时间：2023-05-30 09:13:24
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篇单片机原理与接口技术，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；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。
教学中应先给学生一个总体的知识框架和学习脉络，让学生在任何时候对基本知识的把握都是清晰和完整的。学习单片机是一个渐进的过程，往往学习一遍难以完全掌握，而且这门技术也在不断发展，因此要培养学生的自学能力。教学中要讲清、讲透单片机硬件结构。根据教学要求和学生实际，对接口技术及接口芯片的讲解和使用可简可繁、可多可少。有条件的情况下，相关专业应开设专门的《单片机原理与接口技术》实践技能培训课程。一般专业也要充实实验教学，开足基础实验，作为理论教学的有力补充，以加深学生对基础知识的理解和基本技能的训练。
探索有高职特色的《单片机原理与接口技术》课程教学方法
“教、学、做合一”教学法在单片机课教学中，要充分发挥教与学的积极性，努力走“实践―理论―再实践”之路。强调在做中教，在做中学。通过理论教学以及实验和实训的有机配合完成教学目标。
3P教学法3P的概念是指原理（Principle）、实践（Practice）和产品（Product）的三者合一，是“教、学、做合一”的具体应用，将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能、制作产品为教学目标，较好地体现“学用一致，知能并举”的教育思想。在单片机教学中，这种教学法是非常值得提倡，并取得显著成效的一种方法。
案例教学法教师可在上课前让学生预习教师准备的实例材料，形成一定的看法，做好实例讨论的课前准备；在课堂中，针对实例出现的问题，教师组织全班讨论，由学生找出解决的方法，做出辨析；最后教师作简短的点评或补充性、提高性的总结。
上好每一堂课，注重教学设计
要提倡学生参与教学。这就要求教师在备课时不仅准备专业技术内容，更要研究教法，即如何利用“项目”、“实例”、“问题”等手段来激发学生的兴趣，提高学生参与程度，这也是课程设计的重要内容。教学设计有以下几种方法：（1）根据课程教学内容划分教学单元，按照一体化原则进行设计。（2）确定每个单元课程目标，包括知识目标和能力目标。（3）选定每个单元课程单项实训项目，以实例贯彻单元教学之中。（4）确定演示、实验、实训、实习等内容。（5）引入案例，问题驱动，操作演示，展开知识，讨论问题，总结提高。（6）板书演示，示范操作。（7）自查课程目标、层次、进度、信息量等。
参考文献：
[1]张华.课程与教学论[M].上海：上海教育出版社，2001．
[2]门振华.职业技术教育概论[M].重庆：重庆大学出版社，1988．
关键词 单片机 教学改革 创新能力
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A
1 目前单片机教学存在的问题
1.1 单片机课程往往多以理论为主，实验为辅的教学形式，不利于学员学习兴趣的培养
《单片机原理与接口技术》课程的传统教学模式基本是：在教室进行理论教学，在实验室进行实验教学，在不同时间、不同空间完成各自的教学内容，其中课堂教学占主导地位。这种模式将理论教学和实验教学隔离，致使很多抽象的知识不能及时消化吸收，造成累积性学习负担，对学员的学习兴趣和信心都有很大影响。
1.2 实验教学内容和形式固定，不利于学员自主性发挥和创新能力培养
实验现在普遍采用“实验箱”，实验内容是固定不变的。对于单片机电路也只是按实验指导书在实验箱上做简单的连线，没有一个整体的电气原理图概念，最终还是不会设计电路，甚至连基本的电气原理图都读不懂，很难真正把单片机方面的知识理解掌握，为专业课学习奠定基础。
2 打破传统章节体系，构建项目式教学内容
传统的单片机教材多是按照单片机的结构、工作原理及应用技术的顺序进行编排，重原理知识的讲解，轻实际应用的分析，容易使学员感到原理深奥难懂、生涩难学，逐渐丧失学习兴趣。为了使学员容易入门，激发他们的求知欲望，我们将打破传统的章节体系，将教学内容重新编排整合成15个项目式教学内容，见表1。把枯燥的原理知识以及原来集中讲授的指令和编程分解，融入到各个不同的项目中，这样可以将更多新奇的自动控制场景直观地展示在学员面前，使其深切的感受单片机在智能控制中发挥的作用，使理论和实践得到了很好的衔接和融合。
3 构建虚拟教学实验开发平台，强化实践环节
为了完成上述教学内容，达到将理论教学和实践教学有机融合、将实践引入课堂、培养学员实际能力的教学目标，我们根据现有的实验条件，决定搭建PROTEUS与Keilc软件仿真平台和具有丰富资源的硬件平台，实现虚拟实验与真实实验有机整合、验证性实验和拓展性实验并举。
除了现有的实验箱以外，我们还开发了具有最小系统，包括控制器模块、电源模块、复位模块、Flash ROM 模块、SDRAM 模块、JTAG 接口等；扩展接口，包括LED、键盘、RS232 串口、I2C 接口、液晶模块、以太网模块的实验板，该实验板不仅具有基本模块还拥有丰富的接口，可以实现在线编制、烧录程序，进行单片机应用开发，为学员进行拓展性实验提供了硬件支持。
4 采用讲、学、做一体化教学模式，取得良好的教学效果
在具体的教学实施过程中，针对每个具体项目，我们基本按照教员讲解理论、提出任务展示效果、引导学员思考、教员演示、学员练习教员指导、归纳小结的步骤进行，整个过程充分运用启发、演示和举例的方法，以学员为主体，融教、学、做为一体。通过一段时间的教学实践，学员已经完成了前6个项目的学习实践，学会了简单程序的编制和烧录，达到控制单片机工作的目的。通过由浅入深、循序渐进的实践过程，学员的实践能力得到了培养，体会了单片机系统开发的全过程，将硬件和编程联系起来了，将理论教学和实践教学有机结合起来了，使抽象的指令、程序更加具体了，教学效果明显，相信通过全部项目的学习训练，学员的创新能力一定可以得到培养和提高。
5 结语
通过上述教学改革实践，打破了原有的章节体系，重新编排成项目式教学内容，分散了重点，把原来生涩难懂的原理知识与具体实例相结合，激发了学员的学习兴趣。学员通过大量的不同层次的实践操作，熟悉单片机系统的开发过程，进一步培养学员的综合分析能力、排除故障能力和创新能力。下一步我们将根据学员的学习效果的反馈情况和专业需求进一步探讨教学内容的更新以及实践教学的模式，形成一套完整的单片机理论、实验、实训教学融为一体的教学新模式。
参考文献
摘 要：单片机原理与应用是中、高级技工院校工科电类专业的一门重要的专业课程。由于该课程具有一定的理论难度与深度，因此在教学中必须根据技校生的认知状况，采用模块教学法使学生在较短的时间内掌握单片机原理及接口技术，熟悉其应用系统的开发技术。
关键词 ：模块 单片机 教学
