32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）兩門(mén)課程；四是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實(shí)驗(yàn)獨(dú)立的兩門(mén)課程。

在專業(yè)核心課中：一是將“單片機(jī)原理及應(yīng)用”調(diào)整到學(xué)科基礎(chǔ)課；二是取消了“供配電系統(tǒng)”課程（2.5學(xué)分、36+4學(xué)時(shí)、第7學(xué)期），改增為“工廠供電”課程（3學(xué)分、40+8、第7學(xué)期）；三是將“檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)”（2學(xué)分、26+6學(xué)時(shí)、第4學(xué)期）學(xué)分調(diào)整為（2.5學(xué)分、28+12學(xué)時(shí)、第4學(xué)期）；四是將“自動(dòng)控制原理”課程（3.5學(xué)分、48+8學(xué)時(shí)、第5學(xué)期）學(xué)分調(diào)整為（4學(xué)分、52+12學(xué)時(shí)、第5學(xué)期）。

在專業(yè)方向課中：一是取消了“變壓器應(yīng)用技術(shù)”課程（2學(xué)分、28+4學(xué)時(shí)、第7學(xué)期）；二是取消了“船舶動(dòng)力裝置與輔助機(jī)械”（2學(xué)分、28+4學(xué)時(shí)、第6學(xué)期）課；

在專業(yè)選修課中：一是取消了6門(mén)課程，分別是：信號(hào)與系統(tǒng)、文獻(xiàn)檢索、企業(yè)管理、電氣工程專題講座、集散控制系統(tǒng)、電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)；二是新增“電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)”（1學(xué)分、32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)、第5學(xué)期）、“新能源技術(shù)”（1學(xué)分、16學(xué)時(shí)、第5學(xué)期）兩門(mén)課程；三是將“AUTOCAD”課程（2學(xué)分、16+16上機(jī)、第5學(xué)期）改為實(shí)驗(yàn)課程（1學(xué)分、32學(xué)上機(jī)、第5學(xué)期）。

在集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中：一是取消了“專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)”（2學(xué)分、2周、第7學(xué)期）；二是新增了“測(cè)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)”（1學(xué)分、1周、第5學(xué)期）及“電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)” （1學(xué)分、1周、第6學(xué)期）兩門(mén)課程。

（3）2014級(jí)電子信息工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃修訂情況

在學(xué)科基礎(chǔ)課中：一是取消“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”（16+16）課，改成了“電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)”課程（32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）；二是增加了由專業(yè)核心課調(diào)整來(lái)“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程（32學(xué)時(shí)理論）及“單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”課程（32學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論（56）與實(shí)驗(yàn)（16） 兩門(mén)獨(dú)立的課程。

在專業(yè)核心課中：取消了“信息論與編碼”（24+8）課程并調(diào)整“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程（40+16）到學(xué)科基礎(chǔ)課。

在專業(yè)方向課中：一是在通信系統(tǒng)方向：將“程控交換”（32）課程換成為“移動(dòng)通信”（22+10）課程；二是在嵌入系統(tǒng)方向：將“ARM處理器原理及應(yīng)用”改為“嵌入式系統(tǒng)”（22+10），新增“ 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)”（16+16（上機(jī)））及調(diào)整來(lái)“ 電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)”（16+16）；而“DSP原理及應(yīng)用”、 “多媒體技術(shù)”、“ 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”調(diào)整到專業(yè)選修課中；三是取消了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向。

在專業(yè)選修課中：一是取消了“復(fù)變函數(shù)與積分變換”、“JaVa語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用”、“Linux軟件設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)接口與通信”、“自動(dòng)控制原理”、“電視原理”8門(mén)課程；二是由專業(yè)方向課調(diào)整來(lái)“DSP原理及應(yīng)用”、“多媒體技術(shù)”、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”3門(mén)選修課；三是新增“專業(yè)導(dǎo)論”、“學(xué)科前沿信息”、“新能源技術(shù)”、“現(xiàn)代控制理論[雙語(yǔ)] ”、“信息論與編碼”、“集成電路設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全”7門(mén)課程。

在集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中：一是取消了“電子設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)課程設(shè)計(jì)”（2學(xué)分、2周、第7學(xué)期）；二是新增了“工程訓(xùn)練C”（1周，1學(xué)分），調(diào)整了“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”（2周，2學(xué)分）、“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”（2周，2學(xué)分）、“單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)”（4周，2學(xué)分）。

（二）加強(qiáng)幾門(mén)關(guān)鍵課程的課改示范工作，提升課程在電子能力培養(yǎng)中的關(guān)鍵作用

（1）電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)課程的教改實(shí)施情況

電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)課程是訓(xùn)練學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的課程。學(xué)院2009年起將原來(lái)的“電裝實(shí)習(xí)”改成（電子裝配）“工程訓(xùn)練”和“電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)”（2學(xué)分、24+8學(xué)時(shí)、第5學(xué)期）兩門(mén)課程，并結(jié)合課余電子制作訓(xùn)練作為補(bǔ)充。電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)課程每一年的設(shè)計(jì)制作內(nèi)容在原有的基礎(chǔ)上都有新增，加強(qiáng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的新型性和實(shí)用性，至今實(shí)驗(yàn)室已有50多個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)模數(shù)電路板。2014版培養(yǎng)計(jì)劃中“電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)”課程調(diào)整為實(shí)驗(yàn)課程“電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)”（實(shí)驗(yàn)30學(xué)時(shí)）。

電子裝配工藝訓(xùn)練對(duì)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)要求較低，在原2010版教學(xué)計(jì)劃中安排在大一第二學(xué)期進(jìn)行，重點(diǎn)是訓(xùn)練學(xué)生的電子電路焊接技術(shù)，為以后的電子裝配打下基礎(chǔ)。教學(xué)時(shí)數(shù)為一周，時(shí)間上分散進(jìn)行，歷時(shí)半個(gè)學(xué)期。電子綜合設(shè)計(jì)輔導(dǎo)課程是學(xué)生進(jìn)行電子設(shè)計(jì)的入門(mén)課，除公選課、選修課形式外，興趣小組形式的學(xué)習(xí)培養(yǎng)也是一個(gè)最有成效的環(huán)節(jié)，使得對(duì)電子設(shè)計(jì)有基礎(chǔ)、有興趣的同學(xué)得到充分發(fā)揮與提升能力。對(duì)電子制作訓(xùn)練做到有計(jì)劃性，一般分為四個(gè)階段：

第一階段：為電子制作基本能力訓(xùn)練。安排在入學(xué)后的第二學(xué)期，以興趣小組形式進(jìn)行。內(nèi)容主要為：焊接技術(shù)訓(xùn)練、認(rèn)識(shí)基本元器件（學(xué)會(huì)萬(wàn)用表的使用）、識(shí)圖、音頻放大電路制作。

第二階段：電子制作入門(mén)訓(xùn)練。安排在入學(xué)后的第三學(xué)期，以公選課的形式進(jìn)行。主要學(xué)習(xí)繪圖、制作與測(cè)量（學(xué)習(xí)Protel（Altium Designer）軟件的使用，學(xué)會(huì)常用電子儀器的使用，利用波形圖分析電路的工作狀態(tài)，分析能力訓(xùn)練），內(nèi)容有：簡(jiǎn)單電源電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、光控?zé)糸_(kāi)關(guān)電路、溫控加熱器電路等。

第三階段：電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)訓(xùn)練。主要是結(jié)合理論知識(shí)設(shè)計(jì)電路，安排在入學(xué)后的第四學(xué)期，以選修課的形式進(jìn)行。內(nèi)容有：音響電路（含音調(diào)電路、功率放大器電路）、隔離放大器電路、充電器電路等。

第四階段：電子設(shè)計(jì)綜合能力提高訓(xùn)練。主要為綜合設(shè)計(jì)中、大規(guī)模電路，安排在入學(xué)后的第五學(xué)期，以選修課的形式進(jìn)行。內(nèi)容有：搶答器電路、開(kāi)關(guān)電源電路、數(shù)控電源電路、無(wú)線通信電路、鎖相環(huán)振蕩電路、轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路、充電器電路。

（2）單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的教改情況

單片機(jī)作為電子自動(dòng)化控制的主要手段，其作用越來(lái)越重要。我院該課程為省級(jí)精品課程，課程組老師進(jìn)行了一系列的教學(xué)實(shí)踐，編寫(xiě)了新的教學(xué)文件，每年修改電子教案、課件，出版新的教材與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，不斷完善學(xué)習(xí)資源，實(shí)施電子考試等等，為學(xué)生的自動(dòng)化電子設(shè)計(jì)起到了重要的支撐作用。在2014版教學(xué)計(jì)劃中理論學(xué)時(shí)改為32，實(shí)驗(yàn)改為獨(dú)立設(shè)課，學(xué)時(shí)為32，課程設(shè)計(jì)為1.5周。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)電路板全部為校內(nèi)老師設(shè)計(jì)制作，實(shí)驗(yàn)室至今有單片機(jī)綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)電路板30多件。

（3）新增電子技術(shù)實(shí)踐公選課

針對(duì)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中發(fā)現(xiàn)的理論教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力脫離現(xiàn)象比較嚴(yán)重的問(wèn)題，從2014年下半年開(kāi)始學(xué)院在二年級(jí)學(xué)生中設(shè)立“電子技術(shù)實(shí)踐”公選課程，從學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)知識(shí)的初始階段就引導(dǎo)學(xué)生向技術(shù)應(yīng)用方向發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)際凝練為理論知識(shí)的能力，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。電子技術(shù)實(shí)踐課程在一定程度上打破課程的專業(yè)界限、學(xué)科界限，使得知識(shí)、技術(shù)、信息等多方面融會(huì)貫通，在還不能完全打破現(xiàn)有教學(xué)模式的情況下，以教學(xué)實(shí)驗(yàn)班的形式增加一個(gè)補(bǔ)充教學(xué)環(huán)節(jié)，以音頻功率放大器的設(shè)計(jì)制作為立足點(diǎn)，從應(yīng)用目標(biāo)出發(fā)搜索知識(shí)點(diǎn)，解決技術(shù)問(wèn)題，培養(yǎng)思維方式。電子技術(shù)實(shí)踐公選課作為教學(xué)模式創(chuàng)新探索，在教學(xué)過(guò)程中最大程度地改變學(xué)生被教師控制之下被動(dòng)地學(xué)習(xí)的局面，改變單純死記硬背完成學(xué)業(yè)的局面，轉(zhuǎn)而讓學(xué)生養(yǎng)成從解決問(wèn)題的角度去思考、查找知識(shí)，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)新意識(shí)。在教學(xué)環(huán)節(jié)上將實(shí)驗(yàn)教學(xué)、理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)三點(diǎn)連成一線。在教學(xué)效果上力求學(xué)以致用，學(xué)有所用，以適應(yīng)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的要求，適應(yīng)技能考證的要求，適應(yīng)用人單位對(duì)應(yīng)用型人才的需求。

（三）編寫(xiě)、修訂教材、教案，建立完善教師與學(xué)生教學(xué)學(xué)習(xí)資源

編寫(xiě)出版《電子綜合設(shè)計(jì)常用模塊與實(shí)例指導(dǎo)》、《單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例集》等實(shí)踐指導(dǎo)教材；為學(xué)生開(kāi)展考證培訓(xùn)修訂《電子工程師考證培訓(xùn)講義》等；編寫(xiě)新的教學(xué)文件及電子教案、課件等，建立完善教師與學(xué)生教學(xué)學(xué)習(xí)資源。

一是修訂出版了《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)（Proteus仿真版）》、《電子設(shè)計(jì)常用模塊與實(shí)例》、《單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例選集（一）》、《51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用》等實(shí)踐指導(dǎo)性強(qiáng)的教材；二是在原網(wǎng)絡(luò)課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行了單片機(jī)慕課網(wǎng)站的建設(shè)，新編了150題左右的作業(yè)練習(xí)題庫(kù)；三是修改2014級(jí)教學(xué)大綱、電子教案及課件；四是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)2014級(jí)用的新實(shí)驗(yàn)電路板并用于每年的學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練。

（四）加強(qiáng)實(shí)踐能力培訓(xùn)，提高學(xué)生的綜合能力

加強(qiáng)實(shí)踐能力培訓(xùn)，提高學(xué)科競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)數(shù)量、提高學(xué)生、專利證書(shū)數(shù)量、提高學(xué)生電子工程師/板級(jí)工程師/電工等從職證書(shū)數(shù)量。

（1）加強(qiáng)了學(xué)科競(jìng)賽的輔導(dǎo)力度。一是組織學(xué)生電子協(xié)會(huì)，每周至少開(kāi)展一次活動(dòng)，以加強(qiáng)低年級(jí)同學(xué)的基礎(chǔ)技能訓(xùn)練；二是與飛思卡爾智能汽車(chē)競(jìng)賽相結(jié)合，利用各種提高學(xué)生能力的資源，充實(shí)學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)；三是培養(yǎng)充實(shí)指導(dǎo)教師力量，2014年學(xué)院的指導(dǎo)教師隊(duì)伍擴(kuò)大至9人，落實(shí)了組隊(duì)學(xué)生與指導(dǎo)教師的互選環(huán)節(jié)，密切指導(dǎo)教師與參賽學(xué)生的聯(lián)系，特別是在暑期中通過(guò)明確訓(xùn)練計(jì)劃、訓(xùn)練內(nèi)容增加指導(dǎo)教師的投入精力；四是針對(duì)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中發(fā)現(xiàn)的理論教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力脫離現(xiàn)象比較嚴(yán)重的問(wèn)題，從2014年下半年開(kāi)始在二年級(jí)學(xué)生中設(shè)立電子技術(shù)實(shí)踐公選課程，在教學(xué)效果上力求學(xué)以致用，學(xué)有所用，以適應(yīng)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的要求。

（2）重視指導(dǎo)學(xué)生、申報(bào)專利工作，培養(yǎng)科學(xué)研究能力 。通過(guò)學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子競(jìng)賽、省創(chuàng)新研究項(xiàng)目等實(shí)踐，指導(dǎo)學(xué)生以論文或?qū)＠男问焦袒芯砍晒陙?lái)學(xué)生發(fā)表的電子設(shè)計(jì)類論文、實(shí)用專利、省大學(xué)生科技創(chuàng)新（電子電氣類）項(xiàng)目、國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目增加明顯。

（3）加強(qiáng)校內(nèi)電子工程師等考證培訓(xùn)工作。學(xué)院培訓(xùn)中心通過(guò)了市職業(yè)技能鑒定條件驗(yàn)收，成立了市“職業(yè)技能鑒定所”和電工方面考證員，可進(jìn)行中、高級(jí)電工，中、高級(jí)維修電工，初級(jí)電子設(shè)計(jì)工程師、板級(jí)設(shè)計(jì)工程師、單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)師7種電子電氣類證書(shū)的證書(shū)認(rèn)定，為學(xué)生培訓(xùn)考評(píng)提供了極大的便利。

（4）加強(qiáng)了畢業(yè)設(shè)計(jì)真題實(shí)做的要求。學(xué)院將畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)早計(jì)劃、早布置，以提高畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的真題實(shí)做時(shí)間，現(xiàn)一般是在第7學(xué)期初就布置任務(wù)，畢業(yè)論文答辯分二次進(jìn)行，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可給學(xué)生留出較多時(shí)間完成高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)真題實(shí)做的比例在90%以上。

（五）落實(shí)考證考級(jí)替代學(xué)分考試的制度

落實(shí)考證考級(jí)替代學(xué)分考試的制度，將提高從職能力的技能考證、考級(jí)、競(jìng)賽獎(jiǎng)等納入到教學(xué)學(xué)分中。

學(xué)院出臺(tái)了關(guān)于《本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）替代管理辦法》（試行）的文件，規(guī)定了5類學(xué)生學(xué)業(yè)成果（考證、考級(jí)、論文、專利、競(jìng)賽獎(jiǎng)）或經(jīng)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作小組認(rèn)定可以代替畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的其他成果可替代畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)分。

二、實(shí)踐成果

兩年間，學(xué)生在電子工程師、電工考證、學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)方面成績(jī)提高明顯，取得電子工程師證書(shū)30 人；電工證書(shū)192人；在大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，獲省一等獎(jiǎng)學(xué)生為9人，二等獎(jiǎng)學(xué)生為18人，三等獎(jiǎng)學(xué)生為21人；在全國(guó)（省）飛思卡爾智能汽車(chē)競(jìng)賽及智能機(jī)器人大賽中獲一等獎(jiǎng)6人，特等獎(jiǎng)2人，二等獎(jiǎng)9人，三等獎(jiǎng)24人。兩年間，學(xué)生發(fā)表電子設(shè)計(jì)類論文10篇，取得電子設(shè)計(jì)類實(shí)用專利35項(xiàng)。

三、不足分析

一是教學(xué)計(jì)劃改革后課時(shí)量壓縮造成教師“搶課”現(xiàn)象，并由課程門(mén)數(shù)增多及投入精力不足造成教學(xué)改革的實(shí)踐效果下降；二是團(tuán)隊(duì)精神在學(xué)院教改項(xiàng)目中體現(xiàn)不夠，大多數(shù)教師還是安于老的教學(xué)方式，教改積極性不高，大范圍的教改項(xiàng)目推進(jìn)困難。

提高教學(xué)質(zhì)量不僅需要領(lǐng)導(dǎo)重視，更需要教師的人人參與。教學(xué)改革不能停留在口號(hào)上，更應(yīng)建立在教師行動(dòng)上。高校要把提高教師的影響力與學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力作為學(xué)校發(fā)展的基本目標(biāo)，以社會(huì)需求為導(dǎo)向，進(jìn)一步改革人才培養(yǎng)模式，為社會(huì)輸送合格的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型應(yīng)用人才。

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[2] 張軍國(guó)，劉西瑞，張健，燕飛，闞江明. 以電子設(shè)計(jì)大賽為契機(jī) 加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力的培養(yǎng)[J]. 中國(guó)林業(yè)教育，2009，S1：93-95.

