单片机原理与接口技术范文精选

摘 要： 《单片机原理与接口技术》是一门理论性与实践性均很强的学科电子信息技术及自动化类专业的核心专业课程。它对培养学生的工程思维能力和解决问题的能力具有重要作用。为了提高教学质量，作者结合高职学生和本课程的特点，从教学内容、教学方法和教学手段等方面进行深入探讨，同时采用相应的实例予以说明。

关键词： 《单片机原理与接口技术》 教学内容 教学方法 教学手段

《单片机原理与接口技术》是电子信息技术及自动化类专业的核心专业课程，是一门理论性与实践性均很强的学科，它对培养学生的工程思维能力和解决问题的能力具有重要作用。传统的教学和单片机教材都过分重视知识体系的演绎和推理，而在学习单片机时概念枯涩难懂，缺乏形象化的语言，无法从学习中找到与现实生活的结合点，因而大多数学生对单片机课程产生了畏惧心理，影响了学习的积极性。因此，为使学生更好地掌握《单片机原理与接口技术》这门课程，对单片机课程进行教学改革是十分必要的。

一、《单片机原理与接口技术》教学内容的选取

在单片机原理与接口技术这门课中，笔者首先以单片机考证的要求为导向选取相应的教学内容，同时在授课中根据大学生电子设计竞赛的要求和学生的学习情况进行适当调整。笔者的最终目的是通过本课程的学习，使学生系统地掌握汇编语言的编程方法和C语言在这个领域的运用，掌握单片机的基本原理、接口和应用技术。笔者所用的单片机是8051系列，原因是笔者认为虽然其他系列单片机拥有着各自独特的优势和诱人的市场前景，但是51系列单片机借助广泛的工程应用背景和众多公司的不断改进仍然会是市场上不可或缺的一款主流系列［1］。

当前为了单片机原理与接口技术而设计的实验项目数量众多，为了方便教与学，笔者只是选取流水灯实验、十字路交通信号灯实验、键盘与数码管显示实验、液晶显示屏显示实验、信号发生器和数字温度计实验、串行片外存储器扩展实验（I2C接口）等几个重要而经典的实验。之所以选取以上实验是因为以上实验具有代表性和易结合性。例如单片机原理与接口技术这门课程的一些基本内容如：单片机的I/O口、内部的程序和数据存储器、单片机的指令和汇编程序的编写、定时和计数器、中断控制，这些都可以通过流水灯实验根据不同的要求，编写不同程序得以体现出来。以上这些实验都可以覆盖这些基本和常用的单片机原理与接口技术。在有限的时间内面对大部分学生将以上几个实验在课堂上讲解清楚已经足够，但是这并不意味着就已经完全掌握了单片机原理与接口技术这门课的所有内容。事实上，有一些优秀的课外书籍上的内容值得向学生推荐，如《51单片机应用实例详解》、《新概念51单片机C语言教程》等书，这些书对于学生锻炼自己在这方能的能力和增长自己的见识非常重要。

其次，适当增加单片机软件开发平台KeilμVision和Proteus仿真软件的讲解。在教学内容上，除了讲解单片机汇编语言，还以KeilμVision为开发平台，讲解C51的开发流程。同时在实验课上还引入Proteus仿真软件来做单片机的仿真分析和设计。

最后，适当增加32位嵌入式系统应用的相关知识。从技术上考虑，目前所讲授的MCS-51单片机定位在低端产品应用，而中高端的产品几乎全部是32位嵌入式系统应用，在这样的背景下，只讲8位的系统是无法满足未来技术发展要求的，也不利于学生的就业选择［2］。由于课时数限制，仅对32位嵌入式系统的基本技术做一个概括讲解，选择ARM9作为对象。

摘要:单片机原理与接口技术课程是测控专业一门重要的专业基础课,在专业课程体系中占据着重要的地位。文章以培养学员的实际应用能力为目标,在培养学习兴趣,夯实基础,加强动手能力和利用多媒体手段创新教学环节等方面进行深入探讨,并将这些方法应用到教学过程中,收到了较好的效果。

