时间：2023-05-29 18:00:08
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇单片机原理及接口技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：单片机；改革；实践；考核
中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）36-0062-02
从上个世纪70年代第一只单片机面市，短短三十多年的时间，单片机技术已成为计算机技术的一个重要分支，由于单片机体积小、性价比高、控制能力强等优点，广泛应用到工业控制、机电一体化、仪器仪表、消费产品、汽车、航空航天、办公自动化和通信等各个领域。在就业形势日益严峻的情况下，对我校机电类学生来讲，如果学好单片机原理及接口技术这门课程，学生就有更多的就业机会，对以后的个人发展具有十分重要的作用。但是如何使他们在短短的一学期学好这门课，是我们需要解决的主要问题，本文在教学内容、教学方法、实践环节、考核方式等方面进行有益的探索。
一、教学内容的改进
在单片机的开发过程中，常用的编程语言有汇编语言和C语言，每种语言有各自的特点。汇编语言编程具有代码紧凑、运行效率高、可直接对硬件内部进行控制等优点，但汇编语言也有一些缺点比如语句抽象、编程效率低，学习周期长，可移植性差。而C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。另外用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备的系统。因此，用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。但我们还在一成不变地进行汇编语言的学习，甚至教科书上也没有提及到C语言的单片机编程。因此为了学生毕业后能够更好的适应社会，满足企业的需要，我们要合理选择教材，教学内容转为以C语言教学为主，汇编为辅，同时兼顾两者的混合编程。这样既使学生容易学习，又适应了企业单片机开发的需求。
二、教学方法的改进
1.提高学生的学习积极性。兴趣是学好任何一门课程或技术的基础，所以，激发学生兴趣异常重要。针对这门课程在有限的教学课时内，学生难学，老师难教的特点，我们更新思想，转变观念，从提高学生对课程的学习兴趣出发，对于单片机课程来说，采用实例法教学是必不可少的。总结这么多年的教学经验，我个人认为第一次课简单介绍一下单片机，然后可以举一些学生常见的、经常用到的单片机应用的具体产品，比如学生经常见到的智能电子秤、智能存包柜、出租车计价器等。通过分析产品的原理，循序渐进地培养学生的学习兴趣。另外第一次课除了讲些实例以外可以给学生演示一下流水灯的实验，准备焊接好的实验板，用仿真器仿真流水灯的工作过程，再给学生讲解一下单片机的I/O口控制发光二极管点亮的原理，激发学生学习这门课程的兴趣。
2.转变观念，摆脱传统授课方式。一直以来，对于这门课程的教学都存在着偏重理论而忽视实践的问题，教师基本上都是按照传统的方法按章节授课，很少涉及实践部分的内容，造成了理论与实践严重脱节，调动不起学生的学习积极性，直接影响到授课效果，更谈不上培养学生的创新意识了。有的即使开设了实验课，实验设备的陈旧也使得学生一开始学到的知识就是过时的，无法直接应用于实际工作当中。所以，探讨新的教学方法势在必行。单片机教学采用形式多样的教学方法，形式多样的教学方法可以激发学生思维，使教学方法不局限于传统，传统的以教师为中心，教师讲、学生听、记笔记的教学方式，应结合更多的教学方法，讲授法、练习法、实验法、演示法等。
3.课余时间通过网络学习。学生课下可以利用网络资源进行自主学习，现已将教学资源全部传到校园网络教学平台，学生可以网上下载课件、学习资料。另外通过网络问卷、网上答疑，教师可及时了解学生的学习情况并给予指导。除此之外，给学生介绍多种形式的专业网站和参考资料、促进学生自主学习。如常用单片机、电子网站、论坛：21IC中国电子网（http：//）、周立功单片机世界（http：//）、凌阳单片机（http：//.cn）；著名电子公司、杂志网站：单片机爱好者（http：//）等。每次给学生布置一些作业让学生通过网络去查找资料，进行学习。这样作业不会枯燥无味，通过网络学习可以增加同学们的知识面，网站上的一些资料可以更好地帮助学生学习这门课程。
三、实践环节的改进
1.实践教学。单片机原理及接口技术对于机械工程学院机电类学生来说是一门实践性很强的专业课，学生不光要有扎实的理论知识，更要有过硬的动手能力，这就要在学习过程中利用一切可以利用的机会去实际操作。目前我们的实验课安排了10个学时，但是10个学时远远达不到锻炼学生动手能力的目的，根据以往的教学经验，因为以前做实验都是直接用实验箱来做，学生只需要根据电路图连线，编制程序，观察实验结果，学生学完这门课程以后只能根据电路要求编制一些简单的程序，但是动手能力较差，不会焊接电路板，不会调试电路，甚至有些常见的元器件都不认识，更不用说走向社会从事相关的工作。因此，我院购买了电路板、常用元器件，常用的工具如电烙铁、万用表等，给学生提供认识常用元器件、动手搭建电路、焊电路板的机会，给学生讲解完注意事项后让学生带回宿舍利用课余时间焊接电路板，然后进行仿真调试，增强学生的实际操作能力。
2.第二课堂。实验室开放是现代实践教学发展必由之路，在我们的实验室开放中，除了实验室管理上的开放，重点体现在开设第二课堂，支持学生课外科技活动，进行了以下几方面的努力：（1）积极参与电子竞赛，提高创新能力。各类大学生电子设计竞赛、机电产品创新大赛是展示学生创新能力的极好机会，为了搞好竞赛，我们教研室专门抽调几位教师，在赛前还组织了参赛队员的集训。在已参加的几届全国电子设计竞赛、山东省电子设计大赛、山东省机电产品创新大赛中，我系学生都获得了优异的成绩。通过参加竞赛活动，大学生的综合设计能力和科技制作能力大大提高。（2）自主立项，培养自身独立设计能力。为了培养学生独立工作能力和实践能力，在人力、物力上积极支持学生开展课外科技活动。鼓励学生自行开发设计线路板，完成课程设计题目。引导学生申请科研立项、找方向、写材料、定方案、开展项目研究。在每年的科研立项活动中分别获得多个立项，学生的综合能力得到提升。
四、改革考核方式
以前单片机的考核方式都是采用闭卷考试的形式，总成绩由考试成绩加上平时成绩组成，考试成绩占70%，平时成绩占30%，平时成绩中有包括课堂考勤、作业、实验。但是这样做的后果是学生只注重理论的学习，对实践学习不能够引起足够的重视，因而学完课程后动手能力差，不能单独进行单片机应用系统的开发，因此改革考核方式势在必行，除了传统的试卷考试外，增加实验技能的考核。闭卷部分的试题包括基本概念、基本理论、编写程序和画原理图，题型可采用填空、选择、简答、编程等方式。由于教学大纲上本课程的没有课程设计，所以实验技能只能通过平时的实验课来给学生打分。目前的实验是要求学生动手制作焊接电路板，然后编程进行仿真，可以根据学生在整个过程中的表现来评分，焊接、编程、仿真、调试等各项能力进行评价。焊接的电路板是否有短路、断路、虚焊现象，仿真软件是否熟练、不能实现所要实现的功能会不会调试、会不会查找错误进行修改处理等等作为评价的依据。
五、结论
本文从当今社会需求和实际应用的角度出发，本着激发学生学习兴趣、扩大知识面以及培养创新精神的原则，对单片机原理及接口技术课程的教学方法、考核方式等各方面进行了改革。教学手段的改革和实验教学已经在机械类本科班的教学和实验中得到应用。通过教学实践，学生不仅掌握了课本中的理论知识，锻炼了实际动手能力，达到预期的教学效果。
参考文献：
[1]赵全利.单片机原理及应用教程[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]陈亮，康娟，刘涛.单片机课程教学改革的几点看法[J].技术监督教育学刊，2006，（1）.
关键词:微机原理;接口技术;优化;多媒体教学
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)36-10351-02
Research on the Reform in Teaching Contents of the Principles of Micrcomputer & Interfaces
CHENG Yun, XIE Si-lian, ZHAO Zhi-gang
(Department of communication and control Engineering, Hunan University of Humanities and Science and Technology, Loudi 417000, China)
Abstract: By integrating with the course characteristic of "The Principles of Microcomputer & Interfaces", this paper puts forward the reform measures such as optimization teaching contents, proper utilization of multimedia. Teaching practice showed that this reform had achieved good results.