第2篇

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電氣信息類；教學(xué)改革

作者簡(jiǎn)介：楊盛（1973-），男，湖北公安人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，工程師；陳星（1988-），女，湖北仙桃人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，助教（湖北 宜昌 443002）

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）02-0118-02

單片機(jī)以其體積小、價(jià)格低、功能齊全、抗干擾性高、可靠性好、易于開(kāi)發(fā)擴(kuò)展等獨(dú)特特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化及智能儀器儀表、通信設(shè)備、家用電器等各種設(shè)備儀器中。[1]“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程是本校電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電子信息工程、通信工程等電氣信息類專業(yè)的主干課程，內(nèi)容豐富，實(shí)踐性強(qiáng)。本文在分析本校電氣信息類專業(yè)“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了課程教學(xué)中存在的問(wèn)題及相應(yīng)改革措施，切實(shí)提高學(xué)生運(yùn)用單片機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

一、“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.課程教學(xué)現(xiàn)狀

作為電氣信息類專業(yè)必修專業(yè)基礎(chǔ)課，本校電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電子信息工程、通信工程四個(gè)專業(yè)開(kāi)設(shè)了“單片機(jī)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”課程，3.5學(xué)分，總計(jì)56學(xué)時(shí)，其中理論課24學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課32學(xué)時(shí)。該門(mén)課程旨在使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)單片機(jī)結(jié)構(gòu)及單片機(jī)指令系統(tǒng)的理解，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用單片機(jī)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，力求使學(xué)生在完成本門(mén)課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)后，在分析問(wèn)題的能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力方面得到較大的提高，在今后的工作實(shí)踐中具備獨(dú)立設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)小型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)及產(chǎn)品的能力。

課程一般在大二下學(xué)期和大三上學(xué)期開(kāi)設(shè)，學(xué)生先選擇理論教學(xué)班（每班120人左右）學(xué)習(xí)單片機(jī)理論知識(shí)，理論部分以介紹51系列單片機(jī)為主，內(nèi)容包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)概論（2學(xué)時(shí)）、MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)）、單片機(jī)指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（8學(xué)時(shí)）、MCS-51系列單片機(jī)的擴(kuò)展（2學(xué)時(shí)，含最小系統(tǒng)與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、輸入/輸出口的擴(kuò)展）、單片機(jī)機(jī)接口技術(shù)（8學(xué)時(shí)，含LED顯示接口、8255可編程I/O擴(kuò)展、鍵盤(pán)與單片機(jī)接口、ADC0809的原理與應(yīng)用、DAC0832的原理與應(yīng)用）。理論課結(jié)束時(shí)教師對(duì)學(xué)生該課程的評(píng)定成績(jī)占課程總成績(jī)的30％。

理論部分學(xué)完后學(xué)生進(jìn)入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)（每班60人），二人一組，利用實(shí)驗(yàn)箱完成10個(gè)基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，1個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)，1個(gè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成及軟件編程、I/O口應(yīng)用及擴(kuò)展、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用、串并轉(zhuǎn)換、8155的應(yīng)用、A/D與D/A轉(zhuǎn)換、直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量與控制等。實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后每人一組進(jìn)行開(kāi)卷考試，考試內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)一個(gè)小的功能，成績(jī)占課程總成績(jī)的70%。

2.“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題

（1）課程定位不準(zhǔn)確，課程體系存在缺陷。長(zhǎng)期以來(lái)，把“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”定位為專業(yè)基礎(chǔ)課，沒(méi)有考慮學(xué)生所學(xué)專業(yè)和今后就業(yè)去向，認(rèn)為該門(mén)課程主要是了解掌握匯編語(yǔ)言、51系列單片機(jī)基本原理及編程基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，為后續(xù)掌握其他單片機(jī)的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。但實(shí)際情況是除了參加各種學(xué)科競(jìng)賽的學(xué)生自學(xué)其他單片機(jī)知識(shí)外，由于沒(méi)有后續(xù)課程支撐，大部分學(xué)生基本上只學(xué)了“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程中所涉及的內(nèi)容，缺乏對(duì)單片機(jī)知識(shí)更進(jìn)一步的綜合訓(xùn)練，往往到畢業(yè)找工作時(shí)就表現(xiàn)出了這方面的缺陷。

（2）考核方式不合理。理論課環(huán)節(jié)采用隨堂測(cè)試的模式，理論平時(shí)成績(jī)和測(cè)試成績(jī)占課程總成績(jī)的30％，由于采用大班制教學(xué)，教師往往無(wú)法客觀評(píng)價(jià)學(xué)生真實(shí)的理論水平；實(shí)踐環(huán)節(jié)部分考勤占課程總成績(jī)的20％，考試占課程總成績(jī)的50％。目前的課程考核方式?jīng)Q定了學(xué)生重視實(shí)踐教學(xué)而輕理論教學(xué)，學(xué)生往往在理論課上不學(xué)習(xí)而來(lái)實(shí)驗(yàn)室惡補(bǔ)，且學(xué)生理論基礎(chǔ)的缺失給實(shí)踐環(huán)節(jié)帶來(lái)很大困難，存在理論與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)現(xiàn)象，教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程缺乏評(píng)價(jià)。

（3）實(shí)踐教學(xué)條件不足。目前本校每年有近千名學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，原有40套實(shí)驗(yàn)設(shè)備（實(shí)驗(yàn)箱+電腦）僅能勉強(qiáng)滿足教學(xué)要求，無(wú)法對(duì)學(xué)生開(kāi)放；由于實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部硬件資源和結(jié)構(gòu)固定，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)只需用導(dǎo)線連接部分模塊、輸入程序即可調(diào)試觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并不能真正理解其硬件電路原理，更談不上硬件電路設(shè)計(jì)，限制了學(xué)生綜合分析設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式落后。實(shí)驗(yàn)課以教師為主，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)要求完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)程序大多參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)所附參考程序，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀積極性，部分學(xué)生是懾于實(shí)驗(yàn)考核的嚴(yán)格性來(lái)完成實(shí)踐環(huán)節(jié)；由于實(shí)行選課制，各專業(yè)學(xué)生混選，水平參差不齊，實(shí)驗(yàn)課上指導(dǎo)教師要花大量的時(shí)間來(lái)講解實(shí)驗(yàn)原理，無(wú)法針對(duì)專業(yè)要求進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，更勿論因材施教。

二、“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革措施

針對(duì)課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)情況，本校從以下幾方面著手進(jìn)行了課程教學(xué)改革：

1.明確課程定位，完善課程體系

課程定位為電氣信息類專業(yè)必修專業(yè)基礎(chǔ)課，經(jīng)教師討論認(rèn)為由于各專業(yè)依托行業(yè)背景不同，應(yīng)區(qū)別對(duì)待：該門(mén)課程應(yīng)作為自動(dòng)化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課，強(qiáng)調(diào)工程實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)，增加單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)；而對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，由于其就業(yè)方向的特殊性，可以僅定位為專業(yè)基礎(chǔ)課。

課程內(nèi)容上，隨著各種高性能、新型號(hào)單片機(jī)地推出，任課教師都有一個(gè)疑問(wèn)：繼續(xù)給學(xué)生講授51單片機(jī)嗎，是講C語(yǔ)言還是繼續(xù)講匯編語(yǔ)言？經(jīng)探討認(rèn)為：目前51系列單片機(jī)在高校課堂仍屬主流，要把51單片機(jī)講好講透，確實(shí)提高學(xué)生動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)，課堂上可引入其他型號(hào)單片機(jī)及單片機(jī)最新動(dòng)態(tài)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生完成綜述性論文開(kāi)拓其視野，至于是用C語(yǔ)言還是用匯編語(yǔ)言的問(wèn)題，認(rèn)為作為基礎(chǔ)，學(xué)生應(yīng)掌握匯編語(yǔ)言，更加清楚地了解單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其中內(nèi)容變化，對(duì)有興趣有能力的學(xué)生可以作更高要求，如對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生和參加各類學(xué)科競(jìng)賽的學(xué)生要求可用C語(yǔ)言或C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程。

課程體系上，作為基礎(chǔ)內(nèi)容將原來(lái)“單片機(jī)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”課程理論部分剝離出來(lái)成為“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程，32學(xué)時(shí)2學(xué)分，單獨(dú)考試，實(shí)踐課程仍為“單片機(jī)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”，維持32學(xué)時(shí)不變；對(duì)自動(dòng)化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)“課程設(shè)計(jì)”（1學(xué)分，必修）、“DSP技術(shù)與應(yīng)用”（2學(xué)分，選修）、“嵌入式系統(tǒng)”（2學(xué)分，選修）作為進(jìn)階，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生亦可選修；高階部分鼓勵(lì)學(xué)生積極參加校內(nèi)外各項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽和課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

2.改革課程考核方式

原來(lái)“單片機(jī)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”課程分成兩門(mén)課后，“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程在上半學(xué)期學(xué)習(xí)，單獨(dú)考試，平時(shí)成績(jī)占30%，考試成績(jī)占70%，學(xué)生考試合格后下半學(xué)期再修“單片機(jī)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”課程，確保學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前已具備相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。“單片機(jī)應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)”成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（占20%）、作業(yè)成績(jī)（占20%）、考試成績(jī)（占60%）三部分組成，其中平時(shí)成績(jī)綜合實(shí)驗(yàn)出勤、預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)成功率等情況評(píng)定；作業(yè)成績(jī)主要考量學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成后相關(guān)知識(shí)的掌握情況；考試為一人一組上機(jī)開(kāi)卷考試（資料僅限考生本人使用，不得使用移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備），評(píng)分內(nèi)容含操作、硬件連接、程序編寫(xiě)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。考核方式的改革基本確保了學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定的客觀公平，杜絕了渾水摸魚(yú)的現(xiàn)象，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.改善實(shí)踐教學(xué)條件

本校新增了40套雷邁特公司的DPJ-H型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱及配套模塊，實(shí)驗(yàn)箱采用“仿真式”設(shè)計(jì)思想，所有實(shí)驗(yàn)?zāi)K及CPU資源均對(duì)使用者開(kāi)放，可結(jié)合Keil C51 μVision軟件和Proteus仿真軟件進(jìn)行程序調(diào)試、固化，聯(lián)機(jī)或脫機(jī)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分滿足“驗(yàn)證式—模仿式—探索式—開(kāi)發(fā)式”的由淺入深的各種實(shí)驗(yàn)要求；購(gòu)置了部分51實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板和凌陽(yáng)單片機(jī)開(kāi)發(fā)板供學(xué)生選用，同時(shí)可提供分立器件和開(kāi)放的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，由學(xué)生自己制作系統(tǒng)版，完成感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)單片機(jī)的興趣，提高了其硬件設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。

4.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

（1）根據(jù)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，重新編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。筆者設(shè)計(jì)編排了軟件實(shí)驗(yàn)、硬件實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)方面共計(jì)16個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)10個(gè)，綜合性實(shí)驗(yàn)4個(gè)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)2個(gè)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均附有作業(yè)題，取消了參考程序，但驗(yàn)證性試驗(yàn)仍給出了參考程序流程圖。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)后附上了實(shí)驗(yàn)?zāi)K原理圖和仿真、開(kāi)發(fā)工具使用說(shuō)明，學(xué)生可以參考直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（2）在理論和實(shí)踐教學(xué)中引入仿真開(kāi)發(fā)工具Proteus。Proteus是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真軟件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能，是目前唯一能對(duì)各種處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具。[2]對(duì)于各層次的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都可結(jié)合Proteus與Keil C軟件進(jìn)行仿真，基本了解掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。

（3）開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)習(xí)過(guò)程的開(kāi)放性。除了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，在完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開(kāi)放，指導(dǎo)教師主要通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，讓學(xué)生建立“從頂向下”的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)思維以及“從底向上”的系統(tǒng)構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)從以教師為主到以學(xué)生為主的教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

（4）實(shí)行分專業(yè)選課，小班制試點(diǎn)。學(xué)生分專業(yè)選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)班，有利于教師根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生選擇完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，針對(duì)專業(yè)應(yīng)用方向加強(qiáng)訓(xùn)練；考慮到自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生相對(duì)較少（每屆80人左右），對(duì)自動(dòng)化專業(yè)試行小班制教學(xué)，實(shí)驗(yàn)時(shí)每班40人，每人一組，教師可以很好地把握每個(gè)學(xué)生的情況，做到因材施教。

（5）以課外實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。對(duì)有進(jìn)一步學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)要求的學(xué)生，采用“競(jìng)賽+項(xiàng)目”的模式，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加校內(nèi)外各項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽和課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，參與教師的科研項(xiàng)目，由淺入深提升學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)的不斷改革與探索，逐漸健全了“單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程”體系和教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生考評(píng)機(jī)制，改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，加大了實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度，學(xué)生理論水平進(jìn)步明顯，實(shí)驗(yàn)效率和效果較以前得到大幅提高。“競(jìng)賽+項(xiàng)目”的模式鼓勵(lì)了一批動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)一步提升自我，參加各類學(xué)科競(jìng)賽和課外科技活動(dòng)均取得了較好的成績(jī)。課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革帶動(dòng)了本校其他電氣類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，后續(xù)將進(jìn)一步擴(kuò)大小班制實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍、加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放力度，不斷提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]高健.目標(biāo)教學(xué)法在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，

第3篇

關(guān)鍵詞： 《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué) 課程改革 具體思路

1.引言

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是電氣工程及自動(dòng)化類專業(yè)的核心專業(yè)課程，也是一門(mén)硬件與軟件相結(jié)合的實(shí)踐應(yīng)用性極強(qiáng)的綜合性課程。這門(mén)課程涉及數(shù)字電路、微機(jī)原理、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容抽象，不容易理解。教好《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》這門(mén)課程，是對(duì)教師在學(xué)識(shí)、能力、技巧諸方面的一種嚴(yán)峻考驗(yàn)。目前，我校電專業(yè)《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)普遍存在的問(wèn)題是，大部分學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上，只能看懂教師寫(xiě)的程序，自己動(dòng)手編寫(xiě)程序普遍比較困難。因此，課程教學(xué)改革的目標(biāo)是讓學(xué)生能積極動(dòng)手，將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到單片機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上，能獨(dú)立設(shè)計(jì)制作一般的單片機(jī)控制電子產(chǎn)品，使這門(mén)課程成為學(xué)生所感興趣的課程。筆者以“培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高實(shí)踐動(dòng)手能力”為目標(biāo)，在《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)中從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法三個(gè)方面作了一些探討。

