單片機(jī)原理論文范文

時(shí)間:2023-03-15 03:57:04

導(dǎo)語:如何才能寫好一篇單片機(jī)原理論文,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

單片機(jī)原理論文

篇1

傳統(tǒng)的單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)的課堂上,大多單純依靠老師的講解。老師為了把一些抽象的概念,難懂的知識(shí)點(diǎn)講解清楚,往往需要花費(fèi)大量時(shí)間。并且,即使花費(fèi)了大量的時(shí)間,有時(shí)因?yàn)橛布O(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容,也不容易在簡(jiǎn)單的平面教學(xué)中清楚地講解,不能使學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。運(yùn)用多媒體課件與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合,把傳統(tǒng)教學(xué)中難講難理解的知識(shí)做成多媒體課件,不僅可以節(jié)省大量教學(xué)中板書的時(shí)間,還可以提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。同時(shí)老師在課堂上使用的多媒體課件一定要經(jīng)過精心的準(zhǔn)備,內(nèi)容要選擇難講難理解的典型事例,通過仿真把結(jié)果動(dòng)態(tài)演示出來,即能加深學(xué)生對(duì)問題的理解,又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,靈活應(yīng)用現(xiàn)代教學(xué)手段,突出解決該課程中實(shí)踐性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn),與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合,對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行透徹、清楚的講解,使表現(xiàn)形式更加形象化,更容易理解,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。除了課堂教學(xué),還可利用網(wǎng)絡(luò)資源來最大限度的豐富課堂外學(xué)習(xí),建立大范圍的教學(xué)資源平臺(tái)—教學(xué)網(wǎng)站,盡量實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享,避免不必要的人力物力的浪費(fèi)。利用教學(xué)網(wǎng)站,給學(xué)生提供學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),開成良好地互動(dòng),真正實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的有效整合[2]。

2選擇合適的多媒體課件以滿足教學(xué)需求

把多媒體課件應(yīng)用到單片機(jī)課程的教學(xué)過程中,使得單片機(jī)教學(xué)不再枯燥,不僅可以使學(xué)生提高對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí),而且通過仿真實(shí)例可以使學(xué)生熟悉單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)方法,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐的能力。但是多媒體課件良莠不齊,必須選擇合適的多媒體課件否則事得其反。首先,電子課件的開發(fā)工具有很多種,每種工具軟件有各自的特點(diǎn),要合理選擇。在單片機(jī)多媒體課件的開發(fā)過程中,筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì),結(jié)合了電子課件開發(fā)工具PowerPoint和單片機(jī)仿真軟件PROTUES,使用PROTUES針對(duì)具體實(shí)例開發(fā)出仿真程序,同時(shí)把仿真結(jié)果動(dòng)態(tài)的插入到PowerPoint制作的電子課件中,使得多媒體課件能夠演示單片機(jī)工作的動(dòng)態(tài)及結(jié)果,感性且直觀,同時(shí)又增加了課件的趣味性。其次,要及時(shí)更新多媒體課件以適應(yīng)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度?!秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》是一門內(nèi)容多且雜、實(shí)踐能力要求高、發(fā)展迅速的課程,為了適應(yīng)數(shù)字系統(tǒng)的不斷發(fā)展,多媒體課件中動(dòng)態(tài)仿真實(shí)例要盡可能的選擇新事例,一方面能增加知識(shí)量,使課程和發(fā)展形勢(shì)緊密結(jié)合,另一方面也能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而提高教學(xué)效果。

3結(jié)束語

篇2

關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī)原理;考試改革;Proteus軟件

中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)22-0133-02

一、前言

單片機(jī)又稱為單片微型計(jì)算機(jī),是計(jì)算機(jī)體系的一個(gè)重要分支,也是現(xiàn)今較為流行的嵌入式系統(tǒng)的一部分。由于其體積小、控制功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)可方便地組裝成各種智能控制設(shè)備和儀器,做到機(jī)電一體化,因此廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域,可以說單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程也是目前高校計(jì)算機(jī)、電子、電氣、自動(dòng)化等專業(yè)均開設(shè)的一門專業(yè)課。由于該課程是一門理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程,因此該課程對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有很高的要求,實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中占了很重要的地位。但是,目前很多高校的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)及考核方式都存在著一些問題。學(xué)生在傳統(tǒng)的以理論考核為主的學(xué)習(xí)方式下很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,很難提高動(dòng)手能力。通過考試改革,使學(xué)生在重視基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí),更加注重實(shí)踐能力和動(dòng)手能力的境況,促進(jìn)創(chuàng)新精神的形成。

二、目前的教學(xué)考核形式及存在的問題

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是一門專業(yè)課,其前續(xù)課程主要有《電路》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《微機(jī)原理》等,課程理論教學(xué)的主要內(nèi)容包括以下幾方面:(1)單片機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。包括單片機(jī)的基本組成,CPU結(jié)構(gòu)及時(shí)序,RAM、ROM的組織結(jié)構(gòu)及擴(kuò)展,并行I/O接口的基本原理等。(2)單片機(jī)指令系統(tǒng)。包括單片機(jī)尋址方式及指令,匯編語言程序設(shè)計(jì)等。(3)單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用。包括單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基本方法和步驟,單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展及外部的接口,單片機(jī)的綜合應(yīng)用等內(nèi)容??己酥饕蚤]卷的考試為主,學(xué)生的總評(píng)成績(jī)這樣劃分:平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和考勤各占10%,期末考試成績(jī)70%。這樣的教學(xué)及考核形式尚存在諸多問題。

1.教學(xué)方面問題。實(shí)驗(yàn)課時(shí)少。根據(jù)學(xué)院制定的教學(xué)計(jì)劃,《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí),其中實(shí)驗(yàn)課程8學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)數(shù)太少,也是影響學(xué)生動(dòng)手能力的一個(gè)方面。在實(shí)驗(yàn)課程的分配中,軟件實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)至少占了6學(xué)時(shí),所以綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開設(shè)率不高,學(xué)生對(duì)所學(xué)課程缺乏整體性了解和綜合運(yùn)用的能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏。由于學(xué)校擴(kuò)大招生規(guī)模,實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)太少,為滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn),不得不增加每組實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)。我國(guó)目前的文化教育,重視理論輕視實(shí)踐,這造成了學(xué)生們從小就重視理論知識(shí)的學(xué)習(xí)而輕視動(dòng)手實(shí)踐。另外,在考核方式上,實(shí)驗(yàn)課一般作為理論課考試分值的一部分,往往也只占很少的學(xué)分,并且只要寫過實(shí)驗(yàn)報(bào)告就基本可以通過。久而久之,大部分學(xué)生也滋生了重視理論課程輕視實(shí)驗(yàn)的思想。

2.考核方面問題??己朔绞讲缓侠?。學(xué)生的考核以閉卷的考試占主要部分,實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所占成績(jī)比例低。這樣的考試形式使得大部分同學(xué)以理論學(xué)習(xí)及考試成績(jī)?yōu)橹鲗?dǎo),對(duì)于課程學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐動(dòng)手環(huán)節(jié)只是消極地參與,并沒有真正起到動(dòng)手動(dòng)腦的作用??荚噧?nèi)容不合理。由于考試形式以閉卷考試為主,考試內(nèi)容只能局限于教材,加上期末考試前劃范圍、勾重點(diǎn)等,使得一部分同學(xué)以考前重點(diǎn)突擊復(fù)習(xí)為主,造成了這些同學(xué)在平時(shí)學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)節(jié)的松懈??荚囶}型不合理??荚囍锌陀^性題型較多,分值比例較大,綜合設(shè)計(jì)性題型、論述性題型較少。這對(duì)于學(xué)生的思考能力及綜合分析問題能力的考查不全面,也不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性。能過以上分析,目前《單片機(jī)原理及應(yīng)用課程》的考核方法已經(jīng)不能滿足學(xué)校提出的“培養(yǎng)創(chuàng)新性人才”的要求,不利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力,也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

三、教學(xué)考試改革的方式及具體措施

針對(duì)單片機(jī)教學(xué)考試存在的問題,可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改革。

1.為考試改革而進(jìn)行的教學(xué)改革。首先,教學(xué)改革要進(jìn)行教學(xué)方法的改革。采用從完成實(shí)際問題出發(fā),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性的目標(biāo)教學(xué)方法。在課程的開始階段,設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)單的綜合性實(shí)例,利用仿真軟件或?qū)嶒?yàn)箱將實(shí)際工程問題解決方案演示給學(xué)生看,并要求學(xué)生下來查找一些與此相關(guān)的實(shí)際生活中的應(yīng)用。以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在接下來的教學(xué)過程中教師以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向,整個(gè)教學(xué)過程圍繞教學(xué)目標(biāo)展開。在教學(xué)目標(biāo)的刺激下,學(xué)生為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)而努力學(xué)習(xí)。在完成目標(biāo)的過程中,教師積極引導(dǎo),并將教學(xué)內(nèi)容滲透其中。這種教學(xué)方法不僅可以使學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)到單片機(jī)的原理、概念在實(shí)際生活中的意義,而且對(duì)于激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力極其有益。其次,教學(xué)內(nèi)容的改革。注重接口技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí),適當(dāng)減少體系結(jié)構(gòu)的理論學(xué)習(xí)。在目標(biāo)教學(xué)法中,學(xué)生以實(shí)際目標(biāo)引導(dǎo)其學(xué)習(xí)^程,那么在教學(xué)內(nèi)容上就應(yīng)增加能夠達(dá)成實(shí)際目標(biāo)的應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容,理論體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)可以把框架性的知識(shí)傳授給學(xué)生,學(xué)生在應(yīng)用中遇到的理論問題,他們會(huì)在框架的知識(shí)基礎(chǔ)上自己進(jìn)一步細(xì)化豐富內(nèi)容;從匯編語言轉(zhuǎn)向C語言的編程方式。傳統(tǒng)教學(xué)模式中,教師喜歡使用匯編語言編程,匯編語言雖然具有高效控制精確的優(yōu)點(diǎn),但其結(jié)構(gòu)性差,語句復(fù)雜,調(diào)試難度大,學(xué)生接受也比較困難。C51高級(jí)語言具有程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),一條C語言相當(dāng)于幾條匯編指令,學(xué)生在有C語言的基礎(chǔ)上入門很快,這樣也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;使用Proteus仿真軟件。通過使用仿真軟件,學(xué)生只需要一臺(tái)電腦就可以完成實(shí)驗(yàn)室里的基本實(shí)驗(yàn),方便學(xué)生自己動(dòng)手,提高其動(dòng)手能力。再次,實(shí)驗(yàn)的改革。把實(shí)驗(yàn)軟件實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及綜合性實(shí)驗(yàn)四個(gè)部分,通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),學(xué)生們可以進(jìn)一步了解單片機(jī)及芯片的作用,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力。綜合性實(shí)驗(yàn),可以提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在原有的實(shí)驗(yàn)課時(shí)的基礎(chǔ)上增加實(shí)驗(yàn)課時(shí),同時(shí)提高設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)的比例,真正讓學(xué)生把理論與實(shí)踐結(jié)合起來。

