時間：2023-02-27 11:15:28
引言：易發表網憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇單片機理論論文范例。如需獲取更多原創內容，可隨時聯系我們的客服老師。
我所做的單片機串行通信發射機主要在實驗室完成,參考有關的書籍和資料，個人完成電路的設計、焊接、檢查、調試，再根據自己的硬件和通信協議用匯編語言編寫發射和顯示程序，然后加電調試，最終達到準確無誤的發射和顯示。在這過程中需要選擇適當的元件，合理的電路圖扎實的焊接技術，基本的故障排除和糾正能力，會使用基本的儀器對硬件進行調試，會熟練的運用匯編語言編寫程序，會用相關的軟件對自己的程序進行翻譯，并燒進芯片中，要與對方接收機統一通信協議，要耐心的反復檢查、修改和調試，直到達到預期目的。
單片機串行通信發射機采用串行工作方式，發射并顯示兩位數字信息，既顯示00-99，使數據能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊，由AT89C51和多個按鍵組成的控制模塊，包括時鐘電路、控制信號電路，時鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來組成內部時鐘方式，控制信號用手動開關來控制，P1口來控制，P2、P3口產生信號并通過共陽極數碼管來顯示，軟件采用匯編語言來編寫，發射程序在通信協議一致的情況下完成數據的發射，同時顯示程序對發射的數據加以顯示。
畢業設計的目的是了解基本電路設計的流程，豐富自己的知識和理論，鞏固所學的知識，提高自己的動手能力和實驗能力，從而具備一定的設計能力。
我做得的畢業設計注重于對單片機串行發射的理論的理解，明白發射機的工作原理，以便以后單片機領域的開發和研制打下基礎，提高自己的設計能力，培養創新能力，豐富自己的知識理論，做到理論和實際結合。本課題的重要意義還在于能在進一步層次了解單片機的工作原理，內部結構和工作狀態。理解單片機的接口技術，中斷技術，存儲方式，時鐘方式和控制方式，這樣才能更好的利用單片機來做有效的設計。
我的畢業設計分為兩個部分，硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹：單片機串行通信發射機電路的設計，單片機AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結構和每個管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容，4K字節可編程閃爍存儲器，壽命：1000次可擦，數據保存10年，全靜態工作：0HZ-24HZ，三級程序存儲器鎖定，128*8位內部RAM，32跟可編程I/O線，兩個16位定時/計數器，5個中斷源，5個可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內震蕩和時鐘電路，P0和P1可作為串行輸入口，P3口因為其管腳有特殊功能，可連接其他電路。例如P3.0RXD作為串行輸出口，其中時鐘電路采用內時鐘工作方式，控制信號采用手動控制。數據的傳輸方式分為單工、半雙工、全雙工和多工工作方式；串行通信有兩種形式，異步和同步通信。介紹了串行串行口控制寄存器，電源管理寄存器PCON，中斷允許寄存器IE，還介紹了數碼顯示管的工作方式、組成，共陽極和共陰極數碼顯示管的電路組成，有動態和靜態顯示兩種方式，說明了不同顯示方法與單片機的連接。再后來還介紹了硬件的焊接過程，及在焊接時遇到的問題和應該注意的方面。硬件焊接好后的檢查電路、不裝芯片上電檢查及上電裝芯片檢查。軟件部分：在了解電路設計原理后，根據原理和目的畫出電路流程圖，列出數碼顯示的斷碼表，計算波特率，設置串行口，在與接受機設置相同的通信協議的基礎上編寫顯示和發射程序。編寫完程序還要進行編譯，這就必須會使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過程中遇到的問題，及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA，后來的加電調試，及遇到的問題，在沒問題后與接受機連接，發射數據，直到對方準確接收到。在軟件調試過程中將詳細介紹調試遇到的問題，例如：通信協議是否相同，數碼管是否與芯片連接對應，計數器是否開始計數等。
我所設計的單片機串行接口現在已經發展到無線收發的階段，本文參考無線發射部分就是參考南華大學黃智偉、朱衛華的《單片機與嵌入式系統應用》一文，該串行無線發射電路結構簡單、工作可靠，可方便地在單片機與單片機之間，構成一個點對點、一點對多點的無線串行數據傳輸通道。單片機無線串行接口電路由MICRF102單片發射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成，工作在300~440MHzISM頻段；具有ASK調制和解調能力，抗干擾能力強，適合工業控制應用；采用PLL頻率合成技術，頻率穩定性好；接收靈敏度高達－96dBm，最大發射功率達－2.5dBm；數據速率可達2Kb/s；低工作電壓：4.75~5.5V；功耗低，接收時電流3mA，發射時電流7.75mA，接收待機狀態僅為0.5μA，發射待機狀態僅為1.0μA；可用于單片機之間的串行數據無線傳輸，也可在單片機數據采集、遙測遙控等系統中應用。
最后介紹了畢業設計做完后的結論以及自己的心得體會。
2硬件
2.1硬件的基本組成：
單片機89C51、6M晶震、30pF電容、22uf/10V電容、1K電阻、共陽極數碼顯示管、按鍵。
2.2電路圖
（見附錄A）
2.3硬件介紹
2.3.1單片機概述
單片機也被稱作“單片微型計算機”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機一詞最初是源于“SingleChipMicrocomputer”,簡稱SCM。隨著SCM在技術上、體系結構上不斷擴展其控制功能，單片機已不能用“單片微型計算機”來表達其內涵。國際上逐漸采用“MCU”(MicroControllerUnit)來代替，形成了單片機界公認的、最終統一的名詞。為了與國際接軌，以后應將中文“單片機”一詞和“MCU”唯一對應解釋。在國內因為“單片機”一詞已約定俗成，故而可繼續沿用。
2.3.1.1單片機的發展歷史
如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發展歷史大致可以分為以下幾個階段：
第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。
第二階段（1978—1982）：單片機的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。
1.完善的外部總線。MCS-51設置了經典的8位單片機的總線結構，包括8位數據總線、16位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。
2.CPU功能單元的集中管理模式。
3.體現工控特性的地址空間及位操作方式。
4.指令系統趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。
第三階段（1982—1990）：8位單片機的鞏固發展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機，將一些用于測控系統的模數轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中，體現了單片機的微控制器特征。
第四階段（1990—）：微控制器的全面發展階段。隨著單片機在各個領域全面、深入地發展和應用，出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。
2.3.1.2單片機的發展趨勢
目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發展，今后單片機的發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗化、低電壓化、低噪聲與高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低價格化、電路內裝化和串行擴展技術。隨著半導體集成工藝的不斷發展，單片機的集成度將更高、體積將更小和功能將更強。
2.3.1.3單片機的特點
單片機主要有如下特點：
1.有優異的性能價格比。
2.集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環境下工作。
3.制功能強。為了滿足工業控制的要求，一般單片機的指令系統中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。