Key words: microcomputer principle;interface technique;optimization;multimedia teaching
《微机原理与接口技术》是电气信息类专业的一门重要的专业技术基础课[1],也是电子、自动化等专业学生的研究生考试课程。该课程的主要任务是使学生从理论和实践上掌握微型计算机的基本组成、工作原理、汇编语言程序设计方法、接口电路及硬件电路的连接,建立微机系统的整体概念,为今后进一步学习打好基础,同时该课程又是后续课程如单片机原理及应用、DSP技术、ARM嵌人式系统等课程的基础。由于这门课的教学内容与后续课程尤其是单片机原理及应用有较多相似的地方,因此,一些高职院校的做法常常是用单片机原理及应用来取代这门课,作为本科院校,还有必要开设这门课吗?如果要开的话,其教学内容如何确定才不至于与后续课程有较多的交叉?本文从如何提高微机原理课程教学质量、增强教学效果,谈谈在教学上的一些体验和认识。
1 优化教学内容,突出教学重点
由于总的学时的不断压缩,使得我们对一些专业基础课的课时则不断压缩,对于不继续开设《单片机原理及应用》这门专业课的学生来说,《微机原理与接口技术》的内容需要全部开出来,而对于有单片机原理及应用这门课的专业学生来说,可以只开设微机原理与汇编语言方面的内容,而接口技术则留到单片机原理及应用里面讲,把省下的课时加到电子技术和单片机原理及应用的课程设计里,这两门课的课程设计时间都延长了一周,即由原来的2周延长到3周。另外在每一章节讲授之前,先指出重点和难点,重点部分精讲[2],要求学生全面掌握。例如,在讲8086/8088结构一节时,存储器地址分段是本章的重点和难点,讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解,而关于计算机硬件一节,学生在前修课程中已经学过,只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样,学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率,增加了学习本课程的积极性。
由于《微机原理与接口技术》课程内容多、 细、 零散、 前后内容交错且涉及到的知识面又广,学生初次接触时往往觉得难学,特别是随着教学进度的推进,学生感觉所接收到的知识比较散,很能理清头绪,更谈不上好好理解并加以运用了。所以在教学中可利用图表法[3]对课程内容进行科学地归纳组合,即将相关的内容组合到同一个模块中,然后抓住课程内容的主动脉用连线将模块之间的联系标识出来并加以说明,从而使课本上那些分散、 零碎的知识点一一串起来,形成一个层次清晰、结构明朗、联系紧密的图表。有了这结构清晰的图表,学生即可以对相关内容进行总体上的把握又可对某一个具体的知识点进行纵向的扩展和横向的比较,学生学习起来也不会感到混乱,且会激发学习的兴趣。
2 恰当应用多媒体教学,提高教学效果
《微机原理与接口技术》课程中微机的工作原理部分是很抽象的、看不见的、摸不着的,学生觉得难以理解。若使用多媒体教学,让关键部分具体化、形象化,让重点凸出、显示出来,可以促进学生的理解和记忆。这就要求多媒体课件制作必须根据课程的相关知识,用最合适的应用软件,制造高标准、高质量的多媒体课件。为加强课堂教学的效果,我们可以采用理论教学和实验演示同时进行的方法,使学生在轻松有趣的学习(氛围)中掌握所学知识。例如,在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明或语音提示,从而增强图片的可读性,如图1所示;又如,汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础,可在课件中用FLASH动画来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中,类似的情况还有很多,采用多媒体教学一方面可以加快教学速度,弥补教学时的不足;另一方面图文并茂,动感演示,无疑会激起学生的学习兴趣,课后阅读时容易产生联想。
3 实践效果
根据新的培养方案与所采取的改革措施,我们已经实施了两年,从实际的效果来看,课程内容教学改革是非常成功的。通过微机原理及汇编语言的学习,然后再学习单片机,90%的学生觉得单片机易学易懂,达到了我们的预期效果。
4 结束语
我院《微机原理与接口技术》已被列为2009年湖南省精品课程,我们将以此为契机,认真扎实地开展教学研究,一定要把这门课程建成合格的省级精品课程。
参考文献:
[1] 周明德.微型计算机系统原理与应用[M].4版.北京:清华大学出版社,2004.
关键词：微机原理；施教对象；讲授艺术
中图分类号：G64文献标识码：B
文章编号：1672-5913（2007）04-0016-03
1 引言
“微机原理与接口”课程（以下简称“微机原理”）一直作为高等院校电类各专业、计算机专业、机械设计制造及自动化、机电一体化、过程装备与控制、化工仪器仪表等工科专业必修的课程之一（电类为专业基础课）。近年，随着计算机技术、微电子技术的飞速发展，微机及其相关的技术以超常的速度跟进，新技术新设备层出不穷，使得微机原理课程的内容越来越多；另外，计算机及其相关产品越来越多地冲击着人们的工作方式和生活方式，高等院校中越来越多的理工科专业要求开设微机原理（计算机硬件基础）课程。然而，正是微机原理课程教学内容量大, 教学对象面广,各类专业的学生基础差别较大，使得非计算机、非电专业的学生感到抽象难学；另外，部分学校课程名称及授课内容较混乱，如同是微机原理课程,有的班级上80X86,有的班上8051（多为机械专业等非电专业，建议课程名称应统一为“微机原理及接口技术”和“单片机原理及应用”）；第三，在教学时数上课时差别教大，多为:计算机专业: 60―80学时；电类专业：60―75学时；机械类专业：40―50学时；第四，基础知识差别大：计算机专业有先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，还有平行开设的“汇编语言程序设计”；电类专业有模电/数电等先导课程；其他理工类专业（如机械类专业）却只有仅仅是把电路分析、模拟电路、数字电路、电机学、变流技术等整合为一门课的电工学，以及“计算机应用基础”。可见有限学时下微机原理课程要在不同施教对象中按照“厚基础、宽口径、重应用”的宗旨，因材施教并非一件易事。
此外，由于计算机硬软件技术发展很快，而且硬件新技术、汇编语言新版本大多和原有的基础技术一脉相承，所以有些老师觉得讲授最新的更好，而有些老师则认为还是讲授基础性知识好，两者难于统一。
本课题研究小组经过大量的研究实践，在本校教学中大胆进行改革，把“微机原理与接口”课程（“计算机硬件基础”）分成3~4个授课层次（如A、B、C、D类）分别制定出不同的教学大纲来执行，因材施教，各取所需。
2 在计算机专业中把握好整体与个体、取与舍的辩证关系
微机技术的发展使得微机原理课程包罗了太多的内容：除了指导委员会确定的七个基本知识单元（微处理器、存储器、指令系统、输入和输出、I/O接口技术和微机应用系统）之外，32位、64位CPU内部结构及多级流水线工作原理、虚地址下的寻址过程、高档CPU新增指令及MASM32汇编语言语法规范（乃至WIN32编程等）、段页存贮管理及芯片组、总线标准（EISA、PCI、USB等）等新内容也不能不涉及。
如果仍然仅以8086CPU来讲授，对计算机软件、计算机应用专业学生来说，未免过于落后，因为8086CPU和现用的Pentium相比，至少已经淘汰了三代；另外，对计算机专业学生来说，他们已经学习了先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，“计算机”和“80X86微机”二者是整体与个体、一般与特殊的关系，并且一般还有与“微机原理”同步开设的“汇编语言程序设计”（一般开设顺序多为：汇编语言微机原理接口技术[单片机应用]），因此，在有限学时下，象数制、原码、补码加减原理、ALU原理、16位汇编语言等部分完全应从简处理，而应重点讲授80386/80486/Pentium内部结构及工作机理、存贮管理技术（包括段页式存贮管理、Cache原理与访问管理、虚拟存贮管理）、I/O接口及外设接口（硬、软盘驱动器接口、网络与通信接口、打印机接口等）、芯片组技术，总线标准与接口技术（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088时代的接口芯片多数已淘汰，新的芯片组在结构和功能上已与早期芯片具有本质区别，所以将原来侧重芯片的内部结构改为侧重芯片应用是必由之路。这样才符合“厚基础、宽口径、重应用”的培养目标。当然，计算机专业的“微机原理”教学大纲的制订绝对不是孤立的，比如32位汇编语言和Win32编程如果在“汇编语言程序设计”大纲中要求掌握的话，“微机原理”大纲就可另辟重点。
3 在电类各专业中把握好一般到特殊、基础与应用的辩证关系