2.教學(xué)內(nèi)容的探討

在單片機(jī)課程教學(xué)過(guò)程中，將單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)作為教學(xué)主線貫穿始終。在講授第一堂課時(shí)，首先向?qū)W生展示并演示單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在日常生活中的典型應(yīng)用實(shí)例，如電子時(shí)鐘系統(tǒng)、音樂(lè)電子琴系統(tǒng)等。通過(guò)演示學(xué)生建立了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的初步概念，直觀地感受到了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，從而明確了本課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

改革教學(xué)內(nèi)容，最重要的是對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選，突出實(shí)踐性環(huán)節(jié)。在教學(xué)中，教師應(yīng)力求做到縱觀全書(shū)，抓住關(guān)鍵，突出重點(diǎn)，解決難點(diǎn)；把主要時(shí)間花在講解重要概念、基本原理和基本方法上，注重講清難點(diǎn)，分析并引導(dǎo)學(xué)生掌握課程內(nèi)容的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，而不是把一本書(shū)一堂課從頭講到尾。

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程體系包括理論知識(shí)講授、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)三大部分，理論知識(shí)64課時(shí)，實(shí)驗(yàn)12課時(shí)，課程設(shè)計(jì)2周。在理論課教學(xué)中，按照“理論教學(xué)以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度”的原則，精選教學(xué)內(nèi)容。單片機(jī)理論講授涵蓋的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）單片機(jī)概念、發(fā)展概況、以51為核心的MCS-51系列及其廣泛應(yīng)用。

（2）MCS-51單片機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)，信號(hào)引腳，以及內(nèi)部存儲(chǔ)器；單片機(jī)的I/O口的功能，以及時(shí)鐘電路與時(shí)序、復(fù)位方式和復(fù)位電路。

（3）單片機(jī)的尋址方式、指令系統(tǒng)和偽指令。

（4）程序設(shè)計(jì)的基本方法，要求學(xué)生能獨(dú)立編寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的程序。

（5）中斷的基本概念、中斷源、中斷控制、中斷響應(yīng)過(guò)程；定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能、控制寄存器及工作方式的應(yīng)用。

（6）串行通信的基礎(chǔ)知識(shí)；MCS-51單片機(jī)串行口的UART結(jié)構(gòu)及串行通信控制、MCS-51單片機(jī)串行口通信工作方式及其應(yīng)用。

（7）I/O口的直接使用，I/O編址技術(shù)和I/O控制方式、簡(jiǎn)單I/O擴(kuò)展及用8155可編程接口芯片實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。

（8）鍵盤(pán)的接口設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)、LED顯示器的接口設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。

（9）存儲(chǔ)器擴(kuò)展機(jī)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)、程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展及其地址映像范圍。

（10）單片機(jī)與A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的接口及其應(yīng)用。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，針對(duì)教學(xué)要點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生用不同的方法實(shí)現(xiàn)同一個(gè)任務(wù)，讓枯燥的理論知識(shí)融會(huì)貫通到實(shí)踐中去。具體實(shí)驗(yàn)安排為：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)箱、仿真系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)；廣告燈實(shí)驗(yàn)；定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)；中斷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)；串并口實(shí)驗(yàn)六個(gè)實(shí)驗(yàn)。

兩周的課程設(shè)計(jì)是學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用能力的綜合訓(xùn)練，是建立在學(xué)生已學(xué)完理論課程及實(shí)驗(yàn)教學(xué)和相關(guān)課程之后所進(jìn)行的綜合實(shí)訓(xùn)。可給出若干題目，學(xué)生按照長(zhǎng)處、性格，采取自愿的原則，組織若干個(gè)小組。在實(shí)施過(guò)程中，要求嚴(yán)格按照軟件工程的要求，完成實(shí)物的制作。要求給出具體的階段計(jì)劃、人員分工、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、原理圖、PCB圖、程序、測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試方案、測(cè)試結(jié)果等。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)初步了解項(xiàng)目立項(xiàng)、方案論證、電子元器件的選型和焊接、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等全過(guò)程，充分發(fā)掘?qū)W生的潛能和創(chuàng)新意識(shí)。另外，組織學(xué)生到實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)，通過(guò)多種形式的實(shí)踐環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)的綜合分析能力和實(shí)際應(yīng)用能力。

3.教學(xué)方法的探討

在教學(xué)方法上，教師不僅要向?qū)W生傳授知識(shí)，更要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)處理及知識(shí)轉(zhuǎn)換能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力及創(chuàng)新能力。

（1）在講解一個(gè)新的理論時(shí)，強(qiáng)調(diào)以實(shí)際應(yīng)用引入理論體系。以一個(gè)具體的項(xiàng)目實(shí)例為主線，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)均圍繞如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行。

比如在講MCS－5l單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)具體的課題提出問(wèn)題，比如“廣告燈如何控制？”“十字路通燈如何控制？”在講定時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)，給學(xué)生提出“電子鐘如何實(shí)現(xiàn)”的課題。每一章節(jié)圍繞“提出問(wèn)題，思考問(wèn)題，解決問(wèn)題”的思路，使學(xué)生達(dá)到理解和靈活應(yīng)用知識(shí)的目的，引導(dǎo)學(xué)生在不同的設(shè)計(jì)方案中尋求設(shè)計(jì)程序的最佳方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感。學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)的同時(shí)學(xué)會(huì)解決實(shí)際工程應(yīng)用問(wèn)題的思路和手段，通過(guò)采用“教”“學(xué)”“做”合一的方法，筆者不僅向?qū)W生傳授了知識(shí)，而且教會(huì)了學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，鍛煉了學(xué)生動(dòng)手能力。

（2）在教學(xué)手段上，多媒體教學(xué)和板書(shū)教學(xué)相結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容中涉及邏輯圖、原理圖、結(jié)構(gòu)圖等圖、表之類的知識(shí)時(shí)，采用多媒體教學(xué)更加直觀，比如單片機(jī)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、中斷控制系統(tǒng)等內(nèi)容采用多媒體教學(xué)。另外，用MCS-51仿真軟件直接在課堂上對(duì)程序進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試、與理論配套的相關(guān)器件的演示等。基本的重要的概念反復(fù)強(qiáng)調(diào)，貫穿整個(gè)教學(xué)活動(dòng)。

（3）硬件和軟件結(jié)合緊密是《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的特點(diǎn)之一。在教學(xué)上筆者采取了一些教學(xué)方法，比如直觀教學(xué)法。在介紹“什么是單片機(jī)”時(shí)，將單片機(jī)芯片實(shí)物展示給學(xué)生，使學(xué)生了解到在這樣一個(gè)小小的集成電路芯片中集成了微型計(jì)算機(jī)的主要部件，用這種方法給學(xué)生建立起單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)。在硬件知識(shí)的講解上，力求教學(xué)內(nèi)容的條理性。比如，在講授“單片機(jī)中斷系統(tǒng)”時(shí)，畫(huà)出中斷過(guò)程結(jié)構(gòu)圖，將中斷系統(tǒng)所有的知識(shí)點(diǎn)全部標(biāo)識(shí)在結(jié)構(gòu)圖中，按照“中斷源―中斷控制寄存器―中斷響應(yīng)―中斷處理―中斷返回”的思路講解中斷系統(tǒng)，使學(xué)生有一個(gè)明確的學(xué)習(xí)思路。

在講解“程序設(shè)計(jì)”這一章時(shí)筆者作了這樣的處理：在順序、分支、循環(huán)三種結(jié)構(gòu)的程序中各舉一個(gè)例子，重點(diǎn)放在講述解題思路上面，而將其它各種類型的程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容放在習(xí)題課中進(jìn)行講解。這樣使得學(xué)生能夠及時(shí)將所學(xué)的理論應(yīng)用于實(shí)踐，使前面提到的教學(xué)規(guī)劃得以實(shí)施。

（4）在組織課堂教學(xué)時(shí)，注意調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，啟發(fā)學(xué)生，多用提問(wèn)的方式，讓學(xué)生自己動(dòng)腦筋解決問(wèn)題。在每一章節(jié)中為幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)提問(wèn)和討論，使學(xué)生不是完全被動(dòng)地聽(tīng)課，而是邊學(xué)邊想、邊學(xué)邊問(wèn)。另外，交互式教學(xué)方法在實(shí)踐中也是切實(shí)可行的。以學(xué)生為中心，進(jìn)行分組教學(xué)，這樣既可以提高學(xué)生的自主性學(xué)好知識(shí)，又可以因材施教，更可以提高學(xué)生的團(tuán)結(jié)與協(xié)作能力，而這種能力在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中更是不可缺少的。

4.考核方法的探討

目前的考試形式尚存在諸多問(wèn)題：

（1）考試內(nèi)容不合理。考試內(nèi)容局限于教材，每到期末復(fù)習(xí)時(shí)給學(xué)生劃范圍、定重點(diǎn)，這樣助長(zhǎng)了一部分學(xué)生的惰性，有些學(xué)生會(huì)認(rèn)為平時(shí)可以不來(lái)聽(tīng)課，只要最后一節(jié)復(fù)習(xí)課來(lái)了劃好范圍就能過(guò)關(guān)，造成了學(xué)生實(shí)際掌握知識(shí)的程度和卷面成績(jī)不相一致的后果，嚴(yán)重降低了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)意義。

（2）考試方式單一。考試閉卷多，開(kāi)卷少；筆試多，口試、答辯方式少，理論考試多，技能、操作、實(shí)踐能力考查少；一次考試定結(jié)論多，數(shù)次考試綜合評(píng)價(jià)少。

（3）考試題型不合理。客觀性試題比例大，而綜合性題少，這很不利于學(xué)生思維、分析、綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新精神的形成。

針對(duì)以上幾點(diǎn)問(wèn)題，筆者對(duì)《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的考核方法的改革提出以下幾點(diǎn)思考：

（1）豐富考試方法。根據(jù)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)，我們可以采用筆試、口試、做設(shè)計(jì)、寫(xiě)論文、進(jìn)行實(shí)際操作，以及開(kāi)卷、閉卷等多種方式。考試如果能夠強(qiáng)調(diào)能力，必然會(huì)引導(dǎo)教學(xué)走上“打好基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、發(fā)展智力”的正確軌道。

（2）改革考試成績(jī)?cè)u(píng)定分布。考前不劃重點(diǎn)，嚴(yán)肅考場(chǎng)紀(jì)律。堅(jiān)持集體閱卷，閱卷后對(duì)試卷進(jìn)行分析。平時(shí)成績(jī)占40%，包括出勤、作業(yè)、課堂回答問(wèn)題的能力；實(shí)驗(yàn)占30%，包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)及實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)。這些在課程開(kāi)始即告之學(xué)生。由于平時(shí)成績(jī)占比例較高，學(xué)生從一開(kāi)始就會(huì)注意避免重理論、輕實(shí)際，重考試、輕能力的傾向。另外，教學(xué)結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的專業(yè)，以及學(xué)習(xí)情況讓學(xué)生按要求完成一個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，作為學(xué)生本門(mén)課程總成績(jī)的加分項(xiàng)。

（3）合理分配考試題型。針對(duì)大綱的要求，教師應(yīng)合理分配客觀題目和主觀題目的比例，注重考核學(xué)生熟悉運(yùn)用知識(shí)的能力。

（4）建立考試結(jié)果分析制度，不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)糾正，拓寬、疏通教學(xué)質(zhì)量的有效反饋渠道，建立健全溝通機(jī)制。

5.結(jié)語(yǔ)

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是高職電專業(yè)學(xué)生一門(mén)重要的技術(shù)課程，學(xué)好該課程不但要掌握硬件知識(shí)，還要掌握軟件知識(shí)，是學(xué)生感到最難學(xué)的一門(mén)技術(shù)課之一。筆者本著激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神的原則，提出了《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程改革的具體思路，所探討的教學(xué)的內(nèi)容、方式和考核方法已經(jīng)部分在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中得到貫徹，有了一些初步的成果。《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》發(fā)展極快，要講好該門(mén)課程，教師要具有相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研能力，并且要不斷地學(xué)習(xí)充實(shí)自己。教學(xué)是一門(mén)藝術(shù)，教學(xué)過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要建立一個(gè)完善的、更加合理的單片機(jī)課程教學(xué)體系，我們還需要不斷地進(jìn)行探索和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

［1］謝敏.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

第4篇

電氣工程及自動(dòng)化

基于單片機(jī)的風(fēng)扇速度控制設(shè)計(jì)

一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義

單片機(jī)因其體積小，抗干擾能力強(qiáng)、而且使用靈活方便，成本低等特點(diǎn)，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，尤其是他強(qiáng)大的面向控制能力，已深入工業(yè)控制、軍事裝置、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。單片機(jī)按照應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，可分為總線方式和非總線方式。采用總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬于較復(fù)雜的系統(tǒng)，比如智能儀表、工控系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)等。非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬于小型控制。按照應(yīng)用范圍的不同，可分為通用型和專用型。

目前我國(guó)普遍采用4位、8位或16位，對(duì)于單片機(jī)還處于低檔的應(yīng)用，而對(duì)于那些宏單片機(jī)、DSP等高檔的應(yīng)用還是空白。而國(guó)外很多公司都推出了自己的單片機(jī)系列，如Intel公司推出的MCS-96/196系列，Rockwell公司的6501、6502，日立公司的H8/3048系列等。目前單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有以下四大領(lǐng)域：一是家用電器業(yè)。單片機(jī)個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)合，構(gòu)成新型的機(jī)、電、儀一體化產(chǎn)品，如洗衣機(jī)、電腦空調(diào)機(jī)等。二是通訊行業(yè)。最有代表性的就是手機(jī)。三是智能儀表應(yīng)用。單片機(jī)的體積小、成本低、控制力強(qiáng)等特點(diǎn)，使儀器儀表重量大大減輕，又有很高的性價(jià)比，如數(shù)字式RLC測(cè)量?jī)x。四的在計(jì)算機(jī)外設(shè)中的應(yīng)用。如在接口中采用單片機(jī)進(jìn)行控制管理、數(shù)據(jù)采集、多路分配管理等。

我國(guó)在將來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，8位單片機(jī)還將是主流產(chǎn)品，因?yàn)?位單片機(jī)很好用，有豐富的功能，現(xiàn)在無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都還是以8位為主。4位單片機(jī)由于功耗較低，在國(guó)內(nèi)也有一定的市場(chǎng)比例。目前世界各國(guó)的單片機(jī)發(fā)展各有不同。美國(guó)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要是從8位到16位和DSP過(guò)度，歐洲等國(guó)家單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)，因此仍以8位為主，主要以功能和運(yùn)行速度的發(fā)展為主。我國(guó)對(duì)于單片機(jī)的需要目前主要是家電類等消費(fèi)品為主，8位單片機(jī)有很大的市場(chǎng)分額和發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)也急需這方面的人才。

盡管單片機(jī)的發(fā)展迅速，其發(fā)展方向不外忽以下幾點(diǎn)：一是微型單片化。現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍向小型化、輕型化發(fā)展，就需要單片機(jī)在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看門(mén)狗（Watchdog）、LCD控制器等。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，片上系統(tǒng)（SOC）的發(fā)展前景很好。二是低功耗CMOS化。現(xiàn)在單片機(jī)的功耗普遍在100mW左右，許多生產(chǎn)廠家采用CMOS工藝，使單片機(jī)更適合在電池供電場(chǎng)合，今后也是單片機(jī)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。三是大容量、高性能化。隨著CPU的發(fā)展，單片機(jī)的處理數(shù)據(jù)能力大大提高，內(nèi)部時(shí)序也加以改善，ROM的存儲(chǔ)容量也大大提高，又加入了低噪聲技術(shù)，加強(qiáng)了中斷、定時(shí)控制。四是在接口方向的發(fā)展。現(xiàn)在許多新型單片機(jī)的接口，從類型和數(shù)量上有了很大的發(fā)展，如有些可以直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示管LCD、有些可以直接輸出大電流和高電壓等。