2.考試方法改革。根據(jù)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn),考試可以采用筆試、做設(shè)計(jì)、寫論文、進(jìn)行實(shí)際操作以及開卷、閉卷等多種方式相結(jié)合。我們不能因?yàn)楣P試的一些缺點(diǎn)就否定筆試在成績(jī)?cè)u(píng)定中的作用,在筆試的過程中還可以增加開卷、閉卷等多種形式。在出卷時(shí)增加試卷的靈活性,適當(dāng)增加設(shè)計(jì)、分析和綜合思考題型。題目的設(shè)計(jì)應(yīng)能使每一位學(xué)生在解每道題時(shí)都有對(duì)知識(shí)的理解、分析、比較、融會(huì)貫通的過程,從而鍛煉學(xué)生的思維,多給學(xué)生提供探索的機(jī)會(huì)和可能性,鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、標(biāo)新立異、強(qiáng)調(diào)智力開發(fā)、避免考試中的偶然性。同時(shí)在筆試的基礎(chǔ)上還應(yīng)該增加反映學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)情況的評(píng)價(jià)內(nèi)容,比如平時(shí)作業(yè),實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)等。還可以增加實(shí)際操作環(huán)節(jié)的評(píng)定,比如對(duì)每次實(shí)驗(yàn)課程都ρ生的操作進(jìn)行評(píng)分,增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的考評(píng),把學(xué)生綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的操作調(diào)試及結(jié)果作為總評(píng)成績(jī)的一部分進(jìn)行考核?;?qū)?shí)踐環(huán)節(jié)改為操作考試,由學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)操作,教師根據(jù)操作內(nèi)容正確性進(jìn)行評(píng)分。最后在課程結(jié)束后,還可以鼓勵(lì)學(xué)生通過學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),將其所做的設(shè)計(jì)或者通過網(wǎng)絡(luò)、圖書查閱到的資料通過分析總結(jié)后寫成論文的形式提交,以附加分的形式納入總評(píng)成績(jī)中。這種方法鍛煉了學(xué)生的分析、設(shè)計(jì)和對(duì)信息的處理能力。

3.考試效果的評(píng)估和對(duì)教學(xué)方法的反饋。淡化考試分?jǐn)?shù)之間的微小差異,增大平時(shí)考試成績(jī)的比例,實(shí)行百分制、等級(jí)制及與評(píng)語相結(jié)合的綜合評(píng)分方法,對(duì)有獨(dú)立見解或創(chuàng)新的學(xué)生加分鼓勵(lì)。應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)有個(gè)性者,獎(jiǎng)勵(lì)有主見、有獨(dú)立思維能力的學(xué)生。同時(shí),建立考試結(jié)果分析制度,不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正,拓寬、疏通教學(xué)質(zhì)量的有效反饋渠道,建立健全溝通機(jī)制。改革后的總體效果還有待長(zhǎng)時(shí)間的檢驗(yàn)。在教學(xué)過程中可以明顯的發(fā)現(xiàn),提問題的同學(xué)明顯增多,同學(xué)之間相互討論的次數(shù)明顯增加。希望此次考試改革能給《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的學(xué)習(xí)帶來新的氣象,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí),實(shí)現(xiàn)人才的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]何宏.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2012.

[2]李康林.單片機(jī)課程考試方法改革的實(shí)踐和探索[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào),2007,(5):107-109.

[3]周曉雁.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的嘗試[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995,(2):63-65.

Single Chip Microcomputer Principle and Application of Examination Reform Exploration and Research

YANG Yan-xin,HUANG Zhao-bo,ZOU Huan,ZHANG Xue-ping,LI Yu

(Faculty of Mechanical & Electrical Engineering,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201,China)

篇3

關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);課程改革;課程探索

作者簡(jiǎn)介:許景輝(1978-),男,河北藁城人,西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院,講師;張成鳳(1978-),女,山東安丘人,西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院,講師。(陜西 楊凌 712100)

基金項(xiàng)目:本文系西北農(nóng)林科技大學(xué)本科優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2013-53)的研究成果。

中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)35-0074-02

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課,是專業(yè)建設(shè)方向中“強(qiáng)弱電結(jié)合、軟硬件結(jié)合”的重要體現(xiàn)課程之一。該課程幫助學(xué)生理解嵌入式控制系統(tǒng)的原理、工作模式和常用芯片參數(shù),是目前信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的入門級(jí)課程和基礎(chǔ)課程。

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐和改革,從教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行了不斷創(chuàng)新,教學(xué)效果日益提高。但在新科技時(shí)代背景下,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,更多的技術(shù)和方法可應(yīng)用到“單片機(jī)原理及應(yīng)用”教學(xué)中,為課程改革的不斷推進(jìn)注入了活力。[1]2012年新的專業(yè)目錄調(diào)整后,專業(yè)課程設(shè)置及學(xué)時(shí)要求發(fā)生了一定變化,這也為該課程的改革提出了新的要求。

一、單片機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀

單片機(jī)課程是目前高校電類專業(yè)的骨干課程,雖然從課程名字上有所不同,但教學(xué)內(nèi)容基本為MCS-51單片機(jī)基本原理及其應(yīng)用方法,故課程名字多為“單片機(jī)原理”、“單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“單片機(jī)原理與接口技術(shù)”等。根據(jù)教學(xué)任務(wù)要求及課程設(shè)置不同,單片機(jī)課程學(xué)時(shí)從32學(xué)時(shí)到64學(xué)時(shí)不等。結(jié)合現(xiàn)在專業(yè)培養(yǎng)方案變化,目前該課程以48學(xué)時(shí)居多,同時(shí)根據(jù)教學(xué)需要增設(shè)1~2周的課程設(shè)計(jì)。從教學(xué)形式上來看,各?;狙永m(xù)課堂講授和課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的傳統(tǒng)教學(xué)模式。由于多媒體的推廣及實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格的降低,學(xué)生知識(shí)掌握和實(shí)踐動(dòng)手能力都較過去有了很大進(jìn)步。以單片機(jī)為主的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)一直是各個(gè)學(xué)校學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的主流,通過各類實(shí)踐活動(dòng),學(xué)生在畢業(yè)時(shí)的理論和實(shí)踐能力顯著增強(qiáng),為學(xué)生進(jìn)入工作單位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),受到社會(huì)各個(gè)用人單位的青睞。

然而,目前單片機(jī)教學(xué)中也存在很多問題,需要不斷進(jìn)行教學(xué)研究,進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)效果。首先,該課程的教學(xué)內(nèi)容需要適度更新,以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)單片機(jī)技術(shù)人才的需求。在課程教學(xué)內(nèi)容上,多年來該課程以MCS-51系列單片機(jī)為例,從單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、常用指令、編程方法和單片機(jī)硬件擴(kuò)展等方面進(jìn)行單片機(jī)的教學(xué)和實(shí)踐鍛煉。但實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),單片機(jī)匯編語句部分應(yīng)增加C51對(duì)照程序以加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用開發(fā)的能力和水平。在單片機(jī)知識(shí)結(jié)構(gòu)上,應(yīng)對(duì)目前普遍使用的I2C、SPI、ICP和ISP等加以介紹,讓學(xué)生了解目前廣泛采用的單片機(jī)技術(shù)。除了MCS-51單片機(jī)外,還應(yīng)對(duì)日常廣泛采用的PIC和AVR系列單片機(jī)進(jìn)行適當(dāng)介紹,使學(xué)生不至于與實(shí)際脫節(jié),降低課程教學(xué)效果。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中,很多學(xué)校仍采用傳統(tǒng)的試驗(yàn)箱,這雖然在一定程度上方便了學(xué)生實(shí)驗(yàn),但與學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)脫節(jié),容易造成學(xué)生眼高手低的教學(xué)弊病。實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)將具有在線可編程功能的單片機(jī)引入到實(shí)驗(yàn)課程之中,讓學(xué)生真正體驗(yàn)單片機(jī)開發(fā)的實(shí)際環(huán)境,更好地了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程及調(diào)試過程。結(jié)合現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù),應(yīng)將PROTEUS等仿真軟件引入到教學(xué)和實(shí)踐體系之中,讓學(xué)生能夠在理想的環(huán)境下進(jìn)行軟硬件調(diào)試,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。

二、單片機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)踐

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程改革主要包括課程內(nèi)容優(yōu)化、實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新、教學(xué)方法改革、考核體系完善及創(chuàng)新人才培養(yǎng)等幾個(gè)部分,通過不同部分的教學(xué)改革實(shí)踐,可優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系,提高學(xué)生綜合素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生具有“理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)”的創(chuàng)新型人才。

1.明確培養(yǎng)目標(biāo),優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

單片機(jī)課程是一門理論和實(shí)踐性都比較強(qiáng)的課程。由于該課程較為抽象,需要學(xué)生用“有限硬件資源”的思想去考慮各類復(fù)雜的自動(dòng)控制問題,這就要求課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容合理,能通過相互補(bǔ)充的方式提高教學(xué)效果。目前,“重基礎(chǔ)、寬口徑、重應(yīng)用、高素質(zhì)”是電氣專業(yè)培養(yǎng)的原則,在這個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)下,學(xué)生應(yīng)該掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的課程基礎(chǔ),建立較為全面的課程知識(shí)結(jié)構(gòu),在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上,具有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐和科技創(chuàng)新能力。但在新的專業(yè)培養(yǎng)大綱修訂中,專業(yè)學(xué)時(shí)不斷壓縮,因此更需要認(rèn)真考慮教學(xué)內(nèi)容,滿足現(xiàn)在培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

單片機(jī)教材多種多樣,但在教學(xué)內(nèi)容上基本相似。單片機(jī)課程內(nèi)容主要有數(shù)字電路基礎(chǔ)、MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、單片機(jī)指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)中斷及定時(shí)/計(jì)數(shù)器、單片機(jī)存儲(chǔ)器及擴(kuò)展、單片機(jī)串行通信、單片機(jī)接口技術(shù)、D/A和A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、單片機(jī)應(yīng)用及開發(fā)舉例等內(nèi)容。從內(nèi)容上來看,單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)及匯編程序設(shè)計(jì)、中斷及定時(shí)/計(jì)數(shù)器、單片機(jī)存儲(chǔ)器及擴(kuò)展和單片機(jī)串行通信等是該課程基礎(chǔ)知識(shí),應(yīng)通過各種教學(xué)手段進(jìn)行重點(diǎn)講授。不論學(xué)時(shí)如何壓縮,這些基本內(nèi)容應(yīng)該保留并保證教學(xué)的實(shí)際效果。D/A和A/D轉(zhuǎn)換理論在數(shù)字電路課程中有所介紹,因此可以結(jié)合單片機(jī)應(yīng)用及開發(fā)舉例等內(nèi)容進(jìn)行講授,結(jié)合實(shí)踐教學(xué)要求,還可將其放入到實(shí)踐環(huán)節(jié)之中。單片機(jī)匯編語言部分教學(xué)內(nèi)容應(yīng)補(bǔ)充C51編程方法及實(shí)例,但匯編語言不應(yīng)省略,因?yàn)樗清憻拰W(xué)生軟硬件編程思維的重要內(nèi)容,不應(yīng)過分追求與社會(huì)接軌而讓學(xué)生建立空中樓閣式的課程知識(shí)結(jié)構(gòu)。在串口通信教學(xué)中,可對(duì)RS-232接口及單片機(jī)串口工作方式進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,但應(yīng)增加I2C、SPI等串口總線教學(xué)內(nèi)容以適應(yīng)現(xiàn)在硬件接口設(shè)計(jì)的時(shí)代需要。[2]PIC和AVR單片機(jī)作為現(xiàn)在單片機(jī)應(yīng)用的主流,在課堂中應(yīng)對(duì)其特點(diǎn)加以介紹。

2.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生創(chuàng)新能力

單片機(jī)課程實(shí)踐性非常強(qiáng),只有通過理論和實(shí)踐相結(jié)合,學(xué)生才能真正掌握單片機(jī)的使用方法和應(yīng)用技巧。單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)分教學(xué)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。兩部分應(yīng)結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容,相互補(bǔ)充,相互呼應(yīng)。