“微机原理与接口”是电类各专业处于核心地位的专业基础课，本专业的学生在此之前有些虽没有学过“组成原理”、“系统结构”等课，但诸如汇编语言、中断、定时与计数技术、存贮器扩展、串并口扩展、总线标准等都是后备课如“单片机原理与接口”、“计算机控制”、“可编程控制器PLC”、“DSP数字信号处理”等课（电类专业一般为：微机原理及接口技术 60―80学时单片机原理及应用40―60学时）以及日后从事科研所必需的，尤其是“单片机原理与接口”和“计算机控制技术”的学习必须以“微机原理及接口技术”奠基。
事实上，从“微机原理”到“单片机原理”是一般到特殊的关系，“单片机原理”是“微机原理”的后补课程，两门课都是实用性很强的课程，学好了微机原理，单片机原理是稍学即会。象微机原理中的地址、寄存器、锁存器、控制字、堆栈、中断、定时与计数技术等概念可在单片机原理课程学习中直接应用；但是，工业过程控制中用的更多的是单片机控制和PLC控制（即使象网络控制、现场总线控制其终端实现也一般用单片机或PLC控制），所以和单片机共有的汇编语言、CPU结构原理，存储器扩展、并/串行口扩展、总线、LED及键盘的接口等内容的讲述要不厌其烦，举一反三，而前述的计算机专业所侧重的高档CPU的段页式存贮管理、Pentium结构及芯片组、硬、软驱接口、MASM32及Win32编程技术等虽不能不提，但应适当从简，不要让学生感到既多又杂，抽象难学，甚至出现畏难情绪，要知道，基本原理部分如果不理解透彻，单片机应用及计算机控制系统的学习就无所适从，而且直接影响着毕业设计的质量。
4 在非电、非计算机理工类专业中把握好基本原理与一般原理、开与合的辩证关系
由于微机（单片机、PLC）作为智能化机电产品的大脑与心脏，在超精密加工、数控机床、机电一体化、机器人技术中有着日益广泛的应用，使得微机原理（有的学校开设微机原理课，但实际讲授内容为“单片机原理”）也成为机电一体化、过程装备等机类专业学生必修的一门课程，但是在授课过程中我们明显感到两点：第一，学生与微机相关的基础知识薄弱，因为他们仅仅是把电路、模电、数电、电机学、变流技术等整合成一门电工学去学的，触发器、译码器、计数器、存储器等知识中的部分，甚至全部内容都是蜻蜓点水、点到为止，没有深入学习；第二，在机械类专业中“微机原理”课程学时很有限，一般在40-50学时之间；基于上述原因，学过两周该课的大多数同学反映，该课抽象难懂，神秘莫测。所以一开始应把数制及典型单元电路的原理讲清楚以揭开CPU的神秘面纱；要有重点有选择地讲清其原理，如门控电路及控制字，一位ALU的结构、传统CPU取指令和执行指令的过程、步骤。另外，对机械类专业学生来讲，他们掌握单片机原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理讲完后，最好花几个课时介绍8051等单片机，8051和80X86同为Intel公司的拳头产品，汇编语言助记符十分相象，有了80X86作基础，作比较，学8051很轻松；这也是开与合的关系。开是发散，由8086发散到8051单片机；合是聚集，机类学生计算机原理仅此一门，8051不能不聚到中去讲，但8086是基础，是主要讲授对象，8051单片机是应用，要讲究适度，开是放的开，聚是收得拢，百变不应离其宗。
5 在文、管、法等文科专业中把握好深入与浅出的辩证关系
学习的目的是为了应用，而计算机是一个工具，对这个工具的原理应该多少懂一些，这是这类学生的目的所在，正是由于汇编语言课深奥枯燥，大家才喜欢使用可视化的高级语言及其编程工具，所以这类专业的“微机原理与接口”一般更名为“计算机硬件技术基础”。对这类专业学生不要大讲特讲80X86宏汇编语言程序设计、CRT显示控制编程等较深内容，只有有的放矢，深浅适度，才能调动学生的积极性，激起学生的求知欲，从而收到相得益彰的效果。浅是表达，深是理解；浅是弄懂，深是探求；浅是深的必要前提，深是浅的必然深化。要按照“培养既精通本专业知识，又能应用计算机知识，解决实际问题的复合型人才”计划来培养，让缺乏基础知识的学生由浅入深，循序渐进地学习和学习计算机原理，掌握基本知识，更要掌握一些实用知识如芯片组技术、USB接口、PCI、AGP总线、EIDE、SCSI标准等，要配合实物与实验帮助学生从感性知识上升到理性认识。
6 在讲授艺术上要把握好雅与俗、庄与谐、形象与抽象的关系
（1）恰当的应用俗语是提高学生理解能力的必要手段，“雅”是指用专业语言，用词规范，语句缜密，“俗”是口语，具有通俗易懂，亲切自然，比如，微机原理中的“总线”就是计算机系统中的“信息高速公路”，CPU总线浮空，就是该段“高速公路”关闭。
（2）工科“微机原理”也要讲求“庄”与“谐”，“庄”是庄重、严肃，“谐”是诙谐、幽默，庄谐并用，寓庄于谐，让学生在轻松愉快的气氛中接受知识，但“庄”与“谐”的应用要适度。比如，“二级控制模块DMA请求总线使用权”是“中层领导向最高层领导申请”，因为“DMA控制器有总线控制权，所以不是处于最底端；又如 “伪指令和指令相比不产生机器代码，不占据存储单元、起管理作用”可说成“伪指令是指令的后勤管理员”。
（3）提高学生形象思维能力也是课堂教学中帮助学生理解的重要手段，形象的比喻及严密的逻辑性语言可以触类旁通，帮助理解。例如，“间接寻址”是寄存器中放的是存贮单元的有效地址，按该地址便能找到操作数，可以这样理解，“张三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以张三找到王五也就找到了李四，这是间接找法。
7 结 语
总之，在有限学时下，对于包罗了太多的内容的“微机原理”课程，我们一定要针对不同的专业对象，把握好几个辨证关系，合理地制定适合于该专业的教学大纲，而不应把一个相同内容的大纲强加到所有的专业；另外，讲课是一门艺术，在语言艺术上，熟能生巧，这是笔者讲授“微机原理”多年的深刻体会。
参考文献：
[1] Intel公司.IA-32 Intel Architecture software Developer’s Manual,volume1:Basic Architecture[Z].
[2] 陆慎,等.事实求是地制定教学计划[J].广西工学院学报,1999(8).
[3] 富春岩,王皓杰,等.非计算机专业研究生计算机教学的研究[J].计算机教育,2006(3):8.
[4] 王克义.非计算机专业“微机原理”课程的改革实践与研究[J].计算机教育,2005(11).
[5] 仇玉章.32位微型计算机原理及应用[M].北京：清华大学出版社,2004.
[6] 郑学坚.微型计算机原理及应用[M].北京：清华大学出版社,2002.
[7] 周明德.微型计算机系统原理及应用(第四版)[M].北京：清华大学出版社,2004.
投稿日期：2006-08-07
作者简介：
关键词：本科教育；课堂教学；应用能力
作者简介：陈进（1955-），男，湖南岳阳人，湖南理工学院信息与通信工程学院，教授；郭龙源（1973-），男，福建龙岩人，湖南理工学院信息与通信工程学院，副教授。（湖南 岳阳 414006）
基金项目：本文系2013年湖南理工学院教改基金项目（项目编号：2013B19）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0085-03
“应用为本”是应用型大学的根本特征，[1]应用型本科教育如何培养学生的应用能力，许多论文针对中国高校实践教学环节比较薄弱的情况，在如何加强实践教学环节方面进行了有益的探索和研究。
应用型本科院校培养的应用人才属于“理论应用型”，其应用能力应该体现为具有运用科学理论知识和方法来综合分析、解决问题的综合能力以及将解决方案付诸实施的实践能力。[2]因此，应当在教学各个环节――不仅仅在实践教学环节――全面地培养学生的应用能力。
课堂教学是本科教学最重要的部分，是人才培养的主阵地。[3]如何在课堂教学中培养学生的应用能力，笔者根据多年“数字电路”和“单片机原理与接口电路”课程的课堂教学经验，从课堂教学内容取舍、课堂教学过程中的讲授、习题的布置与讲解等方面对如何培养学生的应用能力谈一些自己的体会。
一、从培养学生应用能力出发对课堂教学内容合理取舍
教学内容是课堂教学的生命，从培养学生应用能力出发，应该合理地对教学内容进行取舍。
1.教学内容要紧跟应用发展
知识的创新和应用日新月异，而教材内容更改往往滞后。面对这种情况，教学内容要紧跟应用发展，尽可能与当前工程实际接轨，使学生走向社会后能够尽快上手应用。
“单片机原理与接口技术”课程，大多数教材采用汇编语言编程。但是，目前单片机实际应用中，设计与开发多使用C51语言编程。根据这个情况，笔者采用汇编语言编程的教材，补充讲C51语言编程，并且在应用编程例题上交替采用两种编程语言。
随着半导体技术的发展，单片机串行扩展接口已经普遍应用，在《单片机原理及接口技术》教材[4]中，虽然介绍了单片机串行扩展技术，并指出“单片机串行扩展技术与并行扩展技术相比具有显著的优点”，但在其他各种接口的章节，仍然是讲授并行扩展接口，为此笔者增加了串行接口芯片的内容。例如在A/D接口技术中，除了讲一个典型并行接口芯片0809与AT89C51接口电路外，增加了串行接口芯片AD7896与AT89C51接口电路的内容。
2.教学内容要从应用角度出发突出重点