随着大规模、超大规模集成电路技术的发展和计算机微型化的需要，人们把微型计算机的基本功能部件集成在一个半导体芯片上，使得一块集成电路芯片就能构成一个完整的微型计算机，简称单片机。由于单片机的硬件、软件系统及I/O接口控制能力等方面都有独到之处，具有较强而有效的功能，因此它的应用极其广泛。也正因为此，如今的各中、高级技工院校的计算机应用、自动控制、电气电子、机械等工科专业，都将单片机原理与应用作为各自专业的一门重要课程。但由于该课程涉及数字电路、C语言程序设计、可编程控制器技术等多门专业课程的内容，因此具有一定的理论难度与深度，加之技工院校的学时较短，实训课时更是很难得到保证，结果导致教学效果不佳。为此，在单片机原理与应用的课程教学中引入模块法，可以使学生在较短时间内系统掌握单片机原理及接口技术，掌握单片机的程序设计方法，熟悉单片机应用系统的开发技术。
一、模块教学法的内涵
模块教学法是近几年来新引进技工院校的教学模式。它是指在教学过程中，围绕不同层次学生的培养目标，将教学内容设定为“阶梯状”教学模块，教师在不同的教学模块，灵活运用案例教学法、讨论式教学法、情景教学法等先进教法与学法，特别是在专业课程教学上强调“教师边讲解边演示，学生边操作边理解”的动手动脑相结合的“双边教学法”，从而实现预期的教学目标。其与传统教学方法最大的区别在于以素质为核心、以能力为本位，重在知识和技能的实际灵活应用。
二、模块教学法在技工院校单片机教学中应用的意义
1.降低了教学难度
在以往的单片机教学过程中，按照传统教材的教学模式，学生先学难懂的硬件结构原理，再学枯燥的汇编指令，然后又开始了脱离实验的纯软件编程的学习，等开始学习单片机接口技术时，不少学生对前面的内容早已忘得一干二净。这种传统教学模式在很大程度上导致学生感到单片机“原理难学、指令难记、接口难用”。而采用模块教学法，将教学内容根据学生的学情以及今后就业的需要，重组、整合，让学生“边学理论、边实践，学一样、会一样”，有效地降低了教学难度，激发了学生的学习兴趣。
2.锻炼了教师队伍
单片机技术是一门实践性很强的软硬件结合的技术。无论是程序设计方法，还是硬件结构，都必须通过大量的实践才能理解、掌握，同时单片机技术的更新换代又极快，这就对教师的能力提出了全面的更高的要求。采用模块教学法，可以使教师在教学过程中不断地既教又学，真正实现了“教学相长”的目的，从而使普通教师达到“双师型”教师的标准。
三、模块教学法在技工院校单片机教学中的应用
1.明确教学内容
开发模块课程的关键点是确定教学内容。针对技校生的知识掌握现状以及相关课程的学习情况，笔者与同事对一些学生不容易学习理解和老师不好教的内容作了调整；同时考虑到虽然现在单片机新产品层出不穷，但51系列单片机以其高性价比受到广大用户和厂家的推崇，所以教学内容仍以51系列单片机为典型机型来组织内容。考虑到学生今后的发展，还添加了大量带有工程性质的应用实例和其他一些新型的接口器件，以跟上单片机应用开发技术的潮流。
2.合理划分模块
我们以培养技校生职业能力为目标，从实用的角度出发，将单片微型计算机基础知识、51系列单片机的硬件结构、51系列单片机的指令系统、汇编语言程序设计、51系列单片机的内部功能单元、51系列单片机接口应用实例组合成基础模块；将51系列单片机系统的扩展、输入/输出通道及接口技术、单片机应用系统开发技术、单片机C51语言程序设计基础组合成提高模块，充分突出单片机应用系统以及接口技术方面的知识点。同时，为了突出技校生的能力培养，我们又设置了基本实验模块与应用实验模块，其中基本实验模块包括了中断实验、定时器实验、8279显示接口实验、LCD显示实验等内容，而应用实验模块包括了一锁多功能按键识别技术、动态数码显示技术、点阵式LED简单图形显示技术、霓虹灯控制、继电器控制等内容。这样就通过从易到难，循序渐进的教学过程，使学生受到从硬件设计到软件编程的完整训练，从而尽快掌握单片机应用系统的开发技术。
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：
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投稿日期：2006-08-07
作者简介：
《单片机原理与接口技术》作为高等职业院校电子、电气类的专业必修课，应用性极强，作为一门综合性的学科，是很多同学走向工作岗位所必须掌握的重要课程；本文将以《单片机原理与接口技术》为例，探究高职院校理论与实践教学新模式。在高等职业院校的教育、教学过程中，要夯实学生理论知识的功底，更要培养学生在实际生产生活中动手能力、创造力以及综合运用知识解决复杂问题的能力。《单片机原理与接口技术》是一门特别强调理论和实践紧密结合的课程，学生在学习的过程中，不仅要进行硬件电路的设计，同时还要做好软件编写和仿真调试等步骤，才能比较好的达到单片机知识要求以及技能目标。
1.1基础薄弱，思想固化
高职院校的学生由于基础知识薄弱，理解能力较差，主动学习意识不强等因素，导致学生们在学习《单片机原理及接口技术》这门专业课之前只掌握了少量的模拟电路和数字电路知识，没有更多的知识积累做铺垫。
1.2传统教学模式单一
目前，大多数的单片机实践教学模式是授课老师根据之前讲解的理论部分知识，组织本节实验，首先概述实验内容，画出电路图，然后编写好程序，最后学生依葫芦画葫芦，完全照搬照抄，完成实验。这样的安排使得学生在学习单片机的过程中略显枯燥无味，会觉得在实践的过程中，理论知识并没有运用多少，剥离了理论的重要性。
1.3教育教学资源缺乏
以汽电学院《单片机原理与接口技术》教学为例，汽电学院的单片机教学和PLC教学共用一个实训室，配备12个实训平台，可为学生提供较为完备的单片机实践教学。但是，学院目前有“电气自动化”、“工业机器人”、“新能源汽车”、“汽车检测”、“汽车电子”五个专业开设单片机课程，在保证理论学时勉强够用的情况下，平均一个实践教学也是三到四个同学共用一台设备协同完成。课时少，人均硬件教学资源缺乏是单片机教学效果不理想的重要诱因，同时教学资源缺乏带来的另外一个弊端就是实训课采用“照搬式”教学。
2践行高职教育理论与实践交融互补
高等职业教育人才的诞生和发展，是解决理论与实践脱离的重要对策：①解决了专门从事理论研究的开发者不懂实践的问题，②解决了专门从事生产实践的技术工人理论知识不足和盲目机械劳动的问题。
高等职业教育培养的是介于开发者与一线技术工人之间的桥梁式人才，理论知识与实践能力缺一不可，因此在高职院校的日常教育教学过程中，将理论教学与实践教学剥离开来的做法是不可取的。对于理论教学而言，不应该“画地为牢”，进行自我约束，应该与实践携手并进，自我革新，做到交融互补；对于实践教学而言，同样不应“孤军深入”，脱离了理论的指导，实践就变成了盲目的、机械的、枯燥乏味的重复劳动。因此，高职人才的培养应发挥实践对于理论的补充和升华，也应发挥理论对实践的指导和优化等作用。