21世紀(jì)是“數(shù)字化”的時(shí)代，單片機(jī)的發(fā)展有著翻天覆地的變化，各種型號(hào)、功能的單片機(jī)應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活中的各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)的發(fā)展逐漸取代了由傳統(tǒng)模擬電路作為電機(jī)的控制器，因此單片機(jī)在家電方面的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，比如電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、空調(diào)等。+電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)電裝置。1821年英國(guó)科學(xué)家法拉第首先提出電動(dòng)機(jī)原理。1834年，德國(guó)的雅可比第一個(gè)發(fā)明了直流電動(dòng)機(jī)。1879年，西門(mén)子公司用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電車(chē)。1888年發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)想。至今為止，電動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，電機(jī)理論、設(shè)計(jì)及制造工藝得到逐步的完善和提高，廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代的各種機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域。如在機(jī)械制造工業(yè)、輕重型制造工業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域，電動(dòng)機(jī)以不同的種類和功能發(fā)揮著重要的作用。可以這么說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)使社會(huì)生產(chǎn)力大大提高，促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。

隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及日常生活中起著越來(lái)越重要的作用，因此，對(duì)電機(jī)調(diào)速的研究有著積極的意義.長(zhǎng)期以來(lái)，直流電機(jī)被廣泛應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中，而且一直在調(diào)速領(lǐng)域占居主導(dǎo)地位，這主要是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)不僅調(diào)速方便，而且在磁場(chǎng)一定的條件下，轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，轉(zhuǎn)矩容易被控制；同時(shí)具有良好的起動(dòng)性能，能較平滑和經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)速度。因此采用直流電機(jī)調(diào)速可以得到良好的動(dòng)態(tài)特性。由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起、制動(dòng)性能，宜與在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速。在軋鋼機(jī)、礦井卷機(jī)、挖掘機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流控制系統(tǒng)畢竟在理論上和在時(shí)間上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看，它又是交流系統(tǒng)的基礎(chǔ)，長(zhǎng)期以來(lái)，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)優(yōu)于交流調(diào)速系統(tǒng)。因此，直流調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)占重要位置。

選取本課題的意義在于單片機(jī)的發(fā)展極為迅速，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，滲透到各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)生了極大的影響。研究單片機(jī)、學(xué)習(xí)單片機(jī)，是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，單片機(jī)有著其廣闊的發(fā)展空間和社會(huì)價(jià)值。通過(guò)研究用單片機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)射紅外線來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制風(fēng)扇速度控制，能使使用者操作起來(lái)更加方便。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：

1、單片機(jī)主芯片的選擇；

2、電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

3、遙控器的設(shè)計(jì)；

4、用數(shù)碼管顯示檔位；

5、PWM的產(chǎn)生；

6、按鍵開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)。

三、研究步驟、方法及措施：

1、學(xué)校提供硬件材料、有關(guān)工具器件和實(shí)驗(yàn)制作場(chǎng)所；

2、查閱大量的相關(guān)資料和書(shū)籍；

3、與同類的論章進(jìn)行對(duì)比，完善自己的設(shè)計(jì)思路；

4、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)：發(fā)射部分和接收部分；

5、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；

6、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

7、論文的修改及潤(rùn)色。

四、參考文獻(xiàn)

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張俊.單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用[J].北京：電子制作,1997:40-50.

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於丹.春風(fēng)化雨芽將萌——談我國(guó)單片機(jī)的發(fā)展[J].北京:微電腦世界,1998:9-13.

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樓然苗.胡佳文.李光飛,等.51系列單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京:高等教育出版社,2004.

第5篇

關(guān)鍵詞:單片機(jī)系統(tǒng);綜合實(shí)踐課程;實(shí)踐教學(xué)

    abstract: single-chip system design is a practical application and have a strong curriculum. in order to fully stimulate the creativity of students so that students are familiar with single-chip application system and development process, to master the single-chip design and development of the principle, we created an integrated single-chip system design practice courses. this article describes the practice of integrated curriculum implementation plan, gives a typical example of the design. after several years of teaching practice, this course has been a good teaching results.

    key words: single-chip system; the practice of integrated curriculum; teaching practice

    1  前言

    單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué),具有:①實(shí)驗(yàn)應(yīng)用機(jī)會(huì)少;②缺乏具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和完善的考試、考核方法;③驗(yàn)證性多,創(chuàng)新性少;④實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)的弊端[1]。這樣的教學(xué)模式和方法,很難讓學(xué)生完全掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理和開(kāi)發(fā)方法,更不用說(shuō)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此,為了培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生具備獨(dú)立設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、編寫(xiě)系統(tǒng)控制程序的能力和技能,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,我校在學(xué)生完成了《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的理論課和匯編程序設(shè)計(jì)、七段數(shù)碼顯示、鍵盤(pán)掃描、ad轉(zhuǎn)換、串行通訊等實(shí)驗(yàn)教學(xué)后,特開(kāi)設(shè)了為期2周的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。此教學(xué)環(huán)節(jié)讓學(xué)生完成一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、調(diào)試的完整過(guò)程,整個(gè)綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)完成后,學(xué)生對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用興趣更濃了,而且具備了自行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)的能力。

    2  任務(wù)與要求

    利用偉福lab6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單實(shí)用的單片機(jī)系統(tǒng),要求如下:

    (1)充分應(yīng)用mcs-51系列微處理器和偉福lab6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所提供的硬件資源,自由選題實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的單片機(jī)系統(tǒng)。

    (2)要求具備必需的人機(jī)接口。

    (3)可以選用匯編或c51語(yǔ)言進(jìn)行控制程序開(kāi)發(fā)。

    設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能如下:

    (1)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,具有一定的抗干擾和故障自測(cè)能力。

    (2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全可靠,具有出錯(cuò)報(bào)警和應(yīng)急關(guān)閉能力。

    (3)系統(tǒng)精度達(dá)到一般民用品的基本要求。

    (4)人機(jī)接口界面友好、直觀、操作簡(jiǎn)單。

    另外,我們提供了一些選題供學(xué)生拓展思路,主要有:

    (1)出租車(chē)計(jì)價(jià)器。

    (2)溫度控制系統(tǒng)。

    (3)可編程交通燈系統(tǒng)。

    (4)pwm電機(jī)調(diào)

速系統(tǒng)。

    (5)數(shù)字溫度計(jì)。

    (6)數(shù)字頻率計(jì)。

    3  設(shè)計(jì)范例

    3.1  pwm電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

    pwm電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示,系統(tǒng)包含電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和測(cè)速電路,兩者構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用脈寬pwm調(diào)壓電路,測(cè)速電路的核心部件是霍爾元件。

    圖1  pwm直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理圖[2]

    霍爾元件是一種磁傳感器。用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化,可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。在外磁場(chǎng)的作用下,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)霍爾元件導(dǎo)通閾值bop時(shí),霍爾元件輸出管導(dǎo)通,輸出低電平。若外加磁場(chǎng)的b值降低到brp時(shí),輸出管截止,輸出高電平。在直流電機(jī)的轉(zhuǎn)盤(pán)上粘貼著一枚小磁鐵,霍爾元件安裝在轉(zhuǎn)盤(pán)附近,每當(dāng)磁鐵靠近霍爾元件時(shí)霍爾元件導(dǎo)通,輸出低電平,遠(yuǎn)離時(shí)霍爾元件截至,輸出高電平。這樣,直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,霍爾元件就會(huì)輸出一個(gè)脈沖,通過(guò)這個(gè)原理能夠測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

    pwm是單片機(jī)系統(tǒng)中常用的模擬量輸出方法,通過(guò)外接的轉(zhuǎn)換電路,可以將脈沖的占空比轉(zhuǎn)化成電壓。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)電壓呈近似線形關(guān)系,改變脈沖的占空比,就可以改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2,閉環(huán)工作時(shí),測(cè)速電路測(cè)得的轉(zhuǎn)速和給定的轉(zhuǎn)速相減獲得差值e,根據(jù)差值e運(yùn)用pid增量控制算法獲得控制量,即占空比,通過(guò)mcs-51的口線輸出給定占空比的脈沖,再通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。系統(tǒng)控制算法采用增量型pid控制算法,如果k時(shí)刻電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速是y(k),給定轉(zhuǎn)速是r(k),pid控制器輸入信號(hào)為e(k),輸出信號(hào)為u(k),則離散的pid遞推算法如下:

    圖2  pwm直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    3.2  數(shù)字溫度計(jì)數(shù)字溫度計(jì)的核心電路——溫度傳感器調(diào)理電路如圖3所示,溫度傳感器采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(ntc),ntc的阻值隨著溫度的上升而非線性下降,具體溫度-阻值特性為

    (4)

    式中,rt 、 rt0是溫度分別為t、t0 時(shí)的電阻值;b為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的材料常數(shù)[3]。

    固定電阻和ntc組成的電阻橋輸出電壓隨ntc阻值的變化而變化,這種變化經(jīng)過(guò)差動(dòng)放大器的放大后送給ad轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,具體轉(zhuǎn)換遵循以下公式:

    (1) 電橋輸出電壓u

    (5)

    (2) 差動(dòng)放大器輸出電壓 u'(一般r7=r8,r9=r10)

    圖3  數(shù)字溫度計(jì)原理圖[2]

    一般情況下,會(huì)事先根據(jù)ntc的溫度-阻值特性計(jì)算出一張溫度-阻值對(duì)應(yīng)表。根據(jù)ad轉(zhuǎn)換的數(shù)字值逆運(yùn)算獲得當(dāng)前ntc的阻值,再根據(jù)ntc的溫度特性表運(yùn)用分段查表和表項(xiàng)間線性運(yùn)算就可以獲得當(dāng)前溫度值,把當(dāng)前溫度在輸出設(shè)備(如七段數(shù)碼管、lcd)上顯示出來(lái)就構(gòu)成了完整的數(shù)字溫度計(jì)。本范例也可在其他溫度測(cè)量的系統(tǒng)中應(yīng)用。

    3.3  出租車(chē)計(jì)價(jià)器

    出租車(chē)計(jì)價(jià)器是一個(gè)較實(shí)用的設(shè)計(jì)范例,它的結(jié)構(gòu)如圖4。出租車(chē)計(jì)價(jià)器包含里程測(cè)量電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和人機(jī)接口。

    出租車(chē)計(jì)價(jià)器里程測(cè)量的核心部件是霍爾元件,具體電路和圖1的測(cè)速電路一樣。在輪胎的轉(zhuǎn)軸上粘貼了6個(gè)小磁鐵,輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,霍爾元件就會(huì)輸出6個(gè)脈沖,對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)就可以獲得輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù),圈數(shù)乘以輪胎的周長(zhǎng)就可以獲得車(chē)輛行駛的里程數(shù)。

    圖4  出租車(chē)計(jì)價(jià)器結(jié)構(gòu)框圖

    一般情況下,出租車(chē)白天和晚上的里程單價(jià)并不一樣,因此需要一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)獲得當(dāng)前時(shí)間。ds1307是一個(gè)i2c總線的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(rtc),在外部電池的供電下,它能提供高精度的年月日時(shí)分秒bcd碼時(shí)間。另外,它還包含56字節(jié)的非易失性sram(nv

sram),可以用來(lái)保存系統(tǒng)的設(shè)置信息。

    顯示設(shè)備可以采用七段數(shù)碼管或lcd,用來(lái)顯示當(dāng)前時(shí)間、行駛里程數(shù)、里程單價(jià)、和行駛 

    里程價(jià)格等信息。還需要少量的按鍵或矩陣式鍵盤(pán)用于輸入里程單價(jià)、開(kāi)始計(jì)價(jià)、清零、時(shí)間設(shè)置等操作。

    4  實(shí)施過(guò)程

    4.1  根據(jù)任務(wù)與要求進(jìn)行總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)

    這個(gè)過(guò)程包括:

    ⑴ 課題選擇。

    ⑵ 硬件模塊的選擇和設(shè)計(jì)。

    ⑶ 軟件整體流程的設(shè)計(jì)。

    ⑷ 查找各種所需資料。

    綜合實(shí)踐課題題目是不是新穎,是不是能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和好奇心,直接影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性,有的學(xué)生覺(jué)得做實(shí)驗(yàn)非常無(wú)聊,就是因?yàn)樗麄兊暮闷嫘暮蜔崆闆](méi)有被激發(fā)起來(lái)。而集知識(shí)性、趣味性、創(chuàng)造性于一體,能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決具體問(wèn)題的綜合實(shí)踐課題,是本綜合實(shí)踐的最大亮點(diǎn),也是本教學(xué)環(huán)節(jié)區(qū)別于其他教學(xué)環(huán)節(jié)的標(biāo)志。我們要求學(xué)生思考在實(shí)際生活中能應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)技術(shù)能解決的具體問(wèn)題,并且考慮偉福lab6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所能提供的硬件資源,選擇一個(gè)有自己特色、能在兩周內(nèi)獨(dú)立完成的題目,題目要求新穎,鼓勵(lì)創(chuàng)造性的思維,并且能解決實(shí)際生活中的具體問(wèn)題。

    受限于實(shí)驗(yàn)條件,硬件設(shè)計(jì)無(wú)法完全按照單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法和標(biāo)準(zhǔn)步驟來(lái)實(shí)施。在教學(xué)過(guò)程中,我們要求學(xué)生可以根據(jù)偉福lab6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所提供的硬件資源自主地完成硬件部分的理論設(shè)計(jì),也可以不完全局限于此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行理論設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)完全遵循單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般流程,學(xué)生自己查閱資料,設(shè)計(jì)硬件電路圖。指導(dǎo)老師對(duì)硬件部分的理論設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審后,再根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)指導(dǎo)學(xué)生完成課題。

    軟件設(shè)計(jì)可以采用匯編語(yǔ)言或keil c51高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn),這兩種軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境是當(dāng)前mcs-51系列單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主流環(huán)境。根據(jù)學(xué)生選題的特點(diǎn),指導(dǎo)學(xué)生選擇較為容易實(shí)現(xiàn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

    4.2  根據(jù)總體規(guī)劃實(shí)施軟硬件的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)

    這個(gè)過(guò)程包括:

    ⑴ 硬件連接。

    ⑵ 軟件編程。

    ⑶ 軟硬件聯(lián)調(diào)。

    在這一過(guò)程中主要培養(yǎng)學(xué)生的硬件設(shè)計(jì)能力、編程能力和積累軟硬件調(diào)試經(jīng)驗(yàn),熟練掌握單片機(jī)系統(tǒng)中人機(jī)接口的設(shè)計(jì)、控制算法設(shè)計(jì)、硬件驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì),體會(huì)理論與實(shí)踐之間的差別,對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)由理性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為感性認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生的求知欲望,鍛煉學(xué)生克服困難解決問(wèn)題的能力。

    4.3  交流總結(jié)

    在2周的綜合實(shí)踐中抽出一天時(shí)間讓能力較強(qiáng)的學(xué)生陳述他的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)中的難題和解決方法以及自己的心得體會(huì)。讓進(jìn)展不順的學(xué)生提出他在設(shè)計(jì)中沒(méi)能解決的難題,全班同學(xué)共同討論,集思廣益,找到解決問(wèn)題的方法。這樣可以使學(xué)生互相學(xué)習(xí),取長(zhǎng)補(bǔ)短,拓寬知識(shí)面,活躍思維,能在以后的工作和學(xué)習(xí)中更好地完成任務(wù)。

    4.4  完成實(shí)踐報(bào)告及驗(yàn)收評(píng)分

    最后兩天是綜合實(shí)踐報(bào)告的完成階段,在進(jìn)行了兩周的綜合實(shí)踐以后有必要好好地總結(jié)一下,把自己在綜合實(shí)踐中所學(xué)到的知識(shí)以文字的形式表述出來(lái),這樣更有助于水平和能力的提高。

    實(shí)踐報(bào)告完全按照畢業(yè)論文要求書(shū)寫(xiě),包含中英文摘要、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理、主要單元電路的設(shè)計(jì)過(guò)程、控制軟件的編寫(xiě)及調(diào)試、測(cè)試數(shù)據(jù)及調(diào)試中故障分析、收獲和體會(huì)、參考文獻(xiàn)等部分。要求學(xué)生重點(diǎn)講述清楚故障分析和收獲體會(huì)。

    綜合實(shí)踐成績(jī)由平時(shí)表現(xiàn)、實(shí)踐報(bào)告、設(shè)計(jì)成果、創(chuàng)新點(diǎn)4部分組成,成績(jī)構(gòu)成比例是2:3:4:1[4]。

    5  效果

>    經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐,單片機(jī)系統(tǒng)綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)取得的效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

    (1)讓學(xué)生掌握了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原理及其基本的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了從理論向?qū)嶋H的遷移,強(qiáng)化了學(xué)生所學(xué)的知識(shí)。

    (2)讓學(xué)生掌握了單片機(jī)系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)的基本方法,具備了軟硬件相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本能力和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。

    (3)本綜合實(shí)踐的課題真實(shí)性很強(qiáng),讓學(xué)生經(jīng)歷了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程,提高了學(xué)生的研制開(kāi)發(fā)能力和創(chuàng)新能力。

    (4)本綜合實(shí)踐涉及到多學(xué)科、多知識(shí)點(diǎn),是計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)的大綜合。經(jīng)過(guò)綜合實(shí)踐,學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力有了較大的提高,完成了多學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 羅鈞,廖紅華,付麗,黃勇.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教改與創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的關(guān)系[j]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2006,25(8):958-959

    [2] 南京偉福實(shí)業(yè)有限公司. 偉福lab6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)[eb/ol] . 