在教學(xué)試驗(yàn)中,首先應(yīng)采用切近實(shí)際生產(chǎn)的教學(xué)設(shè)備。目前很多高校仍采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)仿真箱,這種設(shè)備讓學(xué)生關(guān)注于程序設(shè)計(jì),單片機(jī)硬件部分只需插線即可完成。從目前教學(xué)效果來看,采用這種設(shè)備進(jìn)行教學(xué),學(xué)生對(duì)軟硬件知識(shí)的掌握程度不盡理想?,F(xiàn)在廣泛采用的單片機(jī)均有ISP(在線可編程)功能,其單片機(jī)ROM多采用可擦寫的flash芯片,因此延續(xù)過去燒寫器時(shí)代的仿真實(shí)驗(yàn)箱將給學(xué)生造成錯(cuò)覺,讓其在實(shí)際硬件開發(fā)中有種無所適從的感覺。單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)要求學(xué)生能夠掌握單片機(jī)基本指令和使用方法,掌握單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)流程及操作技巧,因此需要學(xué)生在軟硬件上均應(yīng)進(jìn)行實(shí)踐鍛煉,這就要求啟動(dòng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的應(yīng)用。目前,單片機(jī)開發(fā)板功能日益完善,其價(jià)格越來越低,因此可以通過單片機(jī)開發(fā)板,讓學(xué)生進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)戰(zhàn)環(huán)境,真正讓學(xué)生對(duì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和軟件指令有一深入的了解和掌握。在實(shí)踐教學(xué)中,采用了積木式單片機(jī)硬件系統(tǒng),單片機(jī)建立最小系統(tǒng)后,其設(shè)備均通過經(jīng)典電路制作成模塊,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中要對(duì)其電源、總線等設(shè)計(jì),需要通過引線組件不同功能電路,這充分鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。

在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中,PROTEUS軟件是取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)仿真箱的另一利器。PROTEUS軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司開發(fā)的EDA軟件,是目前唯一能夠進(jìn)行單片機(jī)軟硬件仿真的計(jì)算機(jī)輔助軟件。[3]該軟件有豐富的元器件模型庫,能以較為形象的方式進(jìn)行51系列、PIC系列、AVR系列和ARM7等軟硬件仿真。[3]該軟件注重于器件的關(guān)鍵引腳連線,能結(jié)合Keil等編程環(huán)境,對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行主要功能檢驗(yàn)和輸出結(jié)果仿真,這有效提高了單片機(jī)學(xué)習(xí)和開發(fā)的效率。PROTEUS軟件在軟件環(huán)境中集成了各類檢測(cè)儀表,學(xué)生只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)即可進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)和功能開發(fā),其應(yīng)用范圍越來越廣。[4]西北農(nóng)林科技大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?!保└鶕?jù)教學(xué)中常用電路及實(shí)驗(yàn)仿真箱等經(jīng)典電路開發(fā)了“基于PROTEUS的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”,通過模塊化的方式排列了教學(xué)和實(shí)踐中常用電路模塊,學(xué)生需要通過硬件連線和軟件編程完成相應(yīng)控制功能,對(duì)學(xué)生軟硬件設(shè)計(jì)能力提高起到很大促進(jìn)作用。

3.采用多種教學(xué)手段,不斷提高教學(xué)效果

近年來,隨著國(guó)家教育改革的不斷深入,“強(qiáng)基礎(chǔ)、寬口徑”已是目前高校專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的主流,與之呼應(yīng)的專業(yè)培養(yǎng)方案修訂使得專業(yè)課程學(xué)時(shí)不斷壓縮,但教學(xué)大綱中對(duì)課程內(nèi)容要求并未減少,這就勢(shì)必造成教學(xué)效果的下降。為了適應(yīng)這種狀況,教學(xué)中必須采用新式教學(xué)方式,以提高教學(xué)效率。

現(xiàn)代教學(xué)手段中,多媒體授課形式已經(jīng)不是新的創(chuàng)意,但多媒體課件如何設(shè)計(jì)卻是一個(gè)常說常新的話題。目前,對(duì)于如何進(jìn)行多媒體課件制作的論文已經(jīng)很多,[5,6]但如何設(shè)計(jì)課件內(nèi)容及如何設(shè)計(jì)內(nèi)容展示方式的論文卻不多。多媒體教學(xué)中,對(duì)于抽象的內(nèi)容需要用POWER POINT中動(dòng)畫功能予以演示,如單片機(jī)工作方式內(nèi)容講解時(shí),學(xué)生很難想象單片機(jī)取指令、編譯指令和取數(shù)據(jù)的過程,而通過動(dòng)畫顯示的方式,學(xué)生就很容易理解PC指針的工作方式以及CPU進(jìn)行取、解譯和執(zhí)行指令的過程?,F(xiàn)在網(wǎng)上資料非常多,在進(jìn)行單片機(jī)硬件擴(kuò)展內(nèi)容講解時(shí),可將學(xué)生分成幾組,分別對(duì)常用的電容、晶振、液晶顯示器、數(shù)碼管等進(jìn)行型號(hào)和圖片的搜集和整理,然后利用課堂5分鐘進(jìn)行各組的講解和展示,這不但拓展了學(xué)生的視野,而且鍛煉了學(xué)生的能力,起到了教學(xué)相長(zhǎng)的目的。

除了多媒體教學(xué)外,還應(yīng)充分利用各種資源,為學(xué)生進(jìn)行立體式教學(xué)環(huán)境布置。應(yīng)充分利用板書、多媒體、網(wǎng)絡(luò)等手段,揚(yáng)長(zhǎng)避短,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。教師通過板書給學(xué)生以思考的時(shí)間,利于學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的課堂消化。網(wǎng)絡(luò)是目前知識(shí)學(xué)習(xí)的寶庫,豐富的網(wǎng)絡(luò)資源為課程難點(diǎn)解答提供了多種版本的解釋,為學(xué)生正確理解知識(shí)點(diǎn)提供了幫助。比如說單片機(jī)型號(hào)多樣,課本講解是有限的,學(xué)生就可查閱論壇和精品課程網(wǎng)站來了解新知識(shí),各類國(guó)家、省級(jí)優(yōu)秀精品課程網(wǎng)站為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了良好的平臺(tái)。

4.建立多樣考查方式,注重學(xué)生學(xué)習(xí)效果考核

各種教學(xué)方式改革,目的是為了給學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,因此學(xué)生學(xué)習(xí)效果還需通過多種考核方式進(jìn)行評(píng)測(cè),為學(xué)生質(zhì)量鑒定提供一個(gè)標(biāo)尺。單片機(jī)課程應(yīng)用性較強(qiáng),死記硬背式的學(xué)習(xí)方式不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的需求。因此從課程考核方式上應(yīng)將作業(yè)、出勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課堂測(cè)試、大作業(yè)及期末考試結(jié)合起來,通過教學(xué)過程中的引導(dǎo),調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。隨著社會(huì)思潮對(duì)大學(xué)校園的沖擊,每一屆學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)各有不同,因此需靈活確定各類考核比例,引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和鍛煉。比如說,某屆學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性不高,那這屆考核中的實(shí)驗(yàn)出勤和實(shí)驗(yàn)報(bào)告比例就要加大,而且其考核比例要及早通知學(xué)生,這樣才能引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在不同考核方式中,也應(yīng)該注重考核形式。如課堂點(diǎn)名時(shí),很多教師拿點(diǎn)名冊(cè)進(jìn)行點(diǎn)名,由于缺課情況無法展示給學(xué)生,容易讓不愛上課的學(xué)生懈怠。而通過大屏幕式Excell點(diǎn)名,情況就不一樣了。這不僅利于學(xué)生出勤情況的統(tǒng)計(jì),還可以讓全體同學(xué)掌握各自出勤情況,利于彼此的監(jiān)督和提醒。

三、積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn),不斷加強(qiáng)教學(xué)創(chuàng)新

不同教學(xué)方式的改革都是圍繞創(chuàng)新性人才這個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行的。已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)利于當(dāng)時(shí)的教學(xué),但隨著時(shí)代的變化,其教學(xué)方式就需要不斷創(chuàng)新。

教學(xué)方式改革的主導(dǎo)者是教師,只有加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)才能形成良好的教學(xué)和學(xué)風(fēng),才能不斷創(chuàng)新教學(xué)形式,提高教學(xué)水平和效果。在師資隊(duì)伍建設(shè)中,應(yīng)通過教案編寫、課程講授、專題研討和學(xué)術(shù)交流的形式不斷加強(qiáng)教師素質(zhì),提高教學(xué)水平。應(yīng)鼓勵(lì)和支持教師參加各類單片機(jī)產(chǎn)品會(huì)和學(xué)術(shù)團(tuán)體會(huì)議;通過科研活動(dòng)、全國(guó)性技能競(jìng)賽和學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng),積累理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為教學(xué)工作積累豐富的教學(xué)素材;應(yīng)積極創(chuàng)造教師進(jìn)修和考察機(jī)會(huì),開拓眼界,豐富經(jīng)驗(yàn),為樹立其正確的教學(xué)理念創(chuàng)造條件。

學(xué)生創(chuàng)新型教育是時(shí)代賦予高等教育的目標(biāo)和使命,是促進(jìn)國(guó)家發(fā)展和生產(chǎn)力提高的重要保障。在教學(xué)中,應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新性思維用單片機(jī)的思維解決生活中的自動(dòng)控制問題。同時(shí)應(yīng)在作業(yè)、課程設(shè)計(jì)選題及綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中積極貫徹創(chuàng)新型人才培養(yǎng)思路,讓學(xué)生多動(dòng)腦、多動(dòng)手。結(jié)合目前實(shí)驗(yàn)室開放和PROTEUS平臺(tái),讓學(xué)生多進(jìn)行創(chuàng)新性思考和科技創(chuàng)新活動(dòng)。學(xué)生素質(zhì)的進(jìn)步既是高等教育創(chuàng)新的成果,也是教學(xué)創(chuàng)新的動(dòng)力。

教學(xué)創(chuàng)新是課程生命力的動(dòng)力和源泉,教學(xué)改革實(shí)踐是課程永葆青春的法寶。教師只有不斷創(chuàng)新,才能讓學(xué)生由淺入深、由易到難地進(jìn)行單片機(jī)概念、原理、使用方法的學(xué)習(xí),才能通過豐富多樣的實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造方法,才能培養(yǎng)出一批又一批的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn):

[1]吳允平.單片機(jī)教學(xué)改革與學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,20(1):111-113.

[2]翟玉文.單片機(jī)課程教學(xué)改革探究 [J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2013,30(4):34-37.

[3]張靖武,周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的 PROTEUS 設(shè)計(jì)與仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[4]袁鋒偉,趙立宏,朱慧玲.基于 Proteus 的單片機(jī)課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(12):75-78.