课堂教学要从应用角度出发，突出重点，精简内容，尽量避免或减少繁杂的理论推导。需要说明的是，应用型本科人才的“应用性”不只是继承性应用，而且是创造性应用。[5]因此，精简内容并不是基础知识不讲，而是有些基础知识还需要重点讲授。
逻辑门电路是《数字电子技术》中作为基础的一章，[6]其内容包括了CMOS、TTL等各系列电路的内部组成与工作原理、传输特性、电参数定义、逻辑功能与逻辑符号。由于这一章节内容多，特别是集成逻辑门电路的内部电路比较繁琐。若教学内容面面俱到，只能走马观花式讲解，学生分不清主次，也无法弄懂。若对于内部电路不讲解，也同样会使得学生知识欠缺，造成应用能力减弱，这是有过教训的。[7]非微电子专业应用中只用到与逻辑门的输入、输出接口，所以学生关键是掌握逻辑门内部电路中的输入、输出电路结构和工作原理以及与应用相关知识，这是课堂教学的重点。例如，CMOS逻辑门电路，只需要详细讲解CMO反相器内部电路，其他CMOS门的内部电路可不讲。因为各种CMOS门电路在输入、输出端都加了反相器作为缓冲电路。CMOS反相器内部电路十分简单，学生容易懂。
“数字电子技术”课程中，介绍了多种集成电路芯片。从应用角度出发教学，重点应放在器件引脚、逻辑功能及典型应用讲解，而对其内部电路，不要过于纠结。例如译码器74138，在本课程的存储器扩展和后续课程中都会出现地址译码，因此必须引入地址译码的概念，并重点讲解地址译码的意义和作用。笔者在课堂教学中，通过图1所示地址译码电路课件，重点讲解地址译码的意义和作用。
3.教学内容要适当增加工具软件的内容
随着计算机技术的发展，各种工具软件应运而生。课堂教学在突出重点精简内容后，留有时间讲授工具软件。这一部分内容以教师引导，学生自学为主。“数字电子技术”课程引入电子线路仿真软件Multisim 10，“单片机原理与接口技术”课程引入单片机集成开发环境Keil ?Vision4。引导学生对分析和设计的电路和自己编写的程序进行仿真，有利于培养学生的应用能力。课堂教学中，讲解例题和习题时进行仿真，有利于学生对教学内容的理解。
二、在课堂教学过程中注意培养学生应用能力
认真做好教学课件，让学生有感性认识。要通过多媒体课件，使学生对学习的知识有一定的直观感觉，这种感性认识是有利于培养学生应用能力的。
“数字电子技术”课程中显示译码器这一章节，笔者在多媒体课件中使用与实际数码管类似的图标，来说明共阴极数码管的段码是如何得到的，以及显示译码器的功能。当介绍了共阴极数码管引脚为高电平时对应LED发光后，用图2所示课件分别给出显示“0”，“1”，“2”的abcdefg的值和段码，对应LED发光和数码管显示对应数字。多媒体课件不是静止的，而是动态的，课件中首先是数码管显示“0”，然后要学生考虑哪些LED发光，再使“a，b，c，d，e，f”LED发光，最后出现“0”的段码“11111100”；“0”，“1”，“2”按照这个过程出现一次，段码是如何得到的就很清楚了。图2显示的是数字“2”的段码“11011010”的来由。
然后很容易引入七段显示译码器的功能：输入的十进制数代码进行译码，输出段码abcdefg，点亮LED显示器的各段，显示对应的数码。图3是说明74HC4511的译码功能的课件界面。
1.注重从总体思路入手，培养学生的应用能力
课堂教学中比较复杂的问题，教师应该从总体思路合理引导，使学生先明白总体思想，就比较容易理解具体的步骤，这样也能够培养学生分析问题和设计电路时从总体思路入手的习惯。
例如，“数字电子技术”讲解8位D/A采用双极性输出方式所设计的电路的原理，必须先讲清楚设计总体思路：利用已有的单极性输出D/A电路，设计双极性输出电路，措施是：数字提升，模拟下降。第一，数字提升，将输入的带符号的二进制补码+128，变成单极性数字量；第二，采用单极性转换电路得到单极性输出模拟量；第三，模拟下降，将输出模拟量-5V，变成双极性输出模拟量。这个总体思路清楚了，实现数字提升、模拟下降的具体方法就好理解了。
“单片机原理与接口技术”课程中，串行通信编程，也必须先讲清楚程序设计总体思路。以较简单的双机通信方式1发送编程为例。首先要强调发送时只要将需要发送的数据送到发送缓冲器，则串行口自动地按照指定的数据格式、波特率从TXD引脚发送。发送完后，TI=1，产生串行口中断。
编程需要解决什么问题？主程序：编程指定发送数据格式和波特率，中断设置；需要发送到数据准备好，发送数据指针指向发送第一个数据；将发送的第一个数据，送入发送缓冲区；中断服务子程序：判断需要发送的全部数据是否发送完，完了退出，如未完，发送数据指针下移，将下一个发送数据送入发送缓冲区。编程的总体思路清晰了，再讲解相关程序就容易理解了。
2.尽量贴近实际，让学生尽早接触应用
课堂教学中，相关示例要尽量贴近实际应用，让学生尽早接触应用，同时也让学生容易理解。
《数字电子技术》第9章中，教材采用的一个泛指的工业生产过程控制对象，说明为什么需要D/A和A/D。为了贴近实际应用，笔者采用一个染色锅温度控制实例来说明，如图5所示。
“单片机原理与接口技术”课程中，C51编程一章的例题都是与硬件电路无关的软件编程，而单片机实际应用主要是根据硬件电路设计程序。因此，笔者讲解一个软件与硬件结合的例题，电路如图6所示，并且在?Vision_4下进行仿真调试，使学生尽早进入单片机应用的境界，同时在作业中也安排了一个类似习题。
三、通过做习题培养学生的应用能力
学生做习题，其实也是一种应用，虽说只是“纸上谈兵”，但如果习题都做不好的话，就更谈不上实际应用。因此，布置习题和指导学生做习题也是课堂教学中培养学生应用能力的一个重要环节。要有选择性地布置习题。布置的习题要少而精，不要太难，但不能都是基础题。笔者在“单片机原理与接口技术”课程中，除了前3章外，每一章布置一个接近应用的综合习题。例如第5章中断，补充了一个习题如图7所示。这个习题是一个软件与硬件结合的比较完整的中断编程，通过这个习题，对单片机中断编程有一个总体的概念。
要引导学生对习题进行仿真调试，特别是要求有一定能力的学生这样做。在调试过程中，出现问题尽量自己分析原因并且解决问题，这是对于实际应用能力培养是非常重要的。当学生自己独立或者在老师指导下解决了问题，甚至学生经过多次调试仍然不能分析出原因，最终由教师分析出原因。只要有这个过程，就培养了学生分析问题和解决问题的能力。
“单片机原理与接口技术”课程中定时器/计数器一章中，习题要求P1.0输出周期为400?s占空比为10%的矩形脉冲。某学生采用C51编程，进行调试时发现输出波形如图所示与要求不符。反复检查所编程序，没有找到任何问题。为什么实际输出结果不对？在教师的指导下，分析其原因是C程序编译后，中断服务程序增加了保护现场和恢复现场，造成中断程序执行时间大于40us，使得输出波形不对。
要在课堂上认真讲解习题。对于错误带普遍性的和重点的习题要详细讲解，要分析学生为什么会错，症结在哪？讲解习题与讲解例题的效果是不一样的，因为学生做过这个习题，不会做或者做错了，是经过思考的，再听教师讲解，就知道错在哪里，为什么会错，印象深刻。一般说来，讲解过的习题绝大多数学生都会做了。
在讲解习题的过程中，要有意识地培养学生的应用能力，如仿真调试波形不符的一例，在习题课中引导学生进行仿真，分析C51中断程序编译后的汇编语言程序执行时间大于40us，培养学生自主调试能力，并针对部分学生认为汇编语言无用的思想，指出即便采用C语言编程，在分析所出现的问题时，仍然需要用到汇编语言。
四、结束语
要在课堂很好地培养学生的应用能力，首先教师本身就应该具有较好的实际应用经验，否则就是一句空话。目前高校中一部分教师是从学校到学校，自身缺乏实际应用能力。因此，对于应用型的本科院校，在强调教师高学历的同时，应该注重教师的实际应用能力。对于在校的年轻教师，应该采用各种方式，进行一定的应用能力培养。
参考文献：
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关键词：单片机；教学；工程能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）13-0149-02
一、目前单片机教学在工程能力培养上存在的问题
随着单片机在社会中的应用越来越广，企业对单片机领域的人才有较大的需求[1]。但在高校人才培养计划中，与单片机人才培养密切相关的是《单片机原理及接口技术》和《单片机原理与应用》等相关课程，也逐步在探讨与开展“理论教学+实践教学”的单片机教学模式，并已有多个高校为单片机安排了专门的实验教学学时，该教学方法从一定程度上改善了学生的动手能力，但实验与工程应用相对脱节，学生并未掌握单片机系统的设计方法[2]，同时在教学过程中缺乏对学生工程概念的培养以及企业项目开发流程的指导，培养出来的学生缺少综合开发能力，与企业所需要的具有工程能力的人才有很大差距。因此，本文探讨了一种基于工程能力培养的单片机课程教学方法，即在教学过程中有步骤有计划地引入企业项目开发的基本流程，并指导学生如何根据流程来开展项目开发工作，培养学生的工程观念以及工程能力，与企业的用人需求相一致。
二、单片机教学中工程能力的具体体现
