時(shí)間：2023-02-27 11:15:28
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我所做的單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)主要在實(shí)驗(yàn)室完成,參考有關(guān)的書(shū)籍和資料，個(gè)人完成電路的設(shè)計(jì)、焊接、檢查、調(diào)試，再根據(jù)自己的硬件和通信協(xié)議用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)發(fā)射和顯示程序，然后加電調(diào)試，最終達(dá)到準(zhǔn)確無(wú)誤的發(fā)射和顯示。在這過(guò)程中需要選擇適當(dāng)?shù)脑侠淼碾娐穲D扎實(shí)的焊接技術(shù)，基本的故障排除和糾正能力，會(huì)使用基本的儀器對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試，會(huì)熟練的運(yùn)用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，會(huì)用相關(guān)的軟件對(duì)自己的程序進(jìn)行翻譯，并燒進(jìn)芯片中，要與對(duì)方接收機(jī)統(tǒng)一通信協(xié)議，要耐心的反復(fù)檢查、修改和調(diào)試，直到達(dá)到預(yù)期目的。
單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)采用串行工作方式，發(fā)射并顯示兩位數(shù)字信息，既顯示00-99，使數(shù)據(jù)能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊，由AT89C51和多個(gè)按鍵組成的控制模塊，包括時(shí)鐘電路、控制信號(hào)電路，時(shí)鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來(lái)組成內(nèi)部時(shí)鐘方式，控制信號(hào)用手動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制，P1口來(lái)控制，P2、P3口產(chǎn)生信號(hào)并通過(guò)共陽(yáng)極數(shù)碼管來(lái)顯示，軟件采用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，發(fā)射程序在通信協(xié)議一致的情況下完成數(shù)據(jù)的發(fā)射，同時(shí)顯示程序?qū)Πl(fā)射的數(shù)據(jù)加以顯示。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是了解基本電路設(shè)計(jì)的流程，豐富自己的知識(shí)和理論，鞏固所學(xué)的知識(shí)，提高自己的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑥亩邆湟欢ǖ脑O(shè)計(jì)能力。
我做得的畢業(yè)設(shè)計(jì)注重于對(duì)單片機(jī)串行發(fā)射的理論的理解，明白發(fā)射機(jī)的工作原理，以便以后單片機(jī)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和研制打下基礎(chǔ)，提高自己的設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的知識(shí)理論，做到理論和實(shí)際結(jié)合。本課題的重要意義還在于能在進(jìn)一步層次了解單片機(jī)的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。理解單片機(jī)的接口技術(shù)，中斷技術(shù)，存儲(chǔ)方式，時(shí)鐘方式和控制方式，這樣才能更好的利用單片機(jī)來(lái)做有效的設(shè)計(jì)。
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行通信發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結(jié)構(gòu)和每個(gè)管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命：1000次可擦，數(shù)據(jù)保存10年，全靜態(tài)工作：0HZ-24HZ，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32跟可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，5個(gè)可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)震蕩和時(shí)鐘電路，P0和P1可作為串行輸入口，P3口因?yàn)槠涔苣_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(shí)鐘電路采用內(nèi)時(shí)鐘工作方式，控制信號(hào)采用手動(dòng)控制。數(shù)據(jù)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(shù)碼顯示管的工作方式、組成，共陽(yáng)極和共陰極數(shù)碼顯示管的電路組成，有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)顯示兩種方式，說(shuō)明了不同顯示方法與單片機(jī)的連接。再后來(lái)還介紹了硬件的焊接過(guò)程，及在焊接時(shí)遇到的問(wèn)題和應(yīng)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(shè)計(jì)原理后，根據(jù)原理和目的畫(huà)出電路流程圖，列出數(shù)碼顯示的斷碼表，計(jì)算波特率，設(shè)置串行口，在與接受機(jī)設(shè)置相同的通信協(xié)議的基礎(chǔ)上編寫(xiě)顯示和發(fā)射程序。編寫(xiě)完程序還要進(jìn)行編譯，這就必須會(huì)使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA，后來(lái)的加電調(diào)試，及遇到的問(wèn)題，在沒(méi)問(wèn)題后與接受機(jī)連接，發(fā)射數(shù)據(jù)，直到對(duì)方準(zhǔn)確接收到。在軟件調(diào)試過(guò)程中將詳細(xì)介紹調(diào)試遇到的問(wèn)題，例如：通信協(xié)議是否相同，數(shù)碼管是否與芯片連接對(duì)應(yīng)，計(jì)數(shù)器是否開(kāi)始計(jì)數(shù)等。
我所設(shè)計(jì)的單片機(jī)串行接口現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到無(wú)線收發(fā)的階段，本文參考無(wú)線發(fā)射部分就是參考南華大學(xué)黃智偉、朱衛(wèi)華的《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》一文，該串行無(wú)線發(fā)射電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，可方便地在單片機(jī)與單片機(jī)之間，構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線串行數(shù)據(jù)傳輸通道。單片機(jī)無(wú)線串行接口電路由MICRF102單片發(fā)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(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng)，適合工業(yè)控制應(yīng)用；采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；接收靈敏度高達(dá)－96dBm，最大發(fā)射功率達(dá)－2.5dBm；數(shù)據(jù)速率可達(dá)2Kb/s；低工作電壓：4.75~5.5V；功耗低，接收時(shí)電流3mA，發(fā)射時(shí)電流7.75mA，接收待機(jī)狀態(tài)僅為0.5μA，發(fā)射待機(jī)狀態(tài)僅為1.0μA；可用于單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，也可在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、遙測(cè)遙控等系統(tǒng)中應(yīng)用。
最后介紹了畢業(yè)設(shè)計(jì)做完后的結(jié)論以及自己的心得體會(huì)。
2硬件
2.1硬件的基本組成：
單片機(jī)89C51、6M晶震、30pF電容、22uf/10V電容、1K電阻、共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管、按鍵。
2.2電路圖
（見(jiàn)附錄A）
2.3硬件介紹
2.3.1單片機(jī)概述
單片機(jī)也被稱(chēng)作“單片微型計(jì)算機(jī)”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機(jī)一詞最初是源于“SingleChipMicrocomputer”,簡(jiǎn)稱(chēng)SCM。隨著SCM在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上不斷擴(kuò)展其控制功能，單片機(jī)已不能用“單片微型計(jì)算機(jī)”來(lái)表達(dá)其內(nèi)涵。國(guó)際上逐漸采用“MCU”(MicroControllerUnit)來(lái)代替，形成了單片機(jī)界公認(rèn)的、最終統(tǒng)一的名詞。為了與國(guó)際接軌，以后應(yīng)將中文“單片機(jī)”一詞和“MCU”唯一對(duì)應(yīng)解釋。在國(guó)內(nèi)因?yàn)椤皢纹瑱C(jī)”一詞已約定俗成，故而可繼續(xù)沿用。
2.3.1.1單片機(jī)的發(fā)展歷史
如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個(gè)階段：
第一階段（1976—1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)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(lǐng)域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿(mǎn)意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機(jī)”一詞即由此而來(lái)。
第二階段（1978—1982）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS-51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。