在高职学生的实践教学环节中，学生要勤于思考，善于总结，就会发现知识学习过程中出现的各类问题，学生们要不断地进行知识补充，并作出相应的决策和判断。这个过程就是理论教学为学生们提供的思路和方法，或者称之为解决问题的经验和原则，学生们按照这些经验和原则去查阅资料、相互讨论、思考总结。
3推动高职教育理论与实践推陈出新
近年来，我国职业教育一直在向德国职业教育学习。德国双元制教育举世闻名，被视为德国经济的“第二根支柱”。对德国职业教育熟悉的人可能会认为德国的双元制教育是以企业为基础，不是以学校为基础，但实际上，不论企业还是学校，都是理论学习与实践学习相结合的场所，并没有主次之分。与大多数的职业教育发展模式不同，德国不是按照时间阶段逐步实现理论与实践相结合的，而是首先将理论与实践系统化，然后再各自逐步的加强理论与实践的基础能力，从而有效地实现二者的有机结合。在此过程中，它的课程与教学是以实践为主线和内容，是理论与实际联系的纽带，这才是德国双元制教育的重点。
通过了解德国职业教育模式，并对其双元制教育进行深入分析，再结合我国实际进行深入的研究，或许可以为我国新时代高等职业教育的发展提出一些有益的意见和建议。
目前的高职教育首先应该转变观念，尝试以岗位要求组织教学，对于岗位要求而言，首先应该考虑的是不要把岗位要求局限于实践技能、工作经验，同时还要兼顾分析和决策问题的能力。其次，岗位要求组织教学不是按照各学科的逻辑顺序安排教学，而是按照岗位的场所、过程和标准等，将知识、技能等多种因素加以综合。最后，岗位要求应该打破目前的教学组织形式，以具体的任务或项目为依托，使各学科围绕岗位重新整合。
关键词:课堂教学演示;初始化;读写操作
The Simulation Demo of 8255A Work in Classroom Teaching
WANG Zhong-you
(The School of Computer Science and Technology of Xianning University, Xianning 437100, China)
Abstract: This article introduced the Simulation-process of classroom demonstration of interface-chip 8255A in the Proteus software. The demonstrations of this software show clearly the 8255A's work processes and set-up. The classroom-teaching shows: It is very helpful to clearly explain the work-process of 8255A in classroom for this demonstration.
Key words: classroom demonstration; initialization; read & write operations
不论是单片机接口技术课程还是CPU为8086类的接口技术课程,均要涉及接口类芯片(如并行接口芯片8255)的讲解。这一部分的讲解通常都是根据其技术文档进行理论讲解,如对8255A并行芯片,先对芯片的控制口、PA口、PB口中、PC口和数据口与A0、A1和读(RD)写(WR)操作等的关系进行表格化介绍。然后便是讲解6种方式下,8255与单片机或8086等微处理器连接下所进行的汇编语言操作。这一讲解,由于缺乏更加形象化的描述,学生在这种纯理论化教学中被动地接收知识,造成对8255的工作过程不能真正的理解和接收。
为将与接口相关芯片的工作过程讲解清楚,不少教师采用了许多方法,如傅篱[1]采用“工程实例”法将8255与8086CPU及其他芯片一起做成一个可演示的硬件产品便于教学;采用实践教学方式加强对芯片的理解[2-3];结合多媒体在教学时使芯片的进出信号动起来[4-6]等等。所有这些方式和方法在对8255A这类典型接口芯片进行课堂教学时,一方面是操作演示上的不方便,另一方面仍然不能很好地将8255A这类芯片的工作过程给学生清晰的演示出来。Proteus软件的引入,给这一教学过程带来了机遇,由于该软件可形象地将部分CPU芯片(如单片机8051系列、微处理器8086等)与接口芯片进行硬件组合才能完成的功能进行了软件化仿真,既给电路仪器设计带来了高效率、低成本,同时又给这类的教学带来了更加形象化的形式。
本文介绍应用proteus软件在课堂上仿真8255A的工作过程。
1 演示仿真原理
利用proteus软件讲解8255A的工作过程时,按照表1所列对8255A进行仿真模拟操作,可以较清晰地分析其工作过程。对8255A的操作基本上按两个步骤进行:先利用控制口对8255A进行初始化处理,设定PA、PB、PC口的工作和输入输出方式;然后再对PA口、PB口、PC口进行读写操作。上述操作均是8255A的引脚A1A0和WR、RD对应逻辑值下进行,具体的设置和操作方式见表1。
2 演示仿真过程及分析
2.1 8255A初始化
仿真时,根据表1,先设置A1A0=11(即设置对应的S17、S18),假设将PB口设为输入,PA口设为输出。则可设方式控制字为“10000010”,对应将S9-S16进行相应设置。在引脚WR输入有效(即为0,K1按下)的情况下,电路仿真结果如图1所示。
2.2 8255A读写操作
2.2.1 读操作
仿真8255A读操作,先将数据口对应的S9-S16开关拨到浮空位(见图2),即相当于电路的高阻状态,当A1A0=01时,RD有效(即为0,K2按下)时可将PB口数据读入数据总线D0-D7,此时图中的PB口数据为11010001,对应读入D0-D7的数据也为11010001,其上对应的指示如图2中D0-D7的逻辑指示所示。
2.2.2 写操作
仿真8255A写操作时,是将读操作时读入的数据(即D7～D0=11010001)写入PA口,使对应的指示灯点亮。此时需要A1A0=00,且引脚WR有效(即为0,也即K1再次按下)。数据总线上的数据D7～D0便输出到PA口上。作相应操作后仿真的结果见图3所示。
3 结论
通过以上的仿真表明:利用Proteus软件中的一些器件模型可以很好地仿真微机接口技术中的典型器件,给课堂教学带来清晰演示效果。根据上述模拟方法还可仿真如8253、8279等教学用的典型接口器件。
参考文献:
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关键词：微机原理与接口技术 研究性教学 教学实践
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-0-02