篇4

論文摘要:本文指出在嵌入式系統(tǒng)課程的各教學(xué)環(huán)節(jié)引入Proteus、ARM(重點(diǎn)介紹Proteus軟件)軟件,通過動(dòng)態(tài)仿真模型的設(shè)計(jì),能用到畢業(yè)設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)當(dāng)中。

1、嵌入式系統(tǒng)的概述

(1)從技術(shù)的角度定義:嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī),能夠適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、及功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)。

(2)從系統(tǒng)的角度定義:嵌入式系統(tǒng)是能夠完成復(fù)雜功能的軟件和硬件的組合,并使其緊密粘合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?!扒度胧健狈从吵龅倪@些系統(tǒng)是更大系統(tǒng)中的一個(gè)完整部分,稱為嵌入式系統(tǒng)。

2、Proteus、ARM軟件介紹

Proteus是由英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)仿真及開發(fā)平臺(tái),該軟件具有以下特點(diǎn):

(1)能進(jìn)行智能原理布圖;進(jìn)行單片機(jī)軟件調(diào)試和單片機(jī)與外圍電路的協(xié)同仿真;滿足單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)支持常見的單片機(jī)類型和飛利浦公司ARM7( LPC系列) 處理器及常見的外圍器件如8255,ADC0809。

(3)可以與Keil Version3,ADS1兩個(gè)集成開發(fā)環(huán)境結(jié)合,,把用匯編和C語言編寫的程序編譯后,進(jìn)行軟、硬件結(jié)合的系統(tǒng)仿真。

3、Proteus軟件的應(yīng)用

3.1 Proteus軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

在教學(xué)的過程中,老師可以將Proteus和Keil 建立的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搬到課堂上,能夠?qū)?shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)融為一體,從而讓教學(xué)的效果得到提高。下面筆者引進(jìn)一個(gè)實(shí)際的課堂教學(xué)實(shí)例。在講到外部中斷處理過程這一章節(jié)時(shí),我們可以將Proteus和Keil進(jìn)行聯(lián)調(diào),然后通過仿真處理的步驟,可將單片機(jī)處理中斷的軟件執(zhí)行過程以及單片機(jī)內(nèi)部資源變化的情況以一種直觀地感受呈現(xiàn)給學(xué)生,從而能夠達(dá)到單純的理論教學(xué)難以達(dá)到的效果。

在運(yùn)行Protues軟件的狀態(tài)下,按住Proteus中的電路閉合鍵,P3.2引腳會(huì)有一個(gè)下跳沿,PC= 0x0003H,指向AJMP INT0的轉(zhuǎn)移命令,堆棧的指針SP= 0.9H,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的0.8H和0.9H單元存放著0.1H和0.5H,即該處存放著下一條指令的地址。因此,學(xué)生能夠迅速的知道,當(dāng)外部有中斷地請(qǐng)求時(shí),程序的自動(dòng)存儲(chǔ)功能可以保存斷點(diǎn)的地址,同時(shí)程序?qū)?huì)轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的入口地址,因?yàn)橹袛嗾?qǐng)求是由外部中斷0產(chǎn)生的,因此程序就會(huì)轉(zhuǎn)到外部中斷0的入口地址0003H。通過外部中斷執(zhí)行的例子我們可以看出,在課堂教學(xué)上使用Protues和Keil 聯(lián)調(diào)建立的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),我們可以將許多抽象概念直觀的介紹給學(xué)生,使學(xué)生不僅能觀察到軟件執(zhí)行時(shí)單片機(jī)內(nèi)部的I/ O口和存儲(chǔ)器的變化,還可以觀察到軟件程序和外圍電路之間的互動(dòng)過程。

3.2 Proteus軟件的應(yīng)用

目前所擁有的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括兩個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié),即課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)以及課程的設(shè)計(jì)。所有的實(shí)驗(yàn)操作步驟基本上都是在實(shí)驗(yàn)箱上完成的。由于受硬件實(shí)驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)以及資源的限制,學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候不能將所學(xué)的知識(shí)和軟件充分的融會(huì)貫通。所以當(dāng)我們的學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)的時(shí)候,很多的學(xué)生幾乎無法完成綜合性的實(shí)驗(yàn)。假設(shè)采用了Proteus軟件的仿真實(shí)驗(yàn),就可以彌補(bǔ)硬件實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ牟蛔??;赑roteus軟件的實(shí)驗(yàn)可以分為以下3個(gè)階段。

(1)驗(yàn)證階段。此階段的主要任務(wù)是讓學(xué)生熟悉Proteus與Keil軟件的運(yùn)行環(huán)境,使學(xué)生對(duì)單片機(jī)虛擬系統(tǒng)的仿真有自身的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方面的教材只需要列出實(shí)驗(yàn)的任務(wù)和要求、Proteus軟件的實(shí)驗(yàn)原理圖、操作的步驟、流程以及和程序相關(guān)的源代碼等。學(xué)生就可可自行根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟或?qū)嶒?yàn)操作得到錄像進(jìn)行操作、調(diào)試,以及觀察程序的運(yùn)行結(jié)果。

(2)程序設(shè)計(jì)階段。這個(gè)階段主要是培養(yǎng)學(xué)生用Proteus繪制系統(tǒng)原理圖,以及使用Keil軟件進(jìn)行源程序設(shè)計(jì)的能力,學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理圖用Proteus繪制硬件電路圖,按照實(shí)驗(yàn)的要求完成程序的設(shè)計(jì),在Keil的環(huán)境下編寫出源代碼,調(diào)試成功后,加載程序到Proteus硬件圖仿真。

(3)綜合學(xué)習(xí)階段。此階段的主要目的是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性、以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生自主的根據(jù)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)和要求設(shè)計(jì)出硬件額電路(包括CPU型號(hào)、元器件及參數(shù)的設(shè)置等) 并繪制出Proteus的硬件原理圖;根據(jù)硬件的功能模塊對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成對(duì)軟硬件設(shè)計(jì)之后,需對(duì)兩者進(jìn)行聯(lián)調(diào),充分利用Proteus與Keil軟件間的聯(lián)合仿真的功能,及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并改正硬件電路以及程序源代碼的錯(cuò)誤。系統(tǒng)仿真成功后,再進(jìn)行實(shí)物的制作。在對(duì)課程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中,需要學(xué)生在Proteus環(huán)境下繪制出硬件的電路圖,在Keil軟件中編寫出設(shè)計(jì)程序的源代碼,并且在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)后盡可能的考慮到實(shí)驗(yàn)箱的有限資源,便于在Keil中編寫的程序能夠更好的被移植到實(shí)驗(yàn)箱上。學(xué)生可以針對(duì)不同的應(yīng)用類型,選擇最適合的單片機(jī),而不是僅僅局限于課堂上常講解到的單片機(jī)。學(xué)生也可在聯(lián)合仿真成功之后,再去進(jìn)行電路的焊接、軟件系統(tǒng)的調(diào)試以及程序的固化等,可以避免因設(shè)計(jì)方案的不正確所造成的不必要的浪費(fèi)。

4、結(jié)語

Proteus和ARM的嵌入式軟件在教學(xué)中的運(yùn)用,能充分的利用機(jī)房的現(xiàn)有設(shè)備,減少了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的硬件維護(hù)又與實(shí)際的工程系統(tǒng)接近,拉近學(xué)習(xí)和就業(yè)之間的距離。實(shí)踐證明,這種嵌入式的教學(xué)方法不但能降低成本,經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯,而且還具有較高的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]萬軍,馬正華.嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用課程實(shí)踐教學(xué)的研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2009(15):7779.

[2]李芳,李家慶.基于Proteus+Keil的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2009(4):78.

篇5

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);磁場(chǎng)檢測(cè);磁傳感器;A/D模塊;顯示器

1.引言

管道系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)重要部門,如石油化工、天然氣、冶金、水利等,大部分都用作氣體或流體的承壓運(yùn)輸,管道系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣,承受運(yùn)輸?shù)臍怏w或流體的壓力、土壤和各種化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,使管道內(nèi)部的潛在缺陷逐漸變成破裂而引起泄漏,污染人民的生活環(huán)境并且影響工業(yè)生產(chǎn),所以對(duì)現(xiàn)有的管道系統(tǒng)進(jìn)行無損檢測(cè)有很大的意義。

由于管道絕大多數(shù)采用導(dǎo)磁性能良好的高碳鋼或者合金鋼值制成,很適合于利用磁性檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí),磁性檢測(cè)法具有現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng),不受油泥等非導(dǎo)磁材料的影響,成本較低,易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),研究的焦點(diǎn)主要集中在磁性檢測(cè)法,目前,用于檢測(cè)管道的宏觀損傷的磁性檢測(cè)法主要有磁粉檢測(cè)法、漏磁場(chǎng)檢測(cè)法和磁通檢測(cè)法。

2.磁傳感器的選取

此處是檢測(cè)缺陷漏磁場(chǎng),一般缺陷漏磁場(chǎng)在OG、4OOG范圍內(nèi)。為了檢測(cè)漏磁場(chǎng),可以用的傳感器有線圈和霍爾元器件?;魻栐骷途€圈的靈敏度一般,霍爾器件的靈敏度一般都在10mV/mA*kG,線圈的靈敏度也差不多。線圈可以做得很小,也即它的空間分辨力可以較高,但線圈的一致性不好。而霍爾器件是現(xiàn)成的芯片,有多種芯片可以選擇,一致性會(huì)比線圈的高,很適合于多傳感器的場(chǎng)合。綜合以上的優(yōu)缺點(diǎn),我選霍爾元器件作為漏磁場(chǎng)傳感器。本課題選用Allegro公司的線性霍爾傳感器uGN3503uA型芯片,它是一種低噪聲輸出型霍爾傳感器,5v供電時(shí),靈敏度為1.3mv/G,量程范圍為0-900G,當(dāng)外磁場(chǎng)為零時(shí),它的輸出電壓值在2.25v-2.75v。

3.傳感器放大濾波電路

4.單片機(jī)磁場(chǎng)檢測(cè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

要測(cè)量磁場(chǎng),必須要有一套傳感器的伺動(dòng)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)傳感器探頭移動(dòng)。根據(jù)圓形缺陷的理論模型的漏磁場(chǎng)分布,測(cè)量的最終目的是提取缺磁場(chǎng)幾何圖形的正負(fù)峰值和正負(fù)峰值的間即。由于事先不知道磁場(chǎng)的峰值在何處,所以必須在z軸方向連續(xù)測(cè)量一段區(qū)間,這就要求一個(gè)能帶動(dòng)傳感器探頭做精密移動(dòng)的裝置,結(jié)合實(shí)際,可以利用老式的繪圖儀代替,此處采用小型智能繪圖儀:SR一6602,它的步長(zhǎng)是0.1mm,即每次最小的移動(dòng)單元是0.1mm,這完全可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。利用繪圖儀帶動(dòng)磁探頭做精密移動(dòng),有兩種測(cè)量方式:一是連續(xù)移動(dòng)測(cè)量,一是單點(diǎn)測(cè)量,即每次測(cè)量一個(gè)點(diǎn)。連續(xù)測(cè)量就要求知道繪圖儀的移動(dòng)速度,但繪圖儀的移動(dòng)速度不好測(cè)量,且連續(xù)測(cè)量使從磁傳感器輸出的電壓信號(hào)有一定頻率,這對(duì)后面的濾波電路有一定的要求。此處采用單點(diǎn)測(cè)量,這樣可以使磁傳感器輸出的信號(hào)近似是直流,這將簡(jiǎn)化濾波電路,但它的缺點(diǎn)是測(cè)量的速度較慢。

PC機(jī)在其中其控制作用,協(xié)調(diào)繪圖儀和51單片機(jī)等其它幾個(gè)部分運(yùn)作。

(1)PC機(jī)中通過C語言編程控制串口1按照繪圖儀的命令格式向其發(fā)送命令。

(2)Pc機(jī)通過C語言編程控制串口2向8051單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送控制命令,接收數(shù)據(jù)等信息。

4.2繪圖儀簡(jiǎn)介

繪圖儀采用一種老式的小型智能繪圖儀:SR-6602。用繪圖儀不是為了畫圖,而是利用其移動(dòng)裝置,帶動(dòng)傳感器探頭做精密移動(dòng)(步長(zhǎng)0.1mm)。它用25針串口RS-232作為接口,所有的命令都必須通過串口來發(fā)送接受。

其它的命令都類似,首先按繪圖儀命令格式把命令定義成一個(gè)數(shù)組,然后通過串口發(fā)送函數(shù)到相應(yīng)的串口命令。

4.3硬件電路的實(shí)現(xiàn)

因?yàn)镻C機(jī)的串口電壓與單片機(jī)的串口電壓不一致,所以采用芯片ICL232來做串口電壓轉(zhuǎn)換。為了調(diào)試程序的方便直觀,還有必要加顯示電路作為輔助部分,電路原理如圖8所示,采用數(shù)碼管LED顯示管,總共有4個(gè)這種單元。

5.結(jié)束語

本文以研究各種管道及設(shè)備的磁場(chǎng)為背景,根據(jù)實(shí)際要求,用8051單片機(jī)設(shè)計(jì)了一套磁場(chǎng)的驗(yàn)證系統(tǒng),本論文主要設(shè)計(jì)了磁場(chǎng)檢測(cè)的硬件部分,硬件部分主要有霍爾傳感器放大濾波電路和單片機(jī)電路,其中單片機(jī)電路主要有存儲(chǔ)器的擴(kuò)張、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換、串口電路和LED顯示部分。根據(jù)對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)的要求設(shè)計(jì)了一整套的試驗(yàn)步驟和方法,對(duì)水利及石油管道漏磁檢測(cè)及許多磁場(chǎng)檢測(cè)方面提供了應(yīng)用方案。

參考文獻(xiàn):

[1]金建華.《基于磁性傳感器信息融合的在線檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)》華中科技大學(xué),2001.