工科学生的工程能力包括知识的学习与应用能力，思维判断与分析能力，工程设计与实践能力，表达与交流能力以及创造与创新能力[3]。对于单片机课程而言，注重培养的工程能力主要体现在：一是对单片机理论知识的学习及将其应用到单片机系统设计与开发中的能力；二是可根据单片机系统需求说明书，结合单片机理论知识，设计出符合工程需求的单片机系统的能力；三是在前期积累基础上的升华，对专业知识的融会贯通，并可在系统的设计与开发中，具有优化系统的能力――创新能力。
三、单片机教学中培养工程能力的具体措施
我校电子信息专业在第五学期开设《单片机原理及接口技术》课程，该课程特点是硬件与软件并重，理论与应用相结合，同时还涉及多个学科，信息量大且课时少[4]。根据单片机课程的特点，结合我校电子信息专业学生从前期已学习课程而具有的知识储备（前期学习储备课程详见表1），以及单片机的教学与实践，同时从课堂理论教学环节、实验室的实践教学环节以及课后指导环节，采取相应的措施来培养学生工程能力。
1.理论教学环节工程能力的培养。通过改变教学策略―将传统的以教为主的理论教学模式，转变为教―学―做一体的教学模式，增强学生知识的学习与应用能力，提升实际工程问题的分析与解决能力。在教学过程中，除了教师对理论知识的讲解，并引入相关案例，使学生加深对知识的理解外，还引导学生如何自己着手来设计具有一定功能的单片机系统。促使学生有效融入本课程的学习，提升动手能力以及创新能力。具体实施步骤如下：首先，在课堂教学初始阶段，可结合单片机系统在我们实际生活中的一些应用实例，同时通过讲解应用实例中的单片机系统的开发步骤，并引入企业单片机应用系统开发的流程。使学生对本课程有一个较为全面的认识，了解本课程的学习方向以及今后的就业方向，减少职业陌生感，提高学生学习兴趣。另外，还鼓励学生将之前在《电子系统仿真技术》中关于protues软件平台的使用知识，以及在《电子电路工程实践》中学习的如何制作与调试PCB板的知识，与在本门课程中学习的单片机系统知识进行融会贯通，积极动手设计单片机硬件系统，并在protues上进行单片机系统的仿真，增强对单片机系统硬件的理解，特别是整个硬件系统的工作机制和如何根据所设计的硬件系统的需求，来设计符合系统硬件性能的单片机系统。其次，在课堂教学时，除了遵循教学大纲教学要求外，将企业单片机项目开发的实际使用的技术，与本课程所学知识进行对比讨论，并对在企业工作所需的，但在教学大纲中未涉及或涉及较少的知识，进行有效补充。比如在讲到指令系统、汇编语言程序设计时，可补充如何使用keil软件来开发单片机系统的软件，以及如何在keil中验证自己所写的代码是否正确，并可通过单片机内部寄存器和单步执行来查看一下执行一些指令过程中，寄存器内部信息的变化，使学生更为深入了解单片机指令系统，指令系统的工作过程以及汇编语言的程序设计与运行过程。另外由于汇编语言本身的局限性，目前企业在开发单片机系统时，普遍采用单片机c语言，为了学生知识可与企业需求同步，在教学中结合学生前期所学的《c语言程序设计》课程，指导学生如何将c语言与单片机系统软件设计结合起来，引导学生采用单片机c语言来开展单片机系统的软件设计，并在实践课上进行运行验证，实现知识的融会贯通。
2.实践教学环节工程能力的培养。目前我校单片机实验教学学时仅为12学时，在后续的实践环节，考虑到各个学生对课程知识的掌握程度不同，在单片机实践教学环节采取验证实验与自主设计相结合的方式来开展实践课――实验教学环节采用验证性实验和自主设计性实验两个部分来构成，加强学生的工程设计与实践能力。国内大多数院校的单片机实验环节都在实验箱上进行，实验箱的接线操作比较古板，无法给学生提供足够的设计空间，学生只能单纯地对实验代码进行运行，观察实验箱对应的硬件。针对这一现状，我校自行开发了一套实验系统板可供安排各种综合性实验，学生还需要根据教师的要求，对代码进行相应的修改，并能清晰说明整个代码的运行流程以及修改依据，有效锻炼学生分析代码的能力以及表达能力。自主设计实验环节仍然是在实验系统板上进行，但教师在上相应的实践课之前，需要对该次课所用的源码进行有效梳理，删减掉一些功能性代码，同时对需要学生自行增加的代码，提供必要的注释，提前提供给学生，使学生能有较为充裕的时间来复习理论知识，并可充分思考如何解决实践课的问题。这样，学生不仅能更深领会该实践课要实现的系统功能，并能在通读已经提供的代码和结合系统功能，对缺少的代码补充完整。而且在上实践课时，学生是有备而来，可以尽快地投入到实验中，如果有深思已久，却仍然无法解决的问题，可与老师一起探讨如何解决问题，直到问题解决，增加学生成就感的同时，还可以提高学生分析与解决问题的能力，促进师生的沟通与交流，提高学生的表达与交流能力。
3.课后指导环节中工程能力的培养。通过加强《单片机原理及接口技术》与电子信息专业实践教学环节相结合，可有效弥补单片机课程本身信息量大但课时偏少的问题。本专业第2学期开始，陆续开设了认识实习（第二学期）、电子电路工程实践（第三学期），对后续的单片机学习提供了相关的知识储备，并与单片机课程开设的同一学期，开设了智能电子仪器设备设计与实践，学生可参考单片机课堂上学习的单片机系统设计流程来开展实践环节的智能电子仪器设备的需求分析与软硬件的设计，同时，在该实践中对于具体产片的硬件设计与制作，数据采集过程中的A/D、D/A转换，以及数据显示等部分内容，可帮助学生在单片机学习过程中，对单片机硬件系统，A/D、D/A转换接口、显示接口的理解，并通过该实践，学生可根据产品的需求，对产品功能以及性能的实现方式有极大的自由，学生可根据自己的想法以及对当前产品资料的查阅，然后对需要设计的产品进行自主创新，提高学生的创新能力。同时第五学期学习的单片机课程知识以及工程能力，可很好地服务于第六、第七学期开设的电子系统设计创新与实践、先进电子制造实践与生产实习，乃至学生最终的本科毕业设计。
通过在《单片机原理及接口技术》理论教学、实验教学以及课后指导三个环节加强学生工程能力的培养，学生不仅可以更好地掌握理论知识，还可以将理论知识有效地运用到具体的单片机系统的分析中，同时在设计具体的单片机系统时，不再忙乱无章，而是有意识地根据单片机系统开发的基本流程，来逐步开展系统的分析与设计。学生的工程观念以及实际工程项目开发能力显著提高，同时增强学生对未来就业的信心，为将来的就业打下一定基础。
参考文献：
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[2]吴定会，纪志成.单片机原理与应用课程教学的改革与实践创新[J].江南大学学报（教学科学版），2008，6（28）.
【关键词】单片机 理论与实验 课程设计 协同教学
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）31-0243-01
引言
单片机理论、实验和课程设计相关课程体系是各高等院校电子电气信息类工科专业基础专业课程设置的重要组成部分，为大学生深入学习掌握单片机的基本原理，设计方法，实践应用等打下基础。大多数理工科高校开设这些课程，对学生进行综合培养。对于单片机的理论与实践教学，既可以选择汇编语言，也可以选择C语言进行。在高校的实际教学工作中，大多数老师是选择汇编语言进行教学的，因为从汇编语言入手能更好的掌握单片机的硬件资源使用原理等，也有部分老师是直接使用C语言进行教学，认为汇编语言编程过于繁琐，而C语言编程能够在将来的实践工作中得到更好的应用。本文通过总结作者多年来在单片机相关课程教学积累的经验和教学研究心得，以51单片机理论、实验和课程设计教学为例，对如何在使用不同编程语言进行繁琐和复杂的教学中使学生更好地掌握单片机知识体系进行了探讨。
1.单片机理论教学
1.1 汇编语言理论教学
单片机是一个把中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、并行IO接口、串行IO接口、定时器计数器、时钟振荡电路等集成在一起的控制芯片，硬件资源简单且丰富，也易于扩展电路，所以单片机的学习侧重点首先在于掌握硬件资源使用方法。因为汇编语言实际上是CPU能够识别的机器码的助记符，从汇编语言入手开始教学，能够使学生更好地掌握单片机的硬件资源使用原理。使用汇编语言编程可以很方便地对单片机存储器地址直接进行存取操作，也能很方便地对存储器地址进行整体安排分配，前提是对单片机硬件资源非常熟悉，能够灵活调用。比如指令MOV、MOVC和MOVX可以分别访问单片机内部的数据存储器、程序存储器和外部扩展的数据存储器。汇编编程的缺点在于进行算术运算和逻辑判断跳转等比较繁琐。
1.2 C语言理论教学
国内的单片机C语言程序设计教程多数的编排都会在前面开始的章节介绍单片机硬件资源以及汇编语言指令系统，然后以更大篇幅讲述C语言程序设计语法和针对硬件资源的编程。针对单片机的C语言程序设计语法与计算机C语言高级程序设计编程语法基本一致，而针对硬件资源的指令又类似于汇编语言指令系统，所以应该可以说单片机C语言程序设计是计算机C语言高级程序设计和汇编语言指令结合体。要掌握好C语言编程依然要对于单片机的硬件资源理解透彻并能灵活调用。但是C语言针对硬件资源的指令与汇编语言指令比较起来却不如汇编那么直观，也不如汇编指令那样更加有助于单片机硬件体系结构的理解。
为了使初学者能够更好地理解单片机硬件体系结构，掌握硬件资源的调用，选择汇编语言进行教学显然是更加合适的。
2.单片机实验教学
