時間：2023-05-30 09:13:24
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機原理與接口技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：單片機；課程；教學改革
《單片機原理與接口技術》課程涉及的知識點多，對技能要求全面，使得學習者備感困難。同時，由于高職學生的知識接受能力弱，傳統教學方式必然造成學生聽不懂，跟不上，進而厭學。面對以上問題，本文試圖就高職特色的《單片機原理與接口技術》課程教學改革作一探索。
《單片機原理與接口技術》課程的特點
單片微型計算機因其具有集成度高、運算速度快、體積小、運行可靠、價格低等特點而在過程控制、數據采集、機電一體化產品、家用電器、智能化儀表和網絡技術中得到大量使用。國內高校、中專、高級技工學校都相繼在計算機工程、軟件工程、工業自動控制、機械電子工程、精密儀器、電工電力電子、電子工程等專業開設了《單片機原理與接口技術》課程。越來越多的企業也把掌握單片機技術作為招聘技術人員的標準之一。
高職院校中，由于學制限制，學時少，不少院校和專業將《單片機原理與接口技術》課程也作為對非計算機專業學生進行現代計算機技術的第二次認識和啟蒙教育，因此該課程顯得更為重要。學生一般都要進行計算機應用基礎的學習，完成對計算機的初步認識和基本操作的學習。如果學生缺乏相關的硬件訓練，將對計算機應用的理解和學習造成障礙?！秵纹瑱C原理與接口技術》課程集成了計算機組成原理、微機原理、匯編語言等課程的相關內容，并且包含單片機技術本身的知識體系。單片機“麻雀雖小，五臟俱全”。為了弄清單片機的一個概念，往往要牽扯到更多的新概念。因此在學習單片機原理與接口技術的過程中，很多學生感到困惑和吃力。
根據學生特點和課程特點，教學中應注意的幾個問題
《單片機原理與接口技術》教學中必須強化基礎、注重應用，進行模塊化教學。同時要把握好教學與培訓、理論與實踐兩個方面的關系。教學與培訓是有區分的：教學是強調系統的基礎知識，培養學生進一步學習的能力；培訓則是對有一定基礎的學生進行短期強化訓練，盡快上手，進入角色。教學必須由易到難，符合認知規律。教學內容既要有一定的先進性又必須相對穩定。單片機基礎知識相對穩定，而接口芯片的發展則可以用日新月異來形容。單片機作為一門技術，《單片機原理與接口技術》課程必然是以實驗為主的課程。
教學中應先給學生一個總體的知識框架和學習脈絡，讓學生在任何時候對基本知識的把握都是清晰和完整的。學習單片機是一個漸進的過程，往往學習一遍難以完全掌握，而且這門技術也在不斷發展，因此要培養學生的自學能力。教學中要講清、講透單片機硬件結構。根據教學要求和學生實際，對接口技術及接口芯片的講解和使用可簡可繁、可多可少。有條件的情況下，相關專業應開設專門的《單片機原理與接口技術》實踐技能培訓課程。一般專業也要充實實驗教學，開足基礎實驗，作為理論教學的有力補充，以加深學生對基礎知識的理解和基本技能的訓練。
探索有高職特色的《單片機原理與接口技術》課程教學方法
“教、學、做合一”教學法在單片機課教學中，要充分發揮教與學的積極性，努力走“實踐―理論―再實踐”之路。強調在做中教，在做中學。通過理論教學以及實驗和實訓的有機配合完成教學目標。
3P教學法3P的概念是指原理（Principle）、實踐（Practice）和產品（Product）的三者合一，是“教、學、做合一”的具體應用，將理論學習、實踐應用、產品制作有機地結合為一體，以理論教學為基礎，以實踐訓練為重點，以掌握知識和技能、制作產品為教學目標，較好地體現“學用一致，知能并舉”的教育思想。在單片機教學中，這種教學法是非常值得提倡，并取得顯著成效的一種方法。
案例教學法教師可在上課前讓學生預習教師準備的實例材料，形成一定的看法，做好實例討論的課前準備；在課堂中，針對實例出現的問題，教師組織全班討論，由學生找出解決的方法，做出辨析；最后教師作簡短的點評或補充性、提高性的總結。
上好每一堂課，注重教學設計
要提倡學生參與教學。這就要求教師在備課時不僅準備專業技術內容，更要研究教法，即如何利用“項目”、“實例”、“問題”等手段來激發學生的興趣，提高學生參與程度，這也是課程設計的重要內容。教學設計有以下幾種方法：（1）根據課程教學內容劃分教學單元，按照一體化原則進行設計。（2）確定每個單元課程目標，包括知識目標和能力目標。（3）選定每個單元課程單項實訓項目，以實例貫徹單元教學之中。（4）確定演示、實驗、實訓、實習等內容。（5）引入案例，問題驅動，操作演示，展開知識，討論問題，總結提高。（6）板書演示，示范操作。（7）自查課程目標、層次、進度、信息量等。
參考文獻：
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關鍵詞 單片機 教學改革 創新能力
中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A
1 目前單片機教學存在的問題
1.1 單片機課程往往多以理論為主，實驗為輔的教學形式，不利于學員學習興趣的培養
《單片機原理與接口技術》課程的傳統教學模式基本是：在教室進行理論教學，在實驗室進行實驗教學，在不同時間、不同空間完成各自的教學內容，其中課堂教學占主導地位。這種模式將理論教學和實驗教學隔離，致使很多抽象的知識不能及時消化吸收，造成累積性學習負擔，對學員的學習興趣和信心都有很大影響。
1.2 實驗教學內容和形式固定，不利于學員自主性發揮和創新能力培養
實驗現在普遍采用“實驗箱”，實驗內容是固定不變的。對于單片機電路也只是按實驗指導書在實驗箱上做簡單的連線，沒有一個整體的電氣原理圖概念，最終還是不會設計電路，甚至連基本的電氣原理圖都讀不懂，很難真正把單片機方面的知識理解掌握，為專業課學習奠定基礎。
2 打破傳統章節體系，構建項目式教學內容
傳統的單片機教材多是按照單片機的結構、工作原理及應用技術的順序進行編排，重原理知識的講解，輕實際應用的分析，容易使學員感到原理深奧難懂、生澀難學，逐漸喪失學習興趣。為了使學員容易入門，激發他們的求知欲望，我們將打破傳統的章節體系，將教學內容重新編排整合成15個項目式教學內容，見表1。把枯燥的原理知識以及原來集中講授的指令和編程分解，融入到各個不同的項目中，這樣可以將更多新奇的自動控制場景直觀地展示在學員面前，使其深切的感受單片機在智能控制中發揮的作用，使理論和實踐得到了很好的銜接和融合。
3 構建虛擬教學實驗開發平臺，強化實踐環節
為了完成上述教學內容，達到將理論教學和實踐教學有機融合、將實踐引入課堂、培養學員實際能力的教學目標，我們根據現有的實驗條件，決定搭建PROTEUS與Keilc軟件仿真平臺和具有豐富資源的硬件平臺，實現虛擬實驗與真實實驗有機整合、驗證性實驗和拓展性實驗并舉。
除了現有的實驗箱以外，我們還開發了具有最小系統，包括控制器模塊、電源模塊、復位模塊、Flash ROM 模塊、SDRAM 模塊、JTAG 接口等；擴展接口，包括LED、鍵盤、RS232 串口、I2C 接口、液晶模塊、以太網模塊的實驗板，該實驗板不僅具有基本模塊還擁有豐富的接口，可以實現在線編制、燒錄程序，進行單片機應用開發，為學員進行拓展性實驗提供了硬件支持。
4 采用講、學、做一體化教學模式，取得良好的教學效果
在具體的教學實施過程中，針對每個具體項目，我們基本按照教員講解理論、提出任務展示效果、引導學員思考、教員演示、學員練習教員指導、歸納小結的步驟進行，整個過程充分運用啟發、演示和舉例的方法，以學員為主體，融教、學、做為一體。通過一段時間的教學實踐，學員已經完成了前6個項目的學習實踐，學會了簡單程序的編制和燒錄，達到控制單片機工作的目的。通過由淺入深、循序漸進的實踐過程，學員的實踐能力得到了培養，體會了單片機系統開發的全過程，將硬件和編程聯系起來了，將理論教學和實踐教學有機結合起來了，使抽象的指令、程序更加具體了，教學效果明顯，相信通過全部項目的學習訓練，學員的創新能力一定可以得到培養和提高。
5 結語
通過上述教學改革實踐，打破了原有的章節體系，重新編排成項目式教學內容，分散了重點，把原來生澀難懂的原理知識與具體實例相結合，激發了學員的學習興趣。學員通過大量的不同層次的實踐操作，熟悉單片機系統的開發過程，進一步培養學員的綜合分析能力、排除故障能力和創新能力。下一步我們將根據學員的學習效果的反饋情況和專業需求進一步探討教學內容的更新以及實踐教學的模式，形成一套完整的單片機理論、實驗、實訓教學融為一體的教學新模式。
參考文獻
