单片机原理与应用范文精选

【摘要】《单片机原理与应用》是实践性和应用性都很强的学科，是高职院校电子、电气等相关专业最重要的核心课程之一。针对当前高职院校单片机课程的教学现状，论述单片机教学改革的必要性，并从教学内容选取、教学方法使用、加强实践环节、考核方式确定等方面提出教学改革思路和方法。

【关键词】单片机；教学；改革

当今世界，单片机在工业过程控制、智能仪表、计算机集成控制、人工智能、通信设备的智能化方面应用非常广泛，而且随着电子和计算机技术的发展，以单片机和各种微处理器为核心必然是实现智能化技术的主流方向。同时，《单片机原理与应用》是高职院校电子、电气等相关专业最重要的核心课程之一，是一门实践性、应用性很强的学科，该方向对学生进行毕业设计和就业都起着重要的作用。

《单片机原理与应用》传统教学一般包括理论课和实践课。理论课学生普通反应知识抽象、难学、难懂，学了后面又忘了前面，学生学得吃力，老师教得辛苦。实践课主要采用验证性实验，学生只要连线正确、程序输入无误就能看到结果，这样往往造成学生只关注实验结果，而忽略了思考过程。学生无法从中提高分析问题、思考问题、解决问题能力，甚至到最后还是无法独立设计一个简单的单片机系统，实践动手能力非常差。这样的教学方法不能体现单片机实践性和应用性强的特点，也与社会发展脱轨，因此，《单片机原理与运用》教学改革迫在眉睫。我们总结了以往教学过程中的一些经验和教训，提出以下几点《单片机原理与运用》教学改革的思路和方法。

1.教学内容选取

以培养学生具备从事单片机系统设计岗位能力和相关职业群为目标，增强学生实践动手能力和工程实际运用能力为导向，来选取教学内容。在本课程的开始的时候，介绍单片机的发展现状，例举日常生活中单片机控制的设备，把科研项目或往届毕业设计中的一些应用板带进课堂，通过图片、实物展示使学生对单片机有一定的感性认识，激发他们的学习兴趣和热情。

选取以单片机C语言贯穿各章节，并且是项目化教学形式的教材。C语言可读性、可维护性和可移植性都比汇编语言好，在实际单片机设计中，基本上都采用C语言。项目教学改变了传统教材内容安排强调只是系统性为主的思路；把课程教学内容划分为若干个项目形式来完成，项目又以任务的方式出现，突出体现高职生理论知识“必需、够用”的原则。

多增加日常生活常见案例为项目，每个项目又包括几个任务，通过每个任务的完成过程，使学生学习相应的理论知识。通过常见案例的剖析，引起学生的注意，激发他们的兴趣，每个任务完成后，教师进行知识点得总结，这样学生在实践动手中不知不觉就掌握的理论知识。比如交通灯控制系统，这一项目可以分成单片机控制单灯亮灭、流水灯控制、定时器控制流水灯、带时间显示系统等，其中通过单片机控制单灯亮灭这一任务的设计，学生可以学习单片机结构、I/O口、单片机最小系统等基本知识。通过流水灯控制这一任务，学生可以学习单片机C语言的各种语句等。

摘 要：围绕如何提高单片机原理与应用课程的教学质量，在教学内容设计、教学手段改革及教学方法的创新上提出改进建议，并作了有益的尝试，收到了很好的教学效果。

关键词：单片机 教学改革 案例教学

单片机自问世以来，以其极高的性能价格比，以及抗干扰能力强、控制功能强的显著特点，广泛应用于实时工业控制、机电一体化产品、智能化仪表、通信产品、家用电器及军事装备等领域。因此，即使为选修课，该课程也越来越受到学生的追捧。“麻雀虽小，五脏俱全”，单片机虽只是一个芯片，但其内涵非常丰富，知识点多，内容抽象，要在短时间内使学生既熟练掌握单片机原理又能够娴熟应用于实践的难度很大。那么，怎样才能大幅提升课程教学质量呢？在对单片机教学实践过程中，笔者在以下几方面进行了有益的探索。

1 合理设计教学内容，提高授课质量

教学内容的设计包含两个层面：

1.1 内容的优化整合

在很短的学时（仅20学时）内，如何使学生最大限度地掌握单片机知识，是一个急需解决的问题。针对这一问题，笔者在以下两方面进行了尝试。

1.1.1 内容的取舍

摘要：《单片机原理与应用》是一门应用型的技术课程，需要实验课程和理论课程教学的相结合。本文从理论教学与实验演示、实验教学方法的改革，考核方式的改进等方面进行研究和探索，提出一系列的改革思路，并取得一定的成效。