1.完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機(jī)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(xiàn)工控特性的地址空間及位操作方式。
4.指令系統(tǒng)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(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。
第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面、深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專(zhuān)用型單片機(jī)。
2.3.1.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)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(jià)格化、電路內(nèi)裝化和串行擴(kuò)展技術(shù)。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小和功能將更強(qiáng)。
2.3.1.3單片機(jī)的特點(diǎn)
單片機(jī)主要有如下特點(diǎn)：
1.有優(yōu)異的性能價(jià)格比。
2.集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。
3.制功能強(qiáng)。為了滿(mǎn)足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。
4.低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。
5.外部總線增加了I2C（Inter-IntegratedCircuit）及SPI(SerialPeripheralInterface)等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
6.單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。
2.3.1.4單片機(jī)的應(yīng)用
由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類(lèi)生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用
2.單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用
3.單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用
4.單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
5.單片機(jī)在人類(lèi)生活中的應(yīng)用
單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)為微控制技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。
A：由單片機(jī)組成控制器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：
單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個(gè)重要分支，是把構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)(SingleChipMicroComputer),簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī).由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的,且近年來(lái)單片機(jī)著力擴(kuò)展了各種控制功能如A/D、PWM等,因此我們更多時(shí)候稱(chēng)其為一個(gè)單片形態(tài)的微控制器(SingleChipMicroController),或直接稱(chēng)其為微控制器(MicroController)。
B：用單片機(jī)組成的微機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
1.受集成度限制,片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小,一般片內(nèi)ROM小于4—8K字節(jié),片內(nèi)RAM小于256字節(jié);但可在外部進(jìn)行擴(kuò)展,如MCS—51系列單片機(jī)的片外可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)可分別擴(kuò)展至64K字節(jié)。
2.可靠性高。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)控制環(huán)境要求設(shè)計(jì)的,其抗工業(yè)噪聲的能力優(yōu)于一般通用CPU;程序指令及其常數(shù)、表格固化在ROM中不易破壞;常用信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi),故可靠性高。
3.易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件,芯片外部有許多供擴(kuò)展用的總線及并行、串行輸入/輸出端口,很容易構(gòu)成各種規(guī)模的微機(jī)控制系統(tǒng)。
4.控制功能強(qiáng)。為了滿(mǎn)足工業(yè)控制要求,單片機(jī)的指令系統(tǒng)中有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般來(lái)說(shuō),單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微處理器。
5.一般的單片機(jī)內(nèi)無(wú)監(jiān)控程序或系統(tǒng)管理軟件,軟件開(kāi)發(fā)工作量大。但近年來(lái)已開(kāi)始出現(xiàn)了片內(nèi)固化有BASIC解釋程序及FROTH操作系統(tǒng)的單片機(jī),使單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提高了一個(gè)新水平。
此外,單片機(jī)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(duì)性設(shè)計(jì)成專(zhuān)用系統(tǒng),解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種需要,實(shí)現(xiàn)最佳的性?xún)r(jià)比。特別是單片機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合,使原有機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、控制智能化。如數(shù)控機(jī)床就是典型實(shí)例。近年來(lái),單片機(jī)發(fā)展極快,其產(chǎn)量占微機(jī)產(chǎn)量的70%以上。目前，至少有50個(gè)系列400余種機(jī)型，性能和結(jié)構(gòu)各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列單片微型計(jì)算機(jī)。國(guó)內(nèi)普及的幾乎都是INTEL公司的產(chǎn)品。
1步進(jìn)電機(jī)原理簡(jiǎn)介
步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)HB）。
步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。
步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本原理作用如下：
(1)控制換相順序
通電換相這一過(guò)程稱(chēng)為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電順序?yàn)锳-B-C－D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。
(2)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向
如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。
(3)控制步進(jìn)電機(jī)的速度
如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
(4)步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)
相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示。
拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.
步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用θ表示。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱(chēng)整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱(chēng)半步）。
定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）
靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過(guò)份
采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。
(5)、步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)：
步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以?xún)?nèi)。
失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱(chēng)之為失步。
失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹_(kāi)關(guān)電源快速設(shè)計(jì)
TOPSwithⅡ
TheWayofQuickDesignforSinglechipSwitchingPowerSupplyAbctract:Threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.Thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.
Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ
在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)，首先面臨的問(wèn)題是如何選擇合適的單片開(kāi)關(guān)電源芯片，既能滿(mǎn)足要求，又不因選型不當(dāng)而造成資源的浪費(fèi)。然而，這并非易事。原因之一是單片開(kāi)關(guān)電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號(hào)，即使采用同一種封裝的不同型號(hào)，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時(shí)，不僅要知道設(shè)計(jì)的輸出功率PO，還必須預(yù)先確定開(kāi)關(guān)電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個(gè)特征參數(shù)只有在設(shè)計(jì)安裝好開(kāi)關(guān)電源時(shí)才能測(cè)出來(lái)，在設(shè)計(jì)之前它們是未知的。
下面重點(diǎn)介紹利用TOPSwitch－II系列單片開(kāi)關(guān)電源的功率損耗（PD）與電源效率（η）、輸出功率（PO）關(guān)系曲線，快速選擇芯片的方法，可圓滿(mǎn)解決上述難題。在設(shè)計(jì)前，只要根據(jù)預(yù)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(kāi)關(guān)電源型號(hào)及功率損耗值，這不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還為選擇散熱器提
η/％(Uimin=85V)
中圖法分類(lèi)號(hào)：TN86文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼：02192713(2000)0948805
PO/W
圖1寬范圍輸入且輸出為5V時(shí)PD與η，PO的關(guān)系曲線
圖2寬范圍輸入且輸出為12V時(shí)PD與η，PO的關(guān)系曲線
圖3固定輸入且輸出為5V時(shí)PD與η，PO的關(guān)系曲線
供了依據(jù)。
1TOPSwitch－II的PD與η、PO關(guān)系曲線
TOPSwitch－II系列的交流輸入電壓分寬范圍輸入（亦稱(chēng)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(shí)PD與η，PO的關(guān)系曲線
TOP221～TOP227系列單片開(kāi)關(guān)電源在寬范圍輸入（85V～265V）的條件下，當(dāng)UO=＋5V或者＋12V時(shí)，PD與η、PO的關(guān)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(biāo)代表輸出功率PO，縱坐標(biāo)表示電源效率η。所畫(huà)出的7條實(shí)線分別對(duì)應(yīng)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(shí)PD與η、PO的關(guān)系曲線
TOP221～TOP227系列在固定交流輸入（230V±15％）條件下，當(dāng)UO=＋5V或＋12V時(shí)，PD與η、PO的關(guān)系曲線分別如圖3、圖4所示。這兩個(gè)曲線族對(duì)于208V、220V、240V也同樣適用。現(xiàn)假定Uimin=195V,Uimax=265V。
2正確選擇TOPSwitch－II芯片的方法
利用上述關(guān)系曲線迅速確定TOPSwitch－II芯片型號(hào)的設(shè)計(jì)程序如下：
（1）首先確定哪一幅曲線圖適用。例如，當(dāng)Ui=85V～265V，UO=＋5V時(shí)，應(yīng)選擇圖1。而當(dāng)Ui=220V(即230V－230V×4.3％)，UO=＋12V時(shí)，就只能選圖4；
（2）然后在橫坐標(biāo)上找出欲設(shè)計(jì)的輸出功率點(diǎn)位置（PO）；
（3）從輸出功率點(diǎn)垂直向上移動(dòng)，直到選中合適芯片所指的那條實(shí)曲線。如不適用，可繼續(xù)向上查找另一條實(shí)線；
（4）再?gòu)牡戎稻€（虛線）上讀出芯片的功耗PD。進(jìn)而還可求出芯片的結(jié)溫（Tj）以確定散熱片的大小；
（5）最后轉(zhuǎn)入電路設(shè)計(jì)階段，包括高頻變壓器設(shè)計(jì)，元器件參數(shù)的選擇等。
下面將通過(guò)3個(gè)典型設(shè)計(jì)實(shí)例加以說(shuō)明。
例1：設(shè)計(jì)輸出為5V、300W的通用開(kāi)關(guān)電源
通用開(kāi)關(guān)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(biāo)上找到PO=30W的輸出功率點(diǎn)，然后垂直上移與TOP224的實(shí)線相交于一點(diǎn)，由縱坐標(biāo)上查出該點(diǎn)的η=71.2％，最后從經(jīng)過(guò)這點(diǎn)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(yù)期的電源效率為71.2％,芯片功耗為2.5W。
若覺(jué)得η=71.2％的效率指標(biāo)偏低，還可繼續(xù)往上查找TOP225的實(shí)線。同理，選擇TOP225也能輸出30W功率，而預(yù)期的電源效率將提高到75％，芯片功耗降至1.7W。
根據(jù)所得到的PD值，進(jìn)而可完成散熱片設(shè)計(jì)。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)前對(duì)所用芯片功耗做出的估計(jì)是完全可信的。
例2：設(shè)計(jì)交流固定輸入230V±15％，輸出為直流12V、30W開(kāi)關(guān)電源。
圖4固定輸入且輸出為12V時(shí)PD與η，PO的關(guān)系曲線
η/％(Uimin=195V)
圖5寬范圍輸入時(shí)K與Uimin′的關(guān)系
圖6固定輸入時(shí)K與Uimin′的關(guān)系
根據(jù)已知條件，從圖4中可以查出，TOP223是最佳選擇，此時(shí)PO=30W，η=85.2％，PD=0.8W。
例3：計(jì)算TOPswitch－II的結(jié)溫
這里講的結(jié)溫是指管芯溫度Tj。假定已知從結(jié)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(huán)境溫度為T(mén)A。再?gòu)南嚓P(guān)曲線圖中查出PD值，即可用下式求出芯片的結(jié)溫：
Tj=PD·RθA＋TA(1)
舉例說(shuō)明，TOP225的設(shè)計(jì)功耗為1.7W，RθA=20℃/W，TA=40℃，代入式（1）中得到Tj=74℃。設(shè)計(jì)時(shí)必須保證，在最高環(huán)境溫度TAM下，芯片結(jié)溫Tj低于100℃，才能使開(kāi)關(guān)電源長(zhǎng)期正常工作。
3根據(jù)輸出功率比來(lái)修正等效輸出功率等參數(shù)
3．1修正方法
如上所述，PD與η，PO的關(guān)系曲線均對(duì)交流輸入電壓最小值作了限制。圖1和圖2規(guī)定的Uimin=85V，而圖3與圖4規(guī)定Uimin=195V（即230V－230V×15％）。若交流輸入電壓最小值不符合上述規(guī)定，就會(huì)直接影響芯片的正確選擇。此時(shí)須將實(shí)際的交流輸入電壓最小值Uimin′所對(duì)應(yīng)的輸入功率PO′，折算成Uimin為規(guī)定值時(shí)的等效功率PO，才能使用上述4圖。折算系數(shù)亦稱(chēng)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(shí)線所示。需要說(shuō)明幾點(diǎn)：
（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(biāo)僅標(biāo)出Ui在低端的電壓范圍。
（2）當(dāng)Uimin′>Uimin時(shí)K>1，即PO′>PO，這表明原來(lái)選中的芯片此時(shí)已具有更大的可用功率，必要時(shí)可選輸出功率略低的芯片。當(dāng)Uimin′（3）設(shè)初級(jí)電壓為UOR，其典型值為135V。但在Uimin′<85V時(shí)，受TOPSwitch－II調(diào)節(jié)占空比能力的限制，UOR會(huì)按線性規(guī)律降低UOR′。此時(shí)折算系數(shù)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(jí)感應(yīng)電壓值。
現(xiàn)將對(duì)輸出功率進(jìn)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(jù)已知的Uimin′值查出折算系數(shù)K。
（2）將PO′折算成Uimin為規(guī)定值時(shí)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(guān)系曲線，并根據(jù)PO值查出合適的芯片型號(hào)以及η、PD參數(shù)值。
下面通過(guò)一個(gè)典型的實(shí)例來(lái)說(shuō)明修正方法。
例4：設(shè)計(jì)12V，35W的通用開(kāi)關(guān)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(jì)算出PO=30.4W。再根據(jù)PO值，從圖2上查出最佳選擇應(yīng)是TOP224型芯片，此時(shí)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(huì)造成資源浪費(fèi)，因?yàn)樗萒OP224的價(jià)格要高一些，且適合輸出40W～60W的更大功率。
3．2相關(guān)參數(shù)的修正及選擇
（1）修正初級(jí)電感量
在使用TOPSwitch－II系列設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)，高頻變壓器以及相關(guān)元件參數(shù)的典型情況見(jiàn)表1，這些數(shù)值可做為初選值。當(dāng)Uimin′LP′=KLP（3）
