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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8369-02
单片机课程实践是高校自动化专业集中实践环节的必修课，是学生学习《单片机原理》课程后，进行的一次全面的综合实践，其目的旨在加深对单片机基础理论和基本知识的理解，培养学生具有单片机系统应用软件设计和开发的能力，在具体实现过程中强化学生的实践意识，提高应用能力、创新意识和合作精神。在项目的实践中，使得学生掌握一定的理论与技术知识，而且应该树立管理理念，建立项目工程思维观念，而这一点正是高级语言编程思维的一种体现。
通过将单片机课程实践和高级语言程序设计实验相结合，使学生在理解单片机理论和高级语言编程思想的基础上，实际动手开发一个实际的应用系统，来提高综合运用所学理论知识的能力。
1 研究内容或对象
引导学生运用已学的单片机理论知识、单片机程序设计方法和高级语言编程思想，具体设计一个实用的小型单片机应用系统，开发设计过程按以下顺序进行――选定课题、调查用户需求、总结归纳数据流程、分析性能、书写需求分析及总体设计报告（包括组成原理图、硬件连接、程序流程、系统功能模块）、完成应用系统的开发、撰写课程实践报告、系统验收、组织课程实践答辩。让学生在这一系列工作中综合运用单片机系统原理以及编程语言等相关课程知识，培养学生的综合素质。
根据单片机课程实践和专业课程实践两个实践教学环节各有4～5周但分散的实际情况，考虑将其进行整合。并在实践教学环节中安排相应的指导老师对学生进行必要的指导和帮助，为学生提供分析思路，解决学生项目完成中碰到的实际问题。
2 研究拟达到目标
通过在单片机课程实践中结合高级语言编程思想，使学生在掌握单片机理论基础知识的同时，通过参与项目的分析、设计与实现，建立软件工程理念，具备一定的理论与单片机实物实践相结合、解决实际应用问题的能力。同时在完成项目的过程中，锻炼科研开发能力和科研论文写作能力，为大四的毕业设计和毕业论文的顺利完成奠定基础，并为以后工作中的理论与实践相结合奠定良好的基础。
使学生在单片机课程实践和高级语言程序编程实践相结合的实践教学环节中，利用所学的单片机系统原理和C语言程序设计基础知识设计单片机应用系统，解决单片机系统应用中的实际问题，掌握高级语言编程思想，借助相关编程工具，完成一个小型项目的自主分析、设计与实现。
3 主要研究方法
教师提供部分项目供学生选择，学生亦可自拟项目，但课题的选择要由教师审查核准。项目尽量选择实际需求的题目，让学生走出校园，通过调查走访，了解国内单片机应用发展的状况，开阔眼界，而且在开发一个真实项目的过程中，带来求知的源动力，激发学生自主学习的渴望以及创造力；对于虚拟项目，要求学生做到切合实际需求，能解决一定的应用问题，有一定的应用价值。
编程开发工具原则上推荐学生使用KEIL C，如果学生认为其它开发工具更适合可由学生自主选择。由于实际可用的编程开发工具与日俱增且不断更新，为此在课程实践中，对学生开发工具的选择不做过多限制，使得学生可以选择自己感兴趣的程序设计工具进行项目开发，既锻炼了学生自学的能力，又能让学生成为项目开发的决策者，这种主人翁意识使得学生变被动学习为主动学习，从而激发学生自主学习的积极性。
为了防止学生对课程实践任务敷衍了事，对课程实践的考核方式由原来的提交程序和文档改变为答辩的方式。且在集中教学环节之前就让学生明确单片机课程实践的任务，同时考虑在集中教学环节结束后适当放宽学生上交可运行的项目程序和课程实践报告以及组织答辩的时间，让学生能更好的延续自主学习的积极性并进一步完善项目的开发。
4 特色、创新及推广应用价值
通过将单片机课程实践和高级语言程序设计基础实验相结合，让学生在项目的分析、设计、与实现的过程中掌握单片机理论知识、单片机系统应用的设计方法和高级语言程序编程思想 ，提高自动化专业学生理论与实践相结合的能力，激发学生的学习积极性和主观能动性，提高学生解决实际应用问题的能力。
《单片机原理》课程实践教学，将单片机课程实践和高级语言程序设计实验两个教学环节有机整合，让学生能在该实践教学环节中综合运用单片机系统原理和高级语言程序设计基础以及相关编程思想等多种知识，培养初步的科研能力和科研论文写作能力以及团队合作精神。并通过组织课程实践答辩使学生进行类似毕业答辩的演习。
1 Proteus 简介
Proteus是英国Labcenter公司研发的多功能EDA（电子设计自动化），它实现了从电路设计到测试、仿真、调试的整个过程。仿真运行通过后再制作实际电路的话，就大大缩短了开发周期，并且降低了开发成本。所以说它为电子电路、单片机应用系统的开发设计以及教师的教学、学生的学习提供了非常有效的方法。
2 单片机应用系统设计与仿真实例
下面通过制作一个简单的单灯闪烁，说明如何使用Proteus实现单片机应用系统的设计与仿真。要求发光二极管一亮一灭的不停闪烁。
2.1 设计电路
利用Proteus绘制电路原理图的步骤如下：
⑴运行Proteus ISIS程序；
⑵单击P命令进入元件选择对话框，选择电路设计中所需的元件；
⑶放置元件到绘图区简单制作，布好局；
⑷设置好元件的参数；
⑸连接导线。
绘制完成的单灯闪烁硬件电路图如图1所示。
图1 单灯闪烁硬件电路图
2.2 编写程序
ORG0030H
LOOP: SETB P1.0
LCALL DELAY
CLR P1.0
LCALL DELAY
LJMP LOOP
DELAY: MOVR3, #250
L:MOV R4, #250
LL:DJNZ R4, LL
DJNZ R3, L
RET
END
编辑好程序保存时，文件的扩展名必须是ASM格式。
编译程序，若编译通过，便得到HEX格式的文件论文开题报告范例。
2.3 加载程序文件
双击原理图中的单片机元件AT89C51，便出现单片机的属性编辑窗口，在“Program File”栏指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可将该程序文件加载到单片机中。
2.4 启动仿真，看电路运行效果
单击仿真控制按钮，观察电路的运行状况。
Proteus可以总体仿真运行，也可单步或设置断点仿真。
启动仿真后，能清楚地观察到单片机系统在运行时，各硬件所处的实时状态。
若电路设计合理、程序编写正确，就会看到发光二极管不停地闪烁。
2.5 调试简单制作，修正电路、程序代码
若未出现想要实现的功能，就需进行软硬件调试。
对于硬件电路，可用Proteus中提供的测量仪器仪表对电路进行测试、观察；至于程序，可采取单步或设置断点进行仿真调试。
不断修正电路及程序代码，直到能实现相应功能，并改变元件参数使电路的性能达最优。
注：每次修改完程序后，都必须再编译一次，然后装载到单片机中。
2.6 仿真运行通过，制作实际电路
仿真运行通过后，根据设计的原理图，购买元器件、制板、焊接、测试调试，直至产品制作成功。
Proteus仿真模型是根据生产厂家提供的技术参数文件来建立的，仿真极接近实际简单制作，所以仿真运行通过后制作的实际电路的成功率相当高。
3 引入Proteus的好处
3.1 教学中
1. 教学内容生动形象化
利用Proteus仿真软件和多媒体教学设备，在课堂中通过实例仿真，演示从单片机硬件设计到软件调试的全过程，并演示运行结果，使教学内容生动形象化。
2. 激发学生的学习兴趣，提高教学质量
教学中对实例用Proteus进行仿真，这种结合实际讲解知识点的方法，大大激发了学生的学习兴趣，使知识点变得容易理解、接受，从而提高了教学质量。
3. 拓展学生思维
讲解完知识点后，针对实例，向学生提出相关拓展性问题。比如上例中：
⑴P1.0口线上能否多并联几个发光二极管？改变R2阻值大小的话会出现什么现象？
⑵能不能将P1.0换为32根I/O口线中的其他线呢？若能的话，改为P0的某一口线时需注意什么？
⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一样都接发光二极管以及电阻呢？
⑷硬件电路改了简单制作，程序相应地要如何修改呢？。。。论文开题报告范例。。。
通过提问，并适当演示，这样不仅拓展了学生的思维，同时加强、深化了学生对知识点的理解。
3.2 实践中
1. 提高开发速度，降低开发成本