篇6

單片機(jī)教學(xué)改革實(shí)踐高職單片機(jī)目前在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的非常廣泛,即使是在就業(yè)的時(shí)候,此專業(yè)人才需求量也特別大,尤其是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維護(hù)等崗位。所以,在我們一些專業(yè),如自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、機(jī)制等,都把這一專業(yè)當(dāng)做重點(diǎn)課程來教。這門課程需要的不僅僅是理論,而且理論知識(shí)都需要死記硬背,很不好懂,但是如果與實(shí)踐相結(jié)合的話,學(xué)以致用,那才能學(xué)好這門課,而且這門課與其他學(xué)科也有很緊密的聯(lián)系,如電路、模擬電子、傳感器技術(shù)等。在教學(xué)過程中,堅(jiān)決不能用生搬硬套課本知識(shí)的辦法來教學(xué),必須要針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行單片機(jī)的特色改革,使學(xué)生真正掌握這門技術(shù),并且成為真正的單片機(jī)技能型人才。

一、在單片機(jī)教學(xué)過程中遇到的一些問題以及存在的問題

我們看到了單片機(jī)在生產(chǎn)生活中的重要作用,那么在教學(xué)過程中是否能真正教會(huì)學(xué)生這些東西呢?一般來說,對(duì)于教師教授課程并不是什么問題,從CPU到I/O,從硬件到軟件,頭頭是道。但是一提到用它來開發(fā)新產(chǎn)品,就沒多少能動(dòng)手的了。從我校近幾年畢業(yè)生的實(shí)際情況來看,的確是這樣。在一些電子類專業(yè)的畢業(yè)生在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候,很多學(xué)生都選擇了這個(gè)課題,都想做單片機(jī)應(yīng)用類的,如有關(guān)單片機(jī)的溫度控制、調(diào)速控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。

這些學(xué)生經(jīng)過自己的一番努力,通過查資料,自己鉆研,也都完成了自己的畢業(yè)論文,而且也很優(yōu)秀,但是真正能做出來實(shí)物的,幾乎就沒有幾個(gè)人。換一句話說,學(xué)生確實(shí)是掌握了這門專業(yè)的知識(shí),但是同時(shí)又脫離了實(shí)際生產(chǎn)。這樣的學(xué)生又怎么能成為專業(yè)類人才?又怎么能在社會(huì)立足呢?

原始的單片機(jī)教材,編寫的都是單片機(jī)結(jié)構(gòu)和各個(gè)模塊的功能。這樣的教材雖然非常詳細(xì),也能讓學(xué)生學(xué)習(xí)到更全面的專業(yè)知識(shí),但是對(duì)于我們的??粕鷣碚f,是有些不太合適的。分析其原因主要包括以下幾點(diǎn):

1.對(duì)于??粕鷣碚f,主要目的是就業(yè),我們教授學(xué)生主要是技能的提高,所以只需重點(diǎn)教授學(xué)生有關(guān)單片機(jī)的應(yīng)用即可,不需花費(fèi)大量時(shí)間給學(xué)生建立完整的理論體系。

2.學(xué)生普遍的對(duì)抽象知識(shí)不感興趣,所以在給學(xué)生講課時(shí),不應(yīng)長(zhǎng)篇大論的講授知識(shí),應(yīng)該結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn),一步一步,結(jié)合實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。

3.課本上的知識(shí)是傳統(tǒng)知識(shí),是多年不曾改變的,甚至于有些內(nèi)容已經(jīng)嚴(yán)重脫離了實(shí)際,與當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)不同,不利于學(xué)生掌握新知識(shí),學(xué)習(xí)新電路。

由此,我們也看到了一些學(xué)校在教授學(xué)生時(shí),重理論輕實(shí)踐的情況非常嚴(yán)重。從多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)此專業(yè)的長(zhǎng)期研究,總結(jié)出了以下幾條原因:

首先,是教師教學(xué)觀念上的錯(cuò)誤。一些教師認(rèn)為,讓學(xué)生學(xué)習(xí)了專業(yè)知識(shí),然后再上幾節(jié)實(shí)驗(yàn)課,就算是理論與實(shí)踐相結(jié)合了,也把這門學(xué)科當(dāng)做與其他科目一樣進(jìn)行教學(xué),卻不知單片機(jī)的教學(xué)與其他完全不同,尤其需要注重實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的培養(yǎng),完全不是通過幾節(jié)實(shí)驗(yàn)課就能掌握單片機(jī)的。

其次,是學(xué)校設(shè)備的不足。一些學(xué)校能夠讓學(xué)生上幾節(jié)實(shí)驗(yàn)課就已經(jīng)很不容易了,更別說讓學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)的應(yīng)用訓(xùn)練以及嘗試生產(chǎn)開發(fā)產(chǎn)品。

最后,是師資的缺乏,不少教授單片機(jī)課程的教師,自己都沒有真正開發(fā)過此類產(chǎn)品,更別說教授學(xué)生學(xué)習(xí)此項(xiàng)技能,掌握相關(guān)能力了。

上面這些問題表現(xiàn)得特別突出,限制了學(xué)生在單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力的提高,而對(duì)于我們所教授的??茖W(xué)生,重點(diǎn)即是實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng),所以二者之間的矛盾表現(xiàn)的尤為突出,迫切需要我們思考并提出切實(shí)可行的解決方案。

二、教學(xué)改革的思考及實(shí)踐

教師在講課之初,應(yīng)該認(rèn)真把握好課程的難易程度以及教學(xué)方式,教師在教授過程中不要從頭到尾地一味講解理論知識(shí),而應(yīng)該從一開始先把單片機(jī)的開發(fā)流程呈現(xiàn)給學(xué)生,讓學(xué)生認(rèn)真了解這一系統(tǒng),并給同學(xué)觀看一些簡(jiǎn)單的電路如燈管控制器,讓學(xué)生利用一些簡(jiǎn)單的軟件進(jìn)行程序操作,編譯調(diào)試等,并觀察實(shí)際效果。這樣一來,學(xué)生就會(huì)很容易的了解到開發(fā)應(yīng)用的具體程序,并且產(chǎn)生了極大的學(xué)習(xí)興趣。還有利于這一課程的順利教學(xué)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)這門課程有很強(qiáng)的理論性、綜合性、實(shí)踐性、操作性等特點(diǎn),所以傳統(tǒng)的那些教學(xué)方法、教學(xué)理論、教學(xué)安排都已經(jīng)不再適用了,我們必須提出一些切實(shí)可行的改革方案。

首先,是教學(xué)內(nèi)容的改革。傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,教師都是先傳授基本理論知識(shí),等學(xué)生掌握了完整的知識(shí)體系,才會(huì)教授學(xué)生應(yīng)用開發(fā)等內(nèi)容,這樣就導(dǎo)致了學(xué)生僅是記住了一些枯燥的理論知識(shí),并未掌握單片機(jī)的應(yīng)用。所以,教師在教授課程的時(shí)候應(yīng)盡量選擇一些項(xiàng)目式編寫的教材,這樣才能讓學(xué)生有機(jī)會(huì)在學(xué)習(xí)中實(shí)踐,在實(shí)踐中學(xué)習(xí),將理論融于實(shí)際電路,也能更好掌握單片機(jī)的典型應(yīng)用。

其次,是教學(xué)方法上的改革。在傳統(tǒng)的教學(xué)中,我們知道都是老師教,學(xué)生被動(dòng)接受的情況,一點(diǎn)也不能提高學(xué)生的積極性,也沒有給學(xué)生充分的思考空間。改革以后的課程安排中,教師應(yīng)該用理論實(shí)踐一體化、項(xiàng)目式教學(xué)等具有現(xiàn)代特色的教學(xué)手段,以學(xué)生為主體,鍛煉學(xué)生的合作精神和探索精神,在教學(xué)項(xiàng)目中貫穿枯燥的理論知識(shí)。

最后,是教學(xué)評(píng)價(jià)方法的改革。單片機(jī)這門課實(shí)踐性非常強(qiáng),所以要求教師在評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況時(shí),不能單純地靠一張?jiān)嚲韥砜己藢W(xué)生,還應(yīng)該看到學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)過程中所表現(xiàn)出來的實(shí)踐能力和應(yīng)用開發(fā)能力。

參考文獻(xiàn):

[1]梁保恩.高職單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革探析[J].廣西教育,2012,10(02):43-44

篇7

【關(guān)鍵詞】Proteus 電子 虛擬實(shí)驗(yàn) EDA

一、引言

在電子技術(shù)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,經(jīng)常需要設(shè)計(jì)出電路,并連接實(shí)物進(jìn)行原理分析和驗(yàn)證,在電子線路設(shè)計(jì)過程中,不僅需要考慮各種元器件的參數(shù)、性能、功耗、封裝等多種因素,而且在電路的實(shí)現(xiàn)過程中還需要經(jīng)過大量多次的電路焊接、調(diào)試和實(shí)驗(yàn),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難適應(yīng)現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)的規(guī)模化、低成本、短周期的設(shè)計(jì)要求,當(dāng)然,也不能很好的適應(yīng)現(xiàn)代化電子技術(shù)的教學(xué)。隨著EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)技術(shù)的發(fā)展,電子線路設(shè)計(jì)過程可以通過計(jì)算機(jī)軟件,搭建仿真實(shí)驗(yàn)電路,靈活調(diào)整元件參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,進(jìn)而能顯著提高設(shè)計(jì)效率,降低成本,縮短設(shè)計(jì)周期。

Proteus是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件,它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機(jī)及器件??梢詮脑韴D布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與電路協(xié)同仿真,一鍵切換到PCB設(shè)計(jì),真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。不僅對(duì)科研開發(fā),而且對(duì)于電子技術(shù)課程教學(xué)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)、電子技能競(jìng)賽等都提供便捷的輔助功能,對(duì)培養(yǎng)電子技術(shù)創(chuàng)新型復(fù)合人才提供了最便捷的實(shí)驗(yàn)條件。

二、Proteus在電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

(一)Proteus軟件的資源豐富

1.Proteus可提供的仿真元器件資源:仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件,有30多個(gè)元件庫。

2.Proteus可提供的仿真儀表資源 :示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。

3.除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外,Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能,可以將線路上變化的信號(hào),以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來,其作用與示波器相似,但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo),例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

4.Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。

(二)Proteus支持電路仿真

1.Proteus不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化,也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程通過多媒體展示,這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能。