第6篇

關(guān)鍵詞: 單片機(jī) Proteus 網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī) 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

1.引言

高校實(shí)驗(yàn)室不僅要滿足課程實(shí)驗(yàn)的需要,而且要為科研和學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供基地。它是培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力應(yīng)用型人才的重要保障,直接影響著創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理是教學(xué)改革的重中之重,其中實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放是實(shí)驗(yàn)室生命的源泉,而這一點(diǎn)常常被人們忽視[1]。我通過(guò)分析所在學(xué)校單片機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn),以及單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中存在的問(wèn)題,提出了網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方法,并根據(jù)學(xué)校現(xiàn)狀,對(duì)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)化和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的虛擬化,以及實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理等方面進(jìn)行了探索研究。

2.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀

《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的特點(diǎn)是應(yīng)用性強(qiáng),要求有較多的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放性與硬件實(shí)驗(yàn)資源的充足程度是讓學(xué)生有更多動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)的關(guān)鍵所在。目前,我校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要存在如下不足。

2.1實(shí)驗(yàn)條件不足,開(kāi)放度不夠。

目前,很多學(xué)校都嘗試開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,希望能夠讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探索,這有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,提高綜合素質(zhì)。但是,由于實(shí)驗(yàn)條件所限,往往效果都不盡如人意。以我院為例,《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)室的硬件情況是約20臺(tái)套實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái),開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)時(shí),每組3―4人。這樣,每次操作的學(xué)生只有1―2人。另外,實(shí)驗(yàn)課程平均每學(xué)期80學(xué)時(shí),而實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間大約50學(xué)時(shí)/學(xué)期,其他時(shí)間基本都是空閑的。顯然,由于實(shí)驗(yàn)硬件條件、時(shí)間和空間所限,該實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)條件不能為學(xué)生提供更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊,實(shí)驗(yàn)缺乏創(chuàng)新。

由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)所限,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的教學(xué)內(nèi)容都相對(duì)簡(jiǎn)單,并且大部分的實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的操作步驟,學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都是“傻瓜式”操作。對(duì)于不善于思考的學(xué)生,不能很好地起到思維訓(xùn)練的教學(xué)目的。另外,學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都相對(duì)較固定。由于硬件實(shí)驗(yàn)箱所限,學(xué)生不能靈活完成綜合性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這一點(diǎn)不足,在每學(xué)期學(xué)生做課程設(shè)計(jì)的時(shí)侯,顯得尤為突出。

2.3設(shè)備管理維護(hù)困難。

由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生的流動(dòng)性比較大,常常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)箱中元器件燒壞、實(shí)驗(yàn)臺(tái)式電腦的軟件平臺(tái)丟失文件和其他的一些問(wèn)題。這些問(wèn)題給實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)都增加了不少人力和硬件成本。另外,對(duì)于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室時(shí)間,需要額外為安排工作人員負(fù)責(zé)管理實(shí)驗(yàn)室,這也增加了管理成本。

3.基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

通過(guò)以上對(duì)我院《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)課程與管理方面存在問(wèn)題的分析,論文下面對(duì)具有網(wǎng)絡(luò)化的單片機(jī)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的建設(shè)方案進(jìn)行了研究和探索。

3.1 Proteus的功能。

Proteus是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析、實(shí)物仿真與印制電路板設(shè)計(jì)軟件,它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路,軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件與外部設(shè)備,以及各種虛擬儀器,特別是它具有對(duì)單片機(jī)及其電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。它支持的單片機(jī)類型很多,支持大量的存儲(chǔ)器和芯片,并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì),是未來(lái)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的新趨勢(shì)之一[2]。Proteus有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)版產(chǎn)品,支持局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工作,這使得建立虛擬開(kāi)放的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)室成為可能。

3.2網(wǎng)絡(luò)化單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在的不足,充分利用Proteus軟件的強(qiáng)大單片機(jī)和電路仿真功能,以及支持網(wǎng)絡(luò)平網(wǎng)功能的特性,結(jié)合我院實(shí)際情況,我構(gòu)建了以下網(wǎng)絡(luò)化單片機(jī)虛擬開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái),如圖2所示。

網(wǎng)絡(luò)化的單片機(jī)虛擬開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室總體上包括3部分內(nèi)容。第一部分是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理部分,即圖中的網(wǎng)絡(luò)管理中心部分。該部分的主要功能是完成整個(gè)網(wǎng)上開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器部分。Proteus服務(wù)器上需要安裝網(wǎng)絡(luò)版的Proteus軟件,該軟件是進(jìn)行校園內(nèi)網(wǎng)上單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模擬仿真的基礎(chǔ)軟件。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理中心網(wǎng)絡(luò)通過(guò)校園網(wǎng)與學(xué)生宿舍和實(shí)驗(yàn)室(教師辦公室)相連,以便于用戶隨時(shí)可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行“開(kāi)放”的單片機(jī)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)。第二部分是校園網(wǎng)部分。該部分基于我校現(xiàn)成的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,提供虛擬開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)平臺(tái)。第三部分是分布在校園內(nèi)的各種Proteus客戶終端。客戶終端主要由兩大類用戶構(gòu)成,即宿舍內(nèi)的學(xué)生個(gè)人電腦和實(shí)驗(yàn)室、辦公室的電腦。所有的客戶端需要安裝Proteus的客戶端程序。客戶端通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器上的資源包。

3.3網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。

首先,現(xiàn)有電子類實(shí)驗(yàn)室是封閉式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,即在規(guī)定的課時(shí)時(shí)間內(nèi),學(xué)生在規(guī)定的場(chǎng)地內(nèi),進(jìn)行規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;現(xiàn)有的各種電子類教學(xué)實(shí)驗(yàn),基本是進(jìn)行固定程式的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)所用的元器件,線路板已選好,學(xué)生所做的工作僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)箱連連線,使用一下測(cè)試儀器、儀表,建立相應(yīng)概念而已。理論上,以上不足都不利于鞏固所學(xué)內(nèi)容、提高實(shí)驗(yàn)效果;不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。當(dāng)采用基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,有利于克服以上不足。

其次,在實(shí)踐方面,基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室,一方面,解決了時(shí)間與場(chǎng)地的限制(建立Proteus的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,只要有網(wǎng)絡(luò),隨時(shí)隨地都可以登錄服務(wù)器學(xué)習(xí)),使學(xué)生能有充夠的時(shí)間深入了解及研究實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣也得到了鼓勵(lì)和保護(hù)。另一方面,有利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。基于網(wǎng)絡(luò)的Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)室,使得以下過(guò)程成為可能:學(xué)生從有一個(gè)概念(或想法)開(kāi)始,然后著手電路原理圖的設(shè)計(jì)、編寫(xiě)程序代碼、調(diào)試、PCB設(shè)計(jì),最后形成產(chǎn)品的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的訓(xùn)練。

最后,利用Proteus軟件建立的單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室,只要配備相應(yīng)的軟件,就可以作為電路分析、電子技術(shù)、嵌入式等課程的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。因此,該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將是一個(gè)多功能的、先進(jìn)的、創(chuàng)新型的、易于管理和維護(hù)及低投入高回報(bào)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

4.結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機(jī)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室不僅合理利用了學(xué)生個(gè)人的電腦資源,在開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中學(xué)生隨時(shí)都可以做實(shí)驗(yàn),而且網(wǎng)絡(luò)化的平臺(tái)降低了管理人員的數(shù)量和維護(hù)工作量。該平臺(tái)能給予學(xué)生更大的自由度,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,極大地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]謝玲等.高校開(kāi)放嵌入式實(shí)驗(yàn)室的探索[J].計(jì)算機(jī)教育,2010,(7):55-57.

第7篇

關(guān)鍵詞 交通事故隱患檢測(cè)自動(dòng)報(bào)警裝置；道路交通事故；單片機(jī)

中圖分類號(hào)U12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）48-0170-02

1研究背景

目前，雖然交警部門(mén)可通過(guò)監(jiān)控實(shí)時(shí)掌握交通事故現(xiàn)場(chǎng)狀況，但根據(jù)對(duì)北京交通控制中心調(diào)查發(fā)現(xiàn)[1]，雖然北京的數(shù)字監(jiān)控點(diǎn)有400多個(gè)，但大屏幕上一次只能顯示48個(gè)，需要人工不斷地切換，很多事情報(bào)告還是依賴“122接處警”系統(tǒng)，然后通過(guò)調(diào)出數(shù)字監(jiān)控核實(shí)，確定之后安置警力去解決。如果采用隱患檢測(cè)自動(dòng)報(bào)警裝置，可提前將汽車(chē)出現(xiàn)的非正常運(yùn)行狀態(tài)反饋到監(jiān)控中心。國(guó)外研究表明，自動(dòng)切換監(jiān)控屏幕進(jìn)行可能發(fā)生事件車(chē)輛的重點(diǎn)監(jiān)控能夠減少事件持續(xù)時(shí)間5min~8min。因此設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警裝置，讓大屏幕進(jìn)行自動(dòng)切換屏幕和監(jiān)控，具有重要價(jià)值。

2本文設(shè)計(jì)思路

事故隱患檢測(cè)自動(dòng)報(bào)警裝置安裝在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)車(chē)頭處，根據(jù)已知汽車(chē)制動(dòng)加速度和紅外線測(cè)速模塊所測(cè)得的汽車(chē)行駛速度計(jì)算出安全距離，再通過(guò)超聲波測(cè)距模塊檢測(cè)出本汽車(chē)與前方汽車(chē)的距離，若小于安全距離時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。

報(bào)警裝置設(shè)計(jì)思路及結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

3安全距離的確定[2]

1）駕駛員反應(yīng)時(shí)間經(jīng)過(guò)的距離,t1為反應(yīng)時(shí)間，取為0.3s；

2）制動(dòng)器作用時(shí)間t2經(jīng)過(guò)的距離；

3）持續(xù)制動(dòng)時(shí)間t3經(jīng)過(guò)的距離,為附著系數(shù)，本文取為0.8；

4）汽車(chē)的安全距離:。

4測(cè)距模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由單片機(jī)[3]系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路三部分組成。采用AT89S52來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外接收芯片和超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。

4.1超聲波測(cè)距原理[3]

單片機(jī)用P1.0端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波信號(hào)，利用外中斷0口檢測(cè)超聲波接受電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動(dòng)，位碼用PNP三極管驅(qū)動(dòng)。超聲波測(cè)距原理框圖：

4.2超聲波發(fā)送和接受電路設(shè)計(jì)

壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能是利用壓電晶體諧振工作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，這時(shí)它就是一超聲波發(fā)生器；如沒(méi)加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時(shí)，這時(shí)它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。

超聲波接收器的電路采用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測(cè)距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。

4.3軟件設(shè)計(jì)

如圖4所示，首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端P0和P2清0。然后送出一個(gè)超聲波脈沖，延遲0.1ms后，打開(kāi)外中斷0接收返回的超聲波信號(hào)。當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)按下式計(jì)算即可測(cè)得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離。

5轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊設(shè)計(jì)

測(cè)量轉(zhuǎn)速的模塊由信號(hào)預(yù)處理電路、單片機(jī)STC89C52、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和系統(tǒng)軟件組成。

5.1信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)[4]

光電傳感器首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。論文選用紅外光二極管做系統(tǒng)測(cè)量的光源。本設(shè)計(jì)采用高性能集成四運(yùn)放LM324來(lái)進(jìn)行光電信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)。為了達(dá)到預(yù)定效果，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)MULTISIM 8進(jìn)行模擬仿真，并利用模擬仿真結(jié)果對(duì)有關(guān)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。如圖5所示是模擬仿真圖及其仿真結(jié)果。

5.2單片機(jī)

圖6是AT 89S52單片機(jī)引腳分布和最小系統(tǒng)圖。單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。

5.3無(wú)線傳輸模塊設(shè)計(jì)

如圖7顯示的是用于無(wú)線傳輸?shù)臄U(kuò)展示意圖，將單片機(jī)所有引腳引出，便于進(jìn)行無(wú)線傳輸模塊的擴(kuò)展。

6結(jié)論

本文進(jìn)行了道路交通事故隱患檢測(cè)自動(dòng)報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)將時(shí)時(shí)檢測(cè)汽車(chē)的行駛速度和汽車(chē)與前方汽車(chē)的距離，當(dāng)其與前方小車(chē)距離小于單片機(jī)計(jì)算所得的安全距離時(shí)，會(huì)自動(dòng)通過(guò)GSM模塊報(bào)警提醒駕駛員注意并且將報(bào)警信息傳遞給指揮中心。

參考文獻(xiàn)

[1]揚(yáng)兆升.城市道路交通系統(tǒng)智能協(xié)同理論與實(shí)施方法[M].中國(guó)鐵道出版社.

[2]葉瑋瑋.高速公路上汽車(chē)行駛的安全距離研究[J].技術(shù)物理教學(xué).

