单片机课程设计总结第1篇

（重庆三峡学院 重庆 404000）

摘要：针对单片机实训体系存在的理论与实践脱节、缺乏工程应用能力培养等问题，本文介绍了相关的改革情况。采用项目化模式组织理论教学和工程开发模式组织实践教学，将理论教学与实践教学紧密结合起来；改革单片机课程设计模式，增加课题宣讲、系统验收答辩等环节，促进学生动手能力及自主学习能力的培养；组建单片机兴趣小组及与大学生创新性实验的结合，促进课内外单片机学习的良性互动。实践证明，单片机实训体系的多层次多模块改革，提高了学生的应用能力及综合素质，改革经验具有一定的推广价值。

关键词 ：单片机实训课程；教学改革；应用型人才

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2015）02-0060-04

作者简介：谢辉（1969—），女，硕士，重庆三峡学院教授，研究方向为工业测控系统的教学和研究。

基金项目：重庆市教委教改项目“单片机课程‘项目导向型’教学模式的研究与实践”（项目编号：113013）；重庆三峡学院教改项目“应用本科单片机课程实训体系的教学改革”（项目编号：JG120668）

一、现代工程对应用型人才的要求及现行教学模式的不足

现代工程对应用型人才的工程素质与实践能力的要求不断提高。工程素质是一个技术人员创新意识、团队意识及知识技能等的内化表现，实践能力则体现为一个技术人员分析问题、解决问题的外在执行力，二者相辅相成，是应用型人才培养的重要指标。高等院校工程教育是培养造就合格工程师的主渠道，需要每门专业课程理论与实践的有机联动，特别是实训课程的系统化培养。

单片机是现代测控的核心。“单片机原理及应用”是电子、机电等专业的一门重要的专业基础课，同时也是一门软硬件技术结合紧密、理论性与实践性强的课程。特别是单片机实训课程，是对学生进行专业的技能训练，巩固和加强所学理论知识，培养学生动手能力和工程素质的重要环节，与单片机理论课程具有同样重要的地位。

“单片机原理及应用”课程在我院开设多年，虽实践教学经验较丰富，但单片机实训课程体系还存在着很多问题，主要体现在以下几个方面：

第一，单片机实训课程与理论教学结合不够紧密。目前的单片机课程教学仍主要注重理论知识的传授，课堂教学以单元章节划分知识体系，课内实训以验证性实验为主，学生无法将理论知识与实训有机地结合起来。到了课程设计阶段，学生很难对实训课题有一个整体性的认识，不知道软硬件如何分工，如何开展模块化程序的编写。许多时候课程设计变成了教师做课题，学生只能做简单的电路焊接、程序录入等工作，没有达到培养学生应用能力的效果。

第二，实训课题与生产实际结合不够紧密。课程设计是学习单片机系统设计与开发的综合过程的重要环节，实训项目应该与生产实际紧密联系。但目前绝大多数的实训项目都主要停留在理论分析、绘制原理图、编写程序及电路板焊接等方面，对单片机系统在生产实际中可能遇到的重要问题如故障排查、系统优化、抗干扰、性价比等很少涉及。

第三，对学生实践能力与创新精神的培养不足。工科的学生最重要的专业素质就是实践能力与创新精神。单片机课程实训涉及电子、传感、程序设计及系统集成等多方面的知识，是培养学生专业素质优质的载体。但由于现行课程体系的条块分割，课程实训没有与课外实践及相关课程知识进行有机衔接。为保证课程设计在规定的学时内完成，实训项目往往省略了文献资料查阅、设计方案论证、任务分解及答辩等诸多步骤，直接给出一个可以完成的任务。这样，学生的实践能力很难有实质性的提高。

总体来说，现行单片机实训课程任务较单一、考核不够全面，对学生应用能力的培养还停留在较低的层面上。为促进学生实践动手能力的培养及工程素质的提高，单片机实训课程改革十分必要。

二、单片机实训课程体系的改革

单片机课程实训体系的改革，最重要的是通过理论课程学习及实践项目训练，使学生能站在工程应用的角度，更深入地理解单片机的理论知识，掌握单片机系统的开发流程，提高分析问题解决问题的能力，最根本的目的是培养良好的职业应用能力。为此，实训课程的改革主要做了如下几个方面的工作。

（一）项目化教学模式的构建

打破传统的理论教学与实践教学相分离的教学模式，将单片机课程规划为基础知识、单元技能及综合能力三个层次，采用项目化教学模式组织理论与实践教学。

根据电子信息应用本科的人才培养定位将课程内容进行优化重组，精心编选了6个非常贴近实际的工程项目，编写出版了相应的单片机项目化教材。每个项目就是一个相对独立的单片机应用系统，包含单片机的一个或若干个知识模块，从实现实用性、能力化的教学目标；每个模块又由一个或多个任务组成，将单片机应用技术的知识点、能力点加以整合和重组，贯穿在以职业能力培养为核心的工程项目中。