从上例可看出，利用Proteus软件，在绘图区绘制好电路原理图，并将编译后的程序文件加载到单片机中，进行仿真就能观察整个电路的运行情况，验证设计是否达到要求，未达到，即可修整设计方案、修改程序、测试电路，直至成功。这样就无须多次购买元器件板、制板、焊接测试调试等简单制作，省时、省力、省钱，同时也提高了设计效果和质量。
2. 敢于尝试，勇于创新
根据仿真通过后的电路原理图来制作产品，学生就不用担心元器件损坏等问题，就敢于动手去尝试设计电路。通过自己动手，加深了对理论知识的理解，同时培养了学生勤思考、勇于创新的精神。
4 结语
教学与实践中引入Proteus，提高了学生的学习热情。产品制作成功，学生就会很有成就感、满足感，这是一个良性循环。通过不断的实践，学生的动手开发、创新能力就得到了较大的提高。
参考文献:
[1]彭勇.单片机技术.电子工业出版社,2009.8
关键词:89C52;定时/计数器;串行通信
Key words: 89C52; time/counter; serial communication
中图分类号:TP302.1 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0100-02
0引言
根据红外密集度立靶测试系统原理,要准确的测量弹丸通过不同光幕的时间间隔,可以用多种方法实现,如CPLD器件,单片机等。在本论文中选用的是用单片机89c52来实现计时功能。89c52一般有可靠性高,易扩展,控制能力强,体积小,开发周期短,成本低等优点。在许多领域中,单片机以其体积小,指令丰富,控制技术成熟,修改方便,适应性强等特点,在现场得到广泛的应用。鉴于这些优点,本文的测时电路系统的实现,以89c52为主[1]。
1红外密集度立靶测试系统原理
红外密集度立靶测试系统是利用四光幕交汇原理研制而成。红外密集度立靶测试系统测量原理图如图1所示:当弹丸依次通过1,2,3,4光幕时,系统中的计时部分分别记录相应的飞行时间,再加上光幕1和4之间的靶距、光幕2与光幕3的夹角、光幕3与光幕4的夹角等已知量,根据速度V即可以求出弹丸的着靶坐标。
2系统方案
本论文的测时电路系统的控制方案如图2所示。系统前续电路把四个脉冲信号送入单片机,第一个脉冲信号将成为三路测时电路的启动信号;第二个脉冲信号将终止第一路测时电路;第三个脉冲信号来到时,第二路测时电路停止工作;同样的,第四个脉冲信号将停止第三路测时电路。这三路测时电路即测得了时间,单片机通过串行接口把时间发送给PC机,完成与PC机的通信。根据设计要求,此测时电路系统需要三路计时功能。
3测时电路硬件设计
测时电路硬件原理图如图2所示。时钟电路由一个12MHZ的石英晶振和两个30pf的电容组成;复位电路由一个30uf的电解电容、两个电阻、一个复位键接至5v电压组成。设弹丸通过第一光幕,第二光幕,第三光幕,第四光幕所得到的脉冲信号分别为第一脉冲,第二脉冲,第三脉冲,第四脉冲。把第一脉冲连接一个非门74ls04后送入89c52的T0(P3.4)引脚,此时对于定时/计数器T0来说,上升沿有效。把第二,三,四脉冲分别接至P2.0,P2.1,P2.2引脚。[2]
4通信电路硬件设计
在本文中,测时电路得到的时间要传送给PC机,必须有单片机与PC机之间的通信电路。本文中采用串行接口标准RS-232来实现单片机与PC机间的通信;用MAX232芯片实现单片机与PC机的RS-232标准接口通信电路。
5测时电路软件设计
设置T0以计数方式工作在模式2,赋初值TL0,TH0都为0XFF,启动T0,用查询方式查询,当第一脉冲到来时,其上升沿将使T0产生溢出中断,TF0将置1,同时用软件清TF0位为0,停止T0,同时再设置T0以定时方式工作在模式3,赋初值TL0,TH0都为0X00,启动T0;设置T2作为一个16位二进制的定时器工作,启动T2。三路计时电路开始工作后等待第二,三,四脉冲的到来就会停止工作。在脉冲还没有到来时,由于TL0,TH0是8位的定时器,在定时达到256us时会溢出,所以我们定义两个静态无符号长整型变量overflow-count1和overflow-count2,定时器一旦溢出,即TFX(X=0,1)为1时相应的变量就加1。用查询方式查询,当P2.0引脚的由0变为1时,说明第二脉冲到来,此时终止TL0;当P2.1引脚的由0变为1时,说明第三脉冲到来,此时终止TH0;当P2.2引脚的由0变为1时,说明第四脉冲到来,此时终止T2。测时电路的流程图,如图3所示。
6通信电路软件设计
通信协议约定:①PC机与单片机都可以发送和接收数据;②设置PC机与单片机通信的波特率,为9600bit/s③设定帧格式:因为串行通信,单片机的串行口方式1真正用于串行发送和接收,所以帧格式为:一位起始位,8位数据位,1位停止位。④数据校验:采用累加和校验,每传送10个数据就进行一次累加和校验。⑤通信方式:查询方式⑥为了保证数据可靠、有效,单片机开始发送时,先送一个AA信号,PC机收到后,回答一个BB信号,表示同意接收。当单片机收到BB信号后,开始发送数据,每发送一次便求校验和。假定数据块长度为16字节,数据缓冲区为buf,数据块发送完后马上发送校验和。其中f=12MHZ,SMOD=0,波特率=9600bit/s,据此可以推出X=0FDH,TH1=TL1=0FDH。然后,初始化串行控制寄存器SCON,根据通信协议约定,帧格式为10位,串行口工作方式为1,允许接收,所以SCON寄存器初始值应该设为01010000B=050H。因为采用的是查询方式发送和接收数据,所以发送一帧数据,应该在TI位为低电平时,将数据写入发送缓冲器SBUF,即自动开始发送,当检测到TI位由0变为1时,说明此帧数据已经发送完毕,此时软件清零TI,为发送下一帧数据做好准备。在接收一帧数据时,先置REN=1,RI=0,当检测到RI由0变到1时,说明可以从接收缓冲器SBUF中读取数据了,此时软件应清0RI,为下一次接收做好准备。在本次设计中,测时电路测得时间后,将与PC机进行通信,把时间传送给PC机。因为测时部分得到的时间为整型十进制,我们把时间统一都化为二进制,把这个过程称为二进制转化过程。在把十进制转化为二进制后,单片机串行口初始化,然后开始进入通信流程,通信流程图如图4。
7结论
本论文给出了红外密集度立靶系统测时电路设计的具体设计过程,通过理论与实践的结合,我们得出结论:利用单片机89c52实现测时电路系统的设计是完全可行。
参考文献:
引言
目前，单片机在我国的各行各业得到了广泛应用，众多院校均开设了单片机原理与应用方面的课程，这是一门技术性和实践性很强的学科，必须通过一系列的软硬件实验、理论联系实际，才能学好、学懂，取得较好的学习效果。因此，单片机实验教学是单片机原理及应用课程中必不可少一部分[1]。而独立本科院校的学生要想在众多的大学生中具有更强的竞争力，必须在掌握理论知识的基础上，更加注重实践动手能力的训练，这样将来踏上社会，应聘且从事与本技术相关的工作时，才能脱颖而出。
传统的单片机课程的实验教学仍然是利用现有的实验设备以验证型实验为主，各实验之间相互独立，联系不紧密，在实验课上学生仅仅需要将现成的软件和硬件进行验证，就完成了一次实验任务。由于教学设备是成品，线路大多在实验箱或者实验电路板中已经设计好了，从外部根本看不到电路是如何连接的，且生产商很少配备完整的电路原理图，学生在做实验时，要求连的线很少，很难参与到电路设计的细节中，动手能力也就很难在实验课程中得到训练和提高，导致学生缺乏整体设计能力，动手能力普遍较差[2]。因此在这类实验课中学生既不能得到有关硬件设计的训练，也不能得到软件编程的训练，这样学生不能充分的发挥他们的主观能动性和创新能力，教师的课堂教学效果也不够理想。针对以上传统的实验课教学中出现的弊端，笔者凭借多年从事“单片机”课程的教学经验，积极认真地对“单片机”的实验教学方法进行探索和尝试，发现一种行之有效的方法――单片机应用系统实验教学法。这种方法需要教师提前设计一个单片机应用系统，然后将系统分解，按照实际的教学周分步骤，按照相关的理论教学内容分层次来安排教学顺序，这样安排的实验课就为学生提供了一定的设计平台。
在此，以“4×4矩阵式键盘计算器”这个单片机应用系统为例，从实验任务的设计、教学安排的设计及考核方案的制定等三个方面对“单片机应用系统实验教学法”进行陈述。
一、实验任务的设计
当有按键按下时，将其键值显示出来，同时有按键按下时发出蜂鸣。在按键上有+1键，可实现当前数值加1，并通过数码管显示；在按键上有-1键，可实现当前数值减1，并通过数码管显示。P1口使用灌电流方式驱动一个共阳级8段数码管，P2口则以行列扫描的方法连接16个按键，为了能在有按键按下时发出声音提示，使用P0.0引脚通过NPN三极管驱动一个蜂鸣器。图1所示为“4×4矩阵式键盘计算器”系统原理图。系统包含单片机最小系统、4×4矩阵式键盘、蜂鸣器输出和数码管显示模块。