摘 要：單片機原理與應用是中、高級技工院校工科電類專業的一門重要的專業課程。由于該課程具有一定的理論難度與深度，因此在教學中必須根據技校生的認知狀況，采用模塊教學法使學生在較短的時間內掌握單片機原理及接口技術，熟悉其應用系統的開發技術。
關鍵詞 ：模塊 單片機 教學
隨著大規模、超大規模集成電路技術的發展和計算機微型化的需要，人們把微型計算機的基本功能部件集成在一個半導體芯片上，使得一塊集成電路芯片就能構成一個完整的微型計算機，簡稱單片機。由于單片機的硬件、軟件系統及I/O接口控制能力等方面都有獨到之處，具有較強而有效的功能，因此它的應用極其廣泛。也正因為此，如今的各中、高級技工院校的計算機應用、自動控制、電氣電子、機械等工科專業，都將單片機原理與應用作為各自專業的一門重要課程。但由于該課程涉及數字電路、C語言程序設計、可編程控制器技術等多門專業課程的內容，因此具有一定的理論難度與深度，加之技工院校的學時較短，實訓課時更是很難得到保證，結果導致教學效果不佳。為此，在單片機原理與應用的課程教學中引入模塊法，可以使學生在較短時間內系統掌握單片機原理及接口技術，掌握單片機的程序設計方法，熟悉單片機應用系統的開發技術。
一、模塊教學法的內涵
模塊教學法是近幾年來新引進技工院校的教學模式。它是指在教學過程中，圍繞不同層次學生的培養目標，將教學內容設定為“階梯狀”教學模塊，教師在不同的教學模塊，靈活運用案例教學法、討論式教學法、情景教學法等先進教法與學法，特別是在專業課程教學上強調“教師邊講解邊演示，學生邊操作邊理解”的動手動腦相結合的“雙邊教學法”，從而實現預期的教學目標。其與傳統教學方法最大的區別在于以素質為核心、以能力為本位，重在知識和技能的實際靈活應用。
二、模塊教學法在技工院校單片機教學中應用的意義
1.降低了教學難度
在以往的單片機教學過程中，按照傳統教材的教學模式，學生先學難懂的硬件結構原理，再學枯燥的匯編指令，然后又開始了脫離實驗的純軟件編程的學習，等開始學習單片機接口技術時，不少學生對前面的內容早已忘得一干二凈。這種傳統教學模式在很大程度上導致學生感到單片機“原理難學、指令難記、接口難用”。而采用模塊教學法，將教學內容根據學生的學情以及今后就業的需要，重組、整合，讓學生“邊學理論、邊實踐，學一樣、會一樣”，有效地降低了教學難度，激發了學生的學習興趣。
2.鍛煉了教師隊伍
單片機技術是一門實踐性很強的軟硬件結合的技術。無論是程序設計方法，還是硬件結構，都必須通過大量的實踐才能理解、掌握，同時單片機技術的更新換代又極快，這就對教師的能力提出了全面的更高的要求。采用模塊教學法，可以使教師在教學過程中不斷地既教又學，真正實現了“教學相長”的目的，從而使普通教師達到“雙師型”教師的標準。
三、模塊教學法在技工院校單片機教學中的應用
1.明確教學內容
開發模塊課程的關鍵點是確定教學內容。針對技校生的知識掌握現狀以及相關課程的學習情況，筆者與同事對一些學生不容易學習理解和老師不好教的內容作了調整；同時考慮到雖然現在單片機新產品層出不窮，但51系列單片機以其高性價比受到廣大用戶和廠家的推崇，所以教學內容仍以51系列單片機為典型機型來組織內容?？紤]到學生今后的發展，還添加了大量帶有工程性質的應用實例和其他一些新型的接口器件，以跟上單片機應用開發技術的潮流。
2.合理劃分模塊
我們以培養技校生職業能力為目標，從實用的角度出發，將單片微型計算機基礎知識、51系列單片機的硬件結構、51系列單片機的指令系統、匯編語言程序設計、51系列單片機的內部功能單元、51系列單片機接口應用實例組合成基礎模塊；將51系列單片機系統的擴展、輸入/輸出通道及接口技術、單片機應用系統開發技術、單片機C51語言程序設計基礎組合成提高模塊，充分突出單片機應用系統以及接口技術方面的知識點。同時，為了突出技校生的能力培養，我們又設置了基本實驗模塊與應用實驗模塊，其中基本實驗模塊包括了中斷實驗、定時器實驗、8279顯示接口實驗、LCD顯示實驗等內容，而應用實驗模塊包括了一鎖多功能按鍵識別技術、動態數碼顯示技術、點陣式LED簡單圖形顯示技術、霓虹燈控制、繼電器控制等內容。這樣就通過從易到難，循序漸進的教學過程，使學生受到從硬件設計到軟件編程的完整訓練，從而盡快掌握單片機應用系統的開發技術。
關鍵詞：微機原理；施教對象；講授藝術
中圖分類號：G64文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913（2007）04-0016-03
1 引言
“微機原理與接口”課程（以下簡稱“微機原理”）一直作為高等院校電類各專業、計算機專業、機械設計制造及自動化、機電一體化、過程裝備與控制、化工儀器儀表等工科專業必修的課程之一（電類為專業基礎課）。近年，隨著計算機技術、微電子技術的飛速發展，微機及其相關的技術以超常的速度跟進，新技術新設備層出不窮，使得微機原理課程的內容越來越多；另外，計算機及其相關產品越來越多地沖擊著人們的工作方式和生活方式，高等院校中越來越多的理工科專業要求開設微機原理（計算機硬件基礎）課程。然而，正是微機原理課程教學內容量大, 教學對象面廣,各類專業的學生基礎差別較大，使得非計算機、非電專業的學生感到抽象難學；另外，部分學校課程名稱及授課內容較混亂，如同是微機原理課程,有的班級上80X86,有的班上8051（多為機械專業等非電專業，建議課程名稱應統一為“微機原理及接口技術”和“單片機原理及應用”）；第三，在教學時數上課時差別教大，多為:計算機專業: 60―80學時；電類專業：60―75學時；機械類專業：40―50學時；第四，基礎知識差別大：計算機專業有先導課“計算機系統結構”、“計算機組成原理”，還有平行開設的“匯編語言程序設計”；電類專業有模電/數電等先導課程；其他理工類專業（如機械類專業）卻只有僅僅是把電路分析、模擬電路、數字電路、電機學、變流技術等整合為一門課的電工學，以及“計算機應用基礎”?？梢娪邢迣W時下微機原理課程要在不同施教對象中按照“厚基礎、寬口徑、重應用”的宗旨，因材施教并非一件易事。
此外，由于計算機硬軟件技術發展很快，而且硬件新技術、匯編語言新版本大多和原有的基礎技術一脈相承，所以有些老師覺得講授最新的更好，而有些老師則認為還是講授基礎性知識好，兩者難于統一。
本課題研究小組經過大量的研究實踐，在本校教學中大膽進行改革，把“微機原理與接口”課程（“計算機硬件基礎”）分成3~4個授課層次（如A、B、C、D類）分別制定出不同的教學大綱來執行，因材施教，各取所需。
2 在計算機專業中把握好整體與個體、取與舍的辯證關系
微機技術的發展使得微機原理課程包羅了太多的內容：除了指導委員會確定的七個基本知識單元（微處理器、存儲器、指令系統、輸入和輸出、I/O接口技術和微機應用系統）之外，32位、64位CPU內部結構及多級流水線工作原理、虛地址下的尋址過程、高檔CPU新增指令及MASM32匯編語言語法規范（乃至WIN32編程等）、段頁存貯管理及芯片組、總線標準（EISA、PCI、USB等）等新內容也不能不涉及。
如果仍然僅以8086CPU來講授，對計算機軟件、計算機應用專業學生來說，未免過于落后，因為8086CPU和現用的Pentium相比，至少已經淘汰了三代；另外，對計算機專業學生來說，他們已經學習了先導課“計算機系統結構”、“計算機組成原理”，“計算機”和“80X86微機”二者是整體與個體、一般與特殊的關系，并且一般還有與“微機原理”同步開設的“匯編語言程序設計”（一般開設順序多為：匯編語言微機原理接口技術[單片機應用]），因此，在有限學時下，象數制、原碼、補碼加減原理、ALU原理、16位匯編語言等部分完全應從簡處理，而應重點講授80386/80486/Pentium內部結構及工作機理、存貯管理技術（包括段頁式存貯管理、Cache原理與訪問管理、虛擬存貯管理）、I/O接口及外設接口（硬、軟盤驅動器接口、網絡與通信接口、打印機接口等）、芯片組技術，總線標準與接口技術（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088時代的接口芯片多數已淘汰，新的芯片組在結構和功能上已與早期芯片具有本質區別，所以將原來側重芯片的內部結構改為側重芯片應用是必由之路。這樣才符合“厚基礎、寬口徑、重應用”的培養目標。當然，計算機專業的“微機原理”教學大綱的制訂絕對不是孤立的，比如32位匯編語言和Win32編程如果在“匯編語言程序設計”大綱中要求掌握的話，“微機原理”大綱就可另辟重點。
3 在電類各專業中把握好一般到特殊、基礎與應用的辯證關系