关键词：理论教学 实验演示 考核方式

1.引言

《单片机原理与应用》课程是一门工科专业学生必修的实践性强的技术课程，有几个主要的任务：首先，让学生掌握单片机的基本原理与应用，了解单片机的内部结构、硬件部分的工作原理及使用方法和单片机应用系统的组成原理，其次是掌握单片机的编程语言和编程方法以及软件开发技术和单片机系统常用接口、扩展电路及其C语言应用程序设计，最后使学生较为熟练地掌握一种类型单片机产品的应用开发技术，从而有能力进一步对其它单片机产品的应用系统从事研制和开发工作。现行的单片机教学模式主要采用理论和实验分开的教学模式，这种教学模式体现出以下几个特点：第一，理论课时所占总课时的比例非常大，通常情况下，实验课时与理论课时的比例低于1:3, 而且以验证性实验居多，造成设计性、综合性试验更少，学生要在这么短的时间内完成单片机的实验课程和提高他们的动手能力，是一项非常艰巨的任务；第二，理论教学和实验教学分开授课，实验课单独设置。教师一般先进行理论教学，实验课一般被安排在理论课结束一段时间后才进行，这种传统的教学方式，学生一般处于被动的学习状态，学生在教师的指导下，按实验书上的统一的步骤进行，最后得到大致相同的实验结论，而很少能达到通过做试验加深对抽象理论知识深入、透彻理解的目的，因此这种教学模式在一定程度上制约了实验课程的作用；第三，理论教学内容和实验室的设备陈旧，对学生以后从事的电子研发工作作用有限。很多高校的单片机教师还是采用十几年前出版的教材，实验室的设备也是现在市场上很难再找到的单片机型号和一些设备，目前电子产品每几年就会更新换代一次，过于陈旧的实验设备不利于学生的学习；第四，实验评价程序不完善，没有起到提升学生综合实践能力（包括设计思维、操作能力、处理方法、技能应用等）的目的[1]。

2.教学改革思路

随着《单片机原理与应用》课程教学改革的不断发展和完善，努力提高学生的动手能力是现在教学改革的重要任务。探讨如何使理论教学更加贴近、更加面向实践应用，找出“理论与实践交融的教学方法和手段，合理、有机、有序地安排理论教学和实践教学内容，用最少的教学时数达到最佳的教学效果，实现理论教学和实践教学相互补充、相互促进、共同提高的教学目的[2]已成广大高校教师的共识。

笔者通过几年的单片机教学实践积累，发现教师如能在教学过程中处理好理论教学和实验环节，尝试在理论教学的过程中，通过一边讲解理论知识，同时通过课堂实验演示理论知识，这种打破理论教学和实验教学分离的方式，将两者有机结合，可有效激发学生的学习兴趣和提高学生的学习热情，能够有效的提高教学效果。同时对单片机实验教学的内容和考核方法也提出了一系列改革的思路和意见。

⑴要实现理论与实践合理、有机的交融的教学方法和手段，需要在理论课程讲授的同时，配合相应的现场实验演示

摘 要：单片机是一门涉及电子、自动化、计算机等技术的专业基础课，具有较强的综合性。目前，单片机在工业控制、智能仪器仪表、外设控制、智能化家电、机器人等方面已被广泛应用。作为电气、自动化、测控、机电一体化等专业的核心课程，单片机这门课程在学生专业技术培养中越来越显示出它的重要性与地位。

关键词：单片机；嵌入式系统；检测电路

一、紧紧围绕教学目标修订教学大纲

根据单片机课程的教学目标，本着以学生为本、淡化理论、突出实用、加强实践、力求知识的系统和完整为原则，重新修订了教学大纲。

第一，对教学内容进行了合理的取舍。

第二，重新确定了教学重点内容。既然确定“能够开发简单的开关量”产品并确保理论知识的系统性为本门课程的教学目标，那么理论教学重点就放在开发“开关量控制”所必需具备的基础知识上面，即：单片机的内部结构、指令功能、应用程序的编写、中断系统、定时、计数器等。这些内容融会贯通就必须“精讲多练”，所以我们把删除的知识所占用得课时按照一定比例分配给这些内容的理论课和实验课，突出其重要地位。

二、改革教学方法，提高教学效果

单片机系统有着强烈的现实性，对教学方式不应是单一的固定模式。可以采用：

摘 要： 根据电子信息类人才培养方案，本文对《单片机原理及应用》课程进行全面改革，采用“理论讲授、实验练习、课程设计、电子实习”四阶段教学新模式，使该课程的教学更适应社会的需要。