图1：单片机应用系统原理图
二、教学进度的设计
根据以上对整个实验任务的描述，可以使学生明确最终的设计目标。按照整个系统的功能，对该系统进行分解，并结合单片机教材的理论内容整理出一份详细的教学进度安排表，认真设计每一次实验课的内容及要求，引导学生进行思考和实践，这样可以较大地调动学生学习单片机的兴趣，如表1所示。表1是根据实验学时为16课时的教学计划给出的针对单片机原理课程的课内实验，要求每周安排2课时的实验课，因此根据理论课程的进度大致安排从每学期的第9周开始进行，至第16周结束，共计8周。
表1：“4×4矩阵式键盘计算器应用系统教学进度安排表”
建议采用“单片机应用系统实验教学法”的教师在制定教学计划时，可以根据不同的教学要求设计出一个或多个“单片机应用系统实验教学进度安排表”。在整个实验教学过程中，教师可以对一个班级进行分组，由教师指定按照2～5人为一个小组，这样在锻炼动手能力的同时，又培养了学生的团队协作能力。学生在实验的每个阶段都必须与教师充分地交流和探讨，这对于教师来说，虽然增加了辅导的工作量，但可以及时地把握学生对课程的理解程度、掌握程度、学习水平和完成情况等，也可以为今后对不同学习层次的学生进行更有针对性的辅导打下基础，另外也保证了绝大多数学生完成的进度。
三、制定考核方案
为了更全面、客观、公平地反映出学生实验的实际水平，尤其是学生的实验动手能力和分析、解决问题的能力，可以根据实验教学的安排，对学生的单片机实验过程进行量化评分，如表2所示，为“4×4矩阵式键盘计算器应用系统”的实验成绩考核量化表。以小组为单位，对每个阶段的进展情况进行评价，在最后一个阶段对成果进行验收，检查是否满足设计要求，并以答辩的形式对每位学生进行考核，要求每位学生展示和讲解设计内容，并回答至少2个有关该系统的硬件、软件、仿真、制作等方面的问题，最后由教师根据以上完成情况进行成绩评定。按照此类考核方案对学生进行打分，可以确保从各方面对学生的实验综合能力的考察。教师还可以针对每个阶段的特点制定出更为详尽的评分细则。
表2：考核量化表
四、结束语
由于单片机技术的迅速发展，社会上对此类人才的要求也越来越高，大学生更加渴望在踏入社会之前就能掌握这些本领，这无疑给教师提出了更高的要求，因此，教师应该更加重视实践教学环节，合理地设计实验内容，让学生学有所成。本论文提出的单片机应用系统实验教学法给学生提供了一个自主学习单片机、进行系统设计和创新的平台，能够在很大程度上激发学生的学习兴趣，也为学生创建了一个锻炼团队协作能力的机会，能够使学生在专业能力、社交能力、团队合作和自信心等诸多方面得以锻炼，教学效果非常明显。
[参考文献]
[1]王鹏峰.项目式单片机实验教学模式的研究.时代教育[J].2013.7
中图分类号：G642.4 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）33-0100-02
1 引言
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在电力、化工、家电和仪器仪表等工业控制领域得到了广泛应用。单片机原理及应用课程是一门实践性很强的课程，课程的开设不仅能提高学生的理论基础知识，而且能提高学生的实践能力[1-2]。
但在日常教学中，多采用以教材教授为主的传统教学模式，教学过程中有一些课时的实验。对于工程专业学生来言，只依靠教学过程中的实验，很难掌握单片机的教学内容。在本文中，以泰山医学院电子信息专业的单片机课程教授为例，在教学实践中将理论教学与科技竞赛结合[3-4]，采用“赛教结合”的教学方法，取得了较好的教学效果。
2 课程特点以及教学方法的改革
单片机原理及应用课程的基本任务是使学生掌握单片机硬件结构、接口技术以及相应的软件编程方法，掌握单片机应用系统软硬件的设计、开发、调试技术，具有较好的单片机实际应用能力，为进一步提高科学技术水平打下坚实的基础[5]。课程的特点是：
1）知识含量高，课程要求在掌握数字电路、模拟电路和微机原理的基础上才能很好地学习本课程；
2）内容结构复杂，本课程包括单片机的硬件结构、汇编指令系统和软硬件设计；
3）实践性强，单片机目的在于工程应用，所以要求学生能动手设计和开发单片机应用系统。
理论教学方法的改革 针对以上课程的特点，对理论教学方法进行了改革。
1）在教学过程中树立了“以学生为本”，以提高学生科学素质及创新思维能力为基点的指导思想。以学生为本，就是以教师为主导，以学生作为一切教学活动的主体、出发点和落脚点，加强师生互动，调动课堂内外一切手段，让学生主动地掌握课程知识，培养学生科学的分析思维能力及创新能力，提高学生科学的专业素质。
2）改进课堂教学，讲究讲课艺术。注重把讲课的科学性、系统性、启发性和趣味性相结合，配合现代化多媒体教学手段，努力增强教学效果。
3）在课堂教学中，讲授理论知识时，结合课程相关内容，以山东省机电大赛参赛项目为例，讲解理论知识。这样既避免了讲授理论知识的枯燥，提高了学生学习兴趣，又激发了学生的学习积极性，学生更积极地参与到科技竞赛中来。
4）针对医学院相关专业的实际情况，编写《单片机原理及应用》教材，教材内容中不仅保留传统教材中的理论知识，并且将与专业相关的科技竞赛案例作为题例来加以体现，使学生可以采用更得心应手的教材。
赛教结合在实验教学中的应用 为了掌握单片机应用系统的设计和实现，实验和实践是非常必要的一个教学环节。提高学生的动手能力，最好的方法就是让学生参与项目研究和开发，但是受实际情况限制，学生参与企业项目研究的机会比较少。山东省机电大赛是为加强大学生创新意识、合作精神和实践创新能力的培养，激发大学生科学研究与探索的兴趣和潜能，促进山东省高校机电类专业教育教学改革而设置的，每年举行一次。泰山医学院每年都参加，参赛产品中电气部分可以采用单片机设计，正好为学生通过实际项目研究，提高单片机设计与开发能力，掌握单片机课程提供了绝佳的机会。在教学中采用了以下方法。
1）以学生为主体，组建兴趣小组。为了让学生了解山东省机电大赛，每年让往年参加机电大赛的教师和学生做报告，使下一级学生了解大赛情况；并以学生为主，按照自愿原则组建兴趣小组，小组成员按照能力进行搭配，一个小组中既要有进行硬件设计的，也要有进行软件设计的。
2）以学生为主体，按照大赛主题，构想符合要求的项目。每年大赛举行完，组委会会公布下一届大赛的主题，教师将大赛要求告诉每一个兴趣小组，充分发挥学生的创新性，让小组构想符合要求的项目，这样可以调动学生积极性，提高学生的学习兴趣。当然，在构想过程中，教师会全程对学生进行指导。
3）利用已有实验设备，为学生搭建实践的平台。项目要加以实现，需要学生去努力实践，在教学中利用已有实验设备，让学生进行项目的设计和开发。为了支持学生进行科技竞赛项目的设计，实验室延长了开放时间，利用每年参加大赛获得的奖金购买电子元器件，并提供一些开发板，为学生实践搭建一个良好的单片机研究平台。
4）在实验教学中构想与大赛有关的实验项目。实验教学中，精心设计实验项目，将大赛中用到的知识点融合到基础实验中，并且结合机电大赛，构想了一些综合性实验。这样不仅加强了学生对基本理论知识的理解，同时使学生体会到知识在实际工程中的应用，提高了学生学习的兴趣。
5）坚持理论结合实验的考核原则。根据单片机课程实践性强的特点，在课程考核中，理论知识考核占70%，实验考核占30%，实验以报告结合实际实验结果形式提交，报告从内容、格式、结果和创新性等方面进行了详细要求，实验结果在实验室现场考核。
理论结合实验，以实验报告结合实际实验结果为考核依据的教学模式，能激发学生的学习兴趣，培养学生自学能力，提高学生的创新能力。
教学改革成果 科技竞赛活动是课堂知识的综合运用和延伸，将赛教结合方法融进理论和实验教学，不仅促进了学生掌握单片机知识，还对这种实践性强的课程的教学模式进行了有益的探索，教学改革取得了以下成果。
1）对于这种实践性强的课程的教学观念得以改变，不再过分强调学科本位，偏重和局限于理论知识，而是加强课程内容与学生生活和社会发展的联系，关注学生的学习兴趣。
2）对单片机理论和实验教学进行了探索。研究了将科技大赛与理论教学结合的教学方法，以及科技竞赛内容融合进日常实验教学的方式方法。
3）在参加大赛后，让学生进行总结，将他们的成果以论文和专利形式予以体现，学生已经发表两篇科技论文，申请两个国家实用新型专利，促进了学生科学研究的能力。