关键词:单片机?摇教学方法?摇实践

在1970年微型计算机研制成功后,单片微型计算机就随之出现了。单片机具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点,作为典型的嵌入式系统,以单片机为核心构成的智能化产品,成功应用于各行各业,如:工业自动化、智能仪器仪表、家电产品、通信、航空航天、军事等。单片机技术无疑是21世纪最为活跃的电子应用技术之一。

《单片机原理与接口技术》课程是测控专业的一门专业必修课,又是课程设计和毕业设计等教学环节中的重要手段。该课程的特点是概念多、名词多、逻辑性强、内容抽象,对于初学者来说入门难,一个知识点掌握不好就影响到学习的效果和兴趣。针对以上这些特点,总结教学过程中遇到的一些问题,进行了深入的思考,得到了一些看法。

一、从感性入手,培养学员的学习兴趣

《单片机原理与接口技术》课程入门较难,如何提高学员的学习兴趣在教学过程中显得尤为重要。“兴趣是最好的老师”!只要学员们有了对课程学习的兴趣,那么虽然课程较抽象,但是也能深入进去,把它学好!笔者在开课时,将单片机控制实验系统带到教室,给学员们演示实验系统的一些实验项目,边做边讲解其中的结构组成,并结合实物芯片来解释其功能,然后介绍本课程的内容、特点以及学习方法等。通过实物演示实验的方式,学员们表现出了极大的学习兴趣,使学员们在感性上对单片机系统有一个深刻的认识,这样一来,既提高了学员的学习兴趣,又为学好本门课程奠定了坚实的基础。

指令系统以及汇编语言程序设计是软件方面的知识,需要上机调试验证。在讲解本部分内容时,将课堂转移到实验室,讲解完指令,然后就可以通过编写小程序去验证。几个人一个小组,通过配合合作,既学到了知识,又锻炼了团队合作的能力。学员们一致反映,本来枯燥的程序设计,通过上机编程实验,变得有趣起来,引发学员们求知探索的强烈欲望。

二、夯实基础,软硬件有机结合

摘要：根据“单片机微机原理与接口技术”院级平台课程建设规划，结合应用型“卓越工程师”培养的基本要求，提出了基于精品课程的平台课程建设方案，阐述了课程建设的基本内容，说明了相关以卓越工程师为培养目标的课程实训方案，全面提高学生的实际应用能力，增强其创新意识，最后提出了课程建设的未来规划。

关键词：卓越工程师；创新实践；单片微机原理与接口技术

作者简介：孙冬梅（1975-），女，安徽合肥人，南京工业大学自动化与电气工程学院，副教授；张广明（1965-），男，江苏江都人，南京工业大学自动化与电气工程学院，教授。（江苏?南京?210009）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）29-0047-03

“单片微机原理与接口技术”是工科院校自动控制、工业自动化、测控技术与仪器、电气技术、电力系统及其自动化、自动化仪表等自动化类专业学生必修的一门专业基础课，是一门理论性和实践性都很强的课程。目前在很多学校都进行与本课程相关的精品课程建设，但是也有一些学校由于师资力量缺乏等原因，授课点分散，没有进行合理的建设。

2010年，教育部启动“卓越工程师教育培养计划”。南京工业大学（以下简称“我校”）作为首批批准的高校之一，也展开了相应的工作。2011年教育部党组4月25日发出关于教育战线学习贯彻总书记在庆祝清华大学建校100周年大会上重要讲话精神的通知，向各高校提出了“全面提高高等教育质量”的要求，其中强调要强化实践教育环节，引导学生在投身实践中不断提高实践能力和创新能力。

为响应国家号召，适应学校应用型卓越工程师培养要求，本文以南京工业大学（以下简称“我校”）自动化与电气工程学院为例，介绍了以院级平台课程建设为形式，以整合并有效利用资源和培养高素质优质人才为目的的平台课程建设方案，努力构建一个开放的、以学生为中心的、基于卓越工程师培养的综合平台。