第8篇

實(shí)驗(yàn)操作是理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)是知識(shí)系統(tǒng)化的吸收和升華的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該體現(xiàn)完整性、規(guī)范性、正確性、有效性。現(xiàn)將撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的有關(guān)內(nèi)容說(shuō)明如下：

1．實(shí)驗(yàn)名稱

2．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本次實(shí)驗(yàn)所涉及并要求掌握的知識(shí)點(diǎn)。

3．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理、原理圖分析及具體實(shí)驗(yàn)步驟。

4．實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)所使用的器件、儀器設(shè)備名稱及規(guī)格。

5．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格

6．實(shí)驗(yàn)過(guò)程與分析

詳細(xì)記錄在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的故障和問(wèn)題，并進(jìn)行故障分析，說(shuō)明故障排除的過(guò)程及方法。

根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)，記錄、整理相應(yīng)數(shù)據(jù)表格、繪制曲線、波形圖等，并進(jìn)行誤差分析。

7．實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，完成思考題目，總結(jié)實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，并提出實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見(jiàn)。

注：1．前5項(xiàng)必須在做實(shí)驗(yàn)之前完成，并由指導(dǎo)教師簽字后才能做實(shí)驗(yàn)。

2．對(duì)于學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)題目、參與科研、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等形式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可采用論文、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告等形式完成。

3．此封皮標(biāo)準(zhǔn)頁(yè)面為16K，實(shí)驗(yàn)報(bào)告：實(shí)驗(yàn)名稱：

熟悉PIC系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境及簡(jiǎn)單編程

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1. 通過(guò)順序結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)，熟悉PIC系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，掌握基本應(yīng)用步驟和命令；

2. 熟悉匯編語(yǔ)言指令，掌握基本的程序設(shè)計(jì)方法。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：

PC計(jì)算機(jī) MAPLAB編譯環(huán)境

實(shí)驗(yàn)原理 ：

實(shí)驗(yàn)一：交換兩個(gè)寄存器內(nèi)容（例如交換f10H和f11H的內(nèi)容） 實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，無(wú)分支程序，而且思路十分清晰，難度不大。

實(shí)驗(yàn)二：(選作)將某一寄存器內(nèi)容中的奇偶位數(shù)據(jù)交換。

本實(shí)驗(yàn)的思想是：將寄存器中數(shù)據(jù)同10101010二進(jìn)制數(shù)相與，得到原數(shù)據(jù)的奇數(shù)位，并向右移一位后存至一個(gè)寄存器，作為結(jié)果數(shù)據(jù)的偶位數(shù)；再將寄存器中數(shù)據(jù)同01010101二進(jìn)制數(shù)相與，得到原數(shù)據(jù)的偶數(shù)位，并向左移一位后存至另外一個(gè)寄存器，作為結(jié)果數(shù)據(jù)的奇位數(shù)。最后，將這兩個(gè)寄存器中的數(shù)字進(jìn)行或運(yùn)算，得到結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)中，使用了RO作為記錄原數(shù)奇位數(shù)的寄存器，RE作為記錄原數(shù)偶位數(shù)的寄存器，RN作為記錄員數(shù)據(jù)的寄存器，RR作為記錄結(jié)果的寄存器。

實(shí)驗(yàn)程序：

實(shí)驗(yàn)一：

LIST P=16C54

RA EQU 10

RB EQU 11

RT EQU 12

ORG 1FFH

GOTO MAIN

ORG 0

MAIN NOP

MOVLW 0

MOVWF RT

MOVLW 15H

MOVWF RA

MOVLW 3AH

MOVWF RB

MOVF RA,0

MOVWF RT

MOVF RB,0

MOVWF RA

MOVF RT,0

MOVWF RB

END

實(shí)驗(yàn)二：(選作)

LIST P=16C54

RO EQU 10

RE EQU 11

RN EQU 13

STATU EQU 3

CARRY EQU 0

RR EQU 12

ORG 1FFH

GOTO MAIN

ORG 0

MAIN NOP

MOVLW 99H

MOVWF RN; GIVE VALUE

ANDLW B'10101010'

MOVWF RE

BCF STATU, CARRY

RRF RE; ODD->EVEN

MOVF RN,0

ANDLW &nbs p; B'01010101'

BCF STATU, CARRY

MOVWF RO

RLF RO; EVEN->ODD

MOVF RO,0

IORWF RE,0; ADD THE TWO PARTS OF THE NUMBER BY OR THEM

MOVWF RR

END

調(diào)試結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)一結(jié)果：

1、賦值后

2、調(diào)換中

3、調(diào)換后

實(shí)驗(yàn)二結(jié)果：

1、賦值后

2、取奇數(shù)位的數(shù)值存入RE

3、將奇數(shù)位的數(shù)值右移一位

5、取偶數(shù)位的數(shù)值存入RO

6、將偶數(shù)位的數(shù)值左移一位

7、得到最后結(jié)果

實(shí)驗(yàn)分析與實(shí)驗(yàn)體會(huì)：

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)順序結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)，我基本掌握了PIC系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)步驟和命令，熟悉了PIC系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境MAPLAB，并在具體變成過(guò)程中，熟悉匯編語(yǔ)言指令，掌握基本的程序設(shè)計(jì)方法。

雖然本實(shí)驗(yàn)是基本練習(xí)，目的是為了熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境，但是，在實(shí)驗(yàn)中還是學(xué)到了很多東西：

第9篇

關(guān)鍵詞 家用救生艙；控制系統(tǒng)；傳感器；單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）22-0040-02

如今，自然災(zāi)害頻頻，人們對(duì)安全措施的需求越來(lái)越大，所以出現(xiàn)了救生艙的研究。雖然對(duì)礦用救生艙等的研究由來(lái)已久，例如Syste MineARC ms煤礦安全避難艙的研制，但對(duì)于家用救生艙的研究甚少。針對(duì)以上問(wèn)題，本文利用單片機(jī)控制傳感器的方法設(shè)計(jì)了一套控制裝置并將其配置于家用救生艙，當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作達(dá)到報(bào)警和保護(hù)人身安全的效果，滿足家庭防護(hù)基本需求。由于救生艙設(shè)計(jì)為災(zāi)后危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)，艙內(nèi)環(huán)境與外界隔絕，因此在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險(xiǎn)環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護(hù)艙內(nèi)人員的人身安全。

1 家用救生艙的整體設(shè)計(jì)

家用救生艙的整體設(shè)計(jì)包括控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及生命維系系統(tǒng)設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)組成分析以及各部分的材料選型；外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括討論家用救生艙的功能定位，確定其防護(hù)結(jié)構(gòu)形式，家用救生艙防護(hù)結(jié)構(gòu)三維造型、尺寸優(yōu)化及有限元驗(yàn)證以及家用救生艙防護(hù)結(jié)構(gòu)二維圖紙繪制；傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分別對(duì)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、皮帶輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)；生命維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包涵對(duì)家用救生艙的功能定位，確定其生命維護(hù)系統(tǒng)的組成并對(duì)各組成單元選型及參數(shù)計(jì)算，最終對(duì)家用救生艙內(nèi)部設(shè)施的人體工程學(xué)優(yōu)化。

2 家用救生艙控制系統(tǒng)功能分析

作為家用救生艙的重要組成部分之一，控制系統(tǒng)首先要保證傳感器模塊的正常工作，傳感器能檢測(cè)到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)采集到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出；信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出的信息進(jìn)行放大、濾波、線性化補(bǔ)償、隔離、保護(hù)等措施后，再送入A/D轉(zhuǎn)換器，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央控制器可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；作為控制系統(tǒng)的核心部分，控制芯片（單片機(jī)）和電路能接收到經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理過(guò)的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，將處理后的信號(hào)輸出到報(bào)警器和步進(jìn)電機(jī)；報(bào)警器接收到信號(hào)，根據(jù)信號(hào)情況報(bào)警與否；步進(jìn)電機(jī)根據(jù)信號(hào)，保持靜止或是啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)。

由于救生艙設(shè)計(jì)為災(zāi)后危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)，艙內(nèi)環(huán)境與外界隔絕，因此在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險(xiǎn)環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護(hù)艙內(nèi)人員的人身安全。因此本文選用了ATmega128單片機(jī)作為系統(tǒng)控制核心模塊，它屬于AVR單片機(jī)，穩(wěn)定性極高。

3 家用救生艙控制系統(tǒng)組成

家用救生艙控制系統(tǒng)主要分成電源模塊、傳感器和主單片機(jī)模塊、外部振蕩和復(fù)位電路模塊以及執(zhí)行模塊。其具體組成以及工作流程如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)組成及工作流程

這些模塊都是以主單片機(jī)為控制芯片，外部振蕩和復(fù)位模塊、電源模塊是單片機(jī)能夠正常工作的前提，單片機(jī)接收到傳感器模塊發(fā)出的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行分析、處理，并把處理結(jié)果輸出到執(zhí)行部件，執(zhí)行部件做出相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)ATmega128單片機(jī)系統(tǒng)接入電源后，接入二極管，主要是防止正負(fù)電源短接。使用LM7805CK穩(wěn)壓芯片，提供系統(tǒng)工作的+5 v電源，如圖2所示。電源接口輸入交流9 V電源，交流輸入后經(jīng)VD4半波整流，C8，C9濾波，LM7805穩(wěn)壓，C10大電容濾波后直流5 V輸出。

控制系統(tǒng)具體電氣原理圖如圖3所示。

圖2 電源電路模塊

4 傳感器選型

溫度傳感器DS18B20采用的是外部電源供電方式，外部電源供電是DS18B20傳感器最佳的工作方式，工作穩(wěn)定和可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20電源電壓寬的優(yōu)點(diǎn)，即使電源電壓VCC降到3 V時(shí)，依然能夠保證溫度量精度。

濕度傳感器AM2301數(shù)字溫濕度模塊是一款含有己校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度數(shù)字傳感器。它使用專門(mén)的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。

MQ-2氣體傳感器模塊本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0804構(gòu)建一個(gè)可燃?xì)怏w的檢測(cè)報(bào)警器。當(dāng)環(huán)境中的可燃?xì)怏w或是有毒氣體泄漏時(shí)，檢測(cè)元件檢測(cè)到額可燃?xì)怏w濃度達(dá)到報(bào)警器設(shè)置的臨界點(diǎn)，可燃?xì)怏w報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警電流信號(hào)，來(lái)提醒人員作出相應(yīng)的安全措施。

1-DS18B20溫度傳感器模塊；2-AM2301傳感器模塊；3-MQ-2氣體傳感器和報(bào)警模塊；4-CDM4161氣體傳感器模塊；5-電源模塊；6-外部振蕩和復(fù)位電路；7-步電機(jī)模塊

圖3 控制系統(tǒng)電氣原理圖

圖4 MQ-2軟件設(shè)計(jì)流程圖

CDM4161傳感器模塊atmega128單片機(jī)具有8路10ADC，使用單片機(jī)端口PF0引腳讀取CDM4161引腳2輸出的模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；同時(shí)引腳3與繼電器Relay相連，輸出高電平時(shí)報(bào)警器報(bào)警。

5 結(jié)論

論文分析了家用救生艙控制系統(tǒng)的物理機(jī)制，對(duì)硬件軟件等各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，建立了控制系統(tǒng)的理論模型，并對(duì)各個(gè)模塊元器件進(jìn)行分析篩選，最終詳細(xì)闡述了家用救生艙控制系統(tǒng)，分析比較了系統(tǒng)各項(xiàng)需求和一同實(shí)現(xiàn)原理的特性特點(diǎn)；針對(duì)家用救生艙應(yīng)急救援使用環(huán)境特殊性，分析了相應(yīng)的控制系統(tǒng)功能特性，對(duì)其進(jìn)行功能定位；根據(jù)控制系統(tǒng)功能需求及定位建立控制系總體方案，對(duì)總體方案進(jìn)行功能模塊劃分和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

基金項(xiàng)目

江蘇科技大學(xué)青年科研基金，張家港校區(qū)青年科研基金。

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第10篇

論文關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；教學(xué)；仿真實(shí)驗(yàn)

“單片機(jī)原理”是一門(mén)理論性、邏輯性、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是電類專業(yè)一門(mén)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，把微機(jī)接口部分、匯編語(yǔ)言部分、通信技術(shù)部分的知識(shí)點(diǎn)等綜合在一起，屬于邏輯性、工程性、技術(shù)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程作為電類專業(yè)最重要的核心課程之一，它是電類專業(yè)高素質(zhì)技能型人才所需全部自動(dòng)控制類知識(shí)結(jié)構(gòu)的載體，占據(jù)著非常重要的位置。

然而，傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)一般注重課程本身的體系結(jié)構(gòu)和前后的邏輯聯(lián)系，均以學(xué)科體系為出發(fā)點(diǎn)，忽略了“可學(xué)性”，致使學(xué)生學(xué)得吃力，老師教得辛苦，教學(xué)效果卻沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)。

一、研究背景及意義

目前，全國(guó)將單片機(jī)列入單獨(dú)的比賽項(xiàng)目，在考查中注重學(xué)生的能力培養(yǎng)，學(xué)生的技能素養(yǎng)教育成為重中之重，加之社會(huì)需求高技能人才，許多學(xué)校為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和市場(chǎng)需求在不同的專業(yè)開(kāi)設(shè)了單片機(jī)課程，然而單片機(jī)課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要想在教學(xué)過(guò)程中取得很好的效果，就必須要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中多動(dòng)手實(shí)踐，但有的學(xué)校教學(xué)設(shè)備有限，怎樣解決這個(gè)問(wèn)題。仿真實(shí)驗(yàn)課可以讓學(xué)生在單片機(jī)工作室里做中學(xué)，真正玩轉(zhuǎn)單片機(jī)，也同時(shí)解決了學(xué)生學(xué)起來(lái)枯燥，老師教起來(lái)吃力的尷尬局面。

目前單片機(jī)教學(xué)中存在諸多問(wèn)題。如單片機(jī)課程理論為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)多是進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室存在場(chǎng)地和時(shí)間限制，學(xué)生除了課上，很難有機(jī)會(huì)接觸到所需要的設(shè)備，如仿真器、實(shí)驗(yàn)板等，個(gè)人配備成本太高，個(gè)體無(wú)法承擔(dān)。而且實(shí)驗(yàn)箱只能驗(yàn)證試驗(yàn)的基本作用和意義，就無(wú)從談起學(xué)生動(dòng)手能力的訓(xùn)練和提升。單片機(jī)在當(dāng)今社會(huì)中的應(yīng)用速度發(fā)展迅速，然而單片機(jī)教材陳舊，實(shí)驗(yàn)設(shè)備很容易落后、老化等問(wèn)題，必然會(huì)帶來(lái)耗資等問(wèn)題。由此可見(jiàn)，構(gòu)建成本低廉的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)于單片機(jī)教學(xué)意義重大。它不僅可以降低實(shí)驗(yàn)設(shè)備投資，而且能培提高學(xué)生的工程素質(zhì)，養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們不單要突出設(shè)備的自動(dòng)化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，否則就無(wú)法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。

由于單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復(fù)雜的，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個(gè)非常突出的問(wèn)題。單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用必須長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，否則將導(dǎo)致控制誤差加大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)果設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。這些因素對(duì)控制系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。（1）數(shù)據(jù)采集誤差加大。（2）控制狀態(tài)失靈。（3）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。（4）程序運(yùn)行失常。

由于受到干擾后計(jì)數(shù)器的值是隨機(jī)的，因而導(dǎo)致程序混亂。通常的情況是程序?qū)?zhí)行一系列毫無(wú)意義的指令，最后進(jìn)入“死循環(huán)”，這將使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失靈。

隨著單片機(jī)及其接口技術(shù)的飛速發(fā)展，目前面對(duì)職業(yè)教育存在的突出問(wèn)題：質(zhì)量能力與規(guī)模能力不相適應(yīng)，教學(xué)信息化程度低，古老的填鴨式課堂教學(xué)模式仍應(yīng)用普遍，“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)機(jī)制缺乏完善性，科學(xué)管理水平和改革創(chuàng)新能力就提到了日程，管理制度不健全，學(xué)校基本辦學(xué)規(guī)范不健全，科學(xué)的職業(yè)教育評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)機(jī)制達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生成長(zhǎng)的“通道”不暢通。

從新的教學(xué)要求來(lái)看，這類課程僅在課堂上講授基本原理是不夠的，必須在教學(xué)中加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，開(kāi)出一定數(shù)量的高質(zhì)量的配套實(shí)驗(yàn)課活獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生有足夠的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。那么對(duì)于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境建設(shè)就相應(yīng)提出了高要求。怎樣解決這個(gè)問(wèn)題，單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生。

二、“單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)”初探

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都出現(xiàn)了各種仿真系統(tǒng)，為各種實(shí)際系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了準(zhǔn)確可靠的保證，同時(shí)為很多學(xué)校、企業(yè)等節(jié)約了大量的人力和物力。在電子信息技術(shù)領(lǐng)域也同樣出現(xiàn)了大量的仿真工具，如課堂上用到的各種EDA工具；模數(shù)混合仿真的Protel、Multisim等常見(jiàn)的電子應(yīng)用仿真軟件，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的Fundation、Maxplus II、Expert等。

所謂“仿真”，就是通過(guò)開(kāi)發(fā)工具真實(shí)地模擬用戶系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，使用戶能夠在透明和可控的條件下觀察系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)和結(jié)果，仿真實(shí)際上也是一種軟件和硬件的綜合調(diào)試手段，它能提高應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率。

用通俗的話來(lái)描述“單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)”就是在一塊虛擬電路板上按照真實(shí)電路的設(shè)計(jì)構(gòu)想放置一些虛擬的元器件，并模擬實(shí)際燒ROM的過(guò)程鏈接上程序代碼，“接通”電路觀察效果，如果不理想的話可以反復(fù)修改電路或程序代碼，直至符合設(shè)計(jì)要求為止。