4）促进了学科交叉，在机电大赛中，结合医学院特点，提出了很多与医学结合的项目，如“背部按摩式多功能椭圆护理床”等项目。
5）参加大赛取得了优秀的成绩。课题组组织学生参加山东省机电大赛，获得一等奖两项、二等奖四项、三等奖五项，这样的成绩在同类医学高校中是十分优异的。
实践表明，这种以“赛教结合”形式进行的教学形式，不仅可以激发学生的学习激情，还可以加强学生科学研究的能力，更好地培养了理工结合、理论基础扎实、素质全面、实践能力与创新能力强的高级人才。同时在竞赛题目设计过程中，学生查阅大量各个行业的资料和文献，拓展了他们的视野。
3 结束语
在单片机原理及应用课程教学中，采用了“赛教结合”的教学方法，将其融合进理论和实验教学中，通过实际参加山东省机电大赛，学生进行应用系统的设计与开发，进而掌握单片机的理论知识和实际应用。通过问卷调查，大多数学生反映良好，并且反映在理论知识的理解和动手能力方面都有很大的提高。因此，通过实践表明，这种教学方法是行之有效的。
参考文献
[1]侯俊才，郭文川，侯莉侠，等.“单片机原理与接口技术”教学改革与实践[J].中国电力教育，2011（30）：196-197.
[2]张江印.高校单片机教学模式的研究[J].实验室研究与探索，2011（30）：103-106.
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Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for
Two Port Passive Circuit
TANG Zhengming1 ， ZHANG Sanmei2 ， Zeng Jing1
（1 School of Electronic Information and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009，China；
2 Experiment Center， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）
Abstract： Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance， a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system， MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends ， the load impedance characteristic is determined. Finally， the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed， which can be obtained under different operating frequency.
Keywords： MCU； AC Impedance Characteristics； Equivalent Circuit Parameters
0引 言
电路交流阻抗随信号源的频率变化，其具体表现为一定电阻R、电容C和电感L的串联、并联或混联在给定信号频率下所得到的等效阻抗。频率相对较高时，电路还可能产生相对较大的寄生电容、电感，从而出现寄生阻抗。如何快捷准确地获取电路在不同工作频率下的等效电路参数，对电路的分析与设计来说有着特殊重要的现实意义[1]。
已有的交流参数测试仪，其测量对象主要锁定在对交流电路频率、有效值、功率，或者单个元件阻值、电感量、电容量的测试，而对交流阻抗的智能化测量的探讨研究仍旧较少，且未曾涉及到负载为黑盒子电路（其可能为RLC元件，某用电器或电路模块，以下统称为负载电路）的等效参数测量[2-6]。本设计所实现的电路交流等效电参数分析仪的核心即为交流阻抗特性分析，通过采用单片机产生激励信号，能分析出给定工作频率下负载电路的交流阻抗特性，并进一步得到其等效电路参数。
1硬件电路
系统原理框图如图1所示。主要电路模块包括单片机（MCU）、放大电路、整流滤波电路、含双可调电容的RC振荡器等[7-8]。
图1 等效电参数分析仪原理图
Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer
MCU的型号为MSP430F169。放大电路用于将采集到的弱信号放大，再送入整流滤波电路，便于单片机（MCU）接收识别，放大电路型号为AD620。整流滤波电路，用于将采样信号转化为单向脉动波并滤除附带产生的杂波信号，使有用信号免受干扰，易于下一级电路的操作处理。可变电容C结合555定时电路模块构成RC振荡器，所产生的信号频率送入单片机识别，进而确定出接入电路的电容值。其中，可调电容C与电路的连接通过开关控制，该可调电容C为特制的双可调电容（构成RC振荡器的电容与接入测量电路的电容相同，并由同一旋钮控制调节），这样，可在隔离电路影响的情况下，获得接入电路电容的精确值。 为定值电阻，主要起限流作用，如当电路串联谐振时，使电路电流不至于过大，损坏仪器。 为采样电阻，为小阻值锰铜电阻，用于将负载电流转换为电压信号，再送入放大电路。 为负载电路。
2算法设计
根据有效值、功率因素的计算结果[9]，可得到电路总阻抗
（1）
其中， 、 、 分别表示电路电压有效值、电流有效值、功率因素。 的正负与负载的特性有关，若负载为非电容性；则 ，若负载为非电感性则 。令 ，则有
（2）
系统采用调节可变电容C并结合单片机采集到的电流大小变化情况的方法，确定（2）中的正负符号，即实现负载阻抗特性的判定。由于可调电容与被测负载并联，设被测负载的电导和电纳分别为 和 ， 可调电容电纳为 ，其等效电路如图2所示。
图2 阻抗特性的判断原理图
Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic当端电压有效值恒定时，电流有效值
（3）
即： （4）
可见，当 与 同号，即被测负载为电容性时，电容增大，电流 单调上升；而当 与 异号，即被测负载为电感性负载时，电容增大，电流 将先减小而后增大。因此，单片机可根据电容调节过程中采集到电流变化情况，判断出负载的阻抗特性。在此基础上，设负载 的等效阻抗为 ，由于测量电路为可调电容C与负载 并联，然后再与定值电阻 串联，根据电路串并联关系，则有：
（5）
联立（1）-（2）和（5），在已判断得到负载的特性的情况下，便可以解出 中的电阻R和电抗X。结合频率值即可得
（6）
（7）
因此，对于给定负载（如某单元电路），该测试仪能够获得给定工作频率下的交流等效电路参数，便于电路的分析与设计。
3 系统测试
系统设计完成后，通过键盘设定激励信号幅值和频率，调节电容旋钮，即可读出负载的等效电路参数。首先测试并选取了三个R、L、C电路元件，其参数值分别为10，10mH，1uF。再将电路元件安插在万用板上，借助万用板连接线使其形成简单的串联电路和并联电路，并同时具有典型的二端口结构，然后分别测试了信号频率为1KHz时，负载的等效电路参数。用 Idealization（I）和Test （T）分别表示理论值和测量值，结果如表1所示。
表1 测试结果
Tab.1 Test results
电阻（） 电感（mH） 电容（uF） 串联（；uF） 并联（，mH）
I T I T I T I T I T
10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ； 1.65 9.97；1.59 9.91；0.15 10.04；0.23
测量 结果表明，在1KHz频率下，所搭建的串联电路具有阻容特性，而并联电路具有阻感特性。等效电路参数测量结果与理论值存在一定差异的可能原因主要在于：除工艺等因素外，导线等所引入的分布阻抗。
4 结束语
本文设计了一种电路交流等效电参数分析仪，可用于完成无源二端口电路的等效电参数测量。在测量交流等效参数时（特别在用作RLC测试仪的情况下），若测量频率较高，分布参数影响将较为显著，对低标称值元件的测量尤为不利。如何减小分布参数对测量结果的影响，还有待进一步研究。
参考文献：
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[3]任斌， 余成， 陈卫等.基于频率法和 MCU 的智能 RLC测量仪研制[J].微计算机信息，2007，23（10）：129-130.