一、课程现状和建设思路

摘要：文章介绍了《单片机原理与接口技术》课程的应用、特点，对单片机课的教学改革进行了探讨。

关键词：单片机；课程；教学改革

《单片机原理与接口技术》课程涉及的知识点多，对技能要求全面，使得学习者备感困难。同时，由于高职学生的知识接受能力弱，传统教学方式必然造成学生听不懂，跟不上，进而厌学。面对以上问题，本文试图就高职特色的《单片机原理与接口技术》课程教学改革作一探索。

《单片机原理与接口技术》课程的特点

单片微型计算机因其具有集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低等特点而在过程控制、数据采集、机电一体化产品、家用电器、智能化仪表和网络技术中得到大量使用。国内高校、中专、高级技工学校都相继在计算机工程、软件工程、工业自动控制、机械电子工程、精密仪器、电工电力电子、电子工程等专业开设了《单片机原理与接口技术》课程。越来越多的企业也把掌握单片机技术作为招聘技术人员的标准之一。

高职院校中，由于学制限制，学时少，不少院校和专业将《单片机原理与接口技术》课程也作为对非计算机专业学生进行现代计算机技术的第二次认识和启蒙教育，因此该课程显得更为重要。学生一般都要进行计算机应用基础的学习，完成对计算机的初步认识和基本操作的学习。如果学生缺乏相关的硬件训练，将对计算机应用的理解和学习造成障碍。《单片机原理与接口技术》课程集成了计算机组成原理、微机原理、汇编语言等课程的相关内容，并且包含单片机技术本身的知识体系。单片机“麻雀虽小，五脏俱全”。为了弄清单片机的一个概念，往往要牵扯到更多的新概念。因此在学习单片机原理与接口技术的过程中，很多学生感到困惑和吃力。

根据学生特点和课程特点，教学中应注意的几个问题

《单片机原理与接口技术》教学中必须强化基础、注重应用，进行模块化教学。同时要把握好教学与培训、理论与实践两个方面的关系。教学与培训是有区分的：教学是强调系统的基础知识，培养学生进一步学习的能力；培训则是对有一定基础的学生进行短期强化训练，尽快上手，进入角色。教学必须由易到难，符合认知规律。教学内容既要有一定的先进性又必须相对稳定。单片机基础知识相对稳定，而接口芯片的发展则可以用日新月异来形容。单片机作为一门技术，《单片机原理与接口技术》课程必然是以实验为主的课程。

[摘 要]单独开设单片机原理与接口技术的理论课程和实验课程，教学内容及其系统性大大增加了。理论教学内容模块化，采用贯穿的实例将知识点构成有机的整体以及软件虚拟仿真教学，使课堂教学前后连贯、生动形象。独立实验克服了实验受课堂教学的束缚，时间灵活，选修实验有效增加，激发学生实验的主动性，有利于学生的专业培养和个性发挥，切实提高教学效果。

[关键词]课程教学 教学改革 独立实验 单片机

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）01-0158-03

随着计算机应用技术的迅速普及，单片机原理与接口技术课程是作为机电等相关专业的主干课程开设的，是理论与实践结合非常紧密的课程。[1]主要介绍一种典型类型单片机的基本硬件组成，指令系统和程序结构，单片机常用接口芯片的接口电路及编程，单片机的实际系统应用等。[2]通过该课程的学习，学生具有开发单片机应用系统的初步能力，包括软件、硬件及系统等，为后续的专业课程设计和毕业设计打下良好的基础。为了提高单片机的教学效果，人们也不断进行教学方法、内容、手段的改革与探索实践，取得了一定的成绩。[3] [4]不过学生仍感觉到课程内容抽象，建立单片机系统的概念困难。当然这与学生自身的相关知识储备有关，但从单片机教学的角度出发仍然有许多方面值得教师研究和探索，切实有效提高课程的教学质量。