单片机作为电子电气信息类专业的一门专业基础核心课程，比某些专业基础课程如电路原理、数字电子技术、模拟电子技术等更加注重编程实践的练习。单片机实验课程一般都是配套安排在单片机理论课程的下半学期，这样能够更加有助于理论的理解和掌握。作为理论课程的配套课程，单片机实验课程在教学上必须与理论课程保持一致性，选择汇编语言进行实验教学就是必然和最好的选择。
在实验设备的选择上，学院实验室早期购置过星研单片机Star ES51实验箱，后来又购置了大批光佑STC开发板，可以两者选其一。
早期的单片机实验都是集中在实验室进行，两人共用一台实验箱，通过连线和读写配套程序仿真运行来进行实验。这样的实验有一些明显的不足，比如配套程序调用了很多键盘显示的子程序，而这些子程序没有直接给出来，实验箱的很多硬件电路连接也没有给出详细原理图，所以造成了实验结束后多数学生也是对实验原理和编程似懂非懂的结果。
有了STC开发板后，每个学生可以分配一块开发板，各自进行单片机的编程仿真实验，还可以将开发板带回宿舍课后继续练习，实验可以更方便地进行。实验开发板的原理图清晰，例子程序丰富，通过读写配套例程可以较好的掌握单片机的基本原理。
显然使用汇编语言选择STC开发板进行单片机实验是实验教学的最好安排。实验课程的要求注重于单片机基础知识的掌握和硬件资源的调用。
3.单片机课程设计教学
单片机课程设计的安排是为了进一步提高学生的实践能力，所以课程设计的教学就不再局限于基本原理的掌握，而是必须达到更高程度的实践效果。汇编语言编程有利于对基础知识的理解和单片机硬件资源的掌握，却不利于复杂逻辑的处理。所以在学生已经基本掌握了基础理论的情况下，课程设计选择C语言编程，可以让学生更加方便的进行复杂程序的编写。
单片机课程设计实践项目内容的安排上，必须注重单片机内部和外部硬件资源的综合调用，以便完成具有实际意义的综合程序的编写。课程设计实践项目安排了可以综合调用单片机I/O口资源进行键盘扫描数码管显示以及中断处理的实现计算器功能的程序编写，和能够使用I2C总线进行通讯的AD/DA处理的程序编写。这两种程序的综合度和复杂度都远远大于单片机实验题目的要求。从实践结果来看，通过这种综合性复杂程序的编写练习，能够大大提高学生的开发设计实际项目的动手实践能力。
结束语
在我国大力实行人才战略强调人才培养的大环境下，本文作者所在高校也响应国家号召加强本科生培养，实施卓越工程教育，取得了积极可喜的成绩。本文积极探索和提高单片机理论实验课程设计协同教学的方法，取得了长足的进步和发展，也得到了学生的高度认同。以此方法培养出来的本科生在参加全国大学生电子设计竞赛的过程中也取得了骄人的成绩。本文作者经验和方法也可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。
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关键词:单片机 理论教学 实验教学 良性互动 人才培养
从上个世纪70年代第一只单片机面世，短短二三十年的时间，单片机技术已成为自动控制技术的一个重要分支，广泛应用到工业控制、仪器仪表、消费产品、汽车、办公自动化、通信等领域。因此，是否具有单片机开发能力就成为许多公司招聘工科专业学生的衡量标准，同时也成为许多学生寻找理想工作的必备技能之一。笔者根据多年的学习、教学及科研实践和当前大学生的就业状况，在此浅谈自己的几点拙见。
单片机课程的教学是一门理论性、实践性都很强的专业基础课程。目前，在我国的各大工科院校都开设有《单片机原理及应用》课程，且大多采用传统的先基础后应用的教学模式，即:单片机硬件结构汇编指令系统系统扩展接口技术应用系统设计。实验教学一般在“汇编指令系统”讲完之后才开始进行，理论学习和实验进行的时间不对应，且多为教师规定几个实验做完即可，很少进行开放性和设计性的实验，这是最粗糙的教学过程，这种教学过程直接导致学生对单片机的学习提不起兴趣、知识脱节，笔者经过多年的教学经验总结出：理论教学和实验教学绝不能单纯地割裂开，并且二者应相互渗透，相辅相成。只有这样才能达到好的教学效果，以更好地培
养学生的硬件设计能力，适应创新型人才教育体系的需要。
一、激发学生学习的兴趣和求知欲
单片机课程课时少，任务重，学生的主动学习就显得尤为重要。兴趣是最好的老师，在课程学习的开始，不要进行理论开场白，而要给学生展示一些单片机的产品如电脑时钟、数字温度计、电子密码锁、公共汽车报站系统、电子饭卡等，带他们到系电子设计室，让他们看到上届学生的实习作品，在大学生电子设计竞赛中获奖的作品，并且从中选取一简单产品引申到理论教学中涉及的主要内容，从而激发他们的学习兴趣，同时在头脑中形成理论知识大框。
二、改进理论教学方法
1.引用先进的教学仪器和课件，加强学生理解。
教学中使用电脑，用幻灯显示教学内容，将PPT和黑板板述相结合。演示的信息量比较多，PPT省去了画电路图和表格的时间，还可以动态形象直观地演示电路中信号的变化，能加强学生的理解。
2.增删教学内容和改善教学方法。
详细讲解常用指令的时序，结合带外部程序存储器和数据存储器的51单片机电路，分析时序中各种信号如PSEN、WR、RD、PC、AB总线、DB总线的变化，以及不同时刻总线上的数值，让学生理解指令产生信号，信号驱动单片机和外设运行。
教学中应注意原理的讲述，多用逻辑图来描述外设的工作原理，多一些理解，少一些死记硬背。汇编语言结合电路对于理解单片机的原理很重要，所以对于常用的汇编语句要做讲解。但是由于C语言在单片机中的广泛使用，故没有必要让学生去用汇编读写大程序。对于常用的算法，全部采用C语言来描述。对于复杂的算法，则不在单片机课中讲述，留在C语言和数据结构课程中讲述，这从很大程度上降低了单片机的学习难度，减少了学习量。
3.用C语言编写程序，用Proteus软件仿真。
相对于汇编语言，C语言存在如下优点：①只要掌握单片机的存贮器结构即可编程；②寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；③C语言程序有规范的结构；④可使程序结构化、可改善程序的可读性；⑤关键字及运算函数可用近似人的思维过程方式使用编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率；⑥提供的库函数包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力，因为采用模块化编程技术，所以C语言的移植性好。在这里我们选用了KeilC5公司的C51编译器。这个编译器具有使用方便、编译效率高的特点。使用它学生既学会了单片机原理，又学到了一种实用的技能。
在讲课中引入了软件模拟的方法，在模拟软件中画出电路图，在编译软件中写出C程序，就可以动态调试程序的运行，让学生看到各寄存器和变量的值的变化，以及电路中由程序驱动的声光等的变化，既增强了学生对原理的理解，又增加了学习的兴趣。
这里选用的模拟软件是Proteus，能方便地画出各种CPU、存储器和外设电路，能容易地和KeilC51软件联合调试程序，看到程序单步和多步执行后单片机寄存器和外部电路的变化。
三、加强实践教学
1.进行常规实验时，注意基础理论的巩固。
例如数据排序实验，学生根据实验指导书给出的程序键入PC机中，经过编译后，通过串口下载到仿真器中运行此程序，只要输入和操作无误，则必定会得到正确的结果，即实现8031内部RAM单元中N个数据的排序。做这种实验时，学生往往只注重于实验结果的正确与否，而不注重程序是怎样编出来的，也无需关心什么情况下要用哪条指令，每条指令的功能是什么等问题。所以这类实验简单，做完后应进行总结所涉及的理论知识并注意引申下一阶段理论学习及所配合的实验。进行实验之前还要布置有关知识的预习及有关理论知识的复习。
2.增加设计性、综合性实验。
设计性、综合性实验的进行可以使学生更好地掌握实验原理、操作方法、步骤，全面了解仪器设备的性能并正确地使用仪器，课程内实验项目的设置；可以根据现有实验条件，适当增加综合性、设计性实验的比例，如将单片机端口应用、扩展并行接口8155等实验项目设置成设计性、综合性实验。
3.加强集中实践教学环节。
单片机集中实践教学环节通常有2―3周的时间，学生可以在一个时间集中的环境下进行单片机系统的综合设计，设计内容除了与单片机直接相关的系统扩展和接口技术以外，还应根据单片机人才的市场需求和就业形势，相应地增加新知识、新技术的应用，如I2C1总线、SPI总线、点阵LED、点阵液晶、CAN总线系统智能节点等技术的应用。每个设计项目都要求学生用PROTEL画出电路原理图，并使用C语言进行软件编程，撰写设计说明书，且在设计说明书内要求附有软件流程图、程序清单和电路原理图等资料，使学生了解单片机工程项目的设计流程和方法，提高学生工程实践能力。
以上有关单片机理论教学和实验课程教学的经验在实践中应该遵从循序渐进的思路，多和学生进行实质性的沟通，多和工业实践相联系，形成理论和实践的良性互动，实现教与学的最佳统一。
参考文献:
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[2]周航慈编著.单片机应用程序设计技术[M].北京航空航天出版社.