关键词： 《单片机原理及应用》 课程改革 教学实践

《单片机原理及应用》课程是一门面向应用的、具有很强的实践性与综合性的课程，在通信类专业整个课程体系中，单片机知识处于承上启下的核心地位，一般通信系统和智能仪器仪表的实现都离不开单片机。随着计算机相关技术的快速发展，以单片机为最小系统开发的产品层出不穷，为了适应新世纪对电子信息类人才的培养需要[1]，《单片机原理及应用》课程教学需不断更新。

本课程是一门综合性、实践性很强的课程，通常分为理论教学与实践教学两部分[2]。从理论教学来说，基本以教师课堂讲授为主，由于该课程接口芯片多、内容抽象、编程难度大，对初学者来说入门较难，学生无法深入理解芯片的原理和指令与程序的运行。从实践教学来说，实验内容多为验证性实验，学生只需要观察和分析实验结果，没有充分发挥自主学习能力，教学效果有限。

现依据多年来的教学实践过程，摸索出一套基于“理论讲授、实验练习、课程设计、电子实习”四阶段的教学新模式，现谈谈此模式下的改革措施。

一、改革课程内容

以知识为基础，以能力为核心，构建“基于应用对象的单片机硬件设计及编程”课堂教学新方法，确保教学内容的合理性、实用性和先进性。打破传统的循序渐进式的教学方法，以典型项目实例分解模块，以各个模块构建知识，前后连贯，层层递进。最后，将前述内容以应用实例进行综合，达到以“应用”为主线连接所学知识内容的目的，加深学生对教学内容的理解和运用。

对教材内容进行选择与结构优化，体现新知识、新技术、新方法，力求“适用、通用、实用、易用”。在突破传统教材框架的方面进行了一些尝试与探索，考虑了教材内容编排的基础性、系统性，引入了反映最新科技发展的知识。内容选材上，选用了STC89C52RC系列单片机作为介绍微处理器的重点，加深对单片机组成与工作原理的理解；在内容上淡化芯片内部组成，从编程所需角度介绍功能，强化其接口连线、应用及总线连接技术，为应用单片机硬件开发奠定基础；从实用的角度着重介绍了串行A/D、TLC2543、SED1330系列大屏幕LCD、全双工单片MODEM、高速并行USB接口芯片与单片机接口电路的设计和使用方法。

摘要：针对单片机课程教学上存在的问题以及创新人才培养的需要，在理论教学、实验教学两个方面提出了一些见解和方案，建立以兴趣为引导，以单片机系统的设计为主线，以理论和实验相结合为宗旨，以培养创新能力和实践能力为目标的单片机课程教学体系。教学结果表明，改革后的单片机教学有效地提高了学生的专业能力和创新能力。

关键词：单片机；Proteus仿真；C51语言；虚拟实验室；创新培养

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）30-0123-02

An Exploration on the Teaching of the SCM Course

YU Lei， LIU Huai-yu

（Huaibei Normal University， Huaibei 235000， China）

Abstract： For the existing problems in teaching of SCM（single chip microcomputer） course and the need for innovative personnel training， some ideas and plans in Theory Teaching and Experiment Teaching are given. To establish teaching system of SCM， it takes the interest as the guide and the design as the main line， with the combination of theory and experiment for the purpose， it also takes the training of innovative ability and practical ability as the target.The result shows that it improves the students' professional ability and innovation ability with the new teaching system.

Key words： SCM； Proteus simulation； C51 language； virtual lab； innovative training

摘要：本文针对《单片机原理与应用》课程进行教学方法与教学手段的改革，提出了将传统教学与现代教学手段相结合、实践教学与课堂教学相结合方式，并论述了改革后的实施效果。

关键词：教学改革；实验教学；实践教学

【中国分类法】：G420

0引言

传统的单片机教学采取先基础后应用的模式，即先讲授单片机的硬件结构，再讲指令、编程、系统扩展和各种器件的应用，最后讲一些实例，按照这种教学结构，往往使学员感觉枯燥无味，学习兴趣不浓，有的学员甚者认为单片机用处不大，体会不到单片机在实际应用中的重要作用。怎样才能激发学员对单片机课程的兴趣和积极性呢？我认为单片机理论知识教学中应紧密联系实际，使抽象知识形象化，同时在教学手段上也要进行改革，如在实践教学中采用在实验室上课的方式，通过课程设计和毕业设计的教学实施来提高学员对单片机的应用能力。