一、单独开设单片机理论课程和实验课程

单片机课程的传统教学模式是把理论教学和实验教学作为一门课程来进行的，也就是常说的理论和实验混编课程，实验形式叫课内实验，这是大多数课程采用的教学模式。[5] [6]这种模式对实验内容多、实践要求很高的单片机课程教学明显不足。

首先，是实验学时数明显不足且难以协调。原来的单片机课程总学时为48，其中包括安排了10个学时的实验。这对于课程实验学时的占比来说已经是比较高的了，但对于单片机这类课程要进行较全面系统的实践训练是远不够的，只能安排少学时的验证性实验，同时也给出了参考程序和实验步骤。这样虽然加快了实验周期，但学生独立思考能力、动手实践能力和创新能力得不到有效的锻炼。同样随着单片机技术的发展，串行通讯及低功耗串行器件在微控制器中的广泛应用，要求掌握的内容也在增加和变化，38学时的课堂理论学时也是不够的。在课程总学时确定的情况下，调整实验与理论之间的学时分配也很困难。

其次，理论教学限定了实验时间的灵活性和内容的扩展性。对于混编课程，课堂理论教学和实验教学最终给出一个总成绩，理论和实验各占一部分，两者在时间上就存在制约。一般是课堂教学结束，实验也基本上要完成，否则将会影响考试的时间安排和成绩的评定。这样就造成实验周期较短且相对集中，在这段时间实验室的负荷非常高，实验的时间安排非常紧密，灵活性受到很大的限制，甚至影响正常的实验开展。

【摘要】实验教学在单片机原理和接口技术中占有核心地位，如何提升试验教学质量是所有科研工作者共同研讨的问题。本文分析了单片机在实验教学中的缺陷，并且提出了针对性的实验教学课程方法改革的措施，针对改革的方式进行了相关的实验分析，通过实验结果和传统教学结果的比对分析，新型的实验教学技术很好的提高了学生的动手能力，完成了实验教学的进步要求。

【关键词】单片机；接口技术；教学实验

单片机实验在单片机理论教学中，具有非常重要的实践作用。我们通过单片机教学实验，可以很好的提升学生动手能力，让学生在动手的过程中认识到其工作的特性和原理，对理论知识有一个非常直观、系统的认识和了解；除此之外，还可以加深学生对理论知识的印象和解读能力，使得学生在实践的过程中掌握单片机的关键理论知识和相关技术。

一、现有实验教学方式的不足

1、内容的系统性存在缺陷。实验课程的学时在课程总学时当中受到非常明显的遏制，假如说在原有的计划上安排了10个学时的实验课程，但是这些实验学时对单片机实验教学的实践需求是远远不够的。为了在有限的时间内把单片机的实验内容最大化讲解，实验课程的环节中穿插了非常多的论证性实验，并且教师会给出一定的程序步骤。在实验的时候，学生都是被动跟着教师进行，对于实验内容的认识依然停留在书本知识方面，缺少新器件和电路应用方面的实际操作训练。虽然说这么做加快了实验的周期时间，但是本着实验课程锻炼学生的实践操作能力和思维能力的目标依然没有实现。虽然说部分学生对于知识是一知半解，但是完全依照书本操作步骤进行，也可以完成相关的实验，但是这样的情况依然无法满足学生训练单片机内容的实践操作要求。

2、时间的灵活性非常古板。因为实验成绩是课程总成绩的少部分，因此当课堂教学内容全部结束的时候，所有的实验教学课程都要结束，要不然会影响到学校安排考试和成绩测评的安排，鉴于这样的原因，实验周期时间短和相对集中就成为了主要问题。在这部分时间内，实验室出现高负荷情况，每个班级的实验时间都安排的很集中，经常会出现下组学生等待上组学生做完实验等实验设备的情况，灵活的时间因此受到非常大的限制，并且影响到学生实验课程的教学质量。