“微机原理与接口技术”课程作为北京交通大学电子信息类专业的专业选修课，在整个专业建设和课程体系中占据着重要地位，对学生的知识拓展和创新实践具有重要作用。作为理科学生的一门专业选修课，“微机原理与接口技术”课程的教学与专业基础课有很大的不同。这是由以下方面决定的：（1）学生已修完大部分专业基础课，进入专业选修阶段，学生主体为大三下学期学生；（2）理论教学和实验教学完成后，没有后续的课程设计环节；（3）选修的学生带有很强的目的性，相对于考试成绩，学生更看重实践能力的提升。因此，如何将课堂知识有效地应用于实践，提高学生的创新实践能力，是“微机原理与接口技术”课程研究性教学改革的中心任务。
1 “微机原理与接口技术”课程现状
笔者所在学院“微机原理与接口技术”课程设定学分数为4，学时数为64，其中理论教学48学时，实验教学16学时。教材选用赵嘉蔚等编著，清华大学出版社出版的《单片机原理与接口技术》。课程需要学生掌握汇编语言、8086微处理器与接口电路，目的旨在培养学生软硬件开发能力。针对理学院的学生特点，并结合11届学生的教学效果分析，发现传统的教学过程中存在一些问题。
1.1 内容抽象，记忆量大，学生学习兴趣低
“微机原理与接口技术”课程的名词术语多，讲到的接口芯片数量大，前后内容之间缺乏联系，学生需要进行大量枯燥的记忆工作，容易丧失学习兴趣。
1.2 课程涉及面广，难度大
“微机原理与接口技术”课程包含了计算机硬件、软件、数字逻辑、汇编语言等学科的知识，学生在没有真正掌握计算机硬件的内部结构的情况下，很难理解汇编语言的编程方式。
1.3 以教师为中心的传统教学模式忽视了学生的认知主体作用，不利于学生创新思维能力的培养
略。
2 研究性教学在“微机原理与接口技术”课程中的实施
2.1 研究性教学环节的设计
根据课程的性质和学生的特点与需求，考虑实施过程的有效性、可控制性，以及对学生团队协作能力、动手实践能力和创新能力的培养，将研究性教学环节设计为以下4个步骤。
（1）学期初学生自由组合成若干组，每组5-6人，在2-3周的时间内自由选题，即设计一个单片机系统来完成一个任务。
（2）在课堂学习过程中，重点去理解和掌握为完成小组选题而需要的理论知识，包括单片机硬件电路设计、元器件选型以及软件编程等。
（3）下课之后小组成员分工协作，完成硬件设计、电路板加工、程序编写与调试等工作。
（4）在学期末组织讲评课，每个小组用PPT介绍自己的作品原理、设计图纸、制作过程，并现场演示作品的功能，由教师和在场的全体学生对每组作品进行无记名评分。
2.2 “微机原理与接口技术”研究性教学的过程控制
在“微机原理与接口技术”课程研究性教学的实施过程中，抓住研究问题、学习资源、研究方法、组织形式和教学评价5个关键要素，紧密围绕教学目标，设计研究性教学过程，以保证研究性教学有序、顺利地进行。
（1）教学目标
研究性教学的目标包括自主构建灵活的知识基础，培养研究、判断、反思等高阶的思维能力以及实事求是、锐意进取的科学精神。在“微机原理与接口技术”课程的研究性教学实践中，教师首先向学生介绍教学目标，并共同探讨为达成该目标需要完成的具体任务。然后把上一届学生的成果向本届学生介绍，对本届学生阐述学习目标，从而实现了学习目标的可视化。学生通过感受前人的成果，激发自己的学习热情，并产生超越前人的学习动力。
（2）研究问题
问题是研究性教学的出发点和归宿。在“微机原理与接口技术”课程的研究性教学过程中，教师引导学生自主发现问题，重点关注在自然情景和社会情景下发生的真实问题，培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的意识与能力。而解决问题本质上是一种连续性的思维活动，在解决的过程中又产生新的问题，教师引导学生，通过解决关键性问题，促进研究的深入和问题解决方法的有效迁移。学生提出有实用价值或者具有娱乐性质的项目如会场出入人数统计装置，然后教师加以引导，使其工作量控制在合理范围。
（3）学习资源
信息时代的研究性教学，需要重视信息资源的利用。在“微机原理与接口技术”课程研究性教学的实践过程中，教师预先为学生提供核心资源、相关资源和拓展资源三类信息资源，以引导学生利用网络进行有效探究。
（4）研究方法
研究性教学常用的研究方法有文献研究法、观察法、调查法、实验法、个案研究法和设计研究法等。根据“微机原理与接口技术”课程的特点和不同的研究问题，选择和运用合适的研究方法。在实际的研究性教学过程中，较多学生采用了文献研究法、实验法、设计研究法等两种或两种以上的方法。
（5）组织形式
德国教育家洪堡提出：“在大学中，听课只是次要的事情，重要的是使学生与情趣一致、年龄相同以及具有自觉性的人紧密合作”。在高校，研究性教学的组织形式丰富，“微机原理与接口技术”课程根据其特点和性质，让学生组织成学习小组进行协作学习、合作探究，同时加强组内管理和考评，促进合理分工协作，并注意营造组内成员之间和不同组之间的交流氛围，形成良好的人际关系。
（6）教学评价
研究性教学的评价指标由原来单一的知识技能测评转向对学生在研究性教学过程中展现出的态度和能力等综合素质的测评。采取教师、学生本人和同学共同评价的多元化评价主体和学生自我评价、小组评价、教师评价、师生互评等多样化评价方式，并且重视过程性评价。
2.3 “微机原理与接口技术”课程学生成果
（1）多功能时钟
采用LCD液晶屏幕显示系统，以STC89C52RC单片机为核心，由键盘、温度采集、定时闹铃等功能模块组成。
（2）转数仪
测量转动物体的转数，可以完成如汽车里程统计等功能。
（3）公共场所人数实时自动监控仪
本系统可实现对室内进出人数的实时监控，可以有效对市内公共场所进出人数进行控制。可用于教室、会议室、礼堂、体育馆等各种公共场所的人数清点。
3 结语
在“微机原理与接口技术”课程研究性教学实践中，教师合理设计教学方案，主动通过教学目标、学习资源、研究方法、组织形式和教学评价等方面把握研究性教学的过程，并通过评价讨论的形式对教学成果进行检验。学生通过主动学习、取长补短，完成了多功能时钟、转数仪、公共场所人数实时自动监控仪、贪吃蛇游戏机、多功能音乐盒等多种作品。在设计、制作作品的过程中，充分调动了学生主动探究的积极性，在培养学生的综合能力和创新精神的方面收到了良好的效果。
参考文献
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关键词：波特率；串行通信口；单片机；89C52
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）28-6265-03
随着智能化控制仪表和网络设备的大力发展与使用，单片机的串行通信应用也无处不在，单片机作为前台计算机与其他计算机的通信，比如和PC微机的通信十分广泛，设计通信系统的首要问题是单片机串行通信口的正确使用，主要是波特率的设定以及串口的初始化编程，在单片机课程的教学中，单片机串口的应用是一个最具综合性的应用，也是一个难点，为此，结合教学与多年科研应用，特对MCS-51单片机的子51和子52单片机的波特率分别进行了分析与研究。
1 89C51单片机波特率的确定
1.1 89C51串行通信口的结构