1 教学方法的改进

在课堂教学中，利用多媒体作为教学的辅助手段，与传统的教学手段相结合。对于需了解的内容，采用多媒体教学可以提供更多的教学内容，对于需要理解和掌握的内容，则采用传统教学和多媒体教学相结合的方式。因多媒体教学只能在形象上方便学员的认识与理解，不能代替课堂上理论和概念上的训练过程，所以教学中采用两种方法相结合的教学方式，通过发挥其各自的优势，是提高教学质量的好方法。

在理论知识教学中紧密联系实际，使抽象知识形象化。如可以这样介绍单片机中的“堆栈”：如在仓库里存放货物时，最先存放进去的货物总是最后才能取出，反之最后存进去的货物总是最先取出，这种存取货物的规则就是“先进后出，后进先出”，在单片机中把这种存放数据的操作为“堆栈”。为什么要这样存放数据呢？当存放一批数据时，通过堆栈定义可知用户只需知道第一个数据的地址单元即可，简化了数据存放操作。那么堆栈位于单片中的哪个区域？在单片机中采取用户根据需要自己确定堆栈区域，即通过设定堆栈指针sp的值来实现，如sp的值等于66H，即堆栈指针指向66H单元？在51单片机中，sp所指位置并非就是数据存放位置，而是数据存放的前一个位置，如指针指向66H单元，那么第一数据的位置是67H单元，而不是66H单元，为什么会这样？教员可在讲堆栈命令时再详细的将其原因。介绍单片机理论知识时引入生活中的实例，可使学员把难想象、难理解的内容变得易于理解。

摘要：单片机原理与应用是各高校电子信息类相关专业的一门很重要的课程，其教学质量结果不但决定了学生对单片机应用设计的水平，也影响学生的就业结果。本文分析单片机技术以及我国电子行业发展的特点，并以此对单片机课程教学改革进行探索。

关键词：单片机；课程教学；探索

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）08-0078-03

单片机原理与应用是各高校电子信息类相关专业的一门很重要的课程[1-2]，其教学的质量直接决定了学生对单片机应用设计的水平，从而影响学生的就业结果。笔者多年来在国家经济改革与发展的前沿城市广州进行学习，并深入相关企业工作和进行技术交流，深刻感受到了近年来单片机发展的迅速，以及企业对单片机技术人才需求的发展趋势。因此，为进一步加强教学和实践的联系，和促进学生适应当前单片机电子技术发展的需要，笔者认为有必要对高校学生的单片机原理与应用课程教学进行思考，结合当前单片机技术发展的趋势，把握时展的特色，对单片机课程教学模式作进一步的探索和改革，最终实现学生学有所长，学以致用，培养出单片机应用开发的相关公司和企业急需的技术人才[3]。

一、单片机技术发展的趋势

当前单片机发展非常迅速，为了占领不同的应用领域市场，各单片机制造厂商根据自己的优势和市场需要进行定位，开发出具有自己特色的产品。因此，单片机种类繁多，各有特色，且主要发展的方向可以总结为以下几个方面[1-4]。

1.技术成熟，性能稳定。自从1976年9月美国Intel公司推出了MCS48系列的单片机以来，8位单片机经过近四十年的不断发展，淘汰和再发展的市场循环选择，适用于不同应用场合的单片机技术越来越成熟[1-5]。耐低温、耐高温和低功耗等技术的发展也使得单片机的应用领域范围得到不断的拓展。另一方面，越来越细化的应用也促使单片机技术向更高的要求和指标发展，经过多年的积累和改进，单片机技术也正更加完善和深化，性能也更为完善。

2.速度越来越快。由于精简指令集结构和指令处理流水线技术的提出和发展，单片机指令操作也出现了采用同步执行方式，大大缩短了单片机如取指等的运行时间。因此，单片机的运行速度得到了大幅提高，指令速度可高达100ns[2，5]。

摘要： 基于目前《单片机原理与应用》课程教学中存在的问题，提出以学生动手能力和编程能力为主的教学理念，在课堂上引入Proteus和keil软件，使学生在课堂上实时看到控制对象的实际效果，并且强调学生的互动与参与。为学生的毕业设计和电子竞赛打下坚实的基础。

Abstract： A teaching philosophy method for improving the student ability and programming ability was proposed. By introducing the proteus and keil software in the classroom， students see the control object in real time and can do it themselves. It helps to lay a solid foundation for students graduating from design and electronic contest.