3、综合性实验无法开展。因为单片机的价格非常低廉，体积还很小，相应的功能也在不断的完善，成为现代工业技术中非常理想的一种微控单元核心构件，尤其实在工业过程控制和智能仪器仪表方面应用非常广泛。单片机实例应用是非常容易就可以被利用在实验教学过程中的，因为这样不单单可以让学生建立一个非常系统的单片机知识系统，还能够让学生体验到单片机在实际应用中的价值。但是因为现实教学情况的限制，如此综合性的教学实验并没有被安排实验教学中，只是作为小部分的选修内容。

二、单片机实验教学的有效改革

摘 要 针对二学位学生具有不同学习背景的情况，重点从改善教学方法上下功夫，使他们发自内心地接受并主动去学习本课程。本次教改取得较好的教学效果，同时，这些方法对其他比较抽象的课程的教学改革具有一定的借鉴意义。

关键词 二学位；单片机；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）14-0096-02

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

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

Key words second degree； single chip microcomputer； teaching reform

1 引言

摘 要 从《单片机原理与接口技术》具体的教学活动出发，让学生打好创新基础，形成创新性思维，激发学生的创新动力并引导学生保持创新毅力。所采用的方法和手段能积极引导学生学习《单片机原理与接口技术》课程的能动性和创造性，增加了学生学习该课程的气氛，提高了学生的创新能力。

关键词 创新 单片机原理与接口技术 教学

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A

0引言

在“大众创业、万众创新”的新形势下，大学生创新能力的提高关系到我国创新型国家的建设。如何提高大学生的创新能力是一项重要职责和历史任务。尽管众多文献探讨了提高大学生创新能力的方法、策略和手段，然而这些文献均是站在宏观的角度，给出的建议均比较抽象，没有把如何提高大学生的创新能力与课程的具体教学活动结合起来，因而收效有限。本文结合《单片机原理与接口技术》课程，以培养“创新型”的新世纪大学生为目标，通过通信工程专业学生必修的《单片机原理与接口技术》课程作为平台，对如何实现创新型的《单片机原理与接口技术》课程教学活动进行探讨。

1面向“创新”的《单片机原理与接口技术》教学

1.1引导学生形成创新性思维

要培养学生的创新思维，就需要不断激发学生的学习兴趣，并引导他们去想象和推理。在进行《单片机原理与接口技术》教学时，教师可以举一些现实生活中的实际例子以激发学生的兴趣。如导弹的导航装置、计算机的网络通讯与数据传输、电扇遥控、电子宠物等等，这些设备里面都有一颗单片机芯片。笔者在上《单片机原理与接口技术》课程时曾经举一个例子。我们在学习模拟电子时，学习了P-N结，在P-N结的基础上构成了二极管和三极管。然后我们学习了三极管的特性，并且知道当三极管处于放大状态时形成各种形式的放大电路，然后在放大电路的基础上构成各种集成电路（芯片），如运放、稳压电源、各种CPU芯片等。这些芯片都是由半导体构成，进一步说是由由半导体构成的P-N结构组成，再进一步说是由P-N结构成的三极管组成。再进一步引导学生思维，如既然现在所有的芯片都是由半导体作为基础材料，那么这种材料的特性可能会限制芯片的使用温度和工作速度，能否寻求一种更好的可以替代半导体的材料（比如纳米材料）来制造芯片，让芯片的工作温度更高、功耗更低、速度更快？这些芯片与未来的量子计算机有什么关系？这样通过引导进一步激发了学生的创新性思维。

［论文关键词］单片机原理与接口技术　设计性实验　教学改革

［论文摘要］文章分析了电子信息工程专业单片机原理与接口技术课程教学的现状，认为提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点，指出设计性实验开设中要注意理论与实验的衔接、验证性实验与设计性实验的衔接、课堂与课外的衔接，并不断完善适合设计性实验的评价体系，提高人才培养的质量。