【关键词】I2C；SDA；SCL；ACK；NOACK
1.引言
SD2300系列芯片是一种具有内置晶振、支持两线串行接口的高精度实时时钟芯片。该芯片在25±1℃下可保证时钟精度为±5ppm，即年误差小于2.5min；该芯片内置时钟精度调整功能，可以在很宽的范围内校正时钟的频率偏差，能以最小分辨率3.052ppm来进行校正，通过与温度传感器的结合可以设定适应温度变化的调整值，实现在宽温范围内高精度的计时功能；内置电池、串行NVSRAM，其中内置一次性电池可保证在外部掉电的情况下时钟使用寿命超过5年，内置串行NVSRAM为非易失性SRAM，擦写次数可达100亿次。该系列芯片与单片机的接口电路采用工业标准I2C总线，只用一根串行时钟线SCL和一根串行数据线SDA与单片机实行通信，数据传输速率可达400kbit/s。本文主要探讨如何通过单片机控制SD2300时钟芯片实现高精度实时时钟功能。
2.硬件电路设计
4.结束语
制作PCB板时，对SD2300A及单片机数字电源、地的输入端加220uf以上的电解电容和104电容去除电源扰动。为了防止干扰，制板时应保证芯片底部无大电流信号通过，最好能铺地。SD2300A的VDD和电源之间串一个200欧的电阻防干扰，不用的引脚接地，VBAT、VOUT和TEST引脚可以悬空。电源电压必须大于等于3.0V。
编写程序要注意在上电开始时应做一个几百毫秒的延时。时钟最多每半秒才读一次。在开启I2C总线时，要在置SDA为高电平后再判断SDA是否为高电平，即SDA是否被可靠复位。
参考文献
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关键词：微机原理与应用技术；CDIO；一体化：教学模式
0.引言
培养具有创新意识、创新精神和创新能力的创新型人才，是经济全球化进程加速下建立创新型国家的迫切需要。如何培养具有广泛的适应性和杰出开拓创新能力的工程技术人才，是高校工科教育面临的重要课题。
一体化教学是CDIO 12条标准中的第三条准则，它能使知识、能力、素质的培养紧密结合起来，将理论、实践、创新合为一体，是“教、学、做、思、创”和“基于项目的教育和学习”的集中体现，是培养学生工程实践能力和创新能力的重要途径之一，同时也是培养学生的集体主结协作精神的有效途径。本文阐述在“微机原理与应用技术”课程中应用CDIO一体化教学模式的实践和体会。
1.背景
微机原理与应用技术课程的前身是微机原理与接口技术和单片机原理与应用两门课（以下简称两门课）。众所周知，微机及单片机知识是工科电类相关专业的软硬件开发应用基础，是学生将来工作所应有的最基本技能，所以我国高校工科电类各专业普遍都开设有微机原理和单片机课程。中国民航大学电子信息工程等电类专业在1986年筹建专业之初就设有微机原理与接口技术课程（70课时），1996年增设了单片机原理与应用课程（54课时），作为微机原理与接口技术的后续课。两门课程之间联系紧密，但在微机系统的知识结构中又处于不同的层面，互不统属。自1998年实施“五强计划”以来，两门课的课程组就从精品课程开始加以建设，并分别于2004年、2006年相继建设成为校级精品课。近年来，随着嵌入式技术的蓬勃发展与普及应用，社会对嵌入式人才的需求量在逐年递增，但嵌入式软硬件设计开发人才又严重不足（每年缺口大约为20万人）。面对这种局面，结合教育部“学分制”本科教育应适当压缩学时，逐渐向国际化方向发展的精神和中国民航大学培养“具有创新精神和工程实践能力的高素质应用型人才”目标定位，以及新时期下社会对创新型工程技术人才的培养需求，我们以“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质”为核心，以“突出手、脑并用，有助于促进理论与实践结合”，“突出研究探索，有助于培养学生创新意识和能力”的思想为指导，在学校电子类课程教学指导委员会的统一规划下，经多次教学跟踪和调研，对两门课程进行了优化改革，将两门课程整合为一门微机原理与应用技术课（94课时），由同一位老师分两个阶段，分别放在两个学期进行教学，以2008级电子信息工程专业CDIO班作为试点实践。
2.一体化教学模式
2.1一体化教学模式的构建
一体化教学模式通过一体化教学内容、一体化教学手段和方法、一体化考核评价来实现。微机原理与应用技术课程所构建的一体化教学模式见图1。
2.2一体化教学内容设计
整合后的微机原理与应用技术课程的教学内容及学时安排见表1。该课程的目标是在保证学生了解微机基础知识及8086 CPU体系结构的基础上，侧重培养学生综合应用单片机知识解决实际的能力，达到在学时被压缩的情况下，完成建立微机系统整体概念及熟练应用单片机的教学任务。
在微机原理与应用技术课程的第1阶段主要学习微机基础，目的是帮助学生理解计算机基础原理及结构，熟悉一款带有普适性的CPU原理，熟悉汇编编程及应用，建立起微机系统整体概念，为后续进一步学习不同的CPU以及今后的工作和计算机应用打下坚实的基础。本阶段以理论讲授为主，部分内容的讲述要不厌其烦，举一反三，让学生牢固掌握，如对存储器地址、寻址方式、汇编指令与程序设计、寄存器、存储器扩展、总线、中断等内容；部分内容只是提及或不讲，如对流水线、多核、存储器管理、32位CPU等内容，目的只是扩展学生的知识面和拓宽专业视野；部分内容采用精讲多练的形式，注重学生独立性的训练和思维的启发，如对接口部分的学习可以通过一个典型接口芯片来带动学会这一类芯片的使用方法，达到“授人以渔”的目的。
课程的第2阶段主要强调应用性和实用性，内容主要讲述实用接口电路的设计，常用串行扩展总线，基本I/O、A/D、D/A、LED显示、键盘、液晶显示、USB、红外通信、RS232、485及PS2等接口功能和在实际教学实验中的应用，目的是培养学生实际动手、设计和解决实际问题的能力。
2.3一体化的教学手段和方法
一体化的教学手段和方法主要体现在理论与实践的一体化，课内、外学习的一体化方面，通过项目联系整个课程体系，融教师的教与学生的学、做、思、创为一体。
2.3.1理论实践一体化
微机原理与应用技术是一门理论与实践并重的技术基础课，实践性强是其最突出的特点，而工程能力和创新能力是在不断地解决实际问题的过程中锻炼和培养出来的，电类专业尤其需要突显实验实践的特点和特色。所以，我们充分认识到了本门课程实践教学的重要性，在实际教学中通过项目驱动的教学方式来达到实践教学与理论教学的并重发展。
（1）在教学安排上，要求任课教师理论教学与实验教学互通，教师既教授理论同时又辅导实验，且要同步开设。教师在上实验课之前，要结合相关理论知识对学生进行实验预习引导；在实验课堂上要结合相应的实验现象对理论知识作进一步的总结和概括，同时鼓励学生通过软件仿真或通过实际制作理解巩固理论知识。譬如对汇编寻址方式和部分指令的学习，就是在实验室通过DEBUG环境，师生双方边教边学边做，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，这样可收到事半功倍的效果。这种理中有实、实中有理的做法，既能培养学生的动手能力和专业技能，又能充分调动和激发学生的学习兴趣，使学生能真正变成学习的主人；同时，通过实验教学，教师也能及时了解学生对理论知识的掌握情况，而且这种理论指导实践、实践又反馈到理论的过程使得学生能从本质上加强对知识的理解，从而加强了实验教学与理论教学之间的联系。
（2）通过项目组织教学，可以把知识、能力、素质等培养目标融入到项目教学过程中。为了解决所遇到的问题，学生需要归纳、整理所学的知识与技能或查阅课外资料，这样能促进学生不断地思考，也能让呆板孤立的知识片化作整体知识链，触类旁通，突出了“教师是主导，学生是主体”的教学理念，改变了“我讲你听，我做你看”的现象。
2.3.2课内外学习一体化
针对微机原理与应用技术课程内容多、部分内容前后之间互有交叉、实践和实用性强、知识更新快等特点，课程组以项目为载体，通过网络、虚拟仿真工具、实验室开放等手段将课堂教学、课外科技活动、毕业论文等关联起来，形成课内、外一体的教学模式，见表2。
对于部分理论知识的学习，除了在课堂上通过板书或PPT讲授外，还让学生通过作业与网络等形式进一步在课外学习，并通过校内的BB网进行师生间或学生间的网上实时答疑、讨论等。
实验、实践教学是我们特别重视的环节和内容，在实际教学中分了3个层次的实验，即基础验证型实验、设计提高型实验和综合创新型实验。这3类实验都以项目的形式在课程一开始就布置给学生。其中基础验证型实验要求全部学生必做，主要采用虚拟仿真与实物相结合的方式。设计提高型实验分为两部分，一部分要求全部学生必做，内容覆盖单片机课程理论教学的主要内容和常规的模电及数电知识，难度中等，如像程控电源、温度测量控制器等题目；另一部分是选做题目，这部分题目与全部的综合创新型实验，是具有一定难度的、需大量查阅资料反复调试才能完成的综合性题目，且题目多种多样。选这些题目的学生既可以做教师指定的题目，也可以根据自己的兴趣，结合教师的各种横向课题或各种竞赛自拟题目（自拟题目需经教师确认），由2～3个学生组成一组在课外合作完成。这些实验、实践项目，除在课内课堂上完成指定的实验外，其余都可以在课外利用学生科协或校内BB网，通过仿真环境或实验室开放完成。
3.一体化的考核与评价
对微机原理与应用技术课程的考核既要体现综合能力，又要加强过程考核。综合能力主要看学生对课程知识、技能的掌握程度及职业素质的养成；过程考核是指考核要贯穿学生的整个学习过程，将学生平时的各种表现都纳入在考核内容之中。课程最后的总成绩由平时成绩、项目成绩和期末成绩3项构成，课程综合成绩考核评价方式见表3。平时成绩主要从出勤、作业、学习态度、网上讨论和师生互动等方面进行考核，占总成绩的15%；项目成绩主要从完成项目的资料搜集、小组协作、构思、设计、制作、调试、实物演示、项目答辩和项目总结报告书写等方面进行考核，占总成绩的45%，主要考核学生的综合应用能力及职业素质；期末考核以闭卷笔试形式进行，占总成绩的40%。
论文导读：RS-485总线型通信接口协议在远程监控网络中应用极为广泛,对于大容量的传输监控系统可靠性设计是很重要的,文章针对RS-485在热分户计量系统中的应用进行了可靠性设计,详细分析了RS-485通信产生故障的原因,提出了在选择芯片、硬件电路设计、软件编程需要注意的细节过程,从而大大降低了RS-485在大容量传输过程中的故障率,提高了系统的可靠性.