4.低功耗、低電壓，便于生產便攜式產品。
5.外部總線增加了I2C（Inter-IntegratedCircuit）及SPI(SerialPeripheralInterface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。
6.單片機的系統擴展和系統配置較典型、規范，容易構成各種規模的應用系統。
2.3.1.4單片機的應用
由于單片機具有顯著的優點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，主要表現在以下幾個方面：
1.單片機在智能儀表中的應用
2.單片機在機電一體化中的應用
3.單片機在實時控制中的應用
4.單片機在分布式多機系統中的應用
5.單片機在人類生活中的應用
單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，另一方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能通過單片機來實現了。這種用軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是對傳統控制技術的一次革命。
A：由單片機組成控制器的結構和特點：
單片微型計算機是微型計算機發展中的一個重要分支，是把構成一臺微型計算機的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲器(RAM/ROM)和各種功能I/O接口集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機(SingleChipMicroComputer),簡稱單片機.由于它的結構與指令功能都是按工業控制要求設計的,且近年來單片機著力擴展了各種控制功能如A/D、PWM等,因此我們更多時候稱其為一個單片形態的微控制器(SingleChipMicroController),或直接稱其為微控制器(MicroController)。
B：用單片機組成的微機控制系統具有以下特點:
1.受集成度限制,片內存儲器容量較小,一般片內ROM小于4—8K字節,片內RAM小于256字節;但可在外部進行擴展,如MCS—51系列單片機的片外可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、靜態隨機存儲器(SRAM)可分別擴展至64K字節。
2.可靠性高。單片機芯片本身是按工業控制環境要求設計的,其抗工業噪聲的能力優于一般通用CPU;程序指令及其常數、表格固化在ROM中不易破壞;常用信號通道均在一個芯片內,故可靠性高。
3.易擴展。片內具有計算機正常運行所必須的部件,芯片外部有許多供擴展用的總線及并行、串行輸入/輸出端口,很容易構成各種規模的微機控制系統。
4.控制功能強。為了滿足工業控制要求,單片機的指令系統中有極豐富的條件分支轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般來說,單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。
5.一般的單片機內無監控程序或系統管理軟件,軟件開發工作量大。但近年來已開始出現了片內固化有BASIC解釋程序及FROTH操作系統的單片機,使單片機系統的開發提高了一個新水平。
此外,單片機成本低、集成度高、控制功能多,可靈活地組裝成各種智能控制裝置,并能有針對性設計成專用系統,解決從簡單到復雜的各種需要,實現最佳的性價比。特別是單片機與傳統機械產品相結合,使原有機械產品的結構簡化、控制智能化。如數控機床就是典型實例。近年來,單片機發展極快,其產量占微機產量的70%以上。目前，至少有50個系列400余種機型，性能和結構各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列單片微型計算機。國內普及的幾乎都是INTEL公司的產品。
1步進電機原理簡介
步進電機是數字控制電機，它將脈沖信號轉變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度，因此非常適合于單片機控制。步進電機可分為反應式步進電機（簡稱VR）、永磁式步進電機（簡稱PM）和混合式步進電機（簡稱HB）。
步進電機區別于其他控制電機的最大特點是，它是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定，而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。
步進電機的驅動電路根據控制信號工作，控制信號由單片機產生。其基本原理作用如下：
(1)控制換相順序
通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C－D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。
(2)控制步進電機的轉向
如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。
(3)控制步進電機的速度
如果給步進電機發一個控制脈沖，它就轉一步，再發一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。
(4)步進電機的靜態指標及術語
相數：產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數。常用m表示。
拍數：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態用n表示，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數，以四相電機為例，有四相四拍運行方式AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
步距角：對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用θ表示。θ=360度（轉子齒數J*運行拍數），以常規二、四相，轉子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。
定位轉矩：電機在不通電狀態下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）
靜轉矩：電機在額定靜態電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅動電壓及驅動電源等無關。雖然靜轉矩與電磁激磁安匝數成正比，與定齒轉子間的氣隙有關，但過份
采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發熱及機械噪音。
(5)、步進電機動態指標及術語：
步距角精度：步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數其值不同，四拍運行時應在5%之內，八拍運行時應在15%以內。
失步：電機運轉時運轉的步數，不等于理論上的步數。稱之為失步。
失調角：轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉必存在失調角，由失調角產生的誤差，采用細分驅動是不能解決的。
關鍵詞：單片開關電源快速設計
TOPSwithⅡ
TheWayofQuickDesignforSinglechipSwitchingPowerSupplyAbctract:Threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.Thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.
Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ
在設計開關電源時，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當而造成資源的浪費。然而，這并非易事。原因之一是單片開關電源現已形成四大系列、近70種型號，即使采用同一種封裝的不同型號，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時，不僅要知道設計的輸出功率PO，還必須預先確定開關電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個特征參數只有在設計安裝好開關電源時才能測出來，在設計之前它們是未知的。