“微機原理與接口”是電類各專業處于核心地位的專業基礎課，本專業的學生在此之前有些雖沒有學過“組成原理”、“系統結構”等課，但諸如匯編語言、中斷、定時與計數技術、存貯器擴展、串并口擴展、總線標準等都是后備課如“單片機原理與接口”、“計算機控制”、“可編程控制器PLC”、“DSP數字信號處理”等課（電類專業一般為：微機原理及接口技術 60―80學時單片機原理及應用40―60學時）以及日后從事科研所必需的，尤其是“單片機原理與接口”和“計算機控制技術”的學習必須以“微機原理及接口技術”奠基。
事實上，從“微機原理”到“單片機原理”是一般到特殊的關系，“單片機原理”是“微機原理”的后補課程，兩門課都是實用性很強的課程，學好了微機原理，單片機原理是稍學即會。象微機原理中的地址、寄存器、鎖存器、控制字、堆棧、中斷、定時與計數技術等概念可在單片機原理課程學習中直接應用；但是，工業過程控制中用的更多的是單片機控制和PLC控制（即使象網絡控制、現場總線控制其終端實現也一般用單片機或PLC控制），所以和單片機共有的匯編語言、CPU結構原理，存儲器擴展、并/串行口擴展、總線、LED及鍵盤的接口等內容的講述要不厭其煩，舉一反三，而前述的計算機專業所側重的高檔CPU的段頁式存貯管理、Pentium結構及芯片組、硬、軟驅接口、MASM32及Win32編程技術等雖不能不提，但應適當從簡，不要讓學生感到既多又雜，抽象難學，甚至出現畏難情緒，要知道，基本原理部分如果不理解透徹，單片機應用及計算機控制系統的學習就無所適從，而且直接影響著畢業設計的質量。
4 在非電、非計算機理工類專業中把握好基本原理與一般原理、開與合的辯證關系
由于微機（單片機、PLC）作為智能化機電產品的大腦與心臟，在超精密加工、數控機床、機電一體化、機器人技術中有著日益廣泛的應用，使得微機原理（有的學校開設微機原理課，但實際講授內容為“單片機原理”）也成為機電一體化、過程裝備等機類專業學生必修的一門課程，但是在授課過程中我們明顯感到兩點：第一，學生與微機相關的基礎知識薄弱，因為他們僅僅是把電路、模電、數電、電機學、變流技術等整合成一門電工學去學的，觸發器、譯碼器、計數器、存儲器等知識中的部分，甚至全部內容都是蜻蜓點水、點到為止，沒有深入學習；第二，在機械類專業中“微機原理”課程學時很有限，一般在40-50學時之間；基于上述原因，學過兩周該課的大多數同學反映，該課抽象難懂，神秘莫測。所以一開始應把數制及典型單元電路的原理講清楚以揭開CPU的神秘面紗；要有重點有選擇地講清其原理，如門控電路及控制字，一位ALU的結構、傳統CPU取指令和執行指令的過程、步驟。另外，對機械類專業學生來講，他們掌握單片機原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理講完后，最好花幾個課時介紹8051等單片機，8051和80X86同為Intel公司的拳頭產品，匯編語言助記符十分相象，有了80X86作基礎，作比較，學8051很輕松；這也是開與合的關系。開是發散，由8086發散到8051單片機；合是聚集，機類學生計算機原理僅此一門，8051不能不聚到中去講，但8086是基礎，是主要講授對象，8051單片機是應用，要講究適度，開是放的開，聚是收得攏，百變不應離其宗。
5 在文、管、法等文科專業中把握好深入與淺出的辯證關系
學習的目的是為了應用，而計算機是一個工具，對這個工具的原理應該多少懂一些，這是這類學生的目的所在，正是由于匯編語言課深奧枯燥，大家才喜歡使用可視化的高級語言及其編程工具，所以這類專業的“微機原理與接口”一般更名為“計算機硬件技術基礎”。對這類專業學生不要大講特講80X86宏匯編語言程序設計、CRT顯示控制編程等較深內容，只有有的放矢，深淺適度，才能調動學生的積極性，激起學生的求知欲，從而收到相得益彰的效果。淺是表達，深是理解；淺是弄懂，深是探求；淺是深的必要前提，深是淺的必然深化。要按照“培養既精通本專業知識，又能應用計算機知識，解決實際問題的復合型人才”計劃來培養，讓缺乏基礎知識的學生由淺入深，循序漸進地學習和學習計算機原理，掌握基本知識，更要掌握一些實用知識如芯片組技術、USB接口、PCI、AGP總線、EIDE、SCSI標準等，要配合實物與實驗幫助學生從感性知識上升到理性認識。
6 在講授藝術上要把握好雅與俗、莊與諧、形象與抽象的關系
（1）恰當的應用俗語是提高學生理解能力的必要手段，“雅”是指用專業語言，用詞規范，語句縝密，“俗”是口語，具有通俗易懂，親切自然，比如，微機原理中的“總線”就是計算機系統中的“信息高速公路”，CPU總線浮空，就是該段“高速公路”關閉。
（2）工科“微機原理”也要講求“莊”與“諧”，“莊”是莊重、嚴肅，“諧”是詼諧、幽默，莊諧并用，寓莊于諧，讓學生在輕松愉快的氣氛中接受知識，但“莊”與“諧”的應用要適度。比如，“二級控制模塊DMA請求總線使用權”是“中層領導向最高層領導申請”，因為“DMA控制器有總線控制權，所以不是處于最底端；又如 “偽指令和指令相比不產生機器代碼，不占據存儲單元、起管理作用”可說成“偽指令是指令的后勤管理員”。
（3）提高學生形象思維能力也是課堂教學中幫助學生理解的重要手段，形象的比喻及嚴密的邏輯性語言可以觸類旁通，幫助理解。例如，“間接尋址”是寄存器中放的是存貯單元的有效地址，按該地址便能找到操作數，可以這樣理解，“張三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以張三找到王五也就找到了李四，這是間接找法。
7 結 語
總之，在有限學時下，對于包羅了太多的內容的“微機原理”課程，我們一定要針對不同的專業對象，把握好幾個辨證關系，合理地制定適合于該專業的教學大綱，而不應把一個相同內容的大綱強加到所有的專業；另外，講課是一門藝術，在語言藝術上，熟能生巧，這是筆者講授“微機原理”多年的深刻體會。
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投稿日期：2006-08-07
作者簡介：
《單片機原理與接口技術》作為高等職業院校電子、電氣類的專業必修課，應用性極強，作為一門綜合性的學科，是很多同學走向工作崗位所必須掌握的重要課程；本文將以《單片機原理與接口技術》為例，探究高職院校理論與實踐教學新模式。在高等職業院校的教育、教學過程中，要夯實學生理論知識的功底，更要培養學生在實際生產生活中動手能力、創造力以及綜合運用知識解決復雜問題的能力?！秵纹瑱C原理與接口技術》是一門特別強調理論和實踐緊密結合的課程，學生在學習的過程中，不僅要進行硬件電路的設計，同時還要做好軟件編寫和仿真調試等步驟，才能比較好的達到單片機知識要求以及技能目標。
1.1基礎薄弱，思想固化
高職院校的學生由于基礎知識薄弱，理解能力較差，主動學習意識不強等因素，導致學生們在學習《單片機原理及接口技術》這門專業課之前只掌握了少量的模擬電路和數字電路知識，沒有更多的知識積累做鋪墊。
1.2傳統教學模式單一
目前，大多數的單片機實踐教學模式是授課老師根據之前講解的理論部分知識，組織本節實驗，首先概述實驗內容，畫出電路圖，然后編寫好程序，最后學生依葫蘆畫葫蘆，完全照搬照抄，完成實驗。這樣的安排使得學生在學習單片機的過程中略顯枯燥無味，會覺得在實踐的過程中，理論知識并沒有運用多少，剝離了理論的重要性。
1.3教育教學資源缺乏
以汽電學院《單片機原理與接口技術》教學為例，汽電學院的單片機教學和PLC教學共用一個實訓室，配備12個實訓平臺，可為學生提供較為完備的單片機實踐教學。但是，學院目前有“電氣自動化”、“工業機器人”、“新能源汽車”、“汽車檢測”、“汽車電子”五個專業開設單片機課程，在保證理論學時勉強夠用的情況下，平均一個實踐教學也是三到四個同學共用一臺設備協同完成。課時少，人均硬件教學資源缺乏是單片機教學效果不理想的重要誘因，同時教學資源缺乏帶來的另外一個弊端就是實訓課采用“照搬式”教學。
2踐行高職教育理論與實踐交融互補
高等職業教育人才的誕生和發展，是解決理論與實踐脫離的重要對策：①解決了專門從事理論研究的開發者不懂實踐的問題，②解決了專門從事生產實踐的技術工人理論知識不足和盲目機械勞動的問題。
高等職業教育培養的是介于開發者與一線技術工人之間的橋梁式人才，理論知識與實踐能力缺一不可，因此在高職院校的日常教育教學過程中，將理論教學與實踐教學剝離開來的做法是不可取的。對于理論教學而言，不應該“畫地為牢”，進行自我約束，應該與實踐攜手并進，自我革新，做到交融互補；對于實踐教學而言，同樣不應“孤軍深入”，脫離了理論的指導，實踐就變成了盲目的、機械的、枯燥乏味的重復勞動。因此，高職人才的培養應發揮實踐對于理論的補充和升華，也應發揮理論對實踐的指導和優化等作用。