单片机把通过测量元件、变送单元和A／D转换接口送来的数字信号直接反馈到输入端与设定值进行比较。然后，对其偏差按某种控制算法进行计算，所得数字量输出信号经D／A转换接口直接驱动执行装置，对控制对象进行调节，使其保持在设定值上。
在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。无论是在农业生产、交通运输、国防、医疗卫生、上午与办公设备，还是在日常的生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种，简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现。复杂控制是只对电动机的转角、转矩，电压、电流等物理量进行控制，而且有时往往需要非常精确的控制。以前对电动机的简单控制的应用很多，但是，随着现代步伐的迈进，人们对自动化的要求越来越高，使电动机的复杂控制逐渐成为主流。
国内外研究现状
PID控制器最先出现在模拟控制系统中，传统的模拟控制器PID控制是通过硬件（电子元件和液压元件）来实现它的功能。随着计算机的出现，把他一直到计算机控制系统中来，将原来的硬件实现的功能用软件来代替，因此称为数字PID控制器，所形成的一整套算术则称为数字PID算术。数字PID控制器与模拟PID控制器相比，具有非常强的灵活性。电动机的的控制技术的发展得力于微电子技术，电力电子技术、传感器技术、微机应用技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十年内发生了翻天覆地的变化。其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位予以单片机为主的微机处理控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统的应用，并正相全数字控制方向发展。电动机的驱动部分所用的功率器件经历了几次更新换代，目前开关速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现，脉宽调控方法、变频技术在直流调速
由单片机作为电动机的控制器具有以下特点：
1．使电路更简单。
模拟电路为了实现控制逻辑需要很多电子元件，使电路复杂。采用微机处理后，绝大多数控制逻辑可通过软件来实现。
2．可以实现复杂的控制。
为基础理由很强的逻辑功能，运算速度快、精度高，与大容量的存储单元，因此有能力实现复杂的控制。
3．灵活性和适应性
微处理得控制方式是由软件来完成的。如果需要修改控制规律，一般不必修改系统的硬件电路，只修改程序即可。在系统调试和升级时，可以不断尝试选择最优参数，非常方便。
4．无需零点飘逸，控制精度高
数字控制不会出现模拟电路中经常出现的零点漂移问题。无论被控制量的大小，都可以保证足够的控制精度。
5．可提供人机界面，多机联网工作
现在普遍采用单片机作为电动机的控制器。实际上可作为电动机控制器的元件还有很多种，例如工业控制计算机、可编程控制器、数字信号处理器。
工业控制计算机科委功能强大，它有极高的速度、强大的运算能力和接口功能、方便的软件环境；但由于成本太高、体积大，所以只用于大型控制系统。
可编程控制器则正好相反，它只能完成逻辑判断、定时、计数和简单的运算。由于功能太弱，所以它只能用于简单的电动机控制。
单片机介于工业控制计算机和可编程控制器之间，它有较强的控制功能，低廉的成本。人们在选择电动机的控制器时，常常是再先满足功能的需要的同时，优先选择成本低的控制器。因此，单片机往往成为优先选择的目标。从最近的统计数字也可以看出，世界上每年要有25亿片各种单片机投入使用。弹片及时目前世界上使用量最大的微机处理器。
三、主要内容与待解决的问题
主要内容:
1、学习直流电动机原理及驱动技术，掌握数字PID控制技术；
2、完成相关设备的接口硬件设计；
3、通过MCS-51单片机编写软件控制程序；
4、系统联合调试，写出相应的使用说明。
现有条件： 直流电动机、直流发电机、MCS-51单片机、微型计算机
重点解决的问题：
利用数字PID技术实现对电动机的闭环控制
四、设计方法与实施方案
毕业设计的实施主要是结合直流电动机及单片机的理论知识，利用与其配套的实验箱，完成预期要解决的实验项目和实训项目，从而对其结果进行分析与总结，通过数字PID技术提高电动机的效率。通过收集各种资料，完成毕业论文的撰写。
五．进度计划 毕业设计课题的相关资料的收集与整理，熟悉系统的相关操作和原理，完成开题报告。
第3周至第4周
系统学习直流电动机、直流发动机原理，完成硬件安装与线路联接。
第5周至第12周
系统学习数字PID控制技术、数字滤波技术。通过MCS-51单片机编写软件控制程序；完成直流电动机闭环控制系统；
第13周至第14周
联机调试；开始整理相关资料，撰写使用说明书和毕业论文。
第15周至第16周
全面完成毕业设计，准备进行答辩
预期成果：通过该系统的设计开发，为实现直流电动机闭环控制系统数字化控制奠定基础。
六、参考资料
[1] 全.直流电动机实际应用技巧 北京：科技出版社
[2] 何立民.单片机初级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社
[3] 孙涵芳、徐爱卿. 单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社
[4] 郝鸿安. 常用数字集成电路应用手册[M].北京：中国计量出版社
中图分类号：G642 文献标识码：A
应用型本科院校电子信息类专业的毕业设计一般要求学生独立完成课题的方案设计、电路设计、原理图与PCB图设计、实物制作与调试、撰写论文以及答辩等多个环节，是对电子信息类毕业生工程实践技能和科学研究能力的综合考核。但是，近年来由于高校扩招和生源质量的下降，以及毕业生就业压力增大的影响，导致电子信息类专业毕业论文（设计）的质量出现明显的下降。因此，如何提高毕业设计（论文）的质量已成为高校教学改革研究的一个重要课题。
1 毕业论文（设计）中的主要问题
1.1 学生缺乏工程实践能力
我校工程实践教育中始终存在着“重理论、轻实践”的认识倾向，忽视了大学生实践能力的培养，因此学生在做毕业设计时，有的不会做方案设计；有的缺乏研究思路和方法；有的仪器操作不熟练，不会排除在实物制作与调试中遇到的故障和问题，导致实物没调试成功；这些极大地挫伤了学生的积极性，影响了毕业设计的质量。
1.2 学生投入的时间、精力严重不足
我校的毕业设计安排在第8学期的1～16周，正是企事业单位招聘的高峰时刻，由于如今经济转型，大学生就业压力巨大，寻找一个好单位，需要花费大量的时间去参加招聘会和面试，如果面试成功，用人单位希望学生马上顶岗实习，使得学生在毕业设计中实际投入的时间和精力不足，当然还有极少数学生忙于补考等遗留问题的解决也牵扯了大量的精力，影响了毕业设计的质量。
1.3 学生对毕业设计认识上有误区
我校大多数学生认为毕设对寻找工作单位没有影响，同时认为毕业设计总是可以通过的，没有将毕业设计看成是大学实践活动中最重要的综合实习，是对自己工程实践能力和创新能力的培养，是自己清晰了解设计过程的学习，是自己论文撰写能力的培养，对自己在以后的实际工作中尽快适应社会，影响巨大。
2 提高毕业论文（设计）的措施和建议
2.1 合理设置课程体系，优化教学内容
我校作为应用型本科院校，为培养学生的工程实践能力，对人才培养方案和教学大纲进行了修改，突出学生实践能力的培养，使学生有进行系统设计、实验分析和数据处理的能力。课程体系改革中进行了如下修改：（1）将课程体系分为公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、实践教学五个模块。（2）重视专业基础课程平台建设，对电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术等教学内容优化，主要强调电路理论的基本理论和概念，电子器件的外部特性，突出实践运用，加强实验教学，在实验性教学中增加设计性实验。（3）对一些实践性较强的课程，如单片机，将其由专业基础课调整为选修课，考核方式为项目设计，突出学生的实践能力。（4）针对应用型本科的特点，调整专业选修课程内容，突出实践运用，将一些理论性较强的选修课进行调整，如模式识别、图像处理等，调整为射频电路及CAD技术、FPGA通信设计基础、ARM原理与应用等。（5）优化实践教学内容，增加了电子技术课程设计，专业实践课程体系更加合理有序，符合认知规律，学生在一、二年级注重专业基础训练，培养学生的仪器操作能力和建立基本的系统概念，掌握基本的设计流程和动手制作实物的能力；三、四年级则是专业工程设计的培养，使学生具备独立设计一个完整电子系统的能力。（6）为提高学生实践能力，建立实验室开放机制，电子工艺实验室全天开放，学生自主管理，其他专业实验室由学生申请，系部批准后对申请学生开放，尽可能提供实验室给学生使用，提高学生的工程实践能力。（7）改革教学方法和教学手段，在课堂教学和实验教学中引入仿真工具和软件，如MATLAB，MULTISIM，PROTELL等。尤其是单片机教学采用CDIO模式取得了较好的效果。（8）校企合作，与企业合建实验室，如与TI公司合建单片机实验室，将最新的电子技术引入教学中；并设立大学生创业创新基地，鼓励大学生自主学习、探索和开展科研活动。（9）开设科技讲座，扩展学生的知识面，激发学生的创新意识和兴趣。