89C51内部有2个16位定时/计数器，分别称为T0和T1，每个计数器均有四种工作方式：方式0（13位计数），方式1（16位计数），方式2（自动重装的1个8位计数），方式3（2个独立8位计数）。从图1可以看出，内部结构确定仅使用T1定时器的溢出频率去产生串行通信口的波特率。由于收、发时钟应该是周期性信号，所以T1工作在方式2，初值被装入TH1，由TL1计数并产生周期性溢出频率信号，溢出率是否除以2，由PCON中SMOD位的值确定，只有当SMOD=0时，才被除以2，上下输出的脉冲信号均被除以16，然后作为收、发时钟脉冲信号。
1.2 波特率的计算
单片机串行通信口有4种工作方式：方式0，波特率固定为fosc/12， 方式2，波特率固定为（2SMOD/64）×fosc ，方式1和方式3的波特率可以调整，在单片机与PC微机的RS-232C串口通信时，必须调整单片机串口通信的波特率，以达到与PC微机串口通信波特率相同。
T1工作在方式2，8位自动重装方式，溢出率取决于TH1中的初值：
1.3 波特率与TH1初值的关系
如果单片机与PC微机通信，其晶体振荡频率不再选用6MHZ、12MHZ、24MHZ，应该使用11.0592 MHZ，由此所计算出波特率与PC微机固有的各种频率能相吻合的情况下，能保证TH1中的初值是整数值。
选fosc=11.0592 MHZ，（1）式代人（2）式，得：
计算出波特率与初值（TH1）的对应关系见表1所示。从表1可以看出，在fosc=11.0592 MHZ的条件下，单片机串口最高波特率为19200波特，（TH1）=FDH，但要求SMOD=1。为了获得更高的波特率，有两种方法，第一，选择更高频率的晶体振荡器，例如22.1184MHZ，但是，89C52单片机工作频率一般限制在12 MHZ以内；第二，使用MCS-51中的子52系列单片机，例如89C52等。
2 89C52单片机波特率的确定
2.1 89C52串行通信口波特率发生器的结构
89C52串行通信口波特率发生器的结构见图2所示。89C52内部增加了定时/计数器T2，它和T0、T1一样，也有一个定时控制字（T2CON），新增了一个16位捕捉寄存器RCAP2H、RCAP2L，T2用作16位自动重装定时/计数时，RCAP2H、RCAP2L被用来存放16位初始值。
89C52串行通信口波特率发生器有2种方法：
第一种，将T2CON中的TCLK和RCLK均清零，则由T1的溢出率产生收、发时钟，这与89C51完全相同。
第二种，将T2CON中的TCLK和RCLK均置1，，则由T2的溢出率产生收、发时钟，注意，这时T2定时脉冲频率是主频的1/2。
2.2 T2波特率的计算
从图2可以看出，T2波特率的产生采用了16位自动重装方式，当T2产生溢出时，溢出信号控制将RCAP2H、RCAP2L寄存器中的初值重新装入TH2和TL2中，并从此初值开始重新计数。
2.3 波特率与RCAP2H、RCAP2L初值的关系
如果选择fosc=11.0592 MHZ，由（4）式计算出波特率与RCAP2H、RCAP2L初值的关系如表2所示。
由表2可以看出，最高通信波特率可以达到38400 bps，89C52比89C51通信的波特率提高了一倍，而且89C52主频脉冲频率可以为24 MHZ， 所以选用22.1184MHZ的主频时，89C52通信波特率还可以提高。
3 单片机串行通信初始化
单片机串行通信初始化的主要内容为：
确定定时/计数器的工作方式字和控制字；
对定时/计数器赋初值；
确定串行通信口的工作方式（SCON）；
设置中断寄存器IE和IP；
启动定时。
例如，89C52采用方式1进行通信，每帧信息10位，波特率38400 bps，T2自动重装方式，fosc=11.0592 MHZ，串行通信处于高优先级中断方式，初始化程序段：
4 结束语
AT89C52单片机，包括W77E58单片机内部具有3个16位的定时/计数器，其中，T1、T2都可以用作串口波特率的发生器，但是，T2可以产生更高的波特率。如果单片机应用到串行通信系统中，最好选用子52系列的单片机。单片机串口的正确使用一定是建立在较完整的通信原理之上。
参考文献：
[1] 李朝青. 单片机原理及接口技术[M]. 北京：航天航空大学出版社，2007.
摘 要： 文章讨论了单片机原理课程教学改革的有关问题。选取STC15F2K60S2单片机作为教学机型，保证了教学内容的先进性；改革教学方法，强化课堂教学，激发学生思考，提高了教学效果；精选实验项目，深化实验教学与理论教学的融合；采用“平时成绩+实验成绩+期末卷面成绩+作品加分”的考核方式，突出综合考核。经过长期的研究与实践，证明了这些方法能很好地提高课程教学效果。
关键词： 单片机原理； STC单片机； 教学改革； 研究； 实践
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）07-98-04
Research and practice on the teaching reform of SCM principle
Xiang Jiwen， Chen Shanrong， Liu Xin， Liao Bolin
（College of Information Science and Engineering， Jishou University， Jishou， Hunan 416000， China）
Abstract： This paper discusses the problems about SCM （single chip microcomputer） principle teaching reform. Select STC15F2K60S2 single chip microcomputer for the teaching model， to ensure the advanced nature of teaching content； reform the teaching method， and strengthen the classroom teaching to stimulate students thinking and improve teaching effect； carefully select the experiment project to deepen the fusion of experiment teaching and theory teaching； and use the assessment method of "regular grades+experiment grades+final grades+works bonus grades" to highlight the comprehensive assessment. After a long period of research and practice， it is proved that these methods can well improve the teaching effect of the course.