2.Proteus提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫,提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表,因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)。

(三)Proteus應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

Proteus軟件是一個(gè)巨大的教學(xué)、仿真、開發(fā)資源庫,不僅可以用于:模擬電路與數(shù)字電路、單片機(jī)、嵌入系統(tǒng)、微控制器系統(tǒng)的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)與考評(píng),也可以用于真實(shí)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)過程。

三、Proteus在電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用案例分析

(一)Proteus在電路分析課程中應(yīng)用案例

應(yīng)用Proteus進(jìn)行電路分析時(shí),通過如下設(shè)置:點(diǎn)擊system――set Animation options――在對(duì)話框的Animation options 區(qū)域選擇show wire current with Arrows,即可以箭頭的方向表示電流的流向,幫助學(xué)生理解。同時(shí),可以將電流表、電壓表、功率表等連接到電路中,對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,快速得到仿真結(jié)果。

(二)Proteus在數(shù)字、模擬電子技術(shù)課程中應(yīng)用案例

應(yīng)用Proteus還可以進(jìn)行數(shù)字、模擬電路的仿真分析,例如用譯碼器74LS138搭建的仿真電路,當(dāng)控制信號(hào)E1接電源,E2、E3接地時(shí),通過單刀雙擲開關(guān)選擇ABC三個(gè)輸入端子的不同組合,即可在八路輸出端子產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的譯碼輸出,控制相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。將抽象的高低電平用發(fā)光二極管和單刀雙擲開關(guān)形象的表示出來,從而更好地幫助學(xué)生理解數(shù)字邏輯器件74LS138的譯碼功能,同時(shí)也使枯燥的理論內(nèi)容變得生動(dòng)形象。

(三)Proteus在單片機(jī)技術(shù)課程中應(yīng)用案例

單片機(jī)技術(shù)作為電子專業(yè)課程,一直以來都是學(xué)生們反映較難理解的課程,因?yàn)槠鋬?nèi)容綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、且比較抽象。單片機(jī)課程的實(shí)踐教學(xué)以往多采用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,將所需的器件在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行連線,下載程序并調(diào)試。但是這種方法必須在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)依托硬件完成,對(duì)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備數(shù)量要求較高,且對(duì)于一些綜合性實(shí)驗(yàn),需要較多的元器件支撐。為了提高實(shí)踐教學(xué)效率、改善教學(xué)效果、降低教學(xué)成本,在單片機(jī)理論、實(shí)踐教學(xué)過程中引入Proteus軟件。例如在矩陣按鍵控制實(shí)驗(yàn)中,就只需將元器件從元器件庫中拖放到圖紙上,按照電路圖將元件連接,再將keil編譯好的程序下載到單片機(jī)中,按下play鍵即可進(jìn)行仿真。需要修改電路只需在圖紙上進(jìn)行,快捷方便。

四、結(jié)語

在電子技術(shù)課程教學(xué)中,利用仿真軟件將理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合,提高了電子技術(shù)課程的教學(xué)效果,開發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的潛在能力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí),開拓了學(xué)生的視野,增強(qiáng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和實(shí)際動(dòng)手能力,為后續(xù)高頻電路、單片機(jī)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1]朱清慧,張鳳蕊,翟天嵩,等.proteus教程――電子線路設(shè)計(jì)、制版與仿真(第2版)[m].北京:清華大學(xué)出版社,2011.

[2]周潤(rùn)景,張麗娜.基于proteus的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[m].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.

[3]周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的proteus設(shè)計(jì)與仿真[m].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

篇8

論文關(guān)鍵詞:電子系統(tǒng);設(shè)計(jì)方法;設(shè)計(jì)能力

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來,社會(huì)對(duì)大學(xué)生提出了許多新的要求。大學(xué)生應(yīng)該具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)調(diào)能力、強(qiáng)烈的責(zé)任感和服務(wù)意識(shí)等。

當(dāng)今世界,電子產(chǎn)品不斷更新發(fā)展,并且向智能化方向發(fā)展,日益突出單片機(jī)和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新中的重要性。新產(chǎn)品的更新?lián)Q代促使用人單位對(duì)電子信息專業(yè)的學(xué)生有更高的要求:第一,要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),例如學(xué)習(xí)和掌握“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“高頻電子技術(shù)”、“單片機(jī)原理”和“微機(jī)原理”等主要課程;第二,動(dòng)手能力要強(qiáng);第三,要能緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,要有較強(qiáng)的適應(yīng)工作的能力,使用先進(jìn)應(yīng)用軟件的能力,例如會(huì)利用諸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試。用人單位對(duì)畢業(yè)生的要求除了能夠掌握一定的基礎(chǔ)理論和工具之外,還要求畢業(yè)生具有基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽正是對(duì)人才全面培養(yǎng)、更新教育理念、改革教學(xué)方法和內(nèi)容等起到了促進(jìn)作用,具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的選題引進(jìn)了新的理論與技術(shù),是跨學(xué)科的、系統(tǒng)的和綜合的。為了有效指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子競(jìng)賽,特對(duì)綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)模式、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及考評(píng)進(jìn)行改革。

一、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的性質(zhì)

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是指基于單片機(jī)控制的完整應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試等多方面的知識(shí)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系是以“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為核心,由“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“傳感器技術(shù)”、“電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化”、“可編程邏輯器件及應(yīng)用”、“C語言程序設(shè)計(jì)”等相關(guān)課程組成。它是一門綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課程,通過本課程的理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用能力、系統(tǒng)分析能力和電子產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力。

學(xué)生經(jīng)過前期基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí),通過隨課的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),對(duì)于電子信息領(lǐng)域的相關(guān)理論知識(shí)有了了解和掌握,在老師的指導(dǎo)下基本能夠進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試,通過課程設(shè)計(jì)也能完成本課程簡(jiǎn)單的綜合性實(shí)驗(yàn)。但一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多數(shù)是教材內(nèi)容原理的演示和再現(xiàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法都是老師指定,學(xué)生基本沒有進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn),綜合實(shí)踐能力有待提高,學(xué)生沒有發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性,積極性不高,不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。

鑒于上述情況,對(duì)綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論內(nèi)容和實(shí)踐方法進(jìn)行改革創(chuàng)新。

二、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論課內(nèi)容

根據(jù)本課程的實(shí)際情況和學(xué)生所具備基礎(chǔ)知識(shí),安排如下幾個(gè)環(huán)節(jié):模擬電路單元設(shè)計(jì),數(shù)字系統(tǒng)單元的設(shè)計(jì),微處理器單元電路的設(shè)計(jì)以及電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)等環(huán)節(jié)。

結(jié)合全國(guó)電子大賽,模擬單元電路主要講述運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)以及正確使用、有源濾波器的設(shè)計(jì)方法、外圍電子元器件(電子、電容)的計(jì)算和選擇;直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法以及參數(shù)元器件的選擇;各種信號(hào)產(chǎn)生的方法,重點(diǎn)講述數(shù)字頻率合成DDS的原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。以上這些單元內(nèi)容的安排是結(jié)合歷年來全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽有關(guān)模擬電路環(huán)節(jié)而選擇的,通過這些內(nèi)容的講解有利于提高學(xué)生模擬電子技術(shù)的設(shè)計(jì)方法。

數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)單元主要講解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,突出現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)——EDA設(shè)計(jì)方法;可編程邏輯器件的特點(diǎn)及選擇;數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例,比如AD、DA控制器的實(shí)現(xiàn)、交通燈控制器的實(shí)現(xiàn)、電子密碼鎖的設(shè)計(jì)等。通過大量實(shí)例的講解使學(xué)生能初步掌握用大規(guī)模可編程邏輯實(shí)現(xiàn)中等難度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。

微處理器單元主要講述目前流行的各種處理器,例如51內(nèi)核單片機(jī)、MSP430單片機(jī)、AVR單片機(jī)、PIC單片機(jī)等型號(hào),介紹它們的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、怎樣根據(jù)項(xiàng)目需求來選擇合適的微處理器;根據(jù)學(xué)生目前對(duì)微處理器的掌握和學(xué)習(xí)情況,重點(diǎn)講述基于單片機(jī)串行通信的設(shè)計(jì),包括幾種流行的串行通信協(xié)議:SPI協(xié)議、IIC協(xié)議、UART協(xié)議以及one—wire協(xié)議,分析它們的特點(diǎn),在不具有SPI總線、IIC總線的微處理器中怎樣通過IO口模擬它們的總線協(xié)議;以具有這些總線協(xié)議的集成電路芯片的利用提高學(xué)生的C語言編程能力。

在微處理器單元里,另外的重點(diǎn)內(nèi)容多基于單片機(jī)的并行通信設(shè)計(jì),包括常用的人機(jī)接口電路(鍵盤、LCD、LED顯示),這是在大多數(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)備中都具有的,學(xué)生有必要掌握它們的設(shè)計(jì)方法以及編程技術(shù)。

電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)也是綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容。當(dāng)系統(tǒng)處在比較惡劣的環(huán)境下,抗干擾設(shè)計(jì)的好與壞直接決定了系統(tǒng)能否正常工作。微處理器雖然本身的抗干擾能力較強(qiáng),但是用微處理器構(gòu)造的控制系統(tǒng)仍存在著抗干擾的問題。為防止外界對(duì)系統(tǒng)的干擾,并確保電子系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行,必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。電子系統(tǒng)的干擾主要來自于供電系統(tǒng)、過程通道及空間電磁波。電子應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)不同的干擾源采取必要的抗干擾措施。具體方法有硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。

在這一章節(jié)里主要講解電磁兼容設(shè)計(jì)、器件選型、降熱散熱計(jì)算、電路板和電子系統(tǒng)可靠性測(cè)試等綜合知識(shí)。通過對(duì)本小節(jié)的學(xué)習(xí),使學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo):熟悉系統(tǒng)的各種干擾來源及形式;學(xué)會(huì)供電系統(tǒng)及過程通道的抗干擾措施;能說出在印制電路板設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的抗干擾措施;學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)軟件陷阱及看門狗電路,從而為綜合電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)貼于

三、精心設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)

這門課實(shí)踐性很強(qiáng),除了教師講述的理論內(nèi)容和方法外,安排大量的實(shí)驗(yàn)以及鼓勵(lì)學(xué)生去參加科技創(chuàng)新和各種電子設(shè)計(jì)的比賽,提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力,從而提高他們的實(shí)際動(dòng)手能力。根據(jù)課程的內(nèi)容合理安排一些設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)題目。安排的實(shí)驗(yàn)不同于在學(xué)習(xí)相應(yīng)的基礎(chǔ)時(shí)所做的實(shí)驗(yàn),要體現(xiàn)獨(dú)立思考的能力。

教師布置實(shí)驗(yàn)題目、講述方法,學(xué)生以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為中心,整合理論知識(shí),查閱相關(guān)資料,具體的實(shí)驗(yàn)方案和電路要學(xué)生自己去網(wǎng)上或圖書館查閱資料獨(dú)立完成。在做實(shí)驗(yàn)前,電路圖以及程序代碼要在課下完成,實(shí)驗(yàn)室只是調(diào)試電路和程序以及老師考核實(shí)驗(yàn)成績(jī)。這樣做可以更好地將理論與實(shí)踐結(jié)合到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中去,使學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐能力和分析解決問題的能力上有一定的提升;也可以鍛煉學(xué)生學(xué)會(huì)搜集資料、整理資料,提高他們獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力。同時(shí),教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中也在不斷地提升自己,積累經(jīng)驗(yàn)。