在高職學生的實踐教學環節中，學生要勤于思考，善于總結，就會發現知識學習過程中出現的各類問題，學生們要不斷地進行知識補充，并作出相應的決策和判斷。這個過程就是理論教學為學生們提供的思路和方法，或者稱之為解決問題的經驗和原則，學生們按照這些經驗和原則去查閱資料、相互討論、思考總結。
3推動高職教育理論與實踐推陳出新
近年來，我國職業教育一直在向德國職業教育學習。德國雙元制教育舉世聞名，被視為德國經濟的“第二根支柱”。對德國職業教育熟悉的人可能會認為德國的雙元制教育是以企業為基礎，不是以學校為基礎，但實際上，不論企業還是學校，都是理論學習與實踐學習相結合的場所，并沒有主次之分。與大多數的職業教育發展模式不同，德國不是按照時間階段逐步實現理論與實踐相結合的，而是首先將理論與實踐系統化，然后再各自逐步的加強理論與實踐的基礎能力，從而有效地實現二者的有機結合。在此過程中，它的課程與教學是以實踐為主線和內容，是理論與實際聯系的紐帶，這才是德國雙元制教育的重點。
通過了解德國職業教育模式，并對其雙元制教育進行深入分析，再結合我國實際進行深入的研究，或許可以為我國新時代高等職業教育的發展提出一些有益的意見和建議。
目前的高職教育首先應該轉變觀念，嘗試以崗位要求組織教學，對于崗位要求而言，首先應該考慮的是不要把崗位要求局限于實踐技能、工作經驗，同時還要兼顧分析和決策問題的能力。其次，崗位要求組織教學不是按照各學科的邏輯順序安排教學，而是按照崗位的場所、過程和標準等，將知識、技能等多種因素加以綜合。最后，崗位要求應該打破目前的教學組織形式，以具體的任務或項目為依托，使各學科圍繞崗位重新整合。
關鍵詞:課堂教學演示;初始化;讀寫操作
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
不論是單片機接口技術課程還是CPU為8086類的接口技術課程,均要涉及接口類芯片(如并行接口芯片8255)的講解。這一部分的講解通常都是根據其技術文檔進行理論講解,如對8255A并行芯片,先對芯片的控制口、PA口、PB口中、PC口和數據口與A0、A1和讀(RD)寫(WR)操作等的關系進行表格化介紹。然后便是講解6種方式下,8255與單片機或8086等微處理器連接下所進行的匯編語言操作。這一講解,由于缺乏更加形象化的描述,學生在這種純理論化教學中被動地接收知識,造成對8255的工作過程不能真正的理解和接收。
為將與接口相關芯片的工作過程講解清楚,不少教師采用了許多方法,如傅籬[1]采用“工程實例”法將8255與8086CPU及其他芯片一起做成一個可演示的硬件產品便于教學;采用實踐教學方式加強對芯片的理解[2-3];結合多媒體在教學時使芯片的進出信號動起來[4-6]等等。所有這些方式和方法在對8255A這類典型接口芯片進行課堂教學時,一方面是操作演示上的不方便,另一方面仍然不能很好地將8255A這類芯片的工作過程給學生清晰的演示出來。Proteus軟件的引入,給這一教學過程帶來了機遇,由于該軟件可形象地將部分CPU芯片(如單片機8051系列、微處理器8086等)與接口芯片進行硬件組合才能完成的功能進行了軟件化仿真,既給電路儀器設計帶來了高效率、低成本,同時又給這類的教學帶來了更加形象化的形式。
本文介紹應用proteus軟件在課堂上仿真8255A的工作過程。
1 演示仿真原理
利用proteus軟件講解8255A的工作過程時,按照表1所列對8255A進行仿真模擬操作,可以較清晰地分析其工作過程。對8255A的操作基本上按兩個步驟進行:先利用控制口對8255A進行初始化處理,設定PA、PB、PC口的工作和輸入輸出方式;然后再對PA口、PB口、PC口進行讀寫操作。上述操作均是8255A的引腳A1A0和WR、RD對應邏輯值下進行,具體的設置和操作方式見表1。
2 演示仿真過程及分析
2.1 8255A初始化
仿真時,根據表1,先設置A1A0=11(即設置對應的S17、S18),假設將PB口設為輸入,PA口設為輸出。則可設方式控制字為“10000010”,對應將S9-S16進行相應設置。在引腳WR輸入有效(即為0,K1按下)的情況下,電路仿真結果如圖1所示。
2.2 8255A讀寫操作
2.2.1 讀操作
仿真8255A讀操作,先將數據口對應的S9-S16開關撥到浮空位(見圖2),即相當于電路的高阻狀態,當A1A0=01時,RD有效(即為0,K2按下)時可將PB口數據讀入數據總線D0-D7,此時圖中的PB口數據為11010001,對應讀入D0-D7的數據也為11010001,其上對應的指示如圖2中D0-D7的邏輯指示所示。
2.2.2 寫操作
仿真8255A寫操作時,是將讀操作時讀入的數據(即D7～D0=11010001)寫入PA口,使對應的指示燈點亮。此時需要A1A0=00,且引腳WR有效(即為0,也即K1再次按下)。數據總線上的數據D7～D0便輸出到PA口上。作相應操作后仿真的結果見圖3所示。
3 結論
通過以上的仿真表明:利用Proteus軟件中的一些器件模型可以很好地仿真微機接口技術中的典型器件,給課堂教學帶來清晰演示效果。根據上述模擬方法還可仿真如8253、8279等教學用的典型接口器件。
參考文獻:
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關鍵詞：微機原理與接口技術 研究性教學 教學實踐
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02
“微機原理與接口技術”課程作為北京交通大學電子信息類專業的專業選修課，在整個專業建設和課程體系中占據著重要地位，對學生的知識拓展和創新實踐具有重要作用。作為理科學生的一門專業選修課，“微機原理與接口技術”課程的教學與專業基礎課有很大的不同。這是由以下方面決定的：（1）學生已修完大部分專業基礎課，進入專業選修階段，學生主體為大三下學期學生；（2）理論教學和實驗教學完成后，沒有后續的課程設計環節；（3）選修的學生帶有很強的目的性，相對于考試成績，學生更看重實踐能力的提升。因此，如何將課堂知識有效地應用于實踐，提高學生的創新實踐能力，是“微機原理與接口技術”課程研究性教學改革的中心任務。
1 “微機原理與接口技術”課程現狀
筆者所在學院“微機原理與接口技術”課程設定學分數為4，學時數為64，其中理論教學48學時，實驗教學16學時。教材選用趙嘉蔚等編著，清華大學出版社出版的《單片機原理與接口技術》。課程需要學生掌握匯編語言、8086微處理器與接口電路，目的旨在培養學生軟硬件開發能力。針對理學院的學生特點，并結合11屆學生的教學效果分析，發現傳統的教學過程中存在一些問題。
1.1 內容抽象，記憶量大，學生學習興趣低
“微機原理與接口技術”課程的名詞術語多，講到的接口芯片數量大，前后內容之間缺乏聯系，學生需要進行大量枯燥的記憶工作，容易喪失學習興趣。
1.2 課程涉及面廣，難度大
“微機原理與接口技術”課程包含了計算機硬件、軟件、數字邏輯、匯編語言等學科的知識，學生在沒有真正掌握計算機硬件的內部結構的情況下，很難理解匯編語言的編程方式。
1.3 以教師為中心的傳統教學模式忽視了學生的認知主體作用，不利于學生創新思維能力的培養
略。
2 研究性教學在“微機原理與接口技術”課程中的實施
2.1 研究性教學環節的設計
根據課程的性質和學生的特點與需求，考慮實施過程的有效性、可控制性，以及對學生團隊協作能力、動手實踐能力和創新能力的培養，將研究性教學環節設計為以下4個步驟。
（1）學期初學生自由組合成若干組，每組5-6人，在2-3周的時間內自由選題，即設計一個單片機系統來完成一個任務。
（2）在課堂學習過程中，重點去理解和掌握為完成小組選題而需要的理論知識，包括單片機硬件電路設計、元器件選型以及軟件編程等。
（3）下課之后小組成員分工協作，完成硬件設計、電路板加工、程序編寫與調試等工作。
（4）在學期末組織講評課，每個小組用PPT介紹自己的作品原理、設計圖紙、制作過程，并現場演示作品的功能，由教師和在場的全體學生對每組作品進行無記名評分。
2.2 “微機原理與接口技術”研究性教學的過程控制
在“微機原理與接口技術”課程研究性教學的實施過程中，抓住研究問題、學習資源、研究方法、組織形式和教學評價5個關鍵要素，緊密圍繞教學目標，設計研究性教學過程，以保證研究性教學有序、順利地進行。
（1）教學目標