2.2 对毕业论文（设计）的时间、模式进行调整
（1）由具有中级职称以上的有责任心的中青年教师组成毕业论文（设计）选题小组和指导小组，对选题的综合性、实用性、创新性和时效性进行评价和筛选，强调选题以设计类题目为主，要求软硬件相结合。（2）学生的选题时间可灵活调整，我校鼓励学生参加各种学科竞赛。如大学生电子设计竞赛，在做毕业设计时可选取与学科竞赛相近的题目；参加飞思卡尔的可选取智能车的题目；还有一些学生可在第6学期单片机实践时就选取自己感兴趣的题目作为选题，如有学生在单片机实习时做的是电子抢答器，毕设时做的是无线抢答器，学生完成得非常好。（3）对学生加强教育，认真开好毕业设计动员大会，提高学生的主观能动性，毕业设计是一个自主学习、实践、探索和创新的过程，是学生参加实际工作的一个预演，对学生很重要，消除学生的认识误区，提高学生的积极性。（4）严格毕业论文（设计）考核制度，对在毕业设计中期检查中不合格的给予警告，如在毕业设计中确实不合格的要求二次答辩，二次答辩还不合格的则毕业设计判定不合格。
3 总结
近年来我校通过不断地探索和调研，借鉴其他学校的一些经验并结合本校的实际情况，科学设置课程体系，优化突出应用型教学内容，合理安排毕设时间和组织机构，整合学校实验室教学资源，与企业合建实验室，充分调动学生的主观能动性，达到提高毕业设计质量的目的，从实施的效果来看，已初步扭转质量下滑的趋势。
参考文献
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中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）21-0165-02
0 引言
“互联网+”是创新2.0下的互联网发展的新业态，是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态。“互联网+”是互联网思维的进一步实践成果，推动经济形态不断地发生演变，从而带动社会经济实体的生命力，为改革、创新、发展提供广阔的网络平台。互联网+”是两化融合的升级版，将互联网作为当前信息化发展的核心特征提取出来，并与工业、商业、金融业等服务业的全面融合，其具体的应用包括工业、金融、商贸、智慧城市、通信、交通、民生、旅游、医疗、教育等方面。这个充满创新的“互联网+”时代，给相关的技术人员带来了机遇和挑战。
本文重点探讨了在“互联网+”时代技术背景下，如何有效把握单片机相关的教学内容和实践方法的改革，才能突出培养学生运用所学知识和技能解决实际问题的综合应用能力。
1 单片机教学与“互联网+”时代技术的特点
《单片机原理与应用》是工科院校相关专业的重要的专业必修课，是一门集电子、计算机、语言编程等技术的应用性很强的课程[1-2]。了解单片机的工作原理，掌握单片机技术，将理论知识指导实践生产，成为相关专业大学生的重要任务[3]。传统的单片机教学方式，学生可掌握单片机的基础编程方法和接口基本使用，而结合实际需求针对具体功能的单片机系统的综合设计能力还有一定的欠缺。目前的单片机教学中，存在着理论课和实验课结合力度不强，实验内容陈旧、缺乏时效性，综合实验难以开展，教学方法陈旧，实践教学重视度不够，并且实验手段单一且脱离实际，对实践操作考核针对性不强等不足之处。“互联网+”时代对单片机或嵌入式教学改革提供了机遇与挑战，并对单片机教学在教学内容、教学方法和课程体系设置上都提出新的迫切要求。 “互联网+”时代的技术载体是物联网技术，其是物联网思维的进一步实践成果。物联网架构的三个层次包括感知层、网络层和应用层，其关键技术都涉及到单片机嵌入式系统的具体应用，这也为单片机教学改革提供了很好的教学题材、研究内容、方法探讨。将“互联网+”的相关技术应用到“单片机原理与应用”这门以实践为主的教学中，锻炼学生解决实际问题的综合设计能力，为学生将来在“互联网+”时代相关产业的就业提供技术储备。
2 教学内容和方法改革
传统的微机原理、单片机和嵌入式系统等相关课程传统的教学内容是8086、51内核、ARM7内核单片机硬件结构、指令系统、汇编程序设计、中断技术、定时器/计数器、串行通信、存储器扩展技术、接口系统软硬件设计等。结合“互联网+”时代的产业技术要求，计划将单片机整个教学过程更改为基础理论研究和实践动手创造两个阶段。基础理论研究阶段即采取课堂集中授课的方式完成，其课程包括微机原理接口与技术、单片机原理和嵌入式系统原理及应用三门课程，此三门课具备实践为主的特点，需要增加实验课程的课时比例，各课程若总课时设定为48学时，实验课时最低要保证16学时。同时结合“互联网+”时代的相关技术和应用在基础理论研究教学任务完成后，增加实践动手创造必要阶段，即在大三大四增加单片机课程设计阶段及开展嵌入式短学期学习，特别是针对物联网专业的学生，开展卓越工程师计划，让学生进公司进研发团队，可参与具体的物联网相关嵌入式产品设计。具体教学内容和方法改革如下。
2.1 课堂教学内容和课时安排
“互联网+”时代的单片机课程的教学重点在于如何将单片机与无线通信的“互联网+”技术紧密联系在一起。单片机的课程基础包括C语言、模拟电路、数字电路等课程，在进行单片机正式授课内容前，教学安排中要学生对重点基础课程内容进行对应的复习。传统的单片机课程内容一般离不开89C51相关的内容，这里建议单片机课程的对象可以采用新型市场上比较热门的芯片进行对应的介绍学习，笔者课堂教学采用意法半导体主控制芯片STM8，总课时一般设定在至少48学时，实验课时至少设置在16学时。32学时的课堂教学计划见表1。此教学计划中只针对性的讲述STM8单片机常用的汇编指令以及循环和跳转等汇编语言程序设计方法，重点讲解单片机C语言程序设计和物联网基础知识的教学内容，重点让学生掌握单片机最小系统以及应用设计方法的教学内容。
其中，用10学时进行嵌入式产品设计基础知识学习，包括GPRS接口、蓝牙接口、WIFI接口、GPS接口、温湿度传感器接口等，并提供给学生相关的学习资料和调试源代码及过程，此过程以学生自主消化吸收为主。这一部分知识的掌握好坏程度在后续的单片机课程设计阶段将得到进一步的提高。
2.2 基础实验内容和课时安排
课程的基本实验安排是至少16个学时，与32个学时的课堂教学穿行，有效提高学生动手能力及学生学习掌握STM8片内资源使用及相关类似单片机的开发环境安装、开发工具使用单片机软件的编程方法。在实验过程中，采用STM8单片机实验箱，实验2人一组，编程语言采用C语言为主，汇编语言为辅的方式，完成4个题目的实验内容。实验题目以及内容要求见表2。
这6个实验涵盖了学习任何一种单片机的基本思路和STM8单片机的程序设计的具体课堂教学内容。在整个实验过程中，建议学生上机之前对实验内容进行了解，上机过程中集中时间进行调试，在实验教师的帮助下，学生了解单片机的使用方法及掌握单片机编程知识的基础上，进一步加强其发现问题以及解决问题的能力，为后续的短学期课程设计以及毕业设计的进一步实践打下坚实的理论基础。
2.3 课程设计内容和课时安排
在学生完成单片机的课堂教学以及基础实验内容后，在大二下学期即可安排短学期进行单片机课程设计，时间安排在两周较好，课程设计内容为设计实现一个完整功能的单片机应用系统（这里强调不局限某种单片机），学生2-3人一组，每个组成员项目分工，最终课程设计考核采用现场实物与PPT答辩的方式，在这个过程中，每个小组成员通过查阅论文资料选择自己小组的设计题目，然后题目需有教师确认后方能进行。学生整个过程中，主动完成设计总体方案、设计原理图与PCB、最后焊接PCB板、硬件调试、软件调试等一系列实践相结合的工作，其中教师需要安排4个学时的答疑时间给同学，帮忙解决一些同学解决不了的问题。在课程设计考核过程中，学生以组为单位汇报PPT（PPT内容必须包括项目进行过程中遇到的问题，如何解决的），教师集中评点，指出各小组设计方案中的优缺点，给班级同学一个共同交流学习经验的机会，同时也培养了学生的学习兴趣和创作热情。