查表1可知，使用TOP224時(shí)，LP=1475μH。當(dāng)K=1.15時(shí)，LP′=1.15×1475=1696μH。
表2光耦合器參數(shù)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(fā)射極電流IE（mA）3.55.0
（2）對(duì)其他參數(shù)的影響
1.1概念
電子臺(tái)歷對(duì)于人們來(lái)說(shuō)并不陌生,是日常生活中的一種計(jì)時(shí)工具,顯示內(nèi)容比較具體,包括:年、月、秒等,以其自身精確、使用方便等優(yōu)勢(shì)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在電子臺(tái)歷使用過(guò)程中,能夠在兩個(gè)方面體現(xiàn)其特點(diǎn),一方面,能夠與軟、硬件更新同步,為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù),具有實(shí)時(shí)性特點(diǎn);另一方面,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,主要是將單片機(jī)作為基礎(chǔ),與LED顯示電路等構(gòu)成,而且在特殊環(huán)境影響下,能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試,極大地提高了工作效率。
1.2設(shè)計(jì)原理
電子臺(tái)歷軟件主要包括程序初始化、按鍵檢測(cè)等,硬件則為單片機(jī),由于單片機(jī)芯片接口數(shù)量較多,在實(shí)際應(yīng)用中比較復(fù)雜。誠(chéng)然,電子臺(tái)歷體積小,但是,其內(nèi)部系統(tǒng)包含電源電路、時(shí)鐘等部件,能夠確保其穩(wěn)定、正常運(yùn)行,另外,在其設(shè)計(jì)中,臺(tái)歷前板顯示屏幕是價(jià)格比較昂貴的數(shù)碼管液晶顯示器,能夠有效突破傳統(tǒng)僅能夠顯示一種字體的弊端,通過(guò)這種設(shè)計(jì),不僅能夠滿(mǎn)足個(gè)性化需求,有效節(jié)約成本,還能夠提高電子臺(tái)歷市場(chǎng)占有率。目前,Proteus系統(tǒng)電子臺(tái)歷應(yīng)用范圍比較廣泛。
2在電子信息中單片機(jī)電子臺(tái)歷的應(yīng)用
2.1激發(fā)學(xué)生興趣,挖掘創(chuàng)新潛能
傳統(tǒng)教學(xué)主要采用標(biāo)準(zhǔn)模塊,學(xué)生被動(dòng)地在課前對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí),并將事先編好的程序錄入系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證即可,在很大程度上寫(xiě)弱了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和熱情,而單片機(jī)教學(xué)不同,學(xué)生在教師引導(dǎo)下,可以利用單片機(jī)軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),有效激發(fā)學(xué)生興趣,拓展學(xué)生思維,能夠深入挖掘創(chuàng)新潛能。另外,該技術(shù)自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、學(xué)生操作難度較低,能夠?yàn)閷W(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)提供支持,不僅能夠優(yōu)化教學(xué),提升教學(xué)有效性,還能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和熱情。
2.2豐富教學(xué)內(nèi)容,拓展知識(shí)范圍
電子信息工程作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的重要組成部分,是適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),在社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展影響下,電子信息技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛推廣和普及,在推動(dòng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有重要作用。傳統(tǒng)電子信息工程中的設(shè)計(jì)與運(yùn)用,已經(jīng)不能夠更好地幫助學(xué)生參與現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展,特別是在單片機(jī)在人們生活中的應(yīng)用,使得人們對(duì)電子信息工程提出了更高的要求情況下。因此,將單片機(jī)技術(shù)引入教學(xué)中成為未來(lái)主要趨勢(shì),在教學(xué)中滲透,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)容,豐富知識(shí)范圍,還能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力,提升自身專(zhuān)業(yè)技能。在實(shí)際教學(xué)中,教師要認(rèn)識(shí)到單片機(jī)添加到教學(xué)中的重要性,并引導(dǎo)學(xué)生全面、系統(tǒng)了解和掌握單片機(jī)知識(shí),從而推動(dòng)電子信息工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
2.3提供實(shí)驗(yàn)素材,培養(yǎng)綜合能力
電子信息工程發(fā)展過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)在促進(jìn)其不斷發(fā)展中占據(jù)不可替代的重要位置,傳統(tǒng)教學(xué)中,教師普遍將理論知識(shí)的傳授作為課堂教學(xué)核心,在很大程度上限制學(xué)生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,無(wú)法真正理解和掌握單片機(jī)技術(shù)相關(guān)內(nèi)容,為了能夠突破傳統(tǒng)單一模式的缺陷,教師可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)并掌握此設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí),例如:臺(tái)歷結(jié)構(gòu)等,并將單片機(jī)在電子臺(tái)歷中的運(yùn)用作為實(shí)驗(yàn)課題,圍繞實(shí)踐操作進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師通過(guò)正確引導(dǎo),使得學(xué)生在體會(huì)實(shí)驗(yàn)的同時(shí),扎實(shí)的掌握基礎(chǔ)知識(shí),從而為進(jìn)一步開(kāi)展電子信息工程教學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。除此之外,教師還需要放手讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身存在的不足之處,參照原始實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行對(duì)比,加以調(diào)整和優(yōu)化,提高學(xué)習(xí)效率。通過(guò)這種方式,不僅能夠使得學(xué)生更好地掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí),豐富知識(shí)面,還能夠有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等綜合能力,從而進(jìn)一步挖掘電子信息工程。
關(guān)鍵詞：切削力，測(cè)量，單片機(jī)
前言
切削力的測(cè)量不僅可以研究切削機(jī)理、計(jì)算功率消耗、優(yōu)化切削用量和刀具幾何參數(shù)、校核切削力和切削溫度理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，更重要的是，可以通過(guò)切削力的變化來(lái)監(jiān)控切削過(guò)程，反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機(jī)床故障、顫振等切削狀態(tài)。
1 計(jì)算機(jī)向單片機(jī)傳輸命令和數(shù)據(jù)
通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程來(lái)控制USB接口芯片，接收和響應(yīng)主機(jī)對(duì)設(shè)備發(fā)出的命令。在測(cè)力系統(tǒng)中，單片機(jī)的編程設(shè)計(jì)程序通常由三部分組成：
第一、初始化單片機(jī)和所有的外圍電路。
第二、主循環(huán)部分，其任務(wù)是可以中斷的。
第三、中斷服務(wù)程序，其任務(wù)是對(duì)時(shí)間敏感的，必須馬上執(zhí)行。
當(dāng)應(yīng)用程序中的“數(shù)據(jù)采集”按鈕按下后，USB進(jìn)入主循環(huán)函數(shù)，將從端點(diǎn)緩沖區(qū)中提取命令，并按照命令的要求，調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，如采集數(shù)據(jù)，橋路調(diào)零，設(shè)置頻率等。關(guān)鍵的幾個(gè)函數(shù)如下：
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite)；//啟動(dòng)一個(gè)線程，調(diào)用傳輸命令函數(shù)
(2) open_ file(threadParam->pipe-name)；//創(chuàng)建文件句柄