研究性教學的目標包括自主構建靈活的知識基礎，培養研究、判斷、反思等高階的思維能力以及實事求是、銳意進取的科學精神。在“微機原理與接口技術”課程的研究性教學實踐中，教師首先向學生介紹教學目標，并共同探討為達成該目標需要完成的具體任務。然后把上一屆學生的成果向本屆學生介紹，對本屆學生闡述學習目標，從而實現了學習目標的可視化。學生通過感受前人的成果，激發自己的學習熱情，并產生超越前人的學習動力。
（2）研究問題
問題是研究性教學的出發點和歸宿。在“微機原理與接口技術”課程的研究性教學過程中，教師引導學生自主發現問題，重點關注在自然情景和社會情景下發生的真實問題，培養學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的意識與能力。而解決問題本質上是一種連續性的思維活動，在解決的過程中又產生新的問題，教師引導學生，通過解決關鍵性問題，促進研究的深入和問題解決方法的有效遷移。學生提出有實用價值或者具有娛樂性質的項目如會場出入人數統計裝置，然后教師加以引導，使其工作量控制在合理范圍。
（3）學習資源
信息時代的研究性教學，需要重視信息資源的利用。在“微機原理與接口技術”課程研究性教學的實踐過程中，教師預先為學生提供核心資源、相關資源和拓展資源三類信息資源，以引導學生利用網絡進行有效探究。
（4）研究方法
研究性教學常用的研究方法有文獻研究法、觀察法、調查法、實驗法、個案研究法和設計研究法等。根據“微機原理與接口技術”課程的特點和不同的研究問題，選擇和運用合適的研究方法。在實際的研究性教學過程中，較多學生采用了文獻研究法、實驗法、設計研究法等兩種或兩種以上的方法。
（5）組織形式
德國教育家洪堡提出：“在大學中，聽課只是次要的事情，重要的是使學生與情趣一致、年齡相同以及具有自覺性的人緊密合作”。在高校，研究性教學的組織形式豐富，“微機原理與接口技術”課程根據其特點和性質，讓學生組織成學習小組進行協作學習、合作探究，同時加強組內管理和考評，促進合理分工協作，并注意營造組內成員之間和不同組之間的交流氛圍，形成良好的人際關系。
（6）教學評價
研究性教學的評價指標由原來單一的知識技能測評轉向對學生在研究性教學過程中展現出的態度和能力等綜合素質的測評。采取教師、學生本人和同學共同評價的多元化評價主體和學生自我評價、小組評價、教師評價、師生互評等多樣化評價方式，并且重視過程性評價。
2.3 “微機原理與接口技術”課程學生成果
（1）多功能時鐘
采用LCD液晶屏幕顯示系統，以STC89C52RC單片機為核心，由鍵盤、溫度采集、定時鬧鈴等功能模塊組成。
（2）轉數儀
測量轉動物體的轉數，可以完成如汽車里程統計等功能。
（3）公共場所人數實時自動監控儀
本系統可實現對室內進出人數的實時監控，可以有效對市內公共場所進出人數進行控制。可用于教室、會議室、禮堂、體育館等各種公共場所的人數清點。
3 結語
在“微機原理與接口技術”課程研究性教學實踐中，教師合理設計教學方案，主動通過教學目標、學習資源、研究方法、組織形式和教學評價等方面把握研究性教學的過程，并通過評價討論的形式對教學成果進行檢驗。學生通過主動學習、取長補短，完成了多功能時鐘、轉數儀、公共場所人數實時自動監控儀、貪吃蛇游戲機、多功能音樂盒等多種作品。在設計、制作作品的過程中，充分調動了學生主動探究的積極性，在培養學生的綜合能力和創新精神的方面收到了良好的效果。
參考文獻
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關鍵詞：波特率；串行通信口；單片機；89C52
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）28-6265-03
隨著智能化控制儀表和網絡設備的大力發展與使用，單片機的串行通信應用也無處不在，單片機作為前臺計算機與其他計算機的通信，比如和PC微機的通信十分廣泛，設計通信系統的首要問題是單片機串行通信口的正確使用，主要是波特率的設定以及串口的初始化編程，在單片機課程的教學中，單片機串口的應用是一個最具綜合性的應用，也是一個難點，為此，結合教學與多年科研應用，特對MCS-51單片機的子51和子52單片機的波特率分別進行了分析與研究。
1 89C51單片機波特率的確定
1.1 89C51串行通信口的結構
89C51內部有2個16位定時/計數器，分別稱為T0和T1，每個計數器均有四種工作方式：方式0（13位計數），方式1（16位計數），方式2（自動重裝的1個8位計數），方式3（2個獨立8位計數）。從圖1可以看出，內部結構確定僅使用T1定時器的溢出頻率去產生串行通信口的波特率。由于收、發時鐘應該是周期性信號，所以T1工作在方式2，初值被裝入TH1，由TL1計數并產生周期性溢出頻率信號，溢出率是否除以2，由PCON中SMOD位的值確定，只有當SMOD=0時，才被除以2，上下輸出的脈沖信號均被除以16，然后作為收、發時鐘脈沖信號。
1.2 波特率的計算
單片機串行通信口有4種工作方式：方式0，波特率固定為fosc/12， 方式2，波特率固定為（2SMOD/64）×fosc ，方式1和方式3的波特率可以調整，在單片機與PC微機的RS-232C串口通信時，必須調整單片機串口通信的波特率，以達到與PC微機串口通信波特率相同。
T1工作在方式2，8位自動重裝方式，溢出率取決于TH1中的初值：
1.3 波特率與TH1初值的關系
如果單片機與PC微機通信，其晶體振蕩頻率不再選用6MHZ、12MHZ、24MHZ，應該使用11.0592 MHZ，由此所計算出波特率與PC微機固有的各種頻率能相吻合的情況下，能保證TH1中的初值是整數值。
選fosc=11.0592 MHZ，（1）式代人（2）式，得：
計算出波特率與初值（TH1）的對應關系見表1所示。從表1可以看出，在fosc=11.0592 MHZ的條件下，單片機串口最高波特率為19200波特，（TH1）=FDH，但要求SMOD=1。為了獲得更高的波特率，有兩種方法，第一，選擇更高頻率的晶體振蕩器，例如22.1184MHZ，但是，89C52單片機工作頻率一般限制在12 MHZ以內；第二，使用MCS-51中的子52系列單片機，例如89C52等。
2 89C52單片機波特率的確定
2.1 89C52串行通信口波特率發生器的結構
89C52串行通信口波特率發生器的結構見圖2所示。89C52內部增加了定時/計數器T2，它和T0、T1一樣，也有一個定時控制字（T2CON），新增了一個16位捕捉寄存器RCAP2H、RCAP2L，T2用作16位自動重裝定時/計數時，RCAP2H、RCAP2L被用來存放16位初始值。
89C52串行通信口波特率發生器有2種方法：
第一種，將T2CON中的TCLK和RCLK均清零，則由T1的溢出率產生收、發時鐘，這與89C51完全相同。
第二種，將T2CON中的TCLK和RCLK均置1，，則由T2的溢出率產生收、發時鐘，注意，這時T2定時脈沖頻率是主頻的1/2。
2.2 T2波特率的計算
從圖2可以看出，T2波特率的產生采用了16位自動重裝方式，當T2產生溢出時，溢出信號控制將RCAP2H、RCAP2L寄存器中的初值重新裝入TH2和TL2中，并從此初值開始重新計數。
2.3 波特率與RCAP2H、RCAP2L初值的關系
如果選擇fosc=11.0592 MHZ，由（4）式計算出波特率與RCAP2H、RCAP2L初值的關系如表2所示。
由表2可以看出，最高通信波特率可以達到38400 bps，89C52比89C51通信的波特率提高了一倍，而且89C52主頻脈沖頻率可以為24 MHZ， 所以選用22.1184MHZ的主頻時，89C52通信波特率還可以提高。
3 單片機串行通信初始化
單片機串行通信初始化的主要內容為：
確定定時/計數器的工作方式字和控制字；
對定時/計數器賦初值；
確定串行通信口的工作方式（SCON）；
設置中斷寄存器IE和IP；
啟動定時。
例如，89C52采用方式1進行通信，每幀信息10位，波特率38400 bps，T2自動重裝方式，fosc=11.0592 MHZ，串行通信處于高優先級中斷方式，初始化程序段：
4 結束語
AT89C52單片機，包括W77E58單片機內部具有3個16位的定時/計數器，其中，T1、T2都可以用作串口波特率的發生器，但是，T2可以產生更高的波特率。如果單片機應用到串行通信系統中，最好選用子52系列的單片機。單片機串口的正確使用一定是建立在較完整的通信原理之上。
參考文獻：
[1] 李朝青. 單片機原理及接口技術[M]. 北京：航天航空大學出版社，2007.