Key words： SCM principle； STC SCM； teaching reform； research； practice
0 引言
“单片机原理”是电类专业一门十分重要的主干课程，该课程对于培养学生以单片机为核心控制器件，综合运用所学电子、通信、控制、计算机等方面的知识分析、设计、制作单片机应用系统具有重要的作用。长期以来，单片机课程教学通常采用“先理论讲解，再动手实验，期末试卷考试”的教学模式，这种模式使得学生理解困难，学习枯燥乏味，课堂气氛沉闷。教学过程中，以单片机原理为核心，其应用只是点缀，这造成学生的应用能力培养不足；将软硬件分离介绍，对单片机软硬件结合的系统设计方法强调不够，这使得学生在构建实际的应用系统时，缺少系统化的思路[1]。单片机教学往往存在教学内容、考核方式与实际应用脱节，学生成绩不能真实反映开发能力等问题[2]。所以，改革单片机原理课程教学模式，突出实际应用，培养学生综合运用知识解决实际问题的能力，实践证明是行之有效的。
1 与时俱进，构建新的教学体系
1.1 明确教学目标的定位
明确教学目标是做好课程教学工作的重要环节。不同的课程有不同的教学目标，有些课程的目标在于构建学生的基础理论体系，有些课程更注重培养学生的实践能力。
鉴于单片机应用系统开发能力对电类专业学生的重要性，单片机原理课程的教学目标应该着力于学生实际应用能力的培养，强化学生实战能力，并打通相关课程之间的壁垒，促进学生对相关课程知识的融会贯通。
1.2 与时俱进，优化理论课教学体系
在人才培养方案中，很多高校将单片机原理放在模拟电子技术基础、数字电子技术基础、C语言程序设计、微机原理与接口技术等课程的后面，或者与其中一部分课程同时开设，学生从事单片机系统开发所需要的基础知识已经基本具备。在教材选用方面，由于实验设备的原因，通常选用8051系列单片机教材。但是，传统的51单片机已经显得太过陈旧，落后于时展，所以需要结合实际对教学内容加以优化整合。既要考虑到前期基础减少不必要的重复，又要考虑到单片机自身的特点，结合单片机技术的发展将最重要的教学内容梳理出来，在教学中贯彻实施。本课程理论教学安排了36学时，单片机型号选用了增强型的51单片机STC15F2K60S2，教学时间紧，任务重，为了顺利地完成教学任务，实现既定的教学目标，经优化以后的教学内容[3-4]如表1所示。
对于教材中的数制系统、A/D及D/A接口等与“微机原理”课程相重复的内容做删减，由学生自主学习；对于C语言部分，只学习单片机C语言特有的内容，其余部分删减，以便节省教学时间。此外，还强调了STC15F2K60S2单片机由于内部资源丰富，存储器容量大，基本上不需要做存储器的扩展，而其他很多系列的单片机可能需要做扩展，以便于学生设计制作单片机应用系统时选择机型。
1.3 精心选择实验项目
本课程实验教学最多安排了24学时，时间基本够用，但要做到面面俱到是不可能的，只能挑选部分实验项目开设，其余实验项目通过实验室开放等方式由学生自主完成。开设的实验项目包括：Proteus绘图实验、Keil C51开发环境的使用、基本IO口扩展实验、P1和P3口输入/输出实验、单片机的定时/计数实验、外部中断实验、单片机与PC机串行通信实验、A/D转换实验、矩阵键盘识别及显示实验、步进电机控制实验、直流电机控制实验、串并转换实验等，具体实验项目则根据实验学时的不同做选择。
实验系统采用原有的51单片机实验箱以及宏晶科技公司赠送的STC单片机实验箱，两者相互补充。在实验系统中，将实验设备附带的源程序全部删除掉，要求学生阅读电路，并自己编写程序，完成实验项目，所编写的程序中，部分实验项目的源程序要求用汇编语言编写，另外一些实验项目的源程序要求用C语言编写，使学生汇编语言和C语言的编程能力均得到有效培养。
1.4 加强校企合作，实现校企双赢
为了保证教学内容、实验设施及教学机型的先进性，通过努力，开展了与南通国芯微电子有限公司的合作，建立了“STC单片机联合实验室”。在机型选择方面，选用了该公司研发的STC15F2K60S2单片机作为教学机型，由该公司赠送所需要的实验箱。通过合作，实现了校企双赢，为企业培养了现实及未来的客户，学校则保持了教学体系的先进性。
2 改进教学方法，强化课堂教学，提高教学效果
2.1 提高学生学习兴趣是关键
课堂教学是教学的主阵地，高校课堂教学效果的好坏直接关系到人才培养质量的高低[5]，提高课堂教学效果的关键是提高学生的学习兴趣。教师在课堂教学中要善于总结经验，改进教学方法和教学手段。要注意用风趣的口头语言、生动形象的身体语言、灵活多样的教学方法打动学生、吸引学生、激励学生，采用启发式、研究型的教学方法，吸引学生跟上教师的教学节奏，激发学生思考的激情，提高学生的学习兴趣，从而提高课堂教学的质量[6]。
2.2 改进教学方法，加强课堂演示
在单片机课程教学中，Proteus软件是学生必须学习并基本掌握的一款设计与仿真软件。Proteus软件由ISIS和ARES两个软件构成，其中，ISIS是原理图编辑与仿真软件；ARES是布线编辑软件，学生学习的重点是ISIS软件，对于PCB图的设计可使用Protel、Altium Designer、OrCAD等软件。教学中，要充分利用Proteus软件强大的系统仿真功能，加强课堂演示，激发学生兴趣，促进学生思考，提高教学质量。
2.3 精选课后作业，激发学生潜能，转变学习方式
为了促进学生对所学知识消化吸收，须布置适当的课后作业，但是要注意精选作业题，课后作业的布置要围绕以应用能力的培养为教学目标。对于基础知识类的作业，如数制系统、基本指令、寻址方式、简单程序段的分析等，通常做为课堂作业完成；除此以外，精选部分综合性的课题，要求学生分组完成，每组1-5人，给学生较充裕的时间查阅资料，设计电路，编写程序，仿真调试，并完成课程设计报告的撰写。实践证明，这种以综合性、设计性课题作为课后作业的方式，对于促进学生自主学习、学生团结协作、激发学生的学习潜能是非常有效的，有利于促进学生转变以知识记忆为核心应付考试的被动式学习方式为以主动思考，寻求解决方案为核心的主动式学习方式。
2.4 引导学生构建完善的课程体系
很多学生觉得课程任务繁重，学习压力大，其中很重要的一个原因在于学生对各门课程的学习往往是孤立的，学生缺乏将所学课程有机地串起来从而做到融会贯通的能力。通过引导，将C语言程序设计、微机原理与接口技术、模拟电子技术、数字电子技术、电子电路CAD、传感器技术等课程串接起来，帮助学生建立课程体系的观念，促使学生逐步融会贯通，减轻学习的压力。
3 改革实验教学方法，深化实验教学与理论教学的融合
传统教学中，理论教学、实验教学及实际应用脱节的现象相当严重，学生难以将课堂理论知识与实践需求联系起来。因此，需要改革实验教学方法，深化实验与理论的相互融合、相互渗透、相互促进。例如，在串并转换实验中，如图1所示，一方面结合实验系统电路，要求学生根据实验系统电路绘制出完整电路图，并利用Proteus和Keil软件联调仿真；另一方面，通过提出定时及外部中断、定时中断、位传送等不同的计数启动方式，要求学生修改电路，修改程序，实现了一个实验项目贯穿多个知识点和多种技术方法。