(3) open_dev()；//創(chuàng)建設(shè)備句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice，IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸出的功能。論文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer，threadParam->uiLength,&nBytes，NULL)；
//寫(xiě)文件函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)的緩沖區(qū)中。論文格式。
2 單片機(jī)向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)其流程
單片機(jī)向計(jì)算機(jī)傳輸流程
經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)首先保存在單片機(jī)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，當(dāng)單片機(jī)接收到主機(jī)發(fā)來(lái)的IN命令時(shí)，調(diào)用如下函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。論文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead)；//啟動(dòng)一個(gè)線程，調(diào)用讀取數(shù)據(jù)函數(shù)
2) open_ file(threadParm一>pipe name);； //創(chuàng)建文件句柄，準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)
3) open dev ()；//創(chuàng)建設(shè)備句柄
4) DeviceIoControl (hDevice，IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock，sizeof(IO_BLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL)；
//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸入的功能。
5) ReadFile(hFile，threadParam->pcIoBuffer， threadParam->uiLength,&nBytes, NULL)；
//讀文件函數(shù)將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的緩沖區(qū)讀入到threadParam->pcIoBuffer內(nèi)存中。
3結(jié)論
利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)切削力測(cè)量中USB數(shù)據(jù)傳輸功能，以達(dá)到對(duì)切削力的測(cè)量的監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程中連續(xù)自動(dòng)采樣、實(shí)時(shí)顯示、過(guò)載報(bào)警。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；一體化；教學(xué)模式
中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568(2012)08-0041-02
目前，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)向巨型化、微型化和單片化三個(gè)方向高速發(fā)展。自1975年第一塊單片微型計(jì)算機(jī)芯片問(wèn)世以來(lái)，在短短的三十多年間，單片機(jī)技術(shù)已發(fā)展成為計(jì)算機(jī)技術(shù)一個(gè)非常有前途的分支，它具有體積小、性能優(yōu)越、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。一方面，單片機(jī)芯片是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、通信終端設(shè)備、家用電器、高檔電子玩具等領(lǐng)域；另一方面，單片機(jī)也是電子技術(shù)數(shù)字化的核心部件之一，在數(shù)字化電子產(chǎn)品中承擔(dān)著數(shù)字信號(hào)處理的重任。鑒于單片機(jī)技術(shù)在實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，很多高職院校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設(shè)了《單片機(jī)技術(shù)》課程，但是院校之間的教學(xué)模式及教學(xué)效果存在著一定的差別，為了找到此類(lèi)課程的理想教學(xué)方法，有必要對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)模式進(jìn)行研究。
一、傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式
傳統(tǒng)的高職院校《單片機(jī)技術(shù)》課程存在一些比較普遍的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在適合高職學(xué)生的優(yōu)質(zhì)單片機(jī)教材較少，很多教材偏重于理論，相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃針對(duì)性不強(qiáng)，傳統(tǒng)教學(xué)方法因過(guò)多體現(xiàn)“講授式”特點(diǎn)，缺乏對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力的關(guān)注。傳統(tǒng)的“單片機(jī)技術(shù)”課程教學(xué)模式往往是“理論課+實(shí)驗(yàn)課”。理論課在教室采用多媒體或“粉筆+黑板”的方式，以逐個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講授為主。實(shí)驗(yàn)課在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下練習(xí)，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式的缺點(diǎn)是教學(xué)中以教師為中心，理論與實(shí)踐相脫節(jié)，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，學(xué)習(xí)過(guò)后不易理解和掌握。因此，開(kāi)展《單片機(jī)技術(shù)》課程教學(xué)方法改革，探索適應(yīng)新形勢(shì)要求的教學(xué)方法已是必然。
二、單片機(jī)一體化教學(xué)模式
《單片機(jī)技術(shù)》自身就是一項(xiàng)實(shí)踐性非常強(qiáng)的技術(shù)，光靠理論講授和后續(xù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證根本不可能使學(xué)生很好的掌握這項(xiàng)高新技術(shù)，為了改變現(xiàn)狀使學(xué)生掌握這項(xiàng)受之有用的技術(shù)，唯有在教學(xué)過(guò)程中加大實(shí)踐的力度，使得學(xué)生能夠在做中學(xué)，學(xué)中做，通過(guò)自己動(dòng)手做而獲得成就感，通過(guò)自己動(dòng)手做而找到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，進(jìn)而自主的學(xué)習(xí)。基于此，本文對(duì)單片機(jī)一體化教學(xué)模式進(jìn)行探究，采用“教學(xué)做一體化”的教學(xué)方式，以項(xiàng)目情景和工作過(guò)程為導(dǎo)向，突出學(xué)生的主體地位，在做的過(guò)程中由教師教和學(xué)生學(xué)來(lái)共同完成教學(xué)活動(dòng)。
三、單片機(jī)一體化教學(xué)具體實(shí)施
整個(gè)課程教學(xué)過(guò)程的實(shí)施按照“理論引導(dǎo)普通項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)典型項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)競(jìng)賽”的系列步驟展開(kāi)。
1 實(shí)施方案。每個(gè)教學(xué)過(guò)程均安排在實(shí)訓(xùn)室采用“理論講解－分析設(shè)計(jì)－學(xué)生編程－仿真－實(shí)訓(xùn)－設(shè)疑－再編程－再仿真－再實(shí)訓(xùn)”的方式進(jìn)行，邊講邊動(dòng)手，有目的、有計(jì)劃地帶領(lǐng)學(xué)生先完成普通項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，再完成典型項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，然后完成綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。例如，要完成“8個(gè)發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮”的任務(wù)，教師先講解完成這個(gè)實(shí)例需要掌握的相關(guān)電路原理和指令規(guī)則，接著引導(dǎo)學(xué)生一起來(lái)分析思考如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)功能，待學(xué)生發(fā)現(xiàn)指令和任務(wù)之間的聯(lián)系之后，讓學(xué)生動(dòng)手寫(xiě)程序，并仿真看結(jié)果對(duì)不對(duì)。如果仿真正確。再?lài)L試將程序代碼下載到實(shí)驗(yàn)板看結(jié)果是否正確。接下來(lái)再適當(dāng)改變?nèi)蝿?wù)要求，讓學(xué)生動(dòng)手完成新任務(wù)。通過(guò)這樣的過(guò)程，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，真正將“學(xué)－思－知－行”統(tǒng)一起來(lái)。