电子信息工程专业作为实践性、应用性非常强的理工科专业，学生必须具备扎实的基础理论知识，具有较强的实验技能，今后才能顺利地从事电子设备和信息系统的维护和研发。要实现这个目标，必须十分重视相关课程的建设，搞好实验教学改革。而单片机原理与接口技术课程作为电子信息专业的一门专业主干课程，其应用性非常强，设计性实验开设质量对于学生今后就业、工作至关重要。
一、教学现状
单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业核心课程之一，理论的重要性不言而喻，但在实验教学方面大都还是停留在传统的实验模式上，离培养学生实践动手能力和创新精神还有差距。很多学生反映，课程学习下来理论基本掌握了，验证性实验也能顺利完成，但要真正完成一个实际项目时，却无从入手。出现这种现象原因是多方面的，笔者认为主要有：
1.教学模式方面的原因。传统教学方式中，教师主要注重于理论的完整性和知识结构的完备性。理论上从单片机的结构讲起，然后讲汇编指令和c语言编程，再讲硬件接口及相关的程序编写，最后讲一两个实例，课时也就差不多用完了，再想讲其他东西就没有时间了。实验也注重基本原理和基本方法的训练，为了让学生认识单片机的基本组成和基本指令，所开出的实验就占了大部分实验课时，最后只能做几个综合性实验或做一个简单的设计，这样就结束了整个课程的学习。
2.教师方面的原因。自从高校扩招以后，学生的数量剧增，而教师并没有同比例增长，教师承担的课时量太大，教学压力过重。具体到单片机原理与接口技术这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够的问题。如果要改革实验教学的模式，以设计性实验为主的话，教师就要投入非常多的精力。
3.评价体系方面的原因。就评价体系而言，目前通行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机原理与接口技术课程，就会存在这些问题：学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。
二、解决对策
为提高单片机原理与接口技术课程教学质量，培养学生解决实际问题的能力，笔者认为，提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点，应该从以下几点来改革：
1.教学模式。提出和采用新的教学模式，实验开设要特别注重开出的设计性实验质量。新的教学模式主要包含理论教学和实验教学两个方面。在理论教学中，单片机的结构和基本指令讲解要精，应通过实例来将相关的知识串起来，力求通过具体实例的讲解达到以较少的理论课时就让学生真正掌握单片机的结构和指令的目的。在实验方面，则采用以开设设计性实验为主、验证性实验为辅的方法，并提高实验课的课时数。适量开设验证性实验，在课堂内只做1～2个，而将大部分实验内容放在课堂外，由学生通过开放实验室单独完成。增加较多的设计性实验，供学生选做，在教师精心指导下，让学生在课外准备，课内完成，切实提高学生的实战技能。
2.教师自身的定位。教师应自觉提高自身做项目的能力，并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累，一方面，要自己动手，精心制作好几个作品。另一方面，也可以通过提出选题，指导学生去做，将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2～3年的积累，就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库，既为后续班级的教学创建了良好的条件，对后续学生的实验起到示范和引领作用，又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些，就要求教师充分明确自身职责，牢固树立以教学为中心的观念，保证有足够的精力投入教学中。
3.评价体系。作为评价体系，要改变传统的基本是以分数论英雄的模式。单片机原理与接口技术课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价，笔者认为一定确立以实践能力为主体的评价体系，通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果等验收情况来给出合适的评价。
三、设计性实验开设与评价体系建立中要注意的几个问题
想搞好单片机原理与接口技术课程建设，提高学生的实战能力，就要以设计性实验的开设为重点来进行整体设计。笔者认为需要特别注意抓好以下四个衔接：
1.理论与实验的衔接。理论教学是单片机原理与接口技术课程教学中必不可少的组成部分，但其开设方式不能采用传统的教学方法，而应设计出一种项目教学或称为专题讲授的形式来进行。首先，要讲透基础部分，笔者认为可以分成单片机的内部结构、单片机的指令系统、程序编写的基本思想、硬件接口构建等四个专题进行。其次，要针对课程特点，做好五个简单项目，如外部中断的使用、定时器中断的使用、并口的扩展、串口通信、ad和da转换。最后，要对相关知识点全面整合，综合演练，实战2～3个较为复杂的综合性项目，进行原理图分析、算法设计和程序分析，并制作出作品进行演示。按这种思路设计，理论教学大致课时数为36～48个课时，实验课时数为24～36个课时。
据此分析，实验教学则应充分重视设计性实验的开设。与理论教学相对应，每讲完一个项目，就要依托该项目开设一个设计性实验，每个实验3～5个课时。通过简单的5个项目和较复杂的2～3个项目的训练后，学生能掌握单片机开发和设计与实物制作的基本方法和技能。当积累了2～3年后，有了很多已成功的项目可参照时，不同的学生就可以选做不同的设计性项目。在进行单片机原理与接口技术的课程设计时，则应要求学生在设计性实验的基础上进一步深化，将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、具有较完备功能的实际系统。这是一个由理论出发，通过基础实验、简单的设计性实验、复杂的设计性实验，最后完成复杂的课程设计过程，符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术课程的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。
2.验证性实验与设计性实验的衔接。验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验；设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。验证性实验作为一种传统的教学方法，在现在的实验教学中也还有一定的作用，可为设计性实验的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成，通过开设1~2个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理，所以在开设设计性实验前开设验证性实验是非常必要的。同时，一些设计性实验的开设可在实验箱上对验证性实验进行改造而成，特别是对于开始的简单的设计性实验更是如此。比如一些验证性实验，所有的电路硬件在实验箱中是现成的，同时给出相应的实验程序范例，学生就可以在实验箱上进行验证，对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚，最后要求学生去编写程序，然后再进行功能验证即可。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性实验具有很强的可操作性，有利于验证性实验到设计性实验的自然衔接。