仿真實(shí)驗(yàn)的好處是顯而易見(jiàn)的。在沒(méi)有仿真實(shí)驗(yàn)的年代，每架構(gòu)一個(gè)真實(shí)的電路都需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)，稍有不慎還有可能前功盡棄，再加上單片機(jī)中的ROM芯片是有擦寫(xiě)次數(shù)的，而一段程序可能需要修改擦寫(xiě)多次，無(wú)形中減少了ROM芯片的使用壽命。仿真實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的（可能會(huì)費(fèi)點(diǎn)兒電），以上問(wèn)題都不存在，而且就現(xiàn)在的仿真軟件來(lái)說(shuō)，仿真出來(lái)的電路效果與真實(shí)電路一模一樣，毫不夸張地說(shuō)，只要仿真是成功的，就可以直接下工廠的流水線生產(chǎn)了。

三、單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)效果

新課程的核心理念是：“關(guān)注每位學(xué)生的進(jìn)步與發(fā)展，使每位學(xué)生在課堂上都能積極主動(dòng)地參與交流、參與探索、參與匯報(bào)，都能動(dòng)起來(lái)，使每位學(xué)生都能進(jìn)入最近發(fā)展區(qū)，都能有所收獲，具有成功感。”為使這一核心理念能得到有效落實(shí)，經(jīng)過(guò)近一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐，逐漸發(fā)現(xiàn)單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)是一種較為有效的教學(xué)手段。不僅解決了學(xué)生的只學(xué)不練的矛盾，也緩解了部分學(xué)校的設(shè)備建設(shè)壓力。

首先，學(xué)生有濃厚的興趣。職業(yè)學(xué)校專業(yè)不一樣，男女比例天差地別，在上課過(guò)程中的反應(yīng)也不盡相同，但是，由于在仿真實(shí)驗(yàn)里所見(jiàn)即所得，同學(xué)們學(xué)習(xí)的熱情高漲。仿真實(shí)驗(yàn)中減少了實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)板，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不能更改的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和為不同層次的學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)虛擬基地。在教學(xué)中，要努力創(chuàng)造適合學(xué)生發(fā)展的情境，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)展，關(guān)注學(xué)生的獨(dú)特感受，以此培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。其次，學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，鍛煉了解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰驮O(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，也是職業(yè)學(xué)校學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力中較為重要的。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中往往忽略學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，只是一個(gè)驗(yàn)證的過(guò)程，學(xué)生學(xué)習(xí)的理論無(wú)法真正應(yīng)用到實(shí)際的工作實(shí)踐中，有一些學(xué)生有些許的遺憾。采用仿真后，采用建設(shè)工程的形式將設(shè)計(jì)理念融合到軟件中，投入少，實(shí)際問(wèn)題卻能得到驗(yàn)證和推敲，節(jié)省了硬件的損耗。再次，硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。單片機(jī)的課程除了開(kāi)設(shè)8051系列單片機(jī)課程之外，還開(kāi)設(shè)AVR系列與MCS51等系列的課程，三菱、西門(mén)子等不同系列和型號(hào)的單片機(jī)。要想保證相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，必須要有配套的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)而且要保證一定的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備套數(shù)，那么這將是一筆非常大的經(jīng)濟(jì)支出。所以這將使單位和企業(yè)面臨著很大的經(jīng)濟(jì)壓力，硬件設(shè)備的更新和硬件設(shè)備的維護(hù)等工作。考慮經(jīng)濟(jì)和其他方面的種種因素，引入單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)，就可以大大降低經(jīng)濟(jì)的支出，減少硬件設(shè)備的購(gòu)置，同時(shí)也大大降低了對(duì)硬件設(shè)備維護(hù)的工作量。為單位和企業(yè)減少了不必要的麻煩和經(jīng)費(fèi)，緩解了很大的壓力。

先通過(guò)軟件模擬成功后再投入硬件，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯改善，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)板的投入，接口的投入，系列的不同，儀器的投入等，僅儀器的維護(hù)也是非常繁瑣的，更何況資金的投入了。因此采用軟件仿真，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)很明顯。

單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的瓶頸之痛。長(zhǎng)時(shí)間的課程教學(xué)之余，總覺(jué)得留下了許多遺憾。雖然單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)讓筆者和學(xué)生們獲得了一些成功的體驗(yàn)，但久而久之，也產(chǎn)生了一絲厭倦，畢竟假的成不了真的，整天面對(duì)著這些毫無(wú)生氣的電路圖，無(wú)法接觸電路實(shí)物的痛苦與日俱增。

有鑒于此，兼顧教學(xué)設(shè)備的投資現(xiàn)實(shí)，儀器老化問(wèn)題及國(guó)家對(duì)職業(yè)教育的投入，在下面兩個(gè)方面學(xué)校可以參考改革。

一是改革辦學(xué)形式。通過(guò)“聯(lián)合辦學(xué)、合并小的機(jī)構(gòu)、多校共建”等方式推動(dòng)規(guī)模化辦學(xué)，加強(qiáng)建設(shè)，建成規(guī)模大、實(shí)力強(qiáng)、聲譽(yù)好的示范學(xué)校；組建職教集團(tuán)，發(fā)揮對(duì)農(nóng)村和民族地區(qū)薄弱學(xué)校及西部的幫扶作用。

改革教學(xué)形式，積極采取場(chǎng)景教學(xué)、案例教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、模擬教學(xué)等多種教育教學(xué)方式，增強(qiáng)教育教學(xué)的實(shí)效性和教學(xué)形式的針對(duì)性。

改革培養(yǎng)形式，深入推行校企一體、頂崗實(shí)習(xí)、工學(xué)結(jié)合；改變單一，強(qiáng)調(diào)連續(xù)學(xué)習(xí)，為連續(xù)學(xué)習(xí)和分階段培養(yǎng)相結(jié)合，探索以就業(yè)為導(dǎo)向的職業(yè)人繼續(xù)學(xué)習(xí)模式。

創(chuàng)新專業(yè)設(shè)置。建立專業(yè)設(shè)置動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，重點(diǎn)建設(shè)面向先進(jìn)制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)的精品專業(yè)；加強(qiáng)貼近區(qū)域產(chǎn)業(yè)、民族藝術(shù)、民間工藝等領(lǐng)域的特色專業(yè)。

二是創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境。重點(diǎn)建設(shè)現(xiàn)代化的專業(yè)技能性教室，創(chuàng)設(shè)功能齊全、校園文化和企業(yè)文化都并存的，緊密結(jié)合的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生感受到課堂和企業(yè)的文化和專業(yè)的融合。改革教學(xué)形式，建立導(dǎo)向性的學(xué)校評(píng)價(jià)模式和能力性的學(xué)生評(píng)價(jià)模式；努力探索職業(yè)教育質(zhì)量評(píng)價(jià)的新措施、新途徑，引導(dǎo)學(xué)生向更高的目標(biāo)全面發(fā)展。

創(chuàng)新教學(xué)方法，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)的導(dǎo)向性；更新教學(xué)手段，構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，能夠支撐隨時(shí)學(xué)習(xí)；創(chuàng)設(shè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置，特別是通過(guò)模擬流程、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字仿真等方式生動(dòng)直觀地展示知識(shí)性、技術(shù)性和生產(chǎn)服務(wù)崗位的可行性。

創(chuàng)新教材的應(yīng)用能力，開(kāi)發(fā)延伸性、補(bǔ)充性的教輔資料；依托企業(yè)研發(fā)適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)、新職業(yè)和崗位的校本教材；實(shí)現(xiàn)多種教材的立體化融合，使學(xué)生用發(fā)散的思維去思考問(wèn)題。

改革隊(duì)伍建設(shè)，聘用企業(yè)工程技術(shù)人員、有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的行業(yè)專家和社會(huì)中的能工巧匠等擔(dān)任兼職教師；落實(shí)教師在職進(jìn)修和企業(yè)實(shí)踐制度的可行性和有效性，加強(qiáng)專業(yè)帶頭人和骨干教師的培養(yǎng)方向和多元化。

改革管理制度，建立多方參與的決策機(jī)制和教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)；創(chuàng)新人事分配制度；完善招生、教學(xué)、資助、免費(fèi)、就業(yè)、財(cái)務(wù)和資產(chǎn)等學(xué)校業(yè)務(wù)管理辦法。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是單片機(jī)教學(xué)的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)的不足，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，提高了教學(xué)效果，降低了實(shí)驗(yàn)成本，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的教學(xué)理論在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用，有著廣泛的應(yīng)用前景。

第11篇

論文摘要：介紹了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的多個(gè)措施，探討了如何通過(guò)強(qiáng)化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生面向工程的應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門(mén)迅速發(fā)展的技術(shù)，應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了電子工業(yè)的發(fā)展，無(wú)論在教育界還是在產(chǎn)業(yè)界，單片機(jī)技術(shù)的推廣仍然是一個(gè)熱點(diǎn)。目前，各個(gè)高校都建立了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室，但是很多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀卻不容樂(lè)觀。就我院而言，主要存在以下問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和時(shí)間不足。學(xué)生除了上實(shí)驗(yàn)課外，平時(shí)難得有機(jī)會(huì)實(shí)踐。（2）以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。實(shí)驗(yàn)室所配備的實(shí)驗(yàn)箱只能滿足驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的要求。由于實(shí)驗(yàn)箱是成品，學(xué)生很難參與到其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中去，學(xué)生的實(shí)踐能力很難得到鍛煉和提高，學(xué)生也很難建立起單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的整體概念。并且，這種實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置方式局限了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量，還存在設(shè)備維護(hù)工作量大的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。（3）由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備僅適用于某一系列的單片機(jī)，若開(kāi)設(shè)新的單片機(jī)課程，則需要重新配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備，增加了學(xué)校的投入。

為此，筆者進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的探索，提出了一些解決辦法。

建立開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)室管理模式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)實(shí)行開(kāi)放式管理，在不影響正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的前提下，面向全校學(xué)生，在課余時(shí)間向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)所需要的場(chǎng)所、儀器設(shè)備等。開(kāi)放范圍除了實(shí)驗(yàn)開(kāi)放項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)外，也包括學(xué)生興趣愛(ài)好、第二課堂活動(dòng)、創(chuàng)新活動(dòng)等。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)管理模式是在注重知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的同時(shí)，貫徹因材施教、注重個(gè)性培養(yǎng)的教學(xué)原則，目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。在實(shí)施過(guò)程中，要注意實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不應(yīng)與教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相重復(fù)，應(yīng)屬于課程教學(xué)內(nèi)容的拓展性實(shí)驗(yàn)；還要注意綜合性和針對(duì)性，強(qiáng)化基礎(chǔ)，拓寬知識(shí)覆蓋面，注重培養(yǎng)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。此外，還要根據(jù)科技的發(fā)展及其實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際工作，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)研究思維和建立工程概念的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的組織中要突出學(xué)生的自主性，要全方位體現(xiàn)以學(xué)生為主體的自主式學(xué)習(xí)方式。在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析處理等方面最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主體作用，教師布置任務(wù)、講解及指導(dǎo)等要點(diǎn)到為止，留有余地，給學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立操作、獨(dú)立分析、獨(dú)立解決問(wèn)題的空間，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

利用proteus與keil整合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室proteus是labcenter公司推出的一款基于標(biāo)準(zhǔn)仿真引擎spice3f5的電路分析、實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)。該軟件有交互式動(dòng)畫(huà)仿真、基于圖形的仿真和基于微控制器的仿真等三種模式，其最大的特點(diǎn)就在于它能夠仿真單片機(jī)及其外圍芯片。proteus軟件支持mcs-51及其派生系列、motorola68hc11系列，以及avr系列和pic12、pic16、pic18系列的單片機(jī)。proteus軟件支持的外圍器件有74ls373、8255、矩陣式鍵盤(pán)、lcd及多種a/d、d/a轉(zhuǎn)換器等。另外，用戶還可以建立新的元器件模型。對(duì)于mcs-51系列單片機(jī)而言，proteus還能夠與keilc51集成環(huán)境實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)同步調(diào)試。而keil是德國(guó)開(kāi)發(fā)的一個(gè)51單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，是目前應(yīng)用最廣泛的、最重要的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它的界面簡(jiǎn)單，操作容易。keil的uvision2可以進(jìn)行純粹的軟件仿真，也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機(jī)硬件電路，在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。此外，還可以使用keil monitor-51在不需要額外硬件仿真器的條件下，搭接單片機(jī)硬件系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目程序進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。uvision調(diào)試器的調(diào)試功能也很豐富，具有常規(guī)源極調(diào)試、符號(hào)特性調(diào)試、歷史跟蹤，代碼覆蓋，復(fù)雜斷點(diǎn)等功能。構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室主要是利用proteus進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，用keil進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。硬件電路的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面：系統(tǒng)擴(kuò)展（包括rom、ram、i/o口、定時(shí)器等功能單元的擴(kuò)展）和系統(tǒng)的配置（即根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行外圍設(shè)備的配置，如鍵盤(pán)、顯示器、a/d轉(zhuǎn)換器、d/a轉(zhuǎn)換器、打印機(jī)等的接口電路的設(shè)計(jì)），通過(guò)該軟件的使用，可以使學(xué)生掌握硬件電路的設(shè)計(jì)方法。軟件設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用程序的編制、調(diào)試，使學(xué)生掌握軟件開(kāi)發(fā)的步驟、方法和技巧。而軟硬件的設(shè)計(jì)完成之后，還需要進(jìn)行系統(tǒng)的總調(diào)，將這兩大執(zhí)行環(huán)境組合起來(lái)構(gòu)成聯(lián)合的仿真系統(tǒng)，其中，keil作為軟件的調(diào)試界面，而proteus作為硬件的仿真和調(diào)試界面。這樣，就可以像仿真器一樣調(diào)試程序了。

開(kāi)設(shè)大型綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力大型綜合的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需要在學(xué)生完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后視學(xué)生掌握程度而開(kāi)設(shè)，這個(gè)環(huán)節(jié)在整個(gè)單片機(jī)教學(xué)中非常重要，只有經(jīng)過(guò)完整的項(xiàng)目訓(xùn)練，學(xué)生才會(huì)建立起完整的系統(tǒng)的概念。學(xué)生需要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上的要求（包括軟硬件的資源配置、實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到的效果）進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。這樣的訓(xùn)練可以將科技方法的訓(xùn)練、機(jī)電綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐內(nèi)容融合到大型綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，使原來(lái)分散的小規(guī)模設(shè)計(jì)和訓(xùn)練集成為一個(gè)大型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。此外，在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，在學(xué)生參與下開(kāi)發(fā)一些應(yīng)用板，組成機(jī)電一體化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如我院已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這些訓(xùn)練可以使學(xué)生更加熟悉單片機(jī)的組成、工作原理、程序開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)的擴(kuò)展。更重要的是，學(xué)生可以積累自己實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)工程意識(shí)，為將來(lái)順利進(jìn)入實(shí)際的工程環(huán)境打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

建立單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是近距離的，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊缺，設(shè)備普遍比較昂貴，加之時(shí)間和空間上的限制，已成為制約教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要因素。為滿足培養(yǎng)具有高素質(zhì)創(chuàng)新人才的要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要不斷地進(jìn)行改革，實(shí)驗(yàn)要向綜合型、設(shè)計(jì)型轉(zhuǎn)變，但這種新型教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)必須有高技術(shù)化的手段和條件支持，因而網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用的大趨勢(shì)。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)是針對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)而開(kāi)發(fā)的內(nèi)容全面、結(jié)構(gòu)完整的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建基于internet遠(yuǎn)程智能化虛擬系統(tǒng)，充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特有優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)與交流不受時(shí)間、地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的限制，甚至可以聯(lián)機(jī)協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以圖形、文字、動(dòng)畫(huà)等方式呈現(xiàn)在客戶端的瀏覽器上，具有較強(qiáng)的交互性和真實(shí)性。同時(shí)，也提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的伸縮性和適應(yīng)性，有助于提高分散教學(xué)資源的利用率，形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)管理體系。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室可作為傳統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充模式。我院在設(shè)計(jì)中采用服務(wù)器和客戶端模式，可以實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的交互通訊。我院自主開(kāi)發(fā)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，學(xué)生只需到我院的網(wǎng)站注冊(cè)一個(gè)用戶名并下載客戶端，便可以在自己的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)。

以電子技術(shù)競(jìng)賽為契機(jī)，深化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革課程與教學(xué)改革一直是高職院校所關(guān)注的熱門(mén)話題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的效果直接影響著應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。目前，以單片機(jī)控制技術(shù)為核心的電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域之廣是其他技術(shù)無(wú)法比擬的。但是學(xué)校教學(xué)內(nèi)容卻滯后于科技的高速發(fā)展。在高職院校開(kāi)展電子技術(shù)競(jìng)賽正是解決這一問(wèn)題的有效途徑。競(jìng)賽有力地促進(jìn)了專業(yè)課程內(nèi)容的整合和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新。一方面，所有參加競(jìng)賽的學(xué)生都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的賽前培訓(xùn)和賽中訓(xùn)練，學(xué)生普遍反映受益匪淺。實(shí)踐證明，這樣的學(xué)生在就業(yè)時(shí)也普遍受到企業(yè)青睞。此外，為了能夠使沒(méi)有參賽的學(xué)生也得到同樣的訓(xùn)練，我院還開(kāi)設(shè)了電子專業(yè)課程的設(shè)計(jì)訓(xùn)練課程，作為傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充。課程完全按照電子競(jìng)賽的要求進(jìn)行。這樣的訓(xùn)練有效地提高了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和綜合素質(zhì)。另一方面，以競(jìng)賽為契機(jī)，改革單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法。由于競(jìng)賽中涉及的單片機(jī)內(nèi)容能夠跟隨科技發(fā)展的步伐，競(jìng)賽的題目具有實(shí)際意義，所以對(duì)目前的單片機(jī)理論教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革起了一定的引導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉映群. proteus與keil整合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室[j].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2005，（8）:26-28.