2 實(shí)施方法。本課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施按照“普通項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)典型項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)競(jìng)賽”的步驟循序漸進(jìn)地展開(kāi)，其組織形式也有相應(yīng)的區(qū)別。
(1)普通實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。普通實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用集中進(jìn)行，統(tǒng)一指導(dǎo)和個(gè)別輔導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行。實(shí)訓(xùn)后學(xué)生必須根據(jù)要求，寫(xiě)出項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)報(bào)告。實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，教師的作用是導(dǎo)向、糾偏、督促、檢查。重在培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新地完成：資料查找、方案構(gòu)思、電路設(shè)計(jì)與制作、編程及調(diào)試等工作，注重講練結(jié)合，教師一般先有統(tǒng)一的入門(mén)指導(dǎo)，講解實(shí)訓(xùn)的原理、方法、步驟、注意事項(xiàng)，根據(jù)需要作必要的現(xiàn)場(chǎng)操作演示，然后巡回指導(dǎo)。通過(guò)普通項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)使學(xué)生掌握單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具、單片機(jī)仿真軟件、應(yīng)用軟件的使用方法，獲得基本實(shí)訓(xùn)技能。掌握單片機(jī)指令應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)基本方法和技巧，提高了動(dòng)手能力。
(2)典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。教師下達(dá)典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目任務(wù)，提供參考資料書(shū)目，學(xué)生自己查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案。在教師對(duì)設(shè)計(jì)方案檢查無(wú)誤后開(kāi)始進(jìn)行硬件原理圖的設(shè)計(jì)和軟件程序編制，調(diào)試硬件電路、調(diào)試設(shè)計(jì)程序直至成功，整個(gè)過(guò)程由老師提供技術(shù)支持。學(xué)生根據(jù)任務(wù)書(shū)的時(shí)間內(nèi)容要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用相對(duì)集中、任務(wù)分散，小組討論，個(gè)別輔導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行。通過(guò)典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)使學(xué)生進(jìn)一步理解單片機(jī)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(shù)、中斷、定時(shí)／計(jì)數(shù)器等功能部件的基本原理和設(shè)計(jì)應(yīng)用方法，培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。
(3)綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)踐。綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)踐采用課題組形式，每組學(xué)生進(jìn)行任務(wù)分工，共同完成一個(gè)相對(duì)完整的設(shè)計(jì)任務(wù)：審題、查閱資料、方案構(gòu)思、繪制原理圖、電路板設(shè)計(jì)與制作、編程及調(diào)試、論文撰寫(xiě)等工作。教師采用相對(duì)集中、任務(wù)分散，小組討論，個(gè)別輔導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行。教師在實(shí)訓(xùn)全過(guò)程中起技術(shù)指導(dǎo)作用。要真正提高學(xué)生單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力，單靠課堂(理論、實(shí)驗(yàn))教學(xué)是不夠的。為了鞏固、提高學(xué)生單片機(jī)理論教學(xué)的效果，單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目，旨在繼續(xù)強(qiáng)化學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生完成一個(gè)比較全面的單片機(jī)綜合應(yīng)用項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面綜合的訓(xùn)練，有效地提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維和獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力。
(4)競(jìng)賽。競(jìng)賽主要采用學(xué)生自由創(chuàng)作的形式，教師只對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)學(xué)生獨(dú)立對(duì)整個(gè)作品的設(shè)計(jì)制作、設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)及答辯，使學(xué)生真正達(dá)到能夠獨(dú)立面對(duì)實(shí)際問(wèn)題，獨(dú)立分析及解決問(wèn)題。
通過(guò)以上實(shí)施步驟有效地解決了傳統(tǒng)理論課加實(shí)驗(yàn)課的單片機(jī)教學(xué)中遇到的問(wèn)題，增強(qiáng)了學(xué)生的參與感，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，使理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一體化教學(xué)，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生了積極的影響，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
參考文獻(xiàn)：
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(zhuān)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?xún)r(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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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。
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關(guān)鍵詞：卓越工程師計(jì)劃；單片機(jī)；教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(yǎng)計(jì)劃”是《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中高等教育質(zhì)量提升的重要內(nèi)容。2009年12月教育部正式啟動(dòng)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”。實(shí)施“卓越計(jì)劃”是培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略[1]。
作為以“卓越計(jì)劃”為指導(dǎo)思想的應(yīng)用型本科院校，所培養(yǎng)的人才定位于面向生產(chǎn)、建設(shè)和管理的第一線，能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，既有較厚實(shí)的理論基礎(chǔ)和人文素質(zhì)，又有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。在課程建設(shè)的過(guò)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(zhuān)類(lèi)院校的教學(xué)方法。因此，作為一批新興的應(yīng)用型本科而言，在課程建設(shè)中，要以“卓越計(jì)劃”為大前提，從中探索出一種適合自己的教學(xué)方法改革模式[2]。