摘 要： 文章討論了單片機原理課程教學改革的有關問題。選取STC15F2K60S2單片機作為教學機型，保證了教學內容的先進性；改革教學方法，強化課堂教學，激發學生思考，提高了教學效果；精選實驗項目，深化實驗教學與理論教學的融合；采用“平時成績+實驗成績+期末卷面成績+作品加分”的考核方式，突出綜合考核。經過長期的研究與實踐，證明了這些方法能很好地提高課程教學效果。
關鍵詞： 單片機原理； STC單片機； 教學改革； 研究； 實踐
中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：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
“單片機原理”是電類專業一門十分重要的主干課程，該課程對于培養學生以單片機為核心控制器件，綜合運用所學電子、通信、控制、計算機等方面的知識分析、設計、制作單片機應用系統具有重要的作用。長期以來，單片機課程教學通常采用“先理論講解，再動手實驗，期末試卷考試”的教學模式，這種模式使得學生理解困難，學習枯燥乏味，課堂氣氛沉悶。教學過程中，以單片機原理為核心，其應用只是點綴，這造成學生的應用能力培養不足；將軟硬件分離介紹，對單片機軟硬件結合的系統設計方法強調不夠，這使得學生在構建實際的應用系統時，缺少系統化的思路[1]。單片機教學往往存在教學內容、考核方式與實際應用脫節，學生成績不能真實反映開發能力等問題[2]。所以，改革單片機原理課程教學模式，突出實際應用，培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力，實踐證明是行之有效的。
1 與時俱進，構建新的教學體系
1.1 明確教學目標的定位
明確教學目標是做好課程教學工作的重要環節。不同的課程有不同的教學目標，有些課程的目標在于構建學生的基礎理論體系，有些課程更注重培養學生的實踐能力。
鑒于單片機應用系統開發能力對電類專業學生的重要性，單片機原理課程的教學目標應該著力于學生實際應用能力的培養，強化學生實戰能力，并打通相關課程之間的壁壘，促進學生對相關課程知識的融會貫通。
1.2 與時俱進，優化理論課教學體系
在人才培養方案中，很多高校將單片機原理放在模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、C語言程序設計、微機原理與接口技術等課程的后面，或者與其中一部分課程同時開設，學生從事單片機系統開發所需要的基礎知識已經基本具備。在教材選用方面，由于實驗設備的原因，通常選用8051系列單片機教材。但是，傳統的51單片機已經顯得太過陳舊，落后于時展，所以需要結合實際對教學內容加以優化整合。既要考慮到前期基礎減少不必要的重復，又要考慮到單片機自身的特點，結合單片機技術的發展將最重要的教學內容梳理出來，在教學中貫徹實施。本課程理論教學安排了36學時，單片機型號選用了增強型的51單片機STC15F2K60S2，教學時間緊，任務重，為了順利地完成教學任務，實現既定的教學目標，經優化以后的教學內容[3-4]如表1所示。
對于教材中的數制系統、A/D及D/A接口等與“微機原理”課程相重復的內容做刪減，由學生自主學習；對于C語言部分，只學習單片機C語言特有的內容，其余部分刪減，以便節省教學時間。此外，還強調了STC15F2K60S2單片機由于內部資源豐富，存儲器容量大，基本上不需要做存儲器的擴展，而其他很多系列的單片機可能需要做擴展，以便于學生設計制作單片機應用系統時選擇機型。
1.3 精心選擇實驗項目
本課程實驗教學最多安排了24學時，時間基本夠用，但要做到面面俱到是不可能的，只能挑選部分實驗項目開設，其余實驗項目通過實驗室開放等方式由學生自主完成。開設的實驗項目包括：Proteus繪圖實驗、Keil C51開發環境的使用、基本IO口擴展實驗、P1和P3口輸入/輸出實驗、單片機的定時/計數實驗、外部中斷實驗、單片機與PC機串行通信實驗、A/D轉換實驗、矩陣鍵盤識別及顯示實驗、步進電機控制實驗、直流電機控制實驗、串并轉換實驗等，具體實驗項目則根據實驗學時的不同做選擇。
實驗系統采用原有的51單片機實驗箱以及宏晶科技公司贈送的STC單片機實驗箱，兩者相互補充。在實驗系統中，將實驗設備附帶的源程序全部刪除掉，要求學生閱讀電路，并自己編寫程序，完成實驗項目，所編寫的程序中，部分實驗項目的源程序要求用匯編語言編寫，另外一些實驗項目的源程序要求用C語言編寫，使學生匯編語言和C語言的編程能力均得到有效培養。
1.4 加強校企合作，實現校企雙贏
為了保證教學內容、實驗設施及教學機型的先進性，通過努力，開展了與南通國芯微電子有限公司的合作，建立了“STC單片機聯合實驗室”。在機型選擇方面，選用了該公司研發的STC15F2K60S2單片機作為教學機型，由該公司贈送所需要的實驗箱。通過合作，實現了校企雙贏，為企業培養了現實及未來的客戶，學校則保持了教學體系的先進性。
2 改進教學方法，強化課堂教學，提高教學效果
2.1 提高學生學習興趣是關鍵
課堂教學是教學的主陣地，高校課堂教學效果的好壞直接關系到人才培養質量的高低[5]，提高課堂教學效果的關鍵是提高學生的學習興趣。教師在課堂教學中要善于總結經驗，改進教學方法和教學手段。要注意用風趣的口頭語言、生動形象的身體語言、靈活多樣的教學方法打動學生、吸引學生、激勵學生，采用啟發式、研究型的教學方法，吸引學生跟上教師的教學節奏，激發學生思考的激情，提高學生的學習興趣，從而提高課堂教學的質量[6]。
2.2 改進教學方法，加強課堂演示
在單片機課程教學中，Proteus軟件是學生必須學習并基本掌握的一款設計與仿真軟件。Proteus軟件由ISIS和ARES兩個軟件構成，其中，ISIS是原理圖編輯與仿真軟件；ARES是布線編輯軟件，學生學習的重點是ISIS軟件，對于PCB圖的設計可使用Protel、Altium Designer、OrCAD等軟件。教學中，要充分利用Proteus軟件強大的系統仿真功能，加強課堂演示，激發學生興趣，促進學生思考，提高教學質量。
2.3 精選課后作業，激發學生潛能，轉變學習方式
為了促進學生對所學知識消化吸收，須布置適當的課后作業，但是要注意精選作業題，課后作業的布置要圍繞以應用能力的培養為教學目標。對于基礎知識類的作業，如數制系統、基本指令、尋址方式、簡單程序段的分析等，通常做為課堂作業完成；除此以外，精選部分綜合性的課題，要求學生分組完成，每組1-5人，給學生較充裕的時間查閱資料，設計電路，編寫程序，仿真調試，并完成課程設計報告的撰寫。實踐證明，這種以綜合性、設計性課題作為課后作業的方式，對于促進學生自主學習、學生團結協作、激發學生的學習潛能是非常有效的，有利于促進學生轉變以知識記憶為核心應付考試的被動式學習方式為以主動思考，尋求解決方案為核心的主動式學習方式。
2.4 引導學生構建完善的課程體系
很多學生覺得課程任務繁重，學習壓力大，其中很重要的一個原因在于學生對各門課程的學習往往是孤立的，學生缺乏將所學課程有機地串起來從而做到融會貫通的能力。通過引導，將C語言程序設計、微機原理與接口技術、模擬電子技術、數字電子技術、電子電路CAD、傳感器技術等課程串接起來，幫助學生建立課程體系的觀念，促使學生逐步融會貫通，減輕學習的壓力。
3 改革實驗教學方法，深化實驗教學與理論教學的融合