下面重點介紹利用TOPSwitch－II系列單片開關電源的功率損耗（PD）與電源效率（η）、輸出功率（PO）關系曲線，快速選擇芯片的方法，可圓滿解決上述難題。在設計前，只要根據預期的輸出功率和電源效率值，即可從曲線上查出最合適的單片開關電源型號及功率損耗值，這不僅簡化了設計，還為選擇散熱器提
η/％(Uimin=85V)
中圖法分類號：TN86文獻標識碼：A文章編碼：02192713(2000)0948805
PO/W
圖1寬范圍輸入且輸出為5V時PD與η，PO的關系曲線
圖2寬范圍輸入且輸出為12V時PD與η，PO的關系曲線
圖3固定輸入且輸出為5V時PD與η，PO的關系曲線
供了依據。
1TOPSwitch－II的PD與η、PO關系曲線
TOPSwitch－II系列的交流輸入電壓分寬范圍輸入（亦稱通用輸入），固定輸入（也叫單一電壓輸入）兩種情況。二者的交流輸入電壓分別為Ui=85V～265V，230V±15％。
1．1寬范圍輸入時PD與η，PO的關系曲線
TOP221～TOP227系列單片開關電源在寬范圍輸入（85V～265V）的條件下，當UO=＋5V或者＋12V時，PD與η、PO的關系曲線分別如圖1、圖2所示。這里假定交流輸入電壓最小值Uimin=85V，最高
η/％(Uimin=85V)
η/％(Uimin=195V)
交流輸入電壓Uimax=265V。圖中的橫坐標代表輸出功率PO，縱坐標表示電源效率η。所畫出的7條實線分別對應于TOP221～TOP227的電源效率，而15條虛線均為芯片功耗的等值線（下同）。
1．2固定輸入時PD與η、PO的關系曲線
TOP221～TOP227系列在固定交流輸入（230V±15％）條件下，當UO=＋5V或＋12V時，PD與η、PO的關系曲線分別如圖3、圖4所示。這兩個曲線族對于208V、220V、240V也同樣適用。現假定Uimin=195V,Uimax=265V。
2正確選擇TOPSwitch－II芯片的方法
利用上述關系曲線迅速確定TOPSwitch－II芯片型號的設計程序如下：
（1）首先確定哪一幅曲線圖適用。例如，當Ui=85V～265V，UO=＋5V時，應選擇圖1。而當Ui=220V(即230V－230V×4.3％)，UO=＋12V時，就只能選圖4；
（2）然后在橫坐標上找出欲設計的輸出功率點位置（PO）；
（3）從輸出功率點垂直向上移動，直到選中合適芯片所指的那條實曲線。如不適用，可繼續向上查找另一條實線；
（4）再從等值線（虛線）上讀出芯片的功耗PD。進而還可求出芯片的結溫（Tj）以確定散熱片的大小；
（5）最后轉入電路設計階段，包括高頻變壓器設計，元器件參數的選擇等。
下面將通過3個典型設計實例加以說明。
例1：設計輸出為5V、300W的通用開關電源
通用開關電源就意味著交流輸入電壓范圍是85V～265V。又因UO=＋5V，故必須查圖1所示的曲線。首先從橫坐標上找到PO=30W的輸出功率點，然后垂直上移與TOP224的實線相交于一點，由縱坐標上查出該點的η=71.2％，最后從經過這點的那條等值線上查得PD=2.5W。這表明，選擇TOP224就能輸出30W功率，并且預期的電源效率為71.2％,芯片功耗為2.5W。
若覺得η=71.2％的效率指標偏低，還可繼續往上查找TOP225的實線。同理，選擇TOP225也能輸出30W功率，而預期的電源效率將提高到75％，芯片功耗降至1.7W。
根據所得到的PD值，進而可完成散熱片設計。這是因為在設計前對所用芯片功耗做出的估計是完全可信的。
例2：設計交流固定輸入230V±15％，輸出為直流12V、30W開關電源。
圖4固定輸入且輸出為12V時PD與η，PO的關系曲線
η/％(Uimin=195V)
圖5寬范圍輸入時K與Uimin′的關系
圖6固定輸入時K與Uimin′的關系
根據已知條件，從圖4中可以查出，TOP223是最佳選擇，此時PO=30W，η=85.2％，PD=0.8W。
例3：計算TOPswitch－II的結溫
這里講的結溫是指管芯溫度Tj。假定已知從結到器件表面的熱阻為RθA(它包括TOPSwitch－II管芯到外殼的熱阻Rθ1和外殼到散熱片的熱阻Rθ2)、環境溫度為TA。再從相關曲線圖中查出PD值，即可用下式求出芯片的結溫：
Tj=PD·RθA＋TA(1)
舉例說明，TOP225的設計功耗為1.7W，RθA=20℃/W，TA=40℃，代入式（1）中得到Tj=74℃。設計時必須保證，在最高環境溫度TAM下，芯片結溫Tj低于100℃，才能使開關電源長期正常工作。
3根據輸出功率比來修正等效輸出功率等參數
3．1修正方法
如上所述，PD與η，PO的關系曲線均對交流輸入電壓最小值作了限制。圖1和圖2規定的Uimin=85V，而圖3與圖4規定Uimin=195V（即230V－230V×15％）。若交流輸入電壓最小值不符合上述規定，就會直接影響芯片的正確選擇。此時須將實際的交流輸入電壓最小值Uimin′所對應的輸入功率PO′，折算成Uimin為規定值時的等效功率PO，才能使用上述4圖。折算系數亦稱輸出功率比（PO′/PO）用K表示。TOPSwitch－II在寬范圍輸入、固定輸入兩種情況下，K與U′min的特性曲線分別如圖5、圖6中的實線所示。需要說明幾點：
（1）圖5和圖6的額定交流輸入電壓最小值Uimin依次為85V，195V，圖中的橫坐標僅標出Ui在低端的電壓范圍。
（2）當Uimin′>Uimin時K>1，即PO′>PO，這表明原來選中的芯片此時已具有更大的可用功率，必要時可選輸出功率略低的芯片。當Uimin′（3）設初級電壓為UOR，其典型值為135V。但在Uimin′<85V時，受TOPSwitch－II調節占空比能力的限制，UOR會按線性規律降低UOR′。此時折算系數K="UOR′"/UOR<1。圖5和圖6中的虛線表示UOR′/UOR與Uimin′的特性曲線，利用它可以修正初級感應電壓值。
現將對輸出功率進行修正的工作程序歸納如下：
（1）首先從圖5、圖6中選擇適用的特性曲線，然后根據已知的Uimin′值查出折算系數K。
（2）將PO′折算成Uimin為規定值時的等效功率PO，有公式
PO=PO′/K（2）
（3）最后從圖1～圖4中選取適用的關系曲線，并根據PO值查出合適的芯片型號以及η、PD參數值。
下面通過一個典型的實例來說明修正方法。
例4：設計12V，35W的通用開關電源
已知Uimin=85V，假定Uimin′=90％×115V=103.5V。從圖5中查出K=1.15。將PO′=35W、K=1.15一并代入式（2）中，計算出PO=30.4W。再根據PO值，從圖2上查出最佳選擇應是TOP224型芯片，此時η=81.6％，PD=2W。
若選TOP223，則η降至73.5％,PD增加到5W，顯然不合適。倘若選TOP225型，就會造成資源浪費，因為它比TOP224的價格要高一些，且適合輸出40W～60W的更大功率。
3．2相關參數的修正及選擇
（1）修正初級電感量
在使用TOPSwitch－II系列設計開關電源時，高頻變壓器以及相關元件參數的典型情況見表1，這些數值可做為初選值。當Uimin′LP′=KLP（3）
查表1可知，使用TOP224時，LP=1475μH。當K=1.15時，LP′=1.15×1475=1696μH。
表2光耦合器參數隨Uimin′的變化
最低交流輸入電壓Uimin(V)85195
LED的工作電流IF（mA）3.55.0
光敏三極管的發射極電流IE（mA）3.55.0
（2）對其他參數的影響
1.1概念
電子臺歷對于人們來說并不陌生,是日常生活中的一種計時工具,顯示內容比較具體,包括:年、月、秒等,以其自身精確、使用方便等優勢受到人們越來越多的關注。在電子臺歷使用過程中,能夠在兩個方面體現其特點,一方面,能夠與軟、硬件更新同步,為人們提供更加優質的服務,具有實時性特點;另一方面,結構簡單,主要是將單片機作為基礎,與LED顯示電路等構成,而且在特殊環境影響下,能夠進行實時調試,極大地提高了工作效率。
1.2設計原理
電子臺歷軟件主要包括程序初始化、按鍵檢測等,硬件則為單片機,由于單片機芯片接口數量較多,在實際應用中比較復雜。誠然,電子臺歷體積小,但是,其內部系統包含電源電路、時鐘等部件,能夠確保其穩定、正常運行,另外,在其設計中,臺歷前板顯示屏幕是價格比較昂貴的數碼管液晶顯示器,能夠有效突破傳統僅能夠顯示一種字體的弊端,通過這種設計,不僅能夠滿足個性化需求,有效節約成本,還能夠提高電子臺歷市場占有率。目前,Proteus系統電子臺歷應用范圍比較廣泛。
2在電子信息中單片機電子臺歷的應用
2.1激發學生興趣,挖掘創新潛能
傳統教學主要采用標準模塊,學生被動地在課前對相關實驗進行預習,并將事先編好的程序錄入系統中進行驗證即可,在很大程度上寫弱了學生學習積極性和熱情,而單片機教學不同,學生在教師引導下,可以利用單片機軟件進行創新設計,有效激發學生興趣,拓展學生思維,能夠深入挖掘創新潛能。另外,該技術自身結構簡單、學生操作難度較低,能夠為學生進行自主實驗提供支持,不僅能夠優化教學,提升教學有效性,還能夠充分調動學生積極性和熱情。
2.2豐富教學內容,拓展知識范圍