第12篇

關(guān)鍵詞 教學(xué)改革 課程體系 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.03.048

On Independent Institute Electrical Engineering and

Automation Course Construction

XU Jiangling， YUAN Jinjuan

（Department of Electrical Automation， Faculty of Mechanical and Electrical Engineering，

Wuhan University of Science and Technology City College， Wuhan， Hubei 430083）

Abstract According to independent College of electrical engineering and automation majors teaching reform and practice of the construction of situations， the paper analyses the independent college majoring in electrical engineering and its automation problems in the teaching and curricula， and proposes appropriate solutions.

Key words reform in education; curricular system; practice teaching

0 引言

上世紀(jì)90年代末期，教育部對(duì)我國(guó)高校各大專業(yè)進(jìn)行了大范圍的重新調(diào)整。控制類本科專業(yè)調(diào)整為“自動(dòng)化”和“電氣工程及其自動(dòng)化”兩個(gè)方向。針對(duì)就業(yè)方向的不同，把自動(dòng)化專業(yè)確定為弱電專業(yè)，而電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)確定為強(qiáng)電專業(yè)。在高校布局結(jié)束之后，首先要解決的問(wèn)題就是設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，通俗一點(diǎn)講就是設(shè)置課程，課程的設(shè)置往往是教學(xué)的核心內(nèi)容。

獨(dú)立學(xué)院，是國(guó)家借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，利用國(guó)家機(jī)構(gòu)以外的社會(huì)組織或者個(gè)人的資本，以實(shí)施本科學(xué)歷為主的高等學(xué)校。通常，在國(guó)外，重點(diǎn)大學(xué)大多是私立大學(xué)，他們的資金來(lái)源的主要是校友的捐款，少部分來(lái)自于政府撥款;而我們國(guó)恰恰相反，我國(guó)的重點(diǎn)大學(xué)都是公立大學(xué)，它們的資金來(lái)源通常是財(cái)政撥款，幾乎沒(méi)有任何社會(huì)資金的投入。由于我們國(guó)家財(cái)力有限，很難滿足大部分高中畢業(yè)生生讀大學(xué)的需求，所以獨(dú)立學(xué)院就孕育而生了。獨(dú)立學(xué)院的開(kāi)設(shè)則是完全采用社會(huì)資本辦學(xué)，政府沒(méi)有一分錢(qián)投入，大大緩解了我國(guó)教育經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重短缺的問(wèn)題，并且使很多之前根本無(wú)法上大學(xué)的高中畢業(yè)生提供了受教育的機(jī)會(huì)。而在獨(dú)立學(xué)院創(chuàng)辦初期，學(xué)科課程建設(shè)基本照搬申辦母體的做法，這是因?yàn)樵讵?dú)立學(xué)院創(chuàng)辦初期，學(xué)校是沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可循的，只能依靠母體。但也必須清醒認(rèn)識(shí)到，這只是權(quán)益之計(jì)。因?yàn)楠?dú)立學(xué)院的生態(tài)和母體學(xué)校有很大的區(qū)別，這就要及時(shí)地對(duì)母體學(xué)校的教學(xué)資源進(jìn)行創(chuàng)造性的改造，根據(jù)自身情況進(jìn)行響應(yīng)調(diào)整。

目前，獨(dú)立學(xué)院在我國(guó)的定位是應(yīng)用型本科，所以它要面向平民化、大眾化，學(xué)生的就業(yè)渠道主要面向基層。要使學(xué)生能夠減少適應(yīng)的工作的時(shí)間，這就需要從兩個(gè)方面入手。一是減少課程的內(nèi)容和降低課程的難度。因?yàn)椋覀冎暗拇髮W(xué)教學(xué)主要是精英教學(xué)，教學(xué)的內(nèi)容既多又難，而獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的生源質(zhì)量偏低，如果按照傳統(tǒng)的教育方法無(wú)異于緣木求魚(yú)、刻舟求劍。二是必須增加學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。因?yàn)椋?dú)立學(xué)院的學(xué)生通常理論水平不高，但是很多同學(xué)實(shí)踐動(dòng)手能力較強(qiáng)。另外，他們最后的就業(yè)面向基層，而基層的工作通常不需要很多理論知識(shí)，而特別重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)。本文針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題以所教學(xué)的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，進(jìn)行一些相關(guān)的探討。

1 減少理論課程數(shù)量

傳統(tǒng)的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的理論課程主要包括電工技術(shù)、自動(dòng)控制原理、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)、控制電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、可編程控制器、電力電子技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、電工電子技術(shù)、電氣工程、專業(yè)英語(yǔ)等四十余門(mén)課程。在傳統(tǒng)的理論教學(xué)中，存在著課程數(shù)目多，面比較廣，不深入、難度大等缺陷。學(xué)生進(jìn)入大二之后，常常要在一周面臨著上28課時(shí)至32課時(shí)的情況，這對(duì)一本學(xué)生無(wú)可厚非。而獨(dú)立院校的學(xué)生由于普遍基礎(chǔ)較差，接受能力有限，從而造成了學(xué)生的負(fù)擔(dān)過(guò)重，教學(xué)效果不好，造成了老師與學(xué)生互相埋怨。仔細(xì)一想，很多理論課程都是有調(diào)整的空間的。在信息爆炸的今天，一些課程的設(shè)置就沒(méi)有太大的必要，甚至完全可以取消。以傳感器與檢測(cè)技術(shù)這門(mén)課程為例，這門(mén)課程多是介紹性的內(nèi)容，沒(méi)有任何公式推導(dǎo)以及分析計(jì)算，學(xué)生在工作遇到相應(yīng)的傳感器通過(guò)網(wǎng)上查閱資料即可。但是在理論教學(xué)過(guò)程中，不能一味地減少課程，要有保有壓。在教學(xué)過(guò)程中必須突出核心課程，進(jìn)行大量的訓(xùn)練。例如，單片機(jī)這門(mén)課程，就需要大大增強(qiáng)，很多高新企業(yè)招聘學(xué)生的過(guò)程中，常常要考查單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，但是在很多獨(dú)立院校中，單片機(jī)的課時(shí)得到不斷的壓縮，得不到相應(yīng)的重視。

2 改善實(shí)踐教學(xué)

2.1 減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多數(shù)是驗(yàn)證性的，主要讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某一物理定律和物理現(xiàn)象。這種教學(xué)方式學(xué)生沒(méi)有任何的主觀能動(dòng)性，只是按照老師所給的圖紙進(jìn)行接線、通電，最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺陷在于結(jié)論已知，沒(méi)有任何神秘感。很多學(xué)生在沒(méi)有做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況下，編造或者抄襲數(shù)據(jù)，造成老師無(wú)法判斷學(xué)生成績(jī)的混亂境地。在教學(xué)過(guò)程應(yīng)該逐步用一些設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目取代簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這些設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知，會(huì)增加學(xué)生的興趣，提高了學(xué)生自身分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到充分的發(fā)揮。

2.2 用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)代替現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)

使用教學(xué)仿真軟件有很多好處。一方面可以在一臺(tái)電腦中做多個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)，減少由于實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中造成的元件損耗，大幅度降低教學(xué)成本。另外一方面可以利用仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理很分析，并根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)繪制出系統(tǒng)的特性曲線，大大減輕了學(xué)生的工作量，例如在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，組態(tài)王仿真軟件就得到了師生的好評(píng)，很多學(xué)校都開(kāi)展了工控組態(tài)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.3 嚴(yán)抓實(shí)訓(xùn)教學(xué)考核

實(shí)訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)不同，實(shí)驗(yàn)通常是驗(yàn)證某一存在的物理定律和物理現(xiàn)象，而實(shí)訓(xùn)通常是完成某一任務(wù)，來(lái)達(dá)到訓(xùn)練的目的。實(shí)訓(xùn)成績(jī)的考核是擺在我們面前比較重要的問(wèn)題之一。針對(duì)學(xué)生普通反映出的實(shí)訓(xùn)教學(xué)的打分隨意，彈性大的缺點(diǎn)，通過(guò)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中采用過(guò)程考核的方法，把一個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程分成若個(gè)的子項(xiàng)目，每個(gè)子項(xiàng)目又分成若干個(gè)子子項(xiàng)目，每個(gè)子子項(xiàng)目都有相應(yīng)的權(quán)重。每完成某個(gè)子項(xiàng)目就打相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，最大程度上保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)考核科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4 取消課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)來(lái)代替

以筆者個(gè)人的求學(xué)經(jīng)歷和教學(xué)經(jīng)歷來(lái)說(shuō)，絕大部分的學(xué)科的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是失敗的，至少是不成功的。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，是在該門(mén)課程結(jié)束后，根據(jù)課程要求，與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，出一些設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生自己完成。例如在學(xué)習(xí)完單片機(jī)課程后，通過(guò)安排學(xué)生兩周的時(shí)間內(nèi)，按照要求，設(shè)計(jì)出一種用單片機(jī)控制的實(shí)際電路，并把它制作出來(lái)，通電調(diào)試、運(yùn)行，寫(xiě)出規(guī)范的設(shè)計(jì)報(bào)告交老師。然而在實(shí)際的操作過(guò)程中常常變味了，具體的做法是把學(xué)生圈禁在一個(gè)帶有電腦的大教室里面，給學(xué)生布置一個(gè)題目，學(xué)生在這個(gè)教師里面完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告即可，其中沒(méi)有任何學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的內(nèi)容，這樣的課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的鍛煉是極其有限的。學(xué)生通常互相抄襲課程設(shè)計(jì)報(bào)告是常事，老師也沒(méi)有一些比較好的方法來(lái)制止這種行為。

針對(duì)這種情況，筆者認(rèn)為應(yīng)該取消課程設(shè)計(jì)，取而代之的是一些與課程對(duì)應(yīng)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。作為獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生，課程設(shè)計(jì)對(duì)他們來(lái)說(shuō)不現(xiàn)實(shí)，在以后的工作中，企業(yè)也很難有機(jī)會(huì)讓獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生做設(shè)計(jì)，給他們安排的工作往往是實(shí)際操作。與其效果不好，還不如讓學(xué)生多做實(shí)訓(xùn)練練手。比如在完成了電子電路設(shè)計(jì)理論課程之后，安排學(xué)生做相應(yīng)課程的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，在規(guī)定的時(shí)間按照?qǐng)D紙安裝、調(diào)試出一個(gè)萬(wàn)能充電器，寫(xiě)出實(shí)訓(xùn)報(bào)告即可。

2.5 取消畢業(yè)論文環(huán)節(jié)，以頂崗實(shí)習(xí)報(bào)告來(lái)代替

我國(guó)本科生的畢業(yè)論文環(huán)節(jié)一直被教育專家所詬病，關(guān)于畢業(yè)論文的存廢一直存在較大的爭(zhēng)議，一定程度上這不是一個(gè)學(xué)術(shù)問(wèn)題，而是一個(gè)利益問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)按照工作量計(jì)算10個(gè)學(xué)時(shí)，一般的教師帶10～15個(gè)學(xué)生，這就是100～150學(xué)時(shí)，而老師一學(xué)期的基本教學(xué)任務(wù)就在200學(xué)時(shí)左右。如果取消了畢業(yè)論文，老師的利益會(huì)受到影響，高校老師肯定會(huì)反對(duì)。而且，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅對(duì)老師有利益瓜葛，而且對(duì)學(xué)校中的打印社有巨大的經(jīng)濟(jì)利益。按照一個(gè)學(xué)生打印的費(fèi)用為100元計(jì)算（包括初稿和終稿），按學(xué)校有3000學(xué)生來(lái)計(jì)算，這就有30萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)利益，由學(xué)校的幾家打印社瓜分。所以，作為利益共同體，學(xué)校的打印社也不希望取消畢業(yè)論文。

畢業(yè)設(shè)計(jì)到底對(duì)學(xué)生多大好處呢？畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程一般是這樣的：通常在大四上學(xué)期期末給學(xué)生布置畢業(yè)論文題目之后，學(xué)生就去企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)了，根本沒(méi)有時(shí)間寫(xiě)所謂的畢業(yè)論文。到了來(lái)年的4月底5月初的時(shí)候，學(xué)校會(huì)通知學(xué)生返校交論文，并且安排五月中旬答辯。大部分學(xué)生寫(xiě)畢業(yè)論文的時(shí)間在五月初，寫(xiě)畢業(yè)論文的時(shí)間都在1～2周。這樣的畢業(yè)論文到底有什么意義？大家心知肚明。除了浪費(fèi)紙張擴(kuò)大內(nèi)需以外，一點(diǎn)用處也沒(méi)有。所以筆者建議在一本以下的學(xué)校都取消畢業(yè)設(shè)計(jì)，取而代之的是頂崗實(shí)習(xí)報(bào)告。頂崗實(shí)習(xí)報(bào)告主要讓學(xué)生寫(xiě)一下在企業(yè)中實(shí)習(xí)內(nèi)容以及感想，同樣也可以安排答辯。筆者經(jīng)過(guò)調(diào)查，大部分學(xué)生均可以接受頂崗實(shí)習(xí)報(bào)告，它具有可操作性。

2.6 加強(qiáng)第二課堂的教學(xué)

加強(qiáng)第二課堂的教學(xué)工作，以申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室的契機(jī)，在校內(nèi)開(kāi)展一些諸如電工實(shí)訓(xùn)技能大賽的活動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的興趣。另外，挑選那些對(duì)專業(yè)有興趣的學(xué)生，組隊(duì)參加電子設(shè)計(jì)大賽、數(shù)學(xué)建模大賽和挑戰(zhàn)杯等等。總之，通過(guò)這些比賽，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情和興趣，幫助和指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科研活動(dòng)，探討通過(guò)所學(xué)職業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的思路和方法。通過(guò)這些活動(dòng)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，造成一種崇尚科學(xué)、追求真理、勇于探索的學(xué)習(xí)氛圍，激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思想火花的碰撞，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新觀念。

4 結(jié)語(yǔ)

獨(dú)立學(xué)院的產(chǎn)生，不可否認(rèn)帶來(lái)很多積極的作用，它讓很多人獲得了受教育的機(jī)會(huì)，提高了我們國(guó)家國(guó)民的整體素質(zhì)。但是由于成立時(shí)間較短，在教學(xué)過(guò)程中存在很多問(wèn)題，需要進(jìn)行一定的改革。這樣的改革單靠高校教師個(gè)人呼吁作用不大，需要教育部門(mén)根據(jù)獨(dú)立學(xué)院的實(shí)際情況做頂層設(shè)計(jì)，突破部門(mén)利益的藩籬，使獨(dú)立學(xué)院的專業(yè)建設(shè)和課程設(shè)置更加貼近于市場(chǎng)的需要。

參考文獻(xiàn)