傳統教學中，理論教學、實驗教學及實際應用脫節的現象相當嚴重，學生難以將課堂理論知識與實踐需求聯系起來。因此，需要改革實驗教學方法，深化實驗與理論的相互融合、相互滲透、相互促進。例如，在串并轉換實驗中，如圖1所示，一方面結合實驗系統電路，要求學生根據實驗系統電路繪制出完整電路圖，并利用Proteus和Keil軟件聯調仿真；另一方面，通過提出定時及外部中斷、定時中斷、位傳送等不同的計數啟動方式，要求學生修改電路，修改程序，實現了一個實驗項目貫穿多個知識點和多種技術方法。
通過實驗，不僅實現了理論與實驗、課外與課內、軟件仿真與實際系統的有機結合，還讓學生認識到了仿真軟件強大的功能與不足，感受到了在某些環境下，仿真系統不能完全替代實際系統，經過實際系統檢驗過的電路和程序才是更加可靠的。
4 改革考核方式，突出綜合考核
4.1 傳統考核方式存在的不足
傳統的考核方式通常采用閉卷考核，總成績由平時作業、實驗成績、課堂出勤、期末卷面成績按一定的比例構成，這種考核方式，有利于對學生理論知識及平時學習情況做綜合的考核。然而，對于單片機原理課程來說，存在著對學生實踐能力、系統設計能力考核不足的問題，考核成績高不代表其實際應用能力和系統設計能力強。
4.2 改革課程的考核方式，突出實際應用
單片機原理課程具備極強的工程應用特點，傳統的考核方式不足以全面考查學生的學業狀況，因此，需要改革課程的考核方式。
本課程采用的考核方式為：考核成績=課堂出勤+平時作業+實驗成績+期終考試+作品加分。各考核分項的分數比例一般為：課堂出勤占10%，平時作業占10%，實驗成績占15%，期終考試成績與作品加分合計占65%。作品加分的辦法為：作品分為25至40分，按照作品質量評分，獨立完成的最多加40分，合作完成的每人最多加30分，每件作品最多允許2人合作完成，作品加分與期末考試成績合計最高可為100分，合計分按65%的比例參加總成績的折算。
4.3 取得的成效
通過四年來的教學實踐及改進，學生制作的單片機作品主題逐步豐富，作品設計主題包括：電子鐘、數字溫度計、搖搖棒、交通燈控制系統、鍵盤顯示系統、籃球賽計分器、GPS定位儀、紅外測距儀、音樂播放器、智能玩具、語音控制系統及學生感興趣的其他課題。
四年來，我院電類專業學生共制作了單片機作品252件，學生實踐能力獲得了顯著增強，對于提高學生學科競賽成績也起到了顯著的促進作用，部分學生的作品如圖2、圖3和圖4所示。
5 結束語
單片機原理教學改革，特別是考核方式的改革取得了顯著的成效，獲得了學校有關領導及教學督導團的一致好評，具有較好的推廣價值。
⑴ 選用STC15F2K60S2單片機作為教學機型，保證了教學內容的先進性。
⑵ 強調啟發式教學，激發學生的學習興趣，引導學生開展自主性、研究性的學習，改變學生為考試而學的被動式學習，踐行了“教師為主導，學生為主體”的教學理念。
⑶ 采用“平時成績+實驗成績+期末卷面成績+作品加分”的考核方式，實現了對學生平時學習、理論知識及工程能力的綜合考核。
⑷ 通過與企業開展合作，實現了校企雙贏。
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關鍵詞：項目化教學；單片機；課程改革
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.245
0 引言
《單片機原理與應用技術》課程是我系數控設備應用與維修專業開設的一門專業技術基礎課程。它是一門綜合運用數字電子技術、模擬電子技術、通信技術、程序設計、電子CAD 等知識，以解決實際工程問題為目標的綜合性課程。學生的學習效果直接影響學生未來解決本專業工程實踐問題的能力，因此它的教學效果就顯得尤其重要。項目化教學是當今職業教育教學改革發展的方向，以項目為導向，通過師生共同完成項目任務組織教學活動，通過學習工作過程而逐步培養提高學生的綜合職業能力。因此，對《單片機原理與應用技術》課程進行項目化教學改革極為必要。
1 項目化教學法簡介
項目化教學是以實施項目為載體，以具體的工作任務為驅動而進行的教學活動，其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結合起來，充分發掘學生的創造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。項目教學法的關鍵是設計和制定教學項目及每個項目的工作任務。項目教學法主要包括情景設置、操作示范、獨立探索、確定項目、協作學習和學習評價等六步。合理的項目選擇應以該課程的課程目標為導向，項目化教學的課程目標更應突出能力目標的培養。
2 課程目標設計
依據項目化教學核心思想，課程的教學目標應更加突出能力（技能）目標的設定。《單片機原理與應用技術》課程以MC-51系列機型作為實踐教學的工具，通過學習單片機硬件、軟件及接口技術，掌握單片機應用系統的設計方法，強化學生的理論知識和實踐動手能力，為后續課程的學習打下良好的基礎。具體目標如下：
（1）能力目標：1）通過本課程的學習能夠獨立的設計和制作簡單單片機應用系統；2）通過本課程的學習能夠維修單片機應用設備和產品；3）通過本課程的學習掌握單片機的學習方法，具備進一步學習擴展知識的能力。
（2）知識目標：1）掌握匯編語言和單片機的編程方法；2）掌握人機接口的硬件結構和軟件編程原理及設計方法；3）掌握單片機系統的擴展技術；4）掌握單片機的A/D、D/A接口技術；5）掌握MCS-51串口通信技術技術；6）掌握MCS-51應用系統的開發技術。
（3）素質目標：1）具有綜合考慮產品指標確定設計方案的素質；2）具有從產品定向到知識的素質；3）具有實事求是的精神、理論聯系實際的工作方法以及嚴謹細致的工作作風；4）具有團隊合作精神；5）提高學生的職業素養和綜合素質。
3 課程項目設計及項目單元設計
基于工作過程的項目化教學以職業活動為導向，以能力為目標，以學生為主體，以素質為基礎，以項目為載體，以行動過程為途徑，以師生互動為方式，以學生的能力培養為教學活動最重要的目標。依據課程相關崗位職業能力的要求，圍繞課程教學目標，根據認知規律，由淺入深循、序漸進設置六個教學項目，如表1所示。整個教學項目實施過程將貫穿基本知識點，采用六步教學法，以學生為主體，將分析問題、解決問題及團隊協作有機融入到教學過程中。
每個項目分成若干任務單元，不同的任務單元對應各自擬實現的能力目標、相關支撐知識、訓練方式手段及步驟、任務實施結果等設計內容。以“項目四：制作電子時鐘”為例，進行項目單元設計如表2。
4 考核方式設計
課程的考核方式分為知識考核和技能考核兩部分。知識考核主要考核學生對單片機電路及其驅動程序的理論知識的掌握情況。技能考核主要針對學生在訓練項目完成過程中職業能力和職業素質提高情況的考核。將傳統的單一“筆試”的考核方式變為“實踐技能”的考核方式，把學生的動手能力列為考核的一項重要內容，這樣有益于學習過程把控，讓學生更加注重學習的過程。其中，教師打分占30%，項目組自評占20%，小組互評占50%?？己诉^程為全程考核，方式為實物演示+PPT匯報。教學實踐表明遵循以上課程考核方法可以在很大程度上促進學生學習。
經過《單片機原理與應用技術》項目化教學實踐，學生的學習效果有明顯提升。項目實施過程中，學生不僅能夠理解和掌握課程知識，在完成項目的過程中還鍛煉了創新能力及分析問題解決問題的能力，在與小組成員協作的過程中培養了團隊合作能力，為后續課程的學習打下良好的基礎。
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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.