電子信息工程作為計算機應用科學的重要組成部分,是適應現代社會發展的基礎,在社會經濟迅速發展影響下,電子信息技術已經在社會各個領域中得到了廣泛推廣和普及,在推動社會、經濟發展等方面具有重要作用。傳統電子信息工程中的設計與運用,已經不能夠更好地幫助學生參與現代社會發展,特別是在單片機在人們生活中的應用,使得人們對電子信息工程提出了更高的要求情況下。因此,將單片機技術引入教學中成為未來主要趨勢,在教學中滲透,不僅能夠豐富教學內容,豐富知識范圍,還能夠進一步激發學生創造力,提升自身專業技能。在實際教學中,教師要認識到單片機添加到教學中的重要性,并引導學生全面、系統了解和掌握單片機知識,從而推動電子信息工程實現可持續發展目標。
2.3提供實驗素材,培養綜合能力
電子信息工程發展過程中,實驗在促進其不斷發展中占據不可替代的重要位置,傳統教學中,教師普遍將理論知識的傳授作為課堂教學核心,在很大程度上限制學生發揮想象力和創造力,無法真正理解和掌握單片機技術相關內容,為了能夠突破傳統單一模式的缺陷,教師可以引導學生認識并掌握此設計相關知識,例如:臺歷結構等,并將單片機在電子臺歷中的運用作為實驗課題,圍繞實踐操作進行模擬實驗,在實驗過程中,教師通過正確引導,使得學生在體會實驗的同時,扎實的掌握基礎知識,從而為進一步開展電子信息工程教學奠定堅實的基礎。除此之外,教師還需要放手讓學生自主進行實驗,并及時發現自身存在的不足之處,參照原始實驗過程進行對比,加以調整和優化,提高學習效率。通過這種方式,不僅能夠使得學生更好地掌握專業知識,豐富知識面,還能夠有效培養學生自主學習等綜合能力,從而進一步挖掘電子信息工程。
關鍵詞：切削力，測量，單片機
前言
切削力的測量不僅可以研究切削機理、計算功率消耗、優化切削用量和刀具幾何參數、校核切削力和切削溫度理論計算的準確性，更重要的是，可以通過切削力的變化來監控切削過程，反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機床故障、顫振等切削狀態。
1 計算機向單片機傳輸命令和數據
通過對單片機的編程來控制USB接口芯片，接收和響應主機對設備發出的命令。在測力系統中，單片機的編程設計程序通常由三部分組成：
第一、初始化單片機和所有的外圍電路。
第二、主循環部分，其任務是可以中斷的。
第三、中斷服務程序，其任務是對時間敏感的，必須馬上執行。
當應用程序中的“數據采集”按鈕按下后，USB進入主循環函數，將從端點緩沖區中提取命令，并按照命令的要求，調用相應的函數，如采集數據，橋路調零，設置頻率等。關鍵的幾個函數如下：
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite)；//啟動一個線程，調用傳輸命令函數
(2) open_ file(threadParam->pipe-name)；//創建文件句柄
(3) open_dev()；//創建設備句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice，IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上，使得相應的設備完成數據輸出的功能。論文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer，threadParam->uiLength,&nBytes，NULL)；
//寫文件函數將數據傳送到單片機的緩沖區中。論文格式。
2 單片機向計算機傳輸數據其流程
單片機向計算機傳輸流程
經過模數轉換后的數據首先保存在單片機的數據緩沖區中，當單片機接收到主機發來的IN命令時，調用如下函數將數據傳送到計算機的內存中。論文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead)；//啟動一個線程，調用讀取數據函數
2) open_ file(threadParm一>pipe name);； //創建文件句柄，準備讀取數據
3) open dev ()；//創建設備句柄
4) DeviceIoControl (hDevice，IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock，sizeof(IO_BLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL)；
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上，使得相應的設備完成數據輸入的功能。
5) ReadFile(hFile，threadParam->pcIoBuffer， threadParam->uiLength,&nBytes, NULL)；
//讀文件函數將數據從單片機的緩沖區讀入到threadParam->pcIoBuffer內存中。
3結論
利用單片機實現切削力測量中USB數據傳輸功能，以達到對切削力的測量的監控。實現了生產過程中連續自動采樣、實時顯示、過載報警。
參考文獻：
[1]師漢民.金屬切削過程中的分叉與突變現象兼論切削過程的可控性問題[J].應用力學學報,1999,16(1):15～20.
[2]叢力,叢貴梁等.功率監控在機床中的應用[J].組合機床與自動化加工技術,10:29～31,1999.
[3]李熙亞，王衛平.車削切削力不確定性的模糊-灰色預測[J].工具技術，2002,36(8):26-29.
[4]陶永蘭，等.切削力數據采集和處理系統[J].試驗技術與試驗機，1997,37(2):49-50.
[5]X.Li,P.K. Venuvinod and M.K. Chen. Feed Cutting Force Estimationfrom the Current Measurement with Hybrid Learning[J]. Advanced ManufacturingTechnology,2000,(16):859-869
關鍵詞：單片機；一體化；教學模式
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568(2012)08-0041-02
目前，計算機硬件技術向巨型化、微型化和單片化三個方向高速發展。自1975年第一塊單片微型計算機芯片問世以來，在短短的三十多年間，單片機技術已發展成為計算機技術一個非常有前途的分支，它具有體積小、性能優越、價格低廉等優點。一方面，單片機芯片是自動控制系統的核心部件，廣泛應用于工業控制、智能化儀器儀表、通信終端設備、家用電器、高檔電子玩具等領域；另一方面，單片機也是電子技術數字化的核心部件之一，在數字化電子產品中承擔著數字信號處理的重任。鑒于單片機技術在實踐中的廣泛應用，很多高職院校電類專業均開設了《單片機技術》課程，但是院校之間的教學模式及教學效果存在著一定的差別，為了找到此類課程的理想教學方法，有必要對單片機課程的教學模式進行研究。
一、傳統的單片機教學模式
傳統的高職院校《單片機技術》課程存在一些比較普遍的問題，主要體現在適合高職學生的優質單片機教材較少，很多教材偏重于理論，相應的教學計劃針對性不強，傳統教學方法因過多體現“講授式”特點，缺乏對學生主動學習與實踐創新能力的關注。傳統的“單片機技術”課程教學模式往往是“理論課+實驗課”。理論課在教室采用多媒體或“粉筆+黑板”的方式，以逐個知識點的講授為主。實驗課在實驗室環境下練習，且實驗內容多為驗證性實驗。這種教學模式的缺點是教學中以教師為中心，理論與實踐相脫節，學生被動地接受知識，學習過后不易理解和掌握。因此，開展《單片機技術》課程教學方法改革，探索適應新形勢要求的教學方法已是必然。
二、單片機一體化教學模式
《單片機技術》自身就是一項實踐性非常強的技術，光靠理論講授和后續的實驗驗證根本不可能使學生很好的掌握這項高新技術，為了改變現狀使學生掌握這項受之有用的技術，唯有在教學過程中加大實踐的力度，使得學生能夠在做中學，學中做，通過自己動手做而獲得成就感，通過自己動手做而找到學習的樂趣，進而自主的學習。基于此，本文對單片機一體化教學模式進行探究，采用“教學做一體化”的教學方式，以項目情景和工作過程為導向，突出學生的主體地位，在做的過程中由教師教和學生學來共同完成教學活動。
三、單片機一體化教學具體實施
整個課程教學過程的實施按照“理論引導普通項目實訓典型項目實訓綜合(創新)項目實訓競賽”的系列步驟展開。
1 實施方案。每個教學過程均安排在實訓室采用“理論講解－分析設計－學生編程－仿真－實訓－設疑－再編程－再仿真－再實訓”的方式進行，邊講邊動手，有目的、有計劃地帶領學生先完成普通項目實訓，再完成典型項目實訓，然后完成綜合(創新)項目實訓。例如，要完成“8個發光二極管輪流點亮”的任務，教師先講解完成這個實例需要掌握的相關電路原理和指令規則，接著引導學生一起來分析思考如何實現任務功能，待學生發現指令和任務之間的聯系之后，讓學生動手寫程序，并仿真看結果對不對。如果仿真正確。再嘗試將程序代碼下載到實驗板看結果是否正確。接下來再適當改變任務要求，讓學生動手完成新任務。通過這樣的過程，調動學生的主觀能動性，提高學生學習興趣，真正將“學－思－知－行”統一起來。