結(jié)合電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,安排各章節(jié)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:模擬電路單元主要是運(yùn)算放大器和二階有源濾波器的設(shè)計(jì);重點(diǎn)是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì);數(shù)字系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)安排了數(shù)字頻率計(jì)、交通燈控制器,重點(diǎn)是DDS數(shù)字頻率的合成實(shí)驗(yàn)。微處理器單元安排了基于單片機(jī)SPI總線時(shí)鐘顯示器和基于單片機(jī)并行通信的LCD顯示系統(tǒng)。鑒于目前的實(shí)驗(yàn)條件,這些實(shí)驗(yàn)主要是通過仿真軟件來完成。模擬單元電路里,利用Multisim電子電路仿真軟件來完成運(yùn)算放大器和有源濾波器以及直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì);在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,利用MAX+PLUS II軟件完成DDS數(shù)字頻率合成的實(shí)驗(yàn);微處理器單元,利用PROTEUS軟件完成單片機(jī)的并行和串行通信實(shí)驗(yàn)。這樣在不需要任何實(shí)驗(yàn)儀器和元器件的情況下,為學(xué)生提供了一個(gè)展示才華的平臺(tái),充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。

四、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考核標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)教育領(lǐng)域使用的最普遍的考核方式仍是閉卷考試。閉卷考試對(duì)于考核學(xué)生的知識(shí)掌握情況是非常重要的,但對(duì)于綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門技術(shù)性實(shí)踐性和綜合性非常強(qiáng)的課程,不適合采用閉卷考試對(duì)學(xué)生能力進(jìn)行考查。

為了真正鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,對(duì)這門課的考核采取如下方式:平時(shí)上課出勤、答疑以及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性占20%;實(shí)驗(yàn)占30%(其中課前預(yù)習(xí)的情況比重占80%);最后50%的成績(jī)是學(xué)生的作品。學(xué)生可以完成一個(gè)老師指定的題目,在確定最佳設(shè)計(jì)方案后,到實(shí)驗(yàn)室完成了系統(tǒng)單元電路的仿真,進(jìn)行安裝、測(cè)量和調(diào)試,把實(shí)際的設(shè)計(jì)作品做出來。也可以根據(jù)學(xué)科專業(yè)方向并結(jié)合自身興趣,自主選擇一個(gè)課題作為課程的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,經(jīng)過系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、電路實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試完成一個(gè)完整的電子作品;最后通過驗(yàn)收、答辯、總結(jié)、演講結(jié)束課程的學(xué)習(xí)。在系統(tǒng)的制作和調(diào)試過程中,讓學(xué)生想方設(shè)法采取各種措施解決所遇到的實(shí)際問題,不斷調(diào)整參數(shù),修改和完善設(shè)計(jì)方案,得到真正的訓(xùn)練。

篇9

論文關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);實(shí)踐教學(xué);全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽;項(xiàng)目教學(xué)

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是由原國(guó)家教委和電子工業(yè)部組織的面向全國(guó)高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生的競(jìng)賽項(xiàng)目,是我國(guó)高校中舉辦時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)施范圍廣、參與學(xué)生最多的競(jìng)賽之一,已成為考核大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的一個(gè)重要標(biāo)尺,得到了高等教育界和社會(huì)的廣泛認(rèn)可。大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)高校電子專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面的改革起到了積極的促進(jìn)作用,為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力搭建了良好的平臺(tái)。在沈陽工程學(xué)院,經(jīng)過多年實(shí)踐,在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽平臺(tái)上對(duì)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革,并取得了一定的效果。

一、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)中存在的主要問題

目前各高校由于觀念、資金、師資和環(huán)境等方面的原因,單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)存在以下幾方面問題:

第一,實(shí)踐教學(xué)觀念仍存在偏差。由于受傳統(tǒng)文化教育觀念的影響,部分師生重理論、輕實(shí)踐的觀念仍客觀存在,實(shí)踐教學(xué)缺乏整體性、關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性,仍處于理論課程的從屬部分,甚至部分實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)流于形式。

第二,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端仍然存在。實(shí)踐教學(xué)課程的設(shè)置較為零散,順序和內(nèi)容仍需優(yōu)化;在開設(shè)的實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證型的內(nèi)容多,開放性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少,同時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容存在單一性,而多知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)少,并且在所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程中缺少與工程實(shí)際相結(jié)合的綜合性、研究性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,不利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展和綜合能力的提高。

第三,實(shí)踐教學(xué)師資力量有待提高。教師中能夠滿足實(shí)踐實(shí)訓(xùn)技能要求的人數(shù)比例不高,一部分年輕教師從高校畢業(yè)后進(jìn)入學(xué)校從事教學(xué)工作,缺乏實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的專門訓(xùn)練,自身尚不能成為行家,難以勝任相關(guān)的實(shí)踐指導(dǎo)工作。

第四,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投資有限,校內(nèi)外實(shí)踐基地的建設(shè)不盡完善,不能滿足教學(xué)實(shí)踐的需要。

第五,實(shí)踐教學(xué)缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)與考核方法?,F(xiàn)行的教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制不能起到強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和鼓勵(lì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革創(chuàng)新的積極性,相反存在著制約傾向。

二、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革

大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的目的在于推動(dòng)電子信息類課程建設(shè),引導(dǎo)高等學(xué)校在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng),培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)、提高學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力;吸引、鼓勵(lì)廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng),為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。本文從師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式等方面探討實(shí)踐教學(xué)改革。

1.師資隊(duì)伍建設(shè)

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,教學(xué)內(nèi)容往往落后實(shí)際幾年甚至更多,這就要求教師能適應(yīng)和趕上這種發(fā)展、變化,要有更寬更新的知識(shí)面和更豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),不斷地將新內(nèi)容、新技術(shù)、新方法充實(shí)到教學(xué)中去。我們研究制定了教學(xué)隊(duì)伍知識(shí)、技術(shù)不斷更新的科學(xué)有效的培養(yǎng)培訓(xùn)制度。鼓勵(lì)教師到國(guó)內(nèi)知名高校和高新技術(shù)企業(yè)學(xué)習(xí)深造,同時(shí)積極邀請(qǐng)高水平的技術(shù)人才給教師作報(bào)告。

2.依托電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽豐富單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

(1)優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。制訂實(shí)踐教學(xué)大綱時(shí)應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整學(xué)時(shí),以順應(yīng)單片機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)現(xiàn)有的教材進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p,刪除一些課本中的老化的、無關(guān)緊要的、過于理論化或抽象化的內(nèi)容,增加一些在生產(chǎn)生活中可能運(yùn)用到的真實(shí)案例和最新的單片機(jī)理論知識(shí),通過實(shí)際案例將抽象的理論具體化。在教學(xué)中,適當(dāng)加強(qiáng)C語言的學(xué)習(xí),讓學(xué)生既能看懂匯編語言也能夠運(yùn)用C語言將復(fù)雜的程序簡(jiǎn)單化。

(2)推廣應(yīng)用proteus仿真軟件及keil編譯軟件。Proteus仿真軟件上有國(guó)際通用的虛擬儀器及電子元器件庫,學(xué)生可以更加方便地進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)和仿真測(cè)試,觀察電路的工作狀態(tài)及軟件運(yùn)行后的變化情況。同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)課件等形式引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)使用keil軟件。在單片機(jī)中,所有硬件電路設(shè)計(jì)、對(duì)應(yīng)軟件都可以在proteus和keil平臺(tái)上進(jìn)行。Keil完成單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試,proteus完成硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果查看。這些軟件極大地開拓了單片機(jī)的學(xué)習(xí)空間,降低了單片機(jī)的學(xué)習(xí)成本,提高了學(xué)習(xí)效果。轉(zhuǎn)貼于

3.結(jié)合電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,改進(jìn)單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式

(1)項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用。建立以任務(wù)或項(xiàng)目為教學(xué)主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的實(shí)踐教學(xué)模式。在學(xué)生最初接觸單片機(jī)課程時(shí),將單片機(jī)在實(shí)踐生產(chǎn)的應(yīng)用介紹給學(xué)生,并將科研項(xiàng)目或往屆電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的作品(如多功能函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字存儲(chǔ)示波器等)帶進(jìn)課堂,激發(fā)學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)興趣。通過實(shí)踐的操作,帶領(lǐng)學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中深化理論知識(shí)的學(xué)習(xí),并在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生完成創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的能力。課程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不僅要求學(xué)生具有獨(dú)立分析問題和解決問題的能力,更加對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力提出一定要求。在教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)下,學(xué)生根據(jù)電子競(jìng)賽方向設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義的電路,這不僅是對(duì)學(xué)生綜合能力的提升,更是為學(xué)生將來走向社會(huì)成為應(yīng)用型人才打下良好基礎(chǔ)。

(2)以競(jìng)賽為契機(jī),推進(jìn)單片機(jī)課外教學(xué)。作為一門知識(shí)更新速度較快的課程,單片機(jī)教學(xué)的實(shí)戰(zhàn)性得到重視。在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的推進(jìn)下,學(xué)生逐漸走出課堂,不僅僅滿足于平時(shí)課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容,而是自動(dòng)自發(fā)地走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,將單片機(jī)的學(xué)習(xí)當(dāng)做課余生活的重要組成部分。我校為學(xué)生成立了開放性實(shí)驗(yàn)室,并為學(xué)生購(gòu)置了AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板、51系列單片機(jī)試驗(yàn)箱等最新實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作中使用到的各類元器件。同時(shí)教研室機(jī)房的每臺(tái)計(jì)算機(jī)均配備了keil編譯軟件和proteus仿真軟件,使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中可先通過仿真軟件驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)思路、電路和程序的正確性,并在仿真成功后利用開發(fā)板或?qū)嶒?yàn)箱完成實(shí)驗(yàn)操作。以大賽為契機(jī),讓學(xué)生在以“取得名次為目標(biāo),提高能力為目的”思想指導(dǎo)下,主動(dòng)思考,勤于鉆研,通過大量電路板的繪制、編程仿真、調(diào)試等練習(xí)將動(dòng)手操作能力不斷地提到新的高度。

在整個(gè)競(jìng)賽的準(zhǔn)備過程中,學(xué)生表現(xiàn)出單片機(jī)學(xué)習(xí)的極大熱情,每次項(xiàng)目完成后教會(huì)學(xué)生做好總結(jié)和鞏固工作并鼓勵(lì)他們探索新的任務(wù),通過親身實(shí)踐獲得實(shí)際經(jīng)驗(yàn),養(yǎng)成科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度,掌握基本的科學(xué)方法,綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

(3)加深校企交流,為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造良好平臺(tái)。填鴨式的教學(xué)模式使得許多大學(xué)畢業(yè)生在就業(yè)后只會(huì)“紙上談兵”。為填補(bǔ)工程技術(shù)人才的空缺,真正讓學(xué)生帶著技術(shù)走向工作崗位,我校不斷通過與企業(yè)的交流進(jìn)行課程改革。近年來,我校與東軟集團(tuán)、中科院微電子所、中科院自動(dòng)化所、中科院計(jì)算所等多個(gè)企業(yè)均有合作,安排學(xué)生到生產(chǎn)線及公司研發(fā)部門參觀學(xué)習(xí),到相應(yīng)崗位短期實(shí)習(xí),許多在電子競(jìng)賽中涌現(xiàn)的優(yōu)秀人才更是被各企業(yè)錄用。

我校還建立了完整的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在平臺(tái)上,學(xué)生不僅可以獲取最新的單片機(jī)技術(shù)知識(shí)和科技資訊,還可以與往屆畢業(yè)生進(jìn)行在線交流,對(duì)目前的就業(yè)形勢(shì)、就業(yè)方向有更好的把握。促使學(xué)生提高自身水平,為順利就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。