关键词： proteus；keil；单片机；教学改革

Key words： proteus；keil；single-chip microcomputer；teaching reform

中图分类号：G40 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）07-0219-02

0 引言

《单片机原理与应用》这门课程是一门实用性很强的课程，目前是讲课28学时、实验12学时，一共40学时。以前的教学都是主要讲述单片机的硬件结构以及相关的组成部分的工作原理，对编程的要求不高，而且用的教材一直是以汇编语言为基础的，这样学生学习起来，单片机的汇编语言指令系统容易与另一门课程《微型计算机原理与应用》的指令混淆。而且汇编语言编程对于有些学生而言有些难度，不太容易记住。在《单片机原理与应用》这门课的12个学时的实验中，大部分学生刚对编程环境有些熟悉，刚进入状态，实验就已经完了。很多学生学完《单片机原理与应用》这门课后，让他编写一个简单跑马灯的程序都无法完成。这样对学生后期要参加的一些竞赛活动都会有一些影响，如全国大学生电子竞赛、飞思卡尔电子竞赛等竞赛活动中，都会用到单片机，而且对学生的编程能力有一定的要求。以前参加竞赛的学生都是利用暑假时间来重新学习单片机的编程知识，这样学生就会花一部分时间去补习学过的知识。而且在毕业设计中，很多学生对于课题中用到的单片机的相关的编程也不太会。鉴于目前《单片机原理与应用》这么课程教学与实践中存在着的以上问题，所以《单片机原理与应用》这门课有必要进行课堂教学的改革。我们将通过改变教学观念和模式，注重实验动手能力培养和分析解决能力培养，在考试考核等方面也相应的改革尝试。

1 改革的理念及思路

1合理使用多媒体课件可以弥补传统教学的不足

传统的单片机原理与应用课程教学的课堂上，大多单纯依靠老师的讲解。老师为了把一些抽象的概念，难懂的知识点讲解清楚，往往需要花费大量时间。并且，即使花费了大量的时间，有时因为硬件设计、系统开发等内容，也不容易在简单的平面教学中清楚地讲解，不能使学生产生感性认识。运用多媒体课件与传统教学相结合，把传统教学中难讲难理解的知识做成多媒体课件，不仅可以节省大量教学中板书的时间，还可以提高教学的质量和效率。同时老师在课堂上使用的多媒体课件一定要经过精心的准备，内容要选择难讲难理解的典型事例，通过仿真把结果动态演示出来，即能加深学生对问题的理解，又能激发学生的学习兴趣，灵活应用现代教学手段，突出解决该课程中实践性强的知识点，与传统教学相结合，对重点和难点内容进行透彻、清楚的讲解，使表现形式更加形象化，更容易理解，从而提高学生的学习兴趣。除了课堂教学，还可利用网络资源来最大限度的丰富课堂外学习，建立大范围的教学资源平台—教学网站，尽量实现优质教学资源共享，避免不必要的人力物力的浪费。利用教学网站，给学生提供学习与应用单片机技术的网络平台，开成良好地互动，真正实现教与学的有效整合[2]。

2选择合适的多媒体课件以满足教学需求

把多媒体课件应用到单片机课程的教学过程中，使得单片机教学不再枯燥，不仅可以使学生提高对理论知识的认识，而且通过仿真实例可以使学生熟悉单片机系统的开发方法，进而培养学生的动手和实践的能力。但是多媒体课件良莠不齐，必须选择合适的多媒体课件否则事得其反。首先，电子课件的开发工具有很多种，每种工具软件有各自的特点，要合理选择。在单片机多媒体课件的开发过程中，笔者所在教学团队，结合了电子课件开发工具PowerPoint和单片机仿真软件PROTUES，使用PROTUES针对具体实例开发出仿真程序，同时把仿真结果动态的插入到PowerPoint制作的电子课件中，使得多媒体课件能够演示单片机工作的动态及结果，感性且直观，同时又增加了课件的趣味性。其次，要及时更新多媒体课件以适应单片机技术的发展速度。《单片机原理与应用》是一门内容多且杂、实践能力要求高、发展迅速的课程，为了适应数字系统的不断发展，多媒体课件中动态仿真实例要尽可能的选择新事例，一方面能增加知识量，使课程和发展形势紧密结合，另一方面也能调动学生的学习兴趣，从而提高教学效果。

3结束语

在《单片机原理与应用》课程中使用多媒体课件可以有效地提高教学水平、提高教学质量。多媒体课件是老师根据多年教学经验，精选能代表问题的事例而编制的。因此需要教师要有极高的能力，同时投入较多的精力，选择合适的事例进行课件编制，这就对教师提出了新要求，既要熟练掌握单片机知识，又要具备多媒体课件开发的能力，制作适合于《单片机原理与应用》的多媒体课件，才能发挥多媒体课件在教学中的作用，从而真正提高教学质量。

作者：迟耀丹 孟祥秋 单位：吉林建筑大学电气与电子信息工程学院 吉林省建筑电气综合节能重点实验室 吉林建筑大学城建学院