2 實施方法。本課程實踐教學環節的實施按照“普通項目實訓典型項目實訓綜合(創新)項目實訓競賽”的步驟循序漸進地展開，其組織形式也有相應的區別。
(1)普通實訓項目。普通實訓項目采用集中進行，統一指導和個別輔導相結合的方式進行。實訓后學生必須根據要求，寫出項目實訓報告。實訓過程中，教師的作用是導向、糾偏、督促、檢查。重在培養學生自主創新地完成：資料查找、方案構思、電路設計與制作、編程及調試等工作，注重講練結合，教師一般先有統一的入門指導，講解實訓的原理、方法、步驟、注意事項，根據需要作必要的現場操作演示，然后巡回指導。通過普通項目的實訓使學生掌握單片機開發工具、單片機仿真軟件、應用軟件的使用方法，獲得基本實訓技能。掌握單片機指令應用、程序設計基本方法和技巧，提高了動手能力。
(2)典型實訓項目。教師下達典型實訓項目任務，提供參考資料書目，學生自己查閱資料，確定設計方案。在教師對設計方案檢查無誤后開始進行硬件原理圖的設計和軟件程序編制，調試硬件電路、調試設計程序直至成功，整個過程由老師提供技術支持。學生根據任務書的時間內容要求完成設計任務。典型實訓項目采用相對集中、任務分散，小組討論，個別輔導相結合的方式進行。通過典型實訓項目的實訓使學生進一步理解單片機的組成及工作原理，掌握接口電路的工作原理，理解接口技術、中斷、定時／計數器等功能部件的基本原理和設計應用方法，培養學生的單片機應用與開發能力以及團隊協作的能力。
(3)綜合(創新)項目實踐。綜合(創新)項目實踐采用課題組形式，每組學生進行任務分工，共同完成一個相對完整的設計任務：審題、查閱資料、方案構思、繪制原理圖、電路板設計與制作、編程及調試、論文撰寫等工作。教師采用相對集中、任務分散，小組討論，個別輔導相結合的方式進行。教師在實訓全過程中起技術指導作用。要真正提高學生單片機實際應用能力，單靠課堂(理論、實驗)教學是不夠的。為了鞏固、提高學生單片機理論教學的效果，單片機應用設計綜合項目，旨在繼續強化學生單片機應用能力的培養，要求學生完成一個比較全面的單片機綜合應用項目，對學生進行全面綜合的訓練，有效地提高學生的創造性思維和獨立分析、解決問題的能力。
(4)競賽。競賽主要采用學生自由創作的形式，教師只對作品進行評價，通過學生獨立對整個作品的設計制作、設計報告的撰寫及答辯，使學生真正達到能夠獨立面對實際問題，獨立分析及解決問題。
通過以上實施步驟有效地解決了傳統理論課加實驗課的單片機教學中遇到的問題，增強了學生的參與感，提高了學生的學習興趣和動手能力，使理論教學與實際應用相結合，實現了一體化教學，對教學產生了積極的影響，增強了學生的創新意識和實踐能力，具有一定的理論價值和實際意義。
參考文獻：
電氣工程及自動化
基于單片機的風扇速度控制設計
一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義
單片機因其體積小，抗干擾能力強、而且使用靈活方便，成本低等特點，它的應用范圍非常廣泛，尤其是他強大的面向控制能力，已深入工業控制、軍事裝置、家用電器等各個領域，應用前景十分廣闊。單片機按照應用的系統結構不同，可分為總線方式和非總線方式。采用總線方式的應用系統多屬于較復雜的系統，比如智能儀表、工控系統、檢測系統等。非總線方式的應用系統多屬于小型控制。按照應用范圍的不同，可分為通用型和專用型。
目前我國普遍采用4位、8位或16位，對于單片機還處于低檔的應用，而對于那些宏單片機、DSP等高檔的應用還是空白。而國外很多公司都推出了自己的單片機系列，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。目前單片機的應用領域有以下四大領域：一是家用電器業。單片機個傳統的機械產品結合，構成新型的機、電、儀一體化產品，如洗衣機、電腦空調機等。二是通訊行業。最有代表性的就是手機。三是智能儀表應用。單片機的體積小、成本低、控制力強等特點，使儀器儀表重量大大減輕，又有很高的性價比，如數字式RLC測量儀。四的在計算機外設中的應用。如在接口中采用單片機進行控制管理、數據采集、多路分配管理等。
我國在將來很長的一段時間里，8位單片機還將是主流產品，因為8位單片機很好用，有豐富的功能，現在無論是國內還是國外，都還是以8位為主。4位單片機由于功耗較低，在國內也有一定的市場比例。目前世界各國的單片機發展各有不同。美國單片機的發展趨勢主要是從8位到16位和DSP過度，歐洲等國家單片機主要應用于工業，因此仍以8位為主，主要以功能和運行速度的發展為主。我國對于單片機的需要目前主要是家電類等消費品為主，8位單片機有很大的市場分額和發展空間。國內也急需這方面的人才。
盡管單片機的發展迅速，其發展方向不外忽以下幾點：一是微型單片化。現在的產品普遍向小型化、輕型化發展，就需要單片機在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看門狗（Watchdog）、LCD控制器等。隨著半導體技術的發展，片上系統（SOC）的發展前景很好。二是低功耗CMOS化。現在單片機的功耗普遍在100mW左右，許多生產廠家采用CMOS工藝，使單片機更適合在電池供電場合，今后也是單片機發展的主要趨勢之一。三是大容量、高性能化。隨著CPU的發展，單片機的處理數據能力大大提高，內部時序也加以改善，ROM的存儲容量也大大提高，又加入了低噪聲技術，加強了中斷、定時控制。四是在接口方向的發展。現在許多新型單片機的接口，從類型和數量上有了很大的發展，如有些可以直接驅動液晶顯示管LCD、有些可以直接輸出大電流和高電壓等。
21世紀是“數字化”的時代，單片機的發展有著翻天覆地的變化，各種型號、功能的單片機應用于人們生產和生活中的各個領域。單片機的發展逐漸取代了由傳統模擬電路作為電機的控制器，因此單片機在家電方面的應用已經十分普遍，比如電風扇、洗衣機、空調等。+電動機是將電能轉換成機械能的機電裝置。1821年英國科學家法拉第首先提出電動機原理。1834年，德國的雅可比第一個發明了直流電動機。1879年，西門子公司用直流電動機驅動電車。1888年發明家特斯拉發明了交流電動機。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動機構想。至今為止，電動機發展迅速，電機理論、設計及制造工藝得到逐步的完善和提高，廣泛應用與現代的各種機械生產領域。如在機械制造工業、輕重型制造工業、運輸行業、農業生產等各個領域，電動機以不同的種類和功能發揮著重要的作用。可以這么說，電動機的出現使社會生產力大大提高，促進了社會的發展。
隨著時代的進步和科技的發展，電機調速系統在工農業生產、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調速的研究有著積極的意義.長期以來，直流電機被廣泛應用于調速系統中，而且一直在調速領域占居主導地位，這主要是因為直流電機不僅調速方便，而且在磁場一定的條件下，轉速和電樞電壓成正比，轉矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經濟地調節速度。因此采用直流電機調速可以得到良好的動態特性。由于直流電動機具有優良的起、制動性能，宜與在廣泛范圍內平滑調速。在軋鋼機、礦井卷機、挖掘機、金屬切削機床、造紙機、高層電梯等領域中得到廣泛應用。近年來交流調速系統發展很快，然而直流控制系統畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環控制的角度來看，它又是交流系統的基礎，長期以來，由于直流調速系統的性能指標優于交流調速系統。因此，直流調速系統一直在調速系統領域內占重要位置。
選取本課題的意義在于單片機的發展極為迅速，以其獨特的結構和性能，滲透到各個領域，產生了極大的影響。研究單片機、學習單片機，是社會發展的必然趨勢，單片機有著其廣闊的發展空間和社會價值。通過研究用單片機遠程發射紅外線來控制電動機的轉速，從而達到控制風扇速度控制，能使使用者操作起來更加方便。
二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：
1、單片機主芯片的選擇；
2、電機控制系統設計；
3、遙控器的設計；
4、用數碼管顯示檔位；
5、PWM的產生；
6、按鍵開關的設計。
三、研究步驟、方法及措施：
1、學校提供硬件材料、有關工具器件和實驗制作場所；
2、查閱大量的相關資料和書籍；
3、與同類的論章進行對比，完善自己的設計思路；
4、系統的總體方案設計：發射部分和接收部分；
5、系統硬件電路的設計；
6、系統的軟件設計
7、論文的修改及潤色。
四、參考文獻
[1]
張俊.單片機的發展與應用[J].北京：電子制作,1997:40-50.