4.單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)考核方式的改革

單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)考核重點(diǎn)考核和評(píng)價(jià)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力的掌握程度。改革過去主要以平時(shí)成績(jī)?yōu)橹骺己四J?,采取更加系統(tǒng)、合理并與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法相適應(yīng)的多樣化考核方式,促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的發(fā)展與提高。具體做法如下:平時(shí)出勤成績(jī)占20%,平時(shí)各章課題實(shí)驗(yàn)成績(jī)占40%,期終實(shí)踐技能考核成績(jī)占40%(其中,考核內(nèi)容完成情況占20%,課題報(bào)告答辯成績(jī)占20%)。

期終實(shí)踐技能考核內(nèi)容為完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)任務(wù)。為了有效、合理地組織考核,安排2~3人一組,每組內(nèi)容不同、難度相當(dāng),完成時(shí)間為3~4天。評(píng)分(包括系統(tǒng)測(cè)試、審閱課題報(bào)告和答辯)時(shí)間為1~2天。

篇10

關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);教學(xué)改革;六步教學(xué)法;應(yīng)用性

中圖分類號(hào): TP368.1-4;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1673-1069(2016)31-100-2

0 引言

單片機(jī)技術(shù)是目前電子技術(shù)領(lǐng)域PLC、嵌入式、單片機(jī)三大主流技術(shù)之一,單片機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、生活中已經(jīng)得到了廣泛而深入的應(yīng)用。單片機(jī)教材種類繁多,版本五花八門,傳統(tǒng)的教材以匯編語言教學(xué)居多。在教學(xué)方法和教學(xué)模式上,國(guó)內(nèi)各高校具體實(shí)施時(shí)也是各有特色。在培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力方面,每個(gè)老師的重視程度以及學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果也是參差不齊。但有一點(diǎn)大家都必須承認(rèn),很多學(xué)生學(xué)完單片機(jī)后,不能靈活的應(yīng)用到工程實(shí)踐中,甚至到畢業(yè)時(shí)還不會(huì)用單片機(jī)做個(gè)小系統(tǒng),這一點(diǎn)從學(xué)生的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計(jì)中可見一斑。因此,剖析傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的不足,改革教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容,探索出真正能夠培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、達(dá)到理想教學(xué)效果的教學(xué)方法勢(shì)在必行。

1 單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

在傳統(tǒng)的教學(xué)中,筆者和全國(guó)很多高校教師一樣,采用的教材為純匯編語言教材,講課過程是采用先理論后實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式,理論學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),比如80(理論)+16(實(shí)驗(yàn)),而且實(shí)驗(yàn)課一般安排在課程結(jié)束前的幾個(gè)周進(jìn)行。理論和實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重脫節(jié),實(shí)踐環(huán)節(jié)給學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)太少,很多學(xué)生都是學(xué)的稀里糊涂,一知半解??己朔绞揭话愣疾捎美碚摴P試閉卷進(jìn)行,難以考查學(xué)生能力。這種傳統(tǒng)方式已經(jīng)嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。存在的主要問題有以下幾個(gè):

1.1 教材選擇落后,教學(xué)內(nèi)容滯后

很多老師固守成規(guī),不愿意嘗試使用新教材,學(xué)習(xí)新內(nèi)容。喜歡吃老本,用慣了匯編語言版本教材,而不愿換用C語言版本教材,在教學(xué)中重視匯編語言的教學(xué),對(duì)于單片機(jī)各單元硬件模塊、寄存器、功能指令講解過于詳細(xì),導(dǎo)致學(xué)生難以理解,對(duì)于程序設(shè)計(jì)也僅僅是數(shù)據(jù)的運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、寄存器的操作使用等,沒有涉及什么實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目。指令種類太多,難以記憶。學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣,感覺枯燥無味,上課無精打采。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇不足以滿足教學(xué)要求

很多高校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,多為8051單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱式,且老化陳舊。這種設(shè)備一般會(huì)配帶實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,連線、原理、程序清單都會(huì)給出,學(xué)生只需要按照說明書連線,然后運(yùn)行程序結(jié)果就出來了,沒有什么實(shí)質(zhì)性教學(xué)意義。開放性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)較少,學(xué)生沒有機(jī)會(huì)按照自己的設(shè)計(jì)思路去動(dòng)手實(shí)踐,不能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

1.3 開發(fā)平臺(tái)和學(xué)習(xí)用器件跟不上技術(shù)發(fā)展

有很多學(xué)校還在學(xué)8051單片機(jī),器件還在用鎖存器、AD、DA等,其實(shí)現(xiàn)在有很多單片機(jī)已經(jīng)集成了很多電路,如STC15、STM32、PIC、STM8單片機(jī)等,開發(fā)應(yīng)用起來很方便。在教學(xué)中,很多老師跟不上現(xiàn)代電子技術(shù)和芯片的發(fā)展,還在使用已經(jīng)落后的芯片和開發(fā)手段,與現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)要求已經(jīng)脫節(jié)。學(xué)生學(xué)習(xí)后也用不上,導(dǎo)致學(xué)好無用的尷尬局面。

1.4 考核偏重理論,考核方式單一

多數(shù)高校在單片機(jī)課程考試方面,依然采用傳統(tǒng)紙質(zhì)試卷考試,基本是對(duì)單片機(jī)概念、指令和部分知識(shí)的片面考核,難以體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐能力,即使考1OO分的學(xué)生,可能也不會(huì)編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序。筆者的一個(gè)2011級(jí)畢業(yè)生在答辯時(shí)曾告訴我,她連晶振都不認(rèn)識(shí),更不用說設(shè)計(jì)出類似點(diǎn)亮流水燈的簡(jiǎn)單項(xiàng)目了。可見學(xué)生的創(chuàng)新能力、開發(fā)設(shè)計(jì)能力、編程能力難以得到系統(tǒng)鍛煉。

2 教學(xué)改革與六步教學(xué)法探索與實(shí)踐

從以上教學(xué)中存在的問題可以看出,單片機(jī)教學(xué)改革已刻不容緩。高校要轉(zhuǎn)型,高校教師也要轉(zhuǎn)型,變則通不變則廢。作為高校教師,要敢于改革、敢于實(shí)踐和教學(xué)創(chuàng)新。

六步教學(xué)法具體內(nèi)容及實(shí)施方法如下。

2.1 教

教什么?針對(duì)一門課程,這是任課老師首先思考的問題。我們要分清主次,抓主要矛盾,必須突出重難點(diǎn)。單片機(jī)課程教學(xué),老師應(yīng)該教給學(xué)生的知識(shí)主要是五個(gè)方面:①單片機(jī)最小系統(tǒng),包括芯片引腳功能、晶振和電源、復(fù)位電路;②對(duì)單片機(jī)任意I/O口的操作,輸出控制電平高低,輸入檢測(cè)電平高低,進(jìn)行C語言編程控制引腳工作;③定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,重點(diǎn)掌握最常用的方式2,學(xué)會(huì)計(jì)算初值,學(xué)會(huì)編寫定時(shí)程序;④中斷,包括外部中斷、定時(shí)器中斷和串口中斷;⑤串口通信,掌握單片機(jī)之間通信、單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間通信、單片機(jī)與無線模塊通信等。老師只要通過一定的手段和方法把這些核心知識(shí)給學(xué)生講清講透即可。

2.2 學(xué)

學(xué)什么?怎么學(xué)?這是學(xué)生要思考的問題。對(duì)于學(xué)生,關(guān)鍵要掌握住一門課的最重要內(nèi)容,有些是必須學(xué)的,有些只需了解即可,甚至有些內(nèi)容你沒有必要關(guān)心。針對(duì)單片機(jī)課程,筆者認(rèn)為學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi),只需要花精力學(xué)習(xí)芯片引腳使用、最小系統(tǒng)接線、會(huì)點(diǎn)亮LED、會(huì)控制數(shù)碼管和液晶屏、會(huì)靈活利用中斷和定時(shí)功能、會(huì)進(jìn)行串口通信、無線模塊收發(fā)等就可以啦。這些核心內(nèi)容的學(xué)習(xí),可以按照老師安排的項(xiàng)目,如流水燈、交通燈、數(shù)碼管時(shí)鐘、萬年歷、溫濕度監(jiān)測(cè)、無線遙控循跡小車等課內(nèi)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行知識(shí)和技能的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

2.3 做

在理論知識(shí)學(xué)習(xí)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)中,老師可以再另外給學(xué)生布置一些學(xué)習(xí)任務(wù),學(xué)生也可以根據(jù)自己的特長(zhǎng)和興趣在網(wǎng)上找一些實(shí)例,進(jìn)行鞏固和練習(xí)。在練習(xí)的過程中,有可能一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制作完成,會(huì)涉及很多專業(yè)課程知識(shí),這樣又倒逼學(xué)生主動(dòng)去復(fù)習(xí)過去所學(xué)知識(shí),學(xué)生會(huì)帶著問題去翻書、查閱相關(guān)資料等。鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。

2.4 練

在“教、學(xué)、做”的基礎(chǔ)上,學(xué)生基本已經(jīng)掌握了單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,然后,教師就可以引導(dǎo)學(xué)生拓寬思路,增大知識(shí)面,通過大量的工程項(xiàng)目反復(fù)練習(xí),熟能生巧,練習(xí)的多了,設(shè)計(jì)的項(xiàng)目多了,會(huì)使學(xué)生獲得一定的成就感,就會(huì)激發(fā)學(xué)生的求知欲望。

2.5 研

就是研發(fā)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。不管是老師教,還是學(xué)生學(xué),都不能總是拘泥于課內(nèi)那幾個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目,簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)項(xiàng)目只是敲門磚。要想提升自己,就必須把目光瞄準(zhǔn)市場(chǎng)、了解企業(yè)崗位真正需要的知識(shí)和技能、熟悉生產(chǎn)和生活中單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用。

2.6 賽

教學(xué)中,教師可以組織小規(guī)模的單片機(jī)知識(shí)和技能競(jìng)賽、問題式和討論式比賽,也可以舉辦單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作大賽,也可以組織參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人大賽和其他各種級(jí)別和形式的專業(yè)競(jìng)賽。通過鼓勵(lì)學(xué)生參加比賽,能夠檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果,能夠以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促改,能夠鍛煉學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)作潛能,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和合作精神,提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)本領(lǐng)。

3 考核方式改革和后期能力提升

“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法在最后的考核方式設(shè)計(jì)上,要改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)筆試方式,最好采用過程考核和最終項(xiàng)目考核相結(jié)合,依據(jù)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)和做項(xiàng)目的表現(xiàn)給出過程考核分,期末考試采用教師指定項(xiàng)目或?qū)W生自選項(xiàng)目進(jìn)行考核,做到獨(dú)立設(shè)計(jì)、獨(dú)立制作和安裝、獨(dú)立編程和調(diào)試,然后進(jìn)行成果答辯,最終給出項(xiàng)目考核分。

4 結(jié)束語

在教學(xué)中,筆者進(jìn)行過深刻反思,到底怎么教才能讓學(xué)生愛學(xué)、樂學(xué)呢?“教、學(xué)、做、練、研、賽”六步教學(xué)法是筆者在教學(xué)中的一點(diǎn)總結(jié)和體會(huì),不能算是十分成熟和成功的教學(xué)模式,每個(gè)學(xué)校和不同的老師,想必都有自己的思考和看法,有道是教學(xué)有法、教無定法、貴在得法。但在教學(xué)改革中,沒有終點(diǎn),高校教師要不斷創(chuàng)新、不斷拓寬教學(xué)思路、更新教學(xué)方法和手段、提升教學(xué)能力和知識(shí)水平,才能跟上現(xiàn)代化教育發(fā)展步伐。教學(xué)改革,我們永遠(yuǎn)在路上!

參 考 文 獻(xiàn)