通过实验，不仅实现了理论与实验、课外与课内、软件仿真与实际系统的有机结合，还让学生认识到了仿真软件强大的功能与不足，感受到了在某些环境下，仿真系统不能完全替代实际系统，经过实际系统检验过的电路和程序才是更加可靠的。
4 改革考核方式，突出综合考核
4.1 传统考核方式存在的不足
传统的考核方式通常采用闭卷考核，总成绩由平时作业、实验成绩、课堂出勤、期末卷面成绩按一定的比例构成，这种考核方式，有利于对学生理论知识及平时学习情况做综合的考核。然而，对于单片机原理课程来说，存在着对学生实践能力、系统设计能力考核不足的问题，考核成绩高不代表其实际应用能力和系统设计能力强。
4.2 改革课程的考核方式，突出实际应用
单片机原理课程具备极强的工程应用特点，传统的考核方式不足以全面考查学生的学业状况，因此，需要改革课程的考核方式。
本课程采用的考核方式为：考核成绩=课堂出勤+平时作业+实验成绩+期终考试+作品加分。各考核分项的分数比例一般为：课堂出勤占10%，平时作业占10%，实验成绩占15%，期终考试成绩与作品加分合计占65%。作品加分的办法为：作品分为25至40分，按照作品质量评分，独立完成的最多加40分，合作完成的每人最多加30分，每件作品最多允许2人合作完成，作品加分与期末考试成绩合计最高可为100分，合计分按65%的比例参加总成绩的折算。
4.3 取得的成效
通过四年来的教学实践及改进，学生制作的单片机作品主题逐步丰富，作品设计主题包括：电子钟、数字温度计、摇摇棒、交通灯控制系统、键盘显示系统、篮球赛计分器、GPS定位仪、红外测距仪、音乐播放器、智能玩具、语音控制系统及学生感兴趣的其他课题。
四年来，我院电类专业学生共制作了单片机作品252件，学生实践能力获得了显著增强，对于提高学生学科竞赛成绩也起到了显著的促进作用，部分学生的作品如图2、图3和图4所示。
5 结束语
单片机原理教学改革，特别是考核方式的改革取得了显著的成效，获得了学校有关领导及教学督导团的一致好评，具有较好的推广价值。
⑴ 选用STC15F2K60S2单片机作为教学机型，保证了教学内容的先进性。
⑵ 强调启发式教学，激发学生的学习兴趣，引导学生开展自主性、研究性的学习，改变学生为考试而学的被动式学习，践行了“教师为主导，学生为主体”的教学理念。
⑶ 采用“平时成绩+实验成绩+期末卷面成绩+作品加分”的考核方式，实现了对学生平时学习、理论知识及工程能力的综合考核。
⑷ 通过与企业开展合作，实现了校企双赢。
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关键词：项目化教学；单片机；课程改革
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.245
0 引言
《单片机原理与应用技术》课程是我系数控设备应用与维修专业开设的一门专业技术基础课程。它是一门综合运用数字电子技术、模拟电子技术、通信技术、程序设计、电子CAD 等知识，以解决实际工程问题为目标的综合性课程。学生的学习效果直接影响学生未来解决本专业工程实践问题的能力，因此它的教学效果就显得尤其重要。项目化教学是当今职业教育教学改革发展的方向，以项目为导向，通过师生共同完成项目任务组织教学活动，通过学习工作过程而逐步培养提高学生的综合职业能力。因此，对《单片机原理与应用技术》课程进行项目化教学改革极为必要。
1 项目化教学法简介
项目化教学是以实施项目为载体，以具体的工作任务为驱动而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。项目教学法的关键是设计和制定教学项目及每个项目的工作任务。项目教学法主要包括情景设置、操作示范、独立探索、确定项目、协作学习和学习评价等六步。合理的项目选择应以该课程的课程目标为导向，项目化教学的课程目标更应突出能力目标的培养。
2 课程目标设计
依据项目化教学核心思想，课程的教学目标应更加突出能力（技能）目标的设定。《单片机原理与应用技术》课程以MC-51系列机型作为实践教学的工具，通过学习单片机硬件、软件及接口技术，掌握单片机应用系统的设计方法，强化学生的理论知识和实践动手能力，为后续课程的学习打下良好的基础。具体目标如下：
（1）能力目标：1）通过本课程的学习能够独立的设计和制作简单单片机应用系统；2）通过本课程的学习能够维修单片机应用设备和产品；3）通过本课程的学习掌握单片机的学习方法，具备进一步学习扩展知识的能力。
（2）知识目标：1）掌握汇编语言和单片机的编程方法；2）掌握人机接口的硬件结构和软件编程原理及设计方法；3）掌握单片机系统的扩展技术；4）掌握单片机的A/D、D/A接口技术；5）掌握MCS-51串口通信技术技术；6）掌握MCS-51应用系统的开发技术。
（3）素质目标：1）具有综合考虑产品指标确定设计方案的素质；2）具有从产品定向到知识的素质；3）具有实事求是的精神、理论联系实际的工作方法以及严谨细致的工作作风；4）具有团队合作精神；5）提高学生的职业素养和综合素质。
3 课程项目设计及项目单元设计
基于工作过程的项目化教学以职业活动为导向，以能力为目标，以学生为主体，以素质为基础，以项目为载体，以行动过程为途径，以师生互动为方式，以学生的能力培养为教学活动最重要的目标。依据课程相关岗位职业能力的要求，围绕课程教学目标，根据认知规律，由浅入深循、序渐进设置六个教学项目，如表1所示。整个教学项目实施过程将贯穿基本知识点，采用六步教学法，以学生为主体，将分析问题、解决问题及团队协作有机融入到教学过程中。
每个项目分成若干任务单元，不同的任务单元对应各自拟实现的能力目标、相关支撑知识、训练方式手段及步骤、任务实施结果等设计内容。以“项目四：制作电子时钟”为例，进行项目单元设计如表2。
4 考核方式设计
课程的考核方式分为知识考核和技能考核两部分。知识考核主要考核学生对单片机电路及其驱动程序的理论知识的掌握情况。技能考核主要针对学生在训练项目完成过程中职业能力和职业素质提高情况的考核。将传统的单一“笔试”的考核方式变为“实践技能”的考核方式，把学生的动手能力列为考核的一项重要内容，这样有益于学习过程把控，让学生更加注重学习的过程。其中，教师打分占30%，项目组自评占20%，小组互评占50%。考核过程为全程考核，方式为实物演示+PPT汇报。教学实践表明遵循以上课程考核方法可以在很大程度上促进学生学习。
经过《单片机原理与应用技术》项目化教学实践，学生的学习效果有明显提升。项目实施过程中，学生不仅能够理解和掌握课程知识，在完成项目的过程中还锻炼了创新能力及分析问题解决问题的能力，在与小组成员协作的过程中培养了团队合作能力，为后续课程的学习打下良好的基础。
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Abstract:Single-chip is a basic course,but it is difficult and hard to teach. Using task-driven approach can immprove students’ academic performance,enhance their self-confidence and practical ability.