[2]
於丹.春風化雨芽將萌——談我國單片機的發展[J].北京:微電腦世界,1998:9-13.
[3]
張俊漠.單片機的發展及應用現狀[J].北京:電子世界,2001:3-5.
[4]
楊靖.用單片機控制的直流電機調速系統[J].廣西：機床電器,2008.11:
45-47.
[5]
樓然苗.胡佳文.李光飛,等.51系列單片機原理及設計實例[M].北京:高等教育出版社,2004.
關鍵詞：卓越工程師計劃；單片機；教學改革
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)11-2563-02
Teaching Reform and Exploration of MCU Course for“A Plan for Educating and Training Outstanding Engineer”
XIE Guang-qian
(School of Computer Science & Information,Changzhou Institute of Technology, Changzhou 213002, China)
Abstract: Under the education background of“a plan for educating and training outstanding engineers”this paper analyzes some problems in traditional education models of the principle and application of MCU course and explains the necessity of teaching reform of MCU. The paper also elaborates the educational reform of the MCU from the aspects of the reform of theroy and practice teaching methods，and assessment methods of MCU. In this way，the student studies with clear objectives in order to develop their practice ability, engineering ability and innovative ability, which can help students becoming the outstanding embedded system engineers to satisfy the needs of society.
Key words: a plan for educating and training outstanding engineers(PETOE); MCU; teaching reform
“卓越工程師教育培養計劃”是《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》中高等教育質量提升的重要內容。2009年12月教育部正式啟動“卓越工程師培養計劃”。實施“卓越計劃”是培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國的戰略[1]。
作為以“卓越計劃”為指導思想的應用型本科院校，所培養的人才定位于面向生產、建設和管理的第一線，能夠靈活應用所學知識解決實際問題，既有較厚實的理論基礎和人文素質，又有較強的實踐能力和創新精神。在課程建設的過程中，不能完全照搬研究型院校的課程模式，也要有別于高職高專類院校的教學方法。因此，作為一批新興的應用型本科而言，在課程建設中，要以“卓越計劃”為大前提，從中探索出一種適合自己的教學方法改革模式[2]。
“單片機原理及應用”作為工科院校電類或相關專業重要的專業必修課，是一門結合電子、計算機等技術的應用性很強的課程。為達到培養目標，我們對傳統的，以課堂講授為主的教學模式進行改革，將項目實踐的教育理念引入單片機課程改革，對教學計劃、課內課外的教學內容和教學方式做重新設計，經過幾個學期的教學實施過程，學生反映效果普遍較好。
1傳統的單片機教學存在的問題
1.1教學方式單一枯燥
傳統單片機教學理論課和實驗課分開，穿行，實際教學中根本不能滿足教學要求，存在較多問題。其教學基本思路是按教材編寫的順序，先講單片機硬件基礎知識，然后講解單片機的指令系統和匯編語言程序的編制、接口技術及應用實例，教學形式單一，方法呆板，往往讓學生找不到學習重點，從而導致學生逐漸喪失對單片機學習的興趣，結果造成課堂教學效果越來越差。實驗課則以教師為中心，學生在規定的時間內，用統一的模式，按照指導書上規定的步驟做相同的實驗。再加上對實驗項目檢查手段的限制，使得很多學生動力不足，抄襲嚴重，導致實驗效果大大折扣。這與遵循“以應用為先導，強化學科基礎，突出實踐能力，重視創新潛質與素質協調發展”的卓越工程師人才培養思路相違背。
1.2課堂教學太抽象
單片機內容涉及的概念較多，大量的操作命令貫穿始終，許多匯編指令既難理解又容易忘記。而單片機的硬件結構知識本來就很枯燥，傳統的說教式的教學方法，使學生感到學習內容晦澀抽象難以理解，缺乏直觀的表現形式，導致學習效果不甚理想。
1.3理論學習和工程實踐脫離
單片機的課程比較抽象內容單調而枯燥，同時它又是一門實踐性很強的學科。要求學生在學好理論課的同時，還要有較強的動手能力。傳統的教學方式上采取的單一的書本教學法，不能很好的調動學生的學習興趣。即使做實驗，也是在老師的指導下，按照實驗指導書的說明和要求，在實驗箱上較容易實現。讓學生覺得單片機的實際使用，對自己還是遙不可及的事情。很明顯，傳統的單片機教學缺乏實際工程背景。
2面向卓越工程師的單片機教學改革
2.1改革教學形式，增強教學的趣味性
美國現代心理學家布魯納說：“學習最好的刺激，乃是對所學材料的興趣。”興趣是最好的導師[3]。如何提高學生的學習興趣是面向卓越工程師的單片機教學改革的首要目標。因此，在對單片機的具體內容講述之前，給學生展示一些往屆學生用單片機進行畢業設計的產品：如溫度報警裝置、酒精濃度測試儀、電壓電流檢測儀、智能尋跡小車等。讓學生直接看到、聽到單片機的實際作用，從而拉近了單片機與學生之間的距離，學生對單片機的作用也有了立體的概念，接著介紹單片機在家用電器、工業控制測量及其它方面的應用，使學生明白學習的目的。并且從中選取一簡單產品引申到理論教學中涉及的主要內容，從而激發他們的學習興趣，在頭腦中形成理論知識框架。
在教學中選用C語言作為開發語言，摒棄了傳統的匯編語言開發模式。眾所周知匯編語言抽象、晦澀難懂，對于較長的程序，學生更是難以理解。C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。目前，使用C語言進行程序設計已經成為嵌入式軟件開發的一個主流。用C語言開發系統可以大大縮短開發周期，明顯增強程序的可讀性，便于改進、擴充和移植。而我們學生是學計算機的，大家都有很好的C語言基礎。從而使學生從心底里面有了學好單片機課程的信心。
2.2以工程項目為背景，使學生學習目標明確[4-5]