3.课堂与课外的衔接。设计性实验开设要做好课堂与课外的衔接。因为设计性实验是要学生自行设计实验方案并加以实现的实验，所有的实验方案不可能仅在几个课时的实验课上完成，主要工作要在课外完成。一方面，实验方案的制订、原理图的设计、实物的制作等主要在课外完成，实验课中主要是在教师的指导下进行调试和测试。另一方面，设计性实验很难一次性成功，往往需要多次尝试、反复修正才行，这些必须在课外完成。要使设计性实验真正达到较好的效果，除了在理论教学中要注重和实验教学衔接外，课外的衔接尤其重要，要做好实验室开放，让学生在课外能够较方便地利用实验室的资源，也应鼓励学生采购一些比较简单的单片机开发工具，如简易开发版、烧录器等。
4.评价标准的再定位与评价体系建立的思路。验证性实验往往只涉及一门课程的一个章节或一个知识点的内容，学生通过验证性实验，可以使所学理论知识具体化和形象化，加深对所学知识的理解与掌握，培养基本动手能力。设计性实验突出它的自主设计性，可以是单一知识的运用，也可以是多知识点的综合运用，给出实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现，所以设计性实验带有试探性、研究性，在时间上也需要课内与课外相结合。
由于验证性实验与设计性开设的目标不同，所以最终的考核方式也不同。对于验证性实验，教师可以直接根据学生所做的实验报告评判其实验成绩。传统的做法是百分制。一般每个实验成绩包括三个部分：实验预习（20分）、实验操作（40分）、实验报告（40分）。使用传统的百分制，可以评价学生是否掌握了基本理论和设计方法。但设计性实验所涉及的知识点数量不同，综合运用的效果不同，设计方案是否得当，步骤是否简易可行，实验的成本、效率是否令人满意等等，都不能一概而论，因此需要结合各方面进行综合的评定。设计性实验的考核要贯穿这样一个原则：淡化结果，注重过程。对于设计性实验我们更重视学生在整个设计过程中的表现，而测定结果只作为考核的次要因素。学生在设计方案中是否有独到新颖的想法，整个实验思路逻辑是否清楚，实验过程是细节严密还是顾此失彼，结果是否可信等都是评定设计实验成绩的重要因素。考核中要充分鼓励和肯定学生在设计过程中所表现出的敢于挑战、主动学习、大胆创新的精神，以及由此带来的思维水平和实践水平的全面提高。
因此，设计性实验不宜采用传统的百分制，笔者认为，宜采用优、良、中、及格、不及格5个档次来进行评定。首先明确“优”和“及格”的标准，在“优”的标准下，适当下降一点作为“良”的标准，“及格”标准高一点作为“中”，达不到“及格”标准的就判定为“不及格”。比如，每一个项目都设定多个指标，完全达到指标并有所创新的评为“优”；完全达到指标而无创新的可评为“良”；实现主要指标可评为“中”；实现部分指标，能体现设计者掌握了基本相关基础知识则可评为“及格”；没有实现任何指标，或没有做的评定为“不及格”。这样就应在设定实验指标上着手，针对具体的实验进行不同的设定，才能比较准确地定性评价学生的实验能力，这一点仍需在实践中不断探索和改进。
四、结语
单片机原理课程是电子信息科学与技术、机械设计制造及其自动化专业学生的必修课，但从多年学生平时上课的表现和考试的结果，以及从学生走向工作岗位的问题反馈来看，我校的单片机原理课程教学当中存在着一些不足之处。如教学内容过于陈旧，汇编语言的教学方式过于死板，实践的方法跟不上当今工作岗位的要求等。为响应学校创建省级示范应用型本科院校的要求，全面提高我校的办学质量和办学水平，在2008年，我们对实用性较强的专业技术课单片机原理的教学进行了探索性的改革实践。
1课程教学存在的问题
多年来，我们的单片机原理课程教学都是以汇编语言为主，从每届学生考试的结果来看，学生对汇编语言部分知识的掌握比较差。对于单片机这样的以培养学生的产品设计应用能力为主要教学目标之一的课程来说，编程语言掌握不好，学生对单片机原理的掌握可想而知。究其原因，主要是汇编语言是低级语言，仅是机器指令的简单符号化，寄存器使用相对高级语言操作繁杂，并且要求学生具有一定的硬件基础知识，显然学生在短时间内难以完全掌握。
目前大多数高校的理论教学过程都是采用先基础后应用的模式，即单片机硬件结构、指令系统、汇编语言设计、外部系统扩展、接口技术和应用系统设计，这种方法虽然思路清晰，但是存在着过于机械性的弊端，缺乏生动、直观的实物等辅助教学手段，这样便使学生觉得学习单片机枯燥乏味，没有现实意义，缺乏兴趣，严重影响了教学效果。实践教学上形式单一且重视不够。当前的实践课教学大多以单片机实验箱为实验平台，而开设的也多为验证性实验。观察中我们不难发现，学生在做实验时大都是用实验指导书上已经写好的程序资料，几乎没有多少同学去分析程序的流程，更不用说去研究读懂那些代码了。另外，对于用到电路硬件的实验，也只是按实验指导书要求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，再加上实验条件的有限，不可能每个同学都能得到老师的辅导。导致学生过度追求实验结果，而忽略了硬件设计、软件调试等过程。
另外，我们的单片机教学都是以8031或MCS-51为例来进行的，多年来基本没有变化，实际在市场上单片机已经发展出了很多品种，即使是51系列的单片机也是非常丰富的。比如:有内置看门狗的，有内置PWM的，有内置SPI的和内置A/D，/D/A的等等。但是学生们却知道的很少。
2课堂教学改革
2. 1多媒体教学和传统教学模式相结合
随着大学教育教学改革的深人，多媒体教学将更加广泛地应用于各种教育教学领域。传统教学方法是以课堂教学为主，以教师为中心进行的教学，而对单片机原理课程这种实践性较强的课堂教学，显然传统的教学方法不能充分调动学生学习的积极性，而多媒体教学方法是通过计算机技术、网络技术、多媒体技术和现代教学方法进行的教学活动，集文字、图像、声音、视频影像、动画等各种信息于一体，教学更加形象、直观和生动。例如通过使用丰富的网络资源，同学们能够了解当前有关单片机的新书讯、新技术、新信息和相关领域的内容，了解单片机应用和发展的现状。同时在每章节的最后把网络上具有代表性的和应用性的问题搬到课堂上，组织大家一起进行讨论和分析等，能使课堂学习的基础知识和实际应用联系在一起。这样就可以引导同学们学会搜集和消化网络上的有关资源，学会查阅单片机厂家提供的芯片技术资料，为将来自己进行软硬件设计打下基础。
2. 2在汇编语言教学中引入标准C语言
鉴于汇编语言不容易掌握，教师在讲授完单片机原理硬件结构、指令系统和汇编语言程序设计章节之后，可引人单片机标准C语言的教学内容。其内容主要包括C的基本语法、C的数据结构、C的存储结构和C的流程控制等知识要点，并且在讲解的过程中跟汇编语言作对比，理解两者在端口和中断等定义上的不同，同学们在了解单片机硬件结构的基础上，理解C的数据结构、存储结构与单片机硬件结构的相互对应关系。另外，在学习的过程中，要让同学们认识到C语言相对汇编语言的优点:如C语言的可读性、可维护性好，便于维护和调试以及代码重用和移植等。
这样以采用汇编语言和C语言进行对照的教学模式，学生可以很快地在短期内掌握单片机原理应用的编程，无疑会对后期的学习有相当大的益处。
2. 3引入单片机最常用的开发工具Keil C51
集成电路的发展使得单片机的性能不断提高，应用领域日益广阔，单片机编译调试工具也在不断完善。最常用的开发工具Keil C51是由美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面，同时该软件系统随着Windows版本的更新不断地完善，另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。图1为操作的软件系统界面图，窗口标题栏下紧接着是菜单栏，菜单栏下面是工具栏，工具栏下面的左边是项目管理器窗口，在该窗口既可以查看项目的文件情况，也可以查看程序执行时寄存器的实时值J在管理器窗口的右边是编辑窗口，它的下面是命令窗日和各种输出信息窗口，对于这些窗口可以通过视图菜单( View)下面的命令打开或关闭。
在引入标准C语言的基础上，为了大学生们走向社会后，能够更快适应工厂企业的单片机相关产品的开发，我们又引导同学们掌握此开发平台的使用方法，这样为在以后打下一个很好的工作基础。
3实践教学改革
3. 1变革传统的实验模式
我们尝试改变传统实验过程中以验证性为主的实验模式，指导教师仅提供实验的方向，学生根据实验目的和要求，提前预习，自己到图书馆或者网上查阅相关资料，设计实验方案，编写相关的实验程序。在实验中遇到问题可与小组成员讨论解决，最后得到实验结果。学生应根据自己的实验过程撰写实验报告，包括学生实验中遇到的问题，以及提出的解决方案。同时教师也可以组织学生间进行交流，对各组实验结果与报告展开分析和讨论叫，从而提高大学生的研究能力和科学实验能力。
3. 2充分利用好课外时间