电子信息工程专业作为实践性、应用性非常强的理工科专业，学生必须具备扎实的基础理论知识，具有较强的实验技能，今后才能顺利地从事电子设备和信息系统的维护和研发。要实现这个目标，必须十分重视相关课程的建设，搞好实验教学改革。而单片机原理与接口技术课程作为电子信息专业的一门专业主干课程，其应用性非常强，设计性实验开设质量对于学生今后就业、工作至关重要。

一、教学现状

单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业核心课程之一，理论的重要性不言而喻，但在实验教学方面大都还是停留在传统的实验模式上，离培养学生实践动手能力和创新精神还有差距。很多学生反映，课程学习下来理论基本掌握了，验证性实验也能顺利完成，但要真正完成一个实际项目时，却无从入手。出现这种现象原因是多方面的，笔者认为主要有：

1.教学模式方面的原因。传统教学方式中，教师主要注重于理论的完整性和知识结构的完备性。理论上从单片机的结构讲起，然后讲汇编指令和c语言编程，再讲硬件接口及相关的程序编写，最后讲一两个实例，课时也就差不多用完了，再想讲其他东西就没有时间了。实验也注重基本原理和基本方法的训练，为了让学生认识单片机的基本组成和基本指令，所开出的实验就占了大部分实验课时，最后只能做几个综合性实验或做一个简单的设计，这样就结束了整个课程的学习。

2.教师方面的原因。自从高校扩招以后，学生的数量剧增，而教师并没有同比例增长，教师承担的课时量太大，教学压力过重。具体到单片机原理与接口技术这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够的问题。如果要改革实验教学的模式，以设计性实验为主的话，教师就要投入非常多的精力。

3.评价体系方面的原因。就评价体系而言，目前通行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机原理与接口技术课程，就会存在这些问题：学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。

在单片机原理与接口技术课程中尝试一体化教学法

近几年论文联盟，笔者一直担任电子专业单片机原理与接口技术课程的教学，在教学过程中发现了如下问题：首先，不少学生对电工基础、模拟电路、数字电路等电子专业基础课的内容掌握不牢，影响了该课程的学习；其次，单片机原理与接口技术课程内容抽象，理论性、实践性和综合性很强，又同时涉及软件和硬件知识，对学生的综合素质要求比较高，而学生水平跟不上，教学难度大。针对这些问题，怎样才能让学生比较容易地理解和掌握这一门课程，成为本课程教学研究与改革的重点任务。因此，笔者在教学实践中，通过不断试验，多次与单片机教研组老师交换意见，总结教学经验，认为一体化教学能让学生在做中学、学中做，把复杂的知识直观化、项目化，有效地调动学生的学习兴趣，可以收到较好的教学效果。

一、传统教学与一体化教学比较

传统教学一般先理论讲授，后实践操作，在理论指导下完成实操。理论教学通常在教室进行，实践教学实训室进行，理论与实践分开授课。这种模式的突出弊端在于理论教学与实践教学脱节，导致理论知识难以及时消化，操作训练不能连续，学生虽然经过多次训练仍不能掌握操作技能，教学效果不理想。

一体化教学是指在同一空间和时间内同步进行的教学，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实顺序，而是做中学，学中做。一体化教学具有三个特性：①空间和时间的同一性；②认识过程的同步性；③认识形式的交错性。

下面，以“输入/输出接口技术”为例，具体说明这两种教学方法的区别。

传统教学：教学以老师讲解为主，先介绍输入/输出端口名称、作用、特点等各知识点，让学生在识记的基础上做作业，并利用单片机实验箱验证各知识点。

一体化教学：教学以老师为主导，学生为主体。教师先下达项目书（制作霓虹灯），然后组织学生研究讨论，制订方案，补充制作过程所需要的知识（输入/输出端口名称、作用、特点等），然后进行项目制作，完成作品，并在教师指导下进行项目评价和总结，最后针对学习成绩好、有兴趣的同学布置技能拓展项目。