在單片機教學過程中，為了提高教學效果，我們將工程項目的思想引入到實際教學過程中，并貫穿于單片機教學的始終。經過3年的教學實踐，取得了不錯的教學效果。該方法的基本思路是選擇合適的單片機開發板，作為課堂教學現場演示。通過現場程序的編寫，直接在開發板顯示結果，使學生有直觀的感覺，從而大大增強了學習效果。該開發板的選擇尤為重要，應能實現單片機教學中所有的程序和實驗。類似的板子網上賣的也多，價格100元左右，通過USB接口下載程序，使用特別方便。作為培養學生以卓越工程師為目標，下一步的設想是帶領學生自己做出這樣的單片機開發板。我們學院正調整電子線路設計課程的教學計劃，從而實現與單片機課程有序銜接。每次上課之前，首先明確本次課程教學的目標，使學生知道本節課為了干什么？讓學生帶著目的去思考。一般情況下，我會用一堂課講理論，第二堂課編寫程序，并在開發板上實現，讓學生即時對理論知識有了現場實際的實現。這里要注意，程序一定要現場寫，出了錯也沒關系，讓學生一起找程序的錯誤，提高了學生的專注力。例如，在講完了單片機的整體結構，我首先講解如何實現循環燈，當然之前要分析單片機開發板的硬件原理圖，穿插講解硬件的一些基本知識，為什么電路要這樣設計？為什么要這樣布板？接著用keil軟件編程實現，現場演示。在實現定時器的實驗的時候，我們同樣使用循環燈實驗，只不過確定了循環間隔。講到外中斷的時候，我們還是用固定間隔的循環燈，只不過這次實驗只有家了觸發，它才循環。從而使前后內容進行了很好的銜接。學生們對學習的內容和目標一目了然，大大增強了他們的學習興趣和動力。
2.3改變考核方式，提高學生的實際動手能力
單片機作為一門實踐性很強的學科，合適的實驗尤為重要。傳統的實驗方式以教師為中心，按照指導書的步驟實現實驗內容，缺乏必要的考核手段。在面向卓越工程師背景下，已有所欠缺。按照近3年的實踐，我們提出了一套合適的實驗實現和考核辦法。作為一門實踐性很強的課程，應提高實驗在整個單片機課程的比重。我們的實驗指導書只有每次實驗的內容，實驗步驟簡略，讓學生自己去摸索。實驗的內容就是在課堂上演示程序的基礎之上稍作修改即可，只要上課認真聽總該沒問題。同時要求學生自己購買單片機開發板，便于課后自己學習調試，而且開發板價格也不貴。根據近3年的統計，基本上2～3人就有一套單片機開發板。每次實驗內容都是當堂布置的，建議用買的開發板實現。采取合適的實驗考核手段對學好單片機尤為必要。我們實驗時，原則上不超過3人一組，實驗分數占單片機課程分數30%。而實驗分數主要依據就是學生完成實驗的情況。最先完成的一組100分，最后完成的一組60分，至于其他組的分數按照60～100等間距劃分。實驗的目的是為了掌握知識本身，而不是純粹為了好的實驗成績，我們允許學生實驗時交流。在每組學生做完時，我會提兩個問題讓學生回答，當然問的是本組做的比較少的同學。如果問題沒有回答出來，20分鐘后再有資格被我檢查，還會問學生兩個問題。所以實驗時，每組學生都在認真的討論，達到了良好的學習效果，提高了學生的實際動手能力。
2.4通過課程設計，增強學生實際解決問題的能力[6]
由于單片機的實驗受課時的限制，每個實驗往往都是就單片機某一方面的功能進行實現，缺乏單片機綜合設計。所以為了更好把單片機所有功能綜合在一起，增加了單片機課程設計這一環節。這也體現了卓越工程師計劃“以應用為先導，強化學科基礎，突出實踐能力，重視創新潛質與素質協調發展”的人才培養思路。就本學院而言，安排了兩周時間的課程設計，通過課程設計的實戰性，提高學生實際解決問題的能力。我們安排5個課題，讓學生進行選擇，通過實際項目的設計，極大的提高了學生的學習積極性，更好的鞏固了單片機基本知識，知道了單片機的實際作用。例如我們當中之一的課題就是溫度控制器的設計，通過單片機測量現場溫度，并能實現溫度語言報警，而且結合所學軟件知識，實現上位機的通信和即時數據的圖形顯示和存儲。在課程設計過程中，也鍛煉了學生繪制電路板的能力。通過課程設計這一環節，讓學生掌握實際項目開發過程，從而為以后的工作打好良好的基礎。
3結束語
卓越工程師計劃強調學生對專業基礎知識的深入掌握和對專業知識的熟練應用。通過對單片機課程的教學改革，增強了課程的實踐性和實用性，充分調動了學生學習的積極性和主動性，培養了學生動手能力、分析和解決工程實踐問題的能力，為學生在今后的實習與工作奠定良好的基礎。（下轉第2578頁）
參考文獻：
[1]王少懷,劉羽,黃培明,等.實施“卓越工程師教育培養計劃”打造“雙師型”教學團隊[J].中國地質教育,2010(4):63-65.
[2]林健.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案研究[J].清華大學教育研究,2011,32(2).
[3]張春晶,孫立宏.單片機教學方法的改革與研究[C].第六屆全國高校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集,2009: 563-565.
[4]鄧文娟,朱兆優,王嵩.探索單片機教學改革提高學生工程實踐能力[J].東華理工大學學報:社會科學版, 2010,29(4):383-386.
關鍵詞： 《單片機應用技術》課程教學 課程改革 具體思路
1.引言
《單片機應用技術》是電氣工程及自動化類專業的核心專業課程，也是一門硬件與軟件相結合的實踐應用性極強的綜合性課程。這門課程涉及數字電路、微機原理、匯編語言程序設計等相關知識，邏輯嚴謹、內容抽象，不容易理解。教好《單片機應用技術》這門課程，是對教師在學識、能力、技巧諸方面的一種嚴峻考驗。目前，我校電專業《單片機應用技術》課程教學普遍存在的問題是，大部分學生在掌握基本理論的基礎上，只能看懂教師寫的程序，自己動手編寫程序普遍比較困難。因此，課程教學改革的目標是讓學生能積極動手，將所學的知識運用到單片機產品的設計開發上，能獨立設計制作一般的單片機控制電子產品，使這門課程成為學生所感興趣的課程。筆者以“培養學生分析問題、解決問題的能力，提高實踐動手能力”為目標，在《單片機應用技術》教學中從課程教學內容、教學方法、考核方法三個方面作了一些探討。
2.教學內容的探討
在單片機課程教學過程中，將單片機應用系統作為教學主線貫穿始終。在講授第一堂課時，首先向學生展示并演示單片機應用系統在日常生活中的典型應用實例，如電子時鐘系統、音樂電子琴系統等。通過演示學生建立了單片機應用系統的初步概念，直觀地感受到了單片機應用系統的實際應用，從而明確了本課程學習的目標。
改革教學內容，最重要的是對教學內容進行精選，突出實踐性環節。在教學中，教師應力求做到縱觀全書，抓住關鍵，突出重點，解決難點；把主要時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，分析并引導學生掌握課程內容的內在關聯性，而不是把一本書一堂課從頭講到尾。
《單片機應用技術》課程體系包括理論知識講授、實驗和課程設計三大部分，理論知識64課時，實驗12課時，課程設計2周。在理論課教學中，按照“理論教學以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，精選教學內容。單片機理論講授涵蓋的內容包括以下幾個方面的內容：
（1）單片機概念、發展概況、以51為核心的MCS-51系列及其廣泛應用。