关键词：单片机 任务驱动法
Key words:Single-chip；Task-driven approach
作者简介：邱丽娟，女，出生于1983年，助教，现读硕士，目前从事无线传感器网络研究; 栾 爽，女，出生于1983年，助教，学士，目前从事电工电子技术研究；何建树，女，出生于1983年，助教，学士，目前从事计算机科学与技术研究。
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7069（2009）-06-0173-01
一、引言
单片机是电子信息和计算机专业的一门重要的基础课，笔者采用是李朝青编写的《单片机原理及接口技术》这本教科书。这门课程不仅要求学生掌握繁杂的基础知识，更要求他们能够应用与本课程相关的技术（比如Protel制图、KEIL51仿真），最终能够利用单片机解决问题。但是，一直以来，这门课程的教学效果都不太理想。笔者认为，造成教学效果不理想的原因主要有以下几点：（1）基础原理的教授往往采用填鸭式教学法，使得内容枯燥乏味，学生积极性不高。（2）理论与应用联系不多，学完后造成学生只懂理论不懂怎样应用。（3）考核方法单一，通常只是采用闭卷方式进行考核，而闭卷考核方式往往只能考察本书中的基础知识部分，使得学生学习的重点都放在了基础知识部分。为了能够达到教学目标，必须改善以上几点不足。
二、任务驱动教学法
任务驱动教学法是一种在建构主义学习理论指导下的教学方法，它是一种结合了探究式模式和协作模式的教学方法。在教授过程中，教师可以按步骤进行规划。第一步，教师自我重定位，这里教师的定位由传统的“主导”地位变为促进学生学习、引导学生成功的“辅助”地位上，教师需要将教材内容进行重新整合，把新知识隐含在一个或者多个任务之中；第二步，创建需要的教学情境，能够满足教师和学生的要求；第三步，给学生布置任务，学生的地位由“被动”接受变成“主动”学习，通过积极的完成任务的过程寻求知识，并不断获得成就感，增强自己的自信心，从而取得成功。这种教学方法能够改变学生学习的方式，有利于真正培养学生的创新能力、自学能力、实践能力，并且能够增强学生的独立意识和协作精神。这种教学方法非常适合《单片机原理及接口技术》这门课程。
三、任务驱动教学法的应用
51单片机的结构由几大核心部分组成，包括中断系统、定时/计数器、串行口通信等。其中，中断系统最为重要，这里笔者就用任务驱动教学法设计中断系统这部分内容的学习。
笔者事先已经对本部分内容重新规划好了，那么首先，构造适宜的教学情境。教室选择在配置了电脑和单片机实验开发板的实验室；电脑上已经安装好KEIL51和Protel99SE等软件环境；将学生分成组，每组6人，以便于学生之间进行讨论。第二步，教师提出学习任务，比如利用开关控制八盏LED灯的循环点亮，任务要求：（1）采用中断系统；（2）画出程序流程图；（3）用Protel99SE制作完整的硬件连接图；（4）在KEIL51上编译并查看程序执行过程；（5）在实验板上显示结果。
中断系统的基础知识杂而且多，如果采用传统的教师讲授法，学生会觉得枯燥乏味，没有学习的积极性；但是如果不学习这些理论知识，直接让学生去完成前面布置的任务，对初学这部分内容的学生来说又太难，学生可能中途就会放弃。实际上，学习基础知识部分教师也可以预先布置一些问题，先让学生之间进行讨论，最后再由教师进行总结。笔者在此处布置的任务如下1) 51单片机中断系统是由什么组成的？2）其中有五个中断源，怎样识别究竟是哪种类型的中断？3）是否发生了相应类型的中断，CPU就一定会予以响应呢？4）在同时发生两种中断或者多种中断时，CPU会处理哪个中断？
图1 中断系统结构图
在讨论过程中，为了高效的完成任务，要把学生分成几组，通过对这几个问题的依次探讨解决，学生既复习了前面学习的单片机结构、引脚、指令系统等相关内容，又了解中断系统中中断源的分类，SCON、TCON、IE、IP寄存器的功能，最后由教师通过中断系统结构图（图1）进行基础知识总结。
接着的实践操作就需要学生结合前面掌握的基础知识，利用Protel99SE画出硬件连接图，硬件连接图包括最小系统和的开关、LED灯，然后画出程序流程图，利用KEIL51编写程序，最终编译后能够在实验开发板上显示任务的结果。
四、结束语
按照以上过程学习中断系统，学生的动手能力明显增强，学习成绩有显著提高。任务驱动教学法不仅继承了传统教学方法的优点，又进行了创新。在学习过程中，始终把学生作为学习的主体，真正做到了理论联系实践，不仅提高了学生的学习成绩，也提高了学生的应用能力，为学生学习其它知识以及将来就业打下坚实的基础。
参考文献：
[1]李朝青. 单片机原理及接口技术(第三版).北京:北京航空航天大学出版社,2005.
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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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