關鍵詞：單片機 任務驅動法
Key words:Single-chip；Task-driven approach
作者簡介：邱麗娟，女，出生于1983年，助教，現讀碩士，目前從事無線傳感器網絡研究; 欒 爽，女，出生于1983年，助教，學士，目前從事電工電子技術研究；何建樹，女，出生于1983年，助教，學士，目前從事計算機科學與技術研究。
【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-7069（2009）-06-0173-01
一、引言
單片機是電子信息和計算機專業的一門重要的基礎課，筆者采用是李朝青編寫的《單片機原理及接口技術》這本教科書。這門課程不僅要求學生掌握繁雜的基礎知識，更要求他們能夠應用與本課程相關的技術（比如Protel制圖、KEIL51仿真），最終能夠利用單片機解決問題。但是，一直以來，這門課程的教學效果都不太理想。筆者認為，造成教學效果不理想的原因主要有以下幾點：（1）基礎原理的教授往往采用填鴨式教學法，使得內容枯燥乏味，學生積極性不高。（2）理論與應用聯系不多，學完后造成學生只懂理論不懂怎樣應用。（3）考核方法單一，通常只是采用閉卷方式進行考核，而閉卷考核方式往往只能考察本書中的基礎知識部分，使得學生學習的重點都放在了基礎知識部分。為了能夠達到教學目標，必須改善以上幾點不足。
二、任務驅動教學法
任務驅動教學法是一種在建構主義學習理論指導下的教學方法，它是一種結合了探究式模式和協作模式的教學方法。在教授過程中，教師可以按步驟進行規劃。第一步，教師自我重定位，這里教師的定位由傳統的“主導”地位變為促進學生學習、引導學生成功的“輔助”地位上，教師需要將教材內容進行重新整合，把新知識隱含在一個或者多個任務之中；第二步，創建需要的教學情境，能夠滿足教師和學生的要求；第三步，給學生布置任務，學生的地位由“被動”接受變成“主動”學習，通過積極的完成任務的過程尋求知識，并不斷獲得成就感，增強自己的自信心，從而取得成功。這種教學方法能夠改變學生學習的方式，有利于真正培養學生的創新能力、自學能力、實踐能力，并且能夠增強學生的獨立意識和協作精神。這種教學方法非常適合《單片機原理及接口技術》這門課程。
三、任務驅動教學法的應用
51單片機的結構由幾大核心部分組成，包括中斷系統、定時/計數器、串行口通信等。其中，中斷系統最為重要，這里筆者就用任務驅動教學法設計中斷系統這部分內容的學習。
筆者事先已經對本部分內容重新規劃好了，那么首先，構造適宜的教學情境。教室選擇在配置了電腦和單片機實驗開發板的實驗室；電腦上已經安裝好KEIL51和Protel99SE等軟件環境；將學生分成組，每組6人，以便于學生之間進行討論。第二步，教師提出學習任務，比如利用開關控制八盞LED燈的循環點亮，任務要求：（1）采用中斷系統；（2）畫出程序流程圖；（3）用Protel99SE制作完整的硬件連接圖；（4）在KEIL51上編譯并查看程序執行過程；（5）在實驗板上顯示結果。
中斷系統的基礎知識雜而且多，如果采用傳統的教師講授法，學生會覺得枯燥乏味，沒有學習的積極性；但是如果不學習這些理論知識，直接讓學生去完成前面布置的任務，對初學這部分內容的學生來說又太難，學生可能中途就會放棄。實際上，學習基礎知識部分教師也可以預先布置一些問題，先讓學生之間進行討論，最后再由教師進行總結。筆者在此處布置的任務如下1) 51單片機中斷系統是由什么組成的？2）其中有五個中斷源，怎樣識別究竟是哪種類型的中斷？3）是否發生了相應類型的中斷，CPU就一定會予以響應呢？4）在同時發生兩種中斷或者多種中斷時，CPU會處理哪個中斷？
圖1 中斷系統結構圖
在討論過程中，為了高效的完成任務，要把學生分成幾組，通過對這幾個問題的依次探討解決，學生既復習了前面學習的單片機結構、引腳、指令系統等相關內容，又了解中斷系統中中斷源的分類，SCON、TCON、IE、IP寄存器的功能，最后由教師通過中斷系統結構圖（圖1）進行基礎知識總結。
接著的實踐操作就需要學生結合前面掌握的基礎知識，利用Protel99SE畫出硬件連接圖，硬件連接圖包括最小系統和的開關、LED燈，然后畫出程序流程圖，利用KEIL51編寫程序，最終編譯后能夠在實驗開發板上顯示任務的結果。
四、結束語
按照以上過程學習中斷系統，學生的動手能力明顯增強，學習成績有顯著提高。任務驅動教學法不僅繼承了傳統教學方法的優點，又進行了創新。在學習過程中，始終把學生作為學習的主體，真正做到了理論聯系實踐，不僅提高了學生的學習成績，也提高了學生的應用能力，為學生學習其它知識以及將來就業打下堅實的基礎。
參考文獻：
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關鍵詞: 單片機教學 74LS164 動態掃描技術
1.引言
“串行輸入轉并行輸出”簡稱“串轉并”,是單片機教學中一個重要課題,涉及串行口、74LS164轉換芯片及電路知識的應用。在通常教學中,一般用74LS164串行擴展顯示接口,并實現靜態顯示。如何實現動態顯示,大部分學生對此問題理解不透,本文就此問題進行探討。
2.系統工作原理及電路設計
為了加深學生的理解,我考慮用串行口控制多個數碼管,模擬一個簡單的電子鐘,每過一秒動態加一。為了方便教學,便于學生理解,我用KEIL C編寫程序,在PROTEUS中畫電路并調試電路。電路原理圖如圖1所示,關鍵點有四部分。
(1)74LS164為串入并出移位寄存器,如下圖所示。
A、B:串行輸入端。
Q0―Q7(QA-QH):串行輸出端。
CP:串行時鐘輸入端。
/MR:串行輸出清零端。
VCC:+5V。
GND:接地端。
(2)數據由單片機RXD輸出,74LS164的第1、2引腳負責接收數據。
(3)移位脈沖由單片機TXD輸出,和74LS164的第8引腳進行連接。脈沖的頻率是主時鐘的十二分頻。
(4)芯片功能。
將74LS164的A、B端與RXD相接,CLK與TXD相接,/MR接高電平,在滿足條件時數據就傳送到74LS164并寄存。將前一個74LS164的QH端連接到下一個74LS164的QA端,再將CLK端連接到一起并接到TXD,則送數據時,前后數據就會依次從上一個片子傳到下一個片子。
電路如下圖所示:
(圖一)
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};//共陰串行。
unsigned char leddis[2]={0,0};//顯存,有幾個數碼管可以定義幾個。
unsigned char num,time;
void display(void)//數碼管顯示函數。
{unsigned char count;//數碼管個數。
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; //設定UART的工作方式為MODEO。
display(); //顯示函數。
TMOD=0X01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
ET0=1;EA=1;
while(1)
{if(p11==0) //鍵P11被按下,開始定時。
TR0=1;
if(p12==0) //鍵P12被按下,停止定時。
TR0=0;}}
4.結語
利用Q7(QH)端連接到下一個74LS164的QA端,可以擴展多個數碼管,由于脈沖的頻率是主時鐘的十二分頻,假設擴展2個數碼管,則數碼管的最大刷新頻率約為主時鐘2×8×12=198分頻,對于主時鐘為12MHz的單片機,數碼管最大刷新周期為15.13μs。可以推算,如果擴展8個數碼管,顯示應該很穩定,沒有閃爍現象。
利用“串轉并”技術,只要用單片機的兩個引腳,就可以控制多個輸出設備,極大地節省了單片機引腳資源,但由于用到74LS164,則成本也會增加些,可以根據實際情況靈活選擇方案。
a
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