（2）MCS-51單片機的邏輯結構，信號引腳，以及內部存儲器；單片機的I/O口的功能，以及時鐘電路與時序、復位方式和復位電路。
（3）單片機的尋址方式、指令系統和偽指令。
（4）程序設計的基本方法，要求學生能獨立編寫一些簡單的程序。
（5）中斷的基本概念、中斷源、中斷控制、中斷響應過程；定時/計數器的功能、控制寄存器及工作方式的應用。
（6）串行通信的基礎知識；MCS-51單片機串行口的UART結構及串行通信控制、MCS-51單片機串行口通信工作方式及其應用。
（7）I/O口的直接使用，I/O編址技術和I/O控制方式、簡單I/O擴展及用8155可編程接口芯片實現I/O擴展。
（8）鍵盤的接口設計和程序設計、LED顯示器的接口設計和程序設計。
（9）存儲器擴展機構及其實現、程序存儲器和數據存儲器的擴展及其地址映像范圍。
（10）單片機與A/D、D/A轉換器的接口及其應用。
在設計實驗教學時，針對教學要點設計實驗內容，引導學生用不同的方法實現同一個任務，讓枯燥的理論知識融會貫通到實踐中去。具體實驗安排為：單片機實驗箱、仿真系統的認識；廣告燈實驗；定時/計數器實驗；中斷系統實驗；數碼管顯示實驗；串并口實驗六個實驗。
兩周的課程設計是學生進行單片機應用能力的綜合訓練，是建立在學生已學完理論課程及實驗教學和相關課程之后所進行的綜合實訓。可給出若干題目，學生按照長處、性格，采取自愿的原則，組織若干個小組。在實施過程中，要求嚴格按照軟件工程的要求，完成實物的制作。要求給出具體的階段計劃、人員分工、設計說明書、原理圖、PCB圖、程序、測試計劃、測試方案、測試結果等。學生通過設計初步了解項目立項、方案論證、電子元器件的選型和焊接、硬件設計、軟件設計、系統調試等全過程，充分發掘學生的潛能和創新意識。另外，組織學生到實習基地實習，通過多種形式的實踐環節，著重培養學生對于單片機系統的綜合分析能力和實際應用能力。
3.教學方法的探討
在教學方法上，教師不僅要向學生傳授知識，更要教會學生學習的方法，培養學生的知識處理及知識轉換能力和分析問題、解決問題能力及創新能力。
（1）在講解一個新的理論時，強調以實際應用引入理論體系。以一個具體的項目實例為主線，理論教學和實踐教學均圍繞如何實現這個項目進行。
比如在講MCS－5l單片機匯編語言程序設計時，通過具體的課題提出問題，比如“廣告燈如何控制？”“十字路通燈如何控制？”在講定時計數器時，給學生提出“電子鐘如何實現”的課題。每一章節圍繞“提出問題，思考問題，解決問題”的思路，使學生達到理解和靈活應用知識的目的，引導學生在不同的設計方案中尋求設計程序的最佳方案，激發學生的學習興趣和成就感。學生在學習單片機知識的同時學會解決實際工程應用問題的思路和手段，通過采用“教”“學”“做”合一的方法，筆者不僅向學生傳授了知識，而且教會了學生學習的方法，鍛煉了學生動手能力。
（2）在教學手段上，多媒體教學和板書教學相結合，教學內容中涉及邏輯圖、原理圖、結構圖等圖、表之類的知識時，采用多媒體教學更加直觀，比如單片機內部邏輯結構、中斷控制系統等內容采用多媒體教學。另外，用MCS-51仿真軟件直接在課堂上對程序進行運行調試、與理論配套的相關器件的演示等。基本的重要的概念反復強調，貫穿整個教學活動。
（3）硬件和軟件結合緊密是《單片機應用技術》課程的特點之一。在教學上筆者采取了一些教學方法，比如直觀教學法。在介紹“什么是單片機”時，將單片機芯片實物展示給學生，使學生了解到在這樣一個小小的集成電路芯片中集成了微型計算機的主要部件，用這種方法給學生建立起單片機的感性認識。在硬件知識的講解上，力求教學內容的條理性。比如，在講授“單片機中斷系統”時，畫出中斷過程結構圖，將中斷系統所有的知識點全部標識在結構圖中，按照“中斷源―中斷控制寄存器―中斷響應―中斷處理―中斷返回”的思路講解中斷系統，使學生有一個明確的學習思路。
在講解“程序設計”這一章時筆者作了這樣的處理：在順序、分支、循環三種結構的程序中各舉一個例子，重點放在講述解題思路上面，而將其它各種類型的程序設計的內容放在習題課中進行講解。這樣使得學生能夠及時將所學的理論應用于實踐，使前面提到的教學規劃得以實施。
（4）在組織課堂教學時，注意調動學生的主觀能動性，啟發學生，多用提問的方式，讓學生自己動腦筋解決問題。在每一章節中為幾個知識點設計提問和討論，使學生不是完全被動地聽課，而是邊學邊想、邊學邊問。另外，交互式教學方法在實踐中也是切實可行的。以學生為中心，進行分組教學，這樣既可以提高學生的自主性學好知識，又可以因材施教，更可以提高學生的團結與協作能力，而這種能力在產品開發過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題：
（1）考試內容不合理。考試內容局限于教材，每到期末復習時給學生劃范圍、定重點，這樣助長了一部分學生的惰性，有些學生會認為平時可以不來聽課，只要最后一節復習課來了劃好范圍就能過關，造成了學生實際掌握知識的程度和卷面成績不相一致的后果，嚴重降低了教學質量和教學意義。
（2）考試方式單一。考試閉卷多，開卷少；筆試多，口試、答辯方式少，理論考試多，技能、操作、實踐能力考查少；一次考試定結論多，數次考試綜合評價少。
（3）考試題型不合理。客觀性試題比例大，而綜合性題少，這很不利于學生思維、分析、綜合能力的培養和創新精神的形成。
針對以上幾點問題，筆者對《單片機應用技術》課程的考核方法的改革提出以下幾點思考：
（1）豐富考試方法。根據《單片機原理及應用》課程的特點，我們可以采用筆試、口試、做設計、寫論文、進行實際操作，以及開卷、閉卷等多種方式。考試如果能夠強調能力，必然會引導教學走上“打好基礎、培養能力、發展智力”的正確軌道。
（2）改革考試成績評定分布。考前不劃重點，嚴肅考場紀律。堅持集體閱卷，閱卷后對試卷進行分析。平時成績占40%，包括出勤、作業、課堂回答問題的能力；實驗占30%，包括實驗報告成績及實驗考試成績。這些在課程開始即告之學生。由于平時成績占比例較高，學生從一開始就會注意避免重理論、輕實際，重考試、輕能力的傾向。另外，教學結束后，教師根據學生的專業，以及學習情況讓學生按要求完成一個綜合設計實驗，作為學生本門課程總成績的加分項。
（3）合理分配考試題型。針對大綱的要求，教師應合理分配客觀題目和主觀題目的比例，注重考核學生熟悉運用知識的能力。
（4）建立考試結果分析制度，不斷總結教學經驗。當發現問題時，教師應及時糾正，拓寬、疏通教學質量的有效反饋渠道，建立健全溝通機制。
5.結語
《單片機應用技術》是高職電專業學生一門重要的技術課程，學好該課程不但要掌握硬件知識，還要掌握軟件知識，是學生感到最難學的一門技術課之一。筆者本著激發學生的學習興趣，擴大學生的知識面，培養學生的創新精神的原則，提出了《單片機應用技術》課程改革的具體思路，所探討的教學的內容、方式和考核方法已經部分在實際教學過程中得到貫徹，有了一些初步的成果。《單片機應用技術》發展極快，要講好該門課程，教師要具有相當的實踐經驗和科研能力，并且要不斷地學習充實自己。教學是一門藝術，教學過程是一項復雜的系統工程，要建立一個完善的、更加合理的單片機課程教學體系，我們還需要不斷地進行探索和實踐。
參考文獻：
［1］謝敏.單片機應用技術［M］.北京：機械工業出版社，2008.