关键词：RS-485，分户热计量，SN75LBC184
参考文献:
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[3] 全国流量/容量计量技术委员会. JJG 225-2001热能表[S].北京:中国标准出版社,2001
关键词: 单片机教学 74LS164 动态扫描技术
1.引言
“串行输入转并行输出”简称“串转并”,是单片机教学中一个重要课题,涉及串行口、74LS164转换芯片及电路知识的应用。在通常教学中,一般用74LS164串行扩展显示接口,并实现静态显示。如何实现动态显示,大部分学生对此问题理解不透,本文就此问题进行探讨。
2.系统工作原理及电路设计
为了加深学生的理解,我考虑用串行口控制多个数码管,模拟一个简单的电子钟,每过一秒动态加一。为了方便教学,便于学生理解,我用KEIL C编写程序,在PROTEUS中画电路并调试电路。电路原理图如图1所示,关键点有四部分。
(1)74LS164为串入并出移位寄存器,如下图所示。
A、B:串行输入端。
Q0―Q7(QA-QH):串行输出端。
CP:串行时钟输入端。
/MR:串行输出清零端。
VCC:+5V。
GND:接地端。
(2)数据由单片机RXD输出,74LS164的第1、2引脚负责接收数据。
(3)移位脉冲由单片机TXD输出,和74LS164的第8引脚进行连接。脉冲的频率是主时钟的十二分频。
(4)芯片功能。
将74LS164的A、B端与RXD相接,CLK与TXD相接,/MR接高电平,在满足条件时数据就传送到74LS164并寄存。将前一个74LS164的QH端连接到下一个74LS164的QA端,再将CLK端连接到一起并接到TXD,则送数据时,前后数据就会依次从上一个片子传到下一个片子。
电路如下图所示:
(图一)
3.程序如下:
#include
#include
sbit p11=P1^1;
sbit p12=P1^2;
unsigned char data discode[11]=
{0XFC,0X60,0XDA,0XF2,0X66,0XB6,0XBE,0XE0,0XFE,0XF6,0x00};//共阴串行。
unsigned char leddis[2]={0,0};//显存,有几个数码管可以定义几个。
unsigned char num,time;
void display(void)//数码管显示函数。
{unsigned char count;//数码管个数。
for (count=2;count>0;count--)
{
SBUF=discode[leddis[count-1]];
while(TI==0);
TI=0;}}
void t0serv(void) interrupt 1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
if(time++>20)
{time=0;
if(num++>99) num=0;
leddis=num/10;
leddis=num%10;
display();
}
}
void main()
{
SCON=0x00; //设定UART的工作方式为MODEO。
display(); //显示函数。
TMOD=0X01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
ET0=1;EA=1;
while(1)
{if(p11==0) //键P11被按下,开始定时。
TR0=1;
if(p12==0) //键P12被按下,停止定时。
TR0=0;}}
4.结语
利用Q7(QH)端连接到下一个74LS164的QA端,可以扩展多个数码管,由于脉冲的频率是主时钟的十二分频,假设扩展2个数码管,则数码管的最大刷新频率约为主时钟2×8×12=198分频,对于主时钟为12MHz的单片机,数码管最大刷新周期为15.13μs。可以推算,如果扩展8个数码管,显示应该很稳定,没有闪烁现象。
利用“串转并”技术,只要用单片机的两个引脚,就可以控制多个输出设备,极大地节省了单片机引脚资源,但由于用到74LS164,则成本也会增加些,可以根据实际情况灵活选择方案。
a
参考文献:
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[4]李建忠.单片机原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.
关键词：单片机；温度检测；报警
中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 23-0000-03
Temperature Acquisition Alarm System Design Based MCU
Wang Rongrong,Liu Haixia
(Inner Mongolia Technical College of Mechanics and Electrics,Huhhot010070,China)
Abstract:It designs a microcontroller based on AT89S51 and DS18B20 temperature sensor temperature collection and alarm system.The system has reliable performance,simple structure,can achieve safe temperature within a normal display temperature exceeds the set temperature,upper limit,sound and light alarm.
Keywords:MCU;Temperature detection;Alarm
一、系统设计
基本工作原理
如图1所示为温度采集报警系统框图。该设计将以单片机控制的温度采集系统为主，利用单片机完成对温度的检测，实现安全温度内正常显示温度值，超出设定的温度上限则进行声光报警。
系统在温度采集时主要应用了DS18B20芯片，该器件经过初始化后单片机首先进行ROM匹配，当受到测温器件发回的信号时证明该器件正常工作，接着单片机发送温度转换命令进行温度采集，测温的精确度很高，可以精确到小数点后四位。设计中还应用了HD7279芯片进行数码管显示的驱动，一共应用了6位数码管。
图1 温度采集报警系统框图
二、硬件设计
（一）测温和控制电路
1.测温
测温使用的DS18B20是典型的应用单总线技术的器件。
顾名思义，单总线只有一根数据线。设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口，连接至该数据线，这样允许设备在不发送数据时释放数据总线，以便总线被其它设备所使用。
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。DS18B20采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。
图2 DS18B20内部结构框图
DS18B20的测温原理是这样的，器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将－55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。
单总线要求外接一个约5k的上拉电阻；这样，单总线的闲置状态为高电平。不管什么原因，如果传输过程需要暂时挂起，且要求传输过程还能够继续的话，则总线必须处于空闲状态。位传输之间的恢复时间没有限制，只要总线在恢复期间处于空闲状态（高电平）。如果总线保持低电平超过480μs，总线上的所有器件将复位。另外，在寄生方式供电时，为了保证单总线器件在某些工作状态下（如温度转换期间、EEPROM写入等）具有足够的电源电流，必须在总线上提供强上拉[1]。
主机控制DS18B02完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B02开始转换，再读出温度转换值。本系统仅挂接一个芯片，在软件设计中使用默认的12位转换精度，外接供电电源，读取的温度值高位字节送单元，低位字节送WDLSB单元，再按照温度值字节的表示格式及其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度值。
2.控制
AT89S51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机；片内含有4k字节的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128字节的随机存取数据存储器（RAM）；器件采用AMTEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统；片内置通用2位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
图3 测温和控制电路
（二）显示控制电路
HD7279A是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管(或64个LED点阵)的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵。该芯片内部含有译码器，可直接接受16进制码，HD7279A还同时具有2种译码方式，HD7279(A)还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。HD7279与单片机仅需4条接口线，其中CS为片选信号。当MCU访问HD7279时，应将片选端置为低电平。DATA为串行数据/输出端，当向HD7279发送数据时，DATA为输入端；当HD7279A输出键盘代码时，DATA为输出端。其特点为：
-串行接口，无需元件可直接驱动LED
-各位独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性
-（循环）左移/（循环）右移指令
-具有段寻址指令，方便控制独立LED
-64键键盘控制器，内含去抖动电路
-有DIP和SOIC两种封装形式供选择
显示控制电路如图4所示：
图4显示控制电路
（三）声光报警电路
1.发光二极管报警电路的设计
由4个发光二极管接上电阻后连上单片的RXD的引脚，外接VCC，当单片机的RXD引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，起到报警作用。图5所示为发光二极管报警电路。
图5 发光二极管报警电路图
2.声音报警电路的设计
如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的TXD引脚上，构成声音报警电路，如图6示为声音报警电路。
图6 声音报警电路图
三、软件设计
该设计中主要利用了DS18B20芯片进行测温，该芯片是单总线器件，顾名思义单总线只有一根数据线，因此在通信时时序就显得十分重要，我们在编程时也要十分注意这一点。在程序中测温时首先要对DS18B20进行初始化，初始化过程由单片机发出的复位脉冲和芯片响应的应答脉冲组成，应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。由于总线上只挂接了一片测温芯片，因此可直接跳过ROM匹配发出测温命令。该设计可实时显示温度值，便于连续观测。软件流程图如下所示：
图7 软件流程图
四、总结
本设计研究了一种基于单片机技术的温度采集报警系统。该系统通过以AT89S51单片机为工作处理器核心，利用了DS18B20芯片进行测温，当温度超出设定范围时，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警。该系统操作简单、易懂、智能性高、误报率低，设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。
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