“單片機(jī)原理及應(yīng)用”作為工科院校電類(lèi)或相關(guān)專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)必修課，是一門(mén)結(jié)合電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。為達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，我們對(duì)傳統(tǒng)的，以課堂講授為主的教學(xué)模式進(jìn)行改革，將項(xiàng)目實(shí)踐的教育理念引入單片機(jī)課程改革，對(duì)教學(xué)計(jì)劃、課內(nèi)課外的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式做重新設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)幾個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)施過(guò)程，學(xué)生反映效果普遍較好。
1傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)存在的問(wèn)題
1.1教學(xué)方式單一枯燥
傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)理論課和實(shí)驗(yàn)課分開(kāi)，穿行，實(shí)際教學(xué)中根本不能滿(mǎn)足教學(xué)要求，存在較多問(wèn)題。其教學(xué)基本思路是按教材編寫(xiě)的順序，先講單片機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)，然后講解單片機(jī)的指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序的編制、接口技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例，教學(xué)形式單一，方法呆板，往往讓學(xué)生找不到學(xué)習(xí)重點(diǎn)，從而導(dǎo)致學(xué)生逐漸喪失對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣，結(jié)果造成課堂教學(xué)效果越來(lái)越差。實(shí)驗(yàn)課則以教師為中心，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，用統(tǒng)一的模式，按照指導(dǎo)書(shū)上規(guī)定的步驟做相同的實(shí)驗(yàn)。再加上對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目檢查手段的限制，使得很多學(xué)生動(dòng)力不足，抄襲嚴(yán)重，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果大大折扣。這與遵循“以應(yīng)用為先導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)科基礎(chǔ)，突出實(shí)踐能力，重視創(chuàng)新潛質(zhì)與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的卓越工程師人才培養(yǎng)思路相違背。
1.2課堂教學(xué)太抽象
單片機(jī)內(nèi)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(jī)的硬件結(jié)構(gòu)知識(shí)本來(lái)就很枯燥，傳統(tǒng)的說(shuō)教式的教學(xué)方法，使學(xué)生感到學(xué)習(xí)內(nèi)容晦澀抽象難以理解，缺乏直觀的表現(xiàn)形式，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不甚理想。
1.3理論學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐脫離
單片機(jī)的課程比較抽象內(nèi)容單調(diào)而枯燥，同時(shí)它又是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。要求學(xué)生在學(xué)好理論課的同時(shí)，還要有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方式上采取的單一的書(shū)本教學(xué)法，不能很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。即使做實(shí)驗(yàn)，也是在老師的指導(dǎo)下，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的說(shuō)明和要求，在實(shí)驗(yàn)箱上較容易實(shí)現(xiàn)。讓學(xué)生覺(jué)得單片機(jī)的實(shí)際使用，對(duì)自己還是遙不可及的事情。很明顯，傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)缺乏實(shí)際工程背景。
2面向卓越工程師的單片機(jī)教學(xué)改革
2.1改革教學(xué)形式，增強(qiáng)教學(xué)的趣味性
美國(guó)現(xiàn)代心理學(xué)家布魯納說(shuō)：“學(xué)習(xí)最好的刺激，乃是對(duì)所學(xué)材料的興趣。”興趣是最好的導(dǎo)師[3]。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是面向卓越工程師的單片機(jī)教學(xué)改革的首要目標(biāo)。因此，在對(duì)單片機(jī)的具體內(nèi)容講述之前，給學(xué)生展示一些往屆學(xué)生用單片機(jī)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品：如溫度報(bào)警裝置、酒精濃度測(cè)試儀、電壓電流檢測(cè)儀、智能尋跡小車(chē)等。讓學(xué)生直接看到、聽(tīng)到單片機(jī)的實(shí)際作用，從而拉近了單片機(jī)與學(xué)生之間的距離，學(xué)生對(duì)單片機(jī)的作用也有了立體的概念，接著介紹單片機(jī)在家用電器、工業(yè)控制測(cè)量及其它方面的應(yīng)用，使學(xué)生明白學(xué)習(xí)的目的。并且從中選取一簡(jiǎn)單產(chǎn)品引申到理論教學(xué)中涉及的主要內(nèi)容，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，在頭腦中形成理論知識(shí)框架。
在教學(xué)中選用C語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，摒棄了傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)模式。眾所周知匯編語(yǔ)言抽象、晦澀難懂，對(duì)于較長(zhǎng)的程序，學(xué)生更是難以理解。C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。目前，使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流。用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可以大大縮短開(kāi)發(fā)周期，明顯增強(qiáng)程序的可讀性，便于改進(jìn)、擴(kuò)充和移植。而我們學(xué)生是學(xué)計(jì)算機(jī)的，大家都有很好的C語(yǔ)言基礎(chǔ)。從而使學(xué)生從心底里面有了學(xué)好單片機(jī)課程的信心。
2.2以工程項(xiàng)目為背景，使學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)明確[4-5]
在單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中，為了提高教學(xué)效果，我們將工程項(xiàng)目的思想引入到實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，并貫穿于單片機(jī)教學(xué)的始終。經(jīng)過(guò)3年的教學(xué)實(shí)踐，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。該方法的基本思路是選擇合適的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，作為課堂教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)演示。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)程序的編寫(xiě)，直接在開(kāi)發(fā)板顯示結(jié)果，使學(xué)生有直觀的感覺(jué)，從而大大增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。該開(kāi)發(fā)板的選擇尤為重要，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)教學(xué)中所有的程序和實(shí)驗(yàn)。類(lèi)似的板子網(wǎng)上賣(mài)的也多，價(jià)格100元左右，通過(guò)USB接口下載程序，使用特別方便。作為培養(yǎng)學(xué)生以卓越工程師為目標(biāo)，下一步的設(shè)想是帶領(lǐng)學(xué)生自己做出這樣的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板。我們學(xué)院正調(diào)整電子線路設(shè)計(jì)課程的教學(xué)計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)課程有序銜接。每次上課之前，首先明確本次課程教學(xué)的目標(biāo)，使學(xué)生知道本節(jié)課為了干什么？讓學(xué)生帶著目的去思考。一般情況下，我會(huì)用一堂課講理論，第二堂課編寫(xiě)程序，并在開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生即時(shí)對(duì)理論知識(shí)有了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。這里要注意，程序一定要現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)，出了錯(cuò)也沒(méi)關(guān)系，讓學(xué)生一起找程序的錯(cuò)誤，提高了學(xué)生的專(zhuān)注力。例如，在講完了單片機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，我首先講解如何實(shí)現(xiàn)循環(huán)燈，當(dāng)然之前要分析單片機(jī)開(kāi)發(fā)板的硬件原理圖，穿插講解硬件的一些基本知識(shí)，為什么電路要這樣設(shè)計(jì)？為什么要這樣布板？接著用keil軟件編程實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)演示。在實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們同樣使用循環(huán)燈實(shí)驗(yàn)，只不過(guò)確定了循環(huán)間隔。講到外中斷的時(shí)候，我們還是用固定間隔的循環(huán)燈，只不過(guò)這次實(shí)驗(yàn)只有家了觸發(fā)，它才循環(huán)。從而使前后內(nèi)容進(jìn)行了很好的銜接。學(xué)生們對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容和目標(biāo)一目了然，大大增強(qiáng)了他們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。
2.3改變考核方式，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力
單片機(jī)作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，合適的實(shí)驗(yàn)尤為重要。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式以教師為中心，按照指導(dǎo)書(shū)的步驟實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)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(shí)踐，我們提出了一套合適的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)和考核辦法。作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，應(yīng)提高實(shí)驗(yàn)在整個(gè)單片機(jī)課程的比重。我們的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)只有每次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)略，讓學(xué)生自己去摸索。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容就是在課堂上演示程序的基礎(chǔ)之上稍作修改即可，只要上課認(rèn)真聽(tīng)總該沒(méi)問(wèn)題。同時(shí)要求學(xué)生自己購(gòu)買(mǎi)單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，便于課后自己學(xué)習(xí)調(diào)試，而且開(kāi)發(fā)板價(jià)格也不貴。根據(jù)近3年的統(tǒng)計(jì)，基本上2～3人就有一套單片機(jī)開(kāi)發(fā)板。每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是當(dāng)堂布置的，建議用買(mǎi)的開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)。采取合適的實(shí)驗(yàn)考核手段對(duì)學(xué)好單片機(jī)尤為必要。我們實(shí)驗(yàn)時(shí)，原則上不超過(guò)3人一組，實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)占單片機(jī)課程分?jǐn)?shù)30%。而實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)主要依據(jù)就是學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)按照60～100等間距劃分。實(shí)驗(yàn)的目的是為了掌握知識(shí)本身，而不是純粹為了好的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，我們?cè)试S學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)交流。在每組學(xué)生做完時(shí)，我會(huì)提兩個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生回答，當(dāng)然問(wèn)的是本組做的比較少的同學(xué)。如果問(wèn)題沒(méi)有回答出來(lái)，20分鐘后再有資格被我檢查，還會(huì)問(wèn)學(xué)生兩個(gè)問(wèn)題。所以實(shí)驗(yàn)時(shí)，每組學(xué)生都在認(rèn)真的討論，達(dá)到了良好的學(xué)習(xí)效果，提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。
2.4通過(guò)課程設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)際解決問(wèn)題的能力[6]
由于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)受課時(shí)的限制，每個(gè)實(shí)驗(yàn)往往都是就單片機(jī)某一方面的功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，缺乏單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)。所以為了更好把單片機(jī)所有功能綜合在一起，增加了單片機(jī)課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)。這也體現(xiàn)了卓越工程師計(jì)劃“以應(yīng)用為先導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)科基礎(chǔ)，突出實(shí)踐能力，重視創(chuàng)新潛質(zhì)與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的人才培養(yǎng)思路。就本學(xué)院而言，安排了兩周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)性，提高學(xué)生實(shí)際解決問(wèn)題的能力。我們安排5個(gè)課題，讓學(xué)生進(jìn)行選擇，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更好的鞏固了單片機(jī)基本知識(shí)，知道了單片機(jī)的實(shí)際作用。例如我們當(dāng)中之一的課題就是溫度控制器的設(shè)計(jì)，通過(guò)單片機(jī)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)溫度，并能實(shí)現(xiàn)溫度語(yǔ)言報(bào)警，而且結(jié)合所學(xué)軟件知識(shí)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的通信和即時(shí)數(shù)據(jù)的圖形顯示和存儲(chǔ)。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，也鍛煉了學(xué)生繪制電路板的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程，從而為以后的工作打好良好的基礎(chǔ)。
3結(jié)束語(yǔ)
卓越工程師計(jì)劃強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的深入掌握和對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的熟練應(yīng)用。通過(guò)對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)改革，增強(qiáng)了課程的實(shí)踐性和實(shí)用性，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手能力、分析和解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力，為學(xué)生在今后的實(shí)習(xí)與工作奠定良好的基礎(chǔ)。（下轉(zhuǎn)第2578頁(yè)）
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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(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)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(zhuān)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(lèi)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(lèi)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(zhuān)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(zhuān)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.