课程教学按照工程项目开发的模式，即“项目提出模块分解任务完成项目总结”的流程进行。如“单片机最小系统”项目是让学生理解单片机内部结构和最小系统的的简单应用，又将其划分为“51单片机初步认识”、“最小系统构成”、“流水灯控制器“、“简单程序设计”等几个主要任务，每一个任务就是一个或几个项目知能体系指标的具体体现。通过实物演示、多媒体授课及实验室任务程序的调试运行，将单片机理论教学与实验教学紧密结合。在每个任务的完成过程中，还有意识地通过实验思考题的形式引导学生进一步探索。如“彩灯控制器”，除常见的流水、追逐、跳跃等基本控制效果外，还引导学生思考多重跳跃、旋转及不规则闪亮效果，进一步思考更多LED组成点阵的控制方法，更深一层地思考I/O口不够用时的接口扩展问题及延时时间的控制问题；鼓励学生通过钻研教材及课余查阅资料提出想法，并将想法变成可行的系统设计框图；对一些技术难点留到课程设计阶段进行论证与解决。

（二）工程实践型课程设计的开展

课程设计是工科专业培养应用型人才的重要手段，也是单片机实训体系改革的重要环节，其主旨就是加强实训课题与工程实践的紧密联系，真正培养学生具备单片机系统设计开发的基础能力。课程设计改革主要做了课题论证宣讲、过程指导改革、规范设计报告及答辩验收等几个方面的工作。

1.实训课题论证与方案宣讲

课题论证是工程项目开发的一个重要环节，方案的优劣直接关系到后续开发难度、售后维护及产品性价比。在前期项目化教学的同时就有意识地引导学生开展横向与纵向的知识扩展，为课程设计做准备。如“数字电压表设计”横向的知识扩展包括不同种类A/D转换器的选择、显示器及键盘设计方案的比较，纵向的知识扩展包扩电压表量程的切换、电压表到万用表的转换，其他非电量，如温度、流量、湿度、压力的检测，从单机仪表到组网仪表的扩展等。在学生具备一定理论知识水平与实践能力的基础上，教师提出课程设计的要求，并给出相应的实训指导书，鼓励学生开始项目化小组筹备，寻找感兴趣的课题。教师指导学生到专业网站查阅资料、下载模块。必要的时候，还可以思考题的形式让学生写一份相应的文献综述。

课程设计阶段的第一个任务就是实训课题方案论证，要求以小组为单位充分讨论，进行一次公开的课题论证宣讲。宣讲内容主要包括设计方案选择、设计框图、系统原理说明、拟达到的技术指标及及拟解决的关键问题等。教师会在此过程中检查学生的前期准备工作，包括相应芯片数据手册、设计参考范例等，指出设计方案的优点及不足，对可能遇到的设计问题给出参考意见，要求针对方案宣讲中发现的问题再修改整理。如常做的“温度控制系统设计”，要求每个课题组明确控制背景、控制精度，进而选择合适的温度传感器与A/D转换器，鼓励学生选择性价比高的芯片，如内置A/D转换器的单片机，串行总线传输的小尺寸贴片封装的芯片，或一体化的数字温度传感器等，提示学生注意温度是大惯性控制量，需要一定的算法处理以提高控制精度。通过课题论证宣讲过程的训练，可让学生切实感受到工程项目开发的严肃性及系统性，意识到前期准备及系统规划的重要性，从而更全面深入地思考与解决问题。

2.项目化小组的开发过程训练

课程设计以贴近实际的项目化小组的方式开展。根据课题工作量的大小及各自的兴趣爱好，3~4人组成一个项目小组进行系统设计，包括硬件原理图设计、控制程序编写及调试、系统仿真验证及实物制作等。项目小组的形式既能发挥不同学生的能力优势，又有利于锻炼学生的团结协作及产品竞争意识。课程设计强调系统的整合及实践能力的培养，如管理程序编写、系统调试、故障排查、性能优化等，使其更贴近工程实践的开发过程。整个课程设计过程给予学生充分的自主学习与实践探索的机会，从而最大限度地调动学生的学习积极性，教师主要起到启发、把关和解决一些棘手问题的作用。对学生解决不了的难题，教师提出自己的观点和看法，必要时指导学生进行软硬件调试，观察实验现象，从而引导学生向正确的方向发展。如所做的“16×64点阵控制屏”，最先驱动方式是采用串行移位寄存器控制。当做16×16点阵实验时，一切正常，但扩展到16×64点阵，进行字幕左右移动时，会出现重影，通过教师指导及实验验证，确定是串行驱动方式带来的问题，改为并行驱动方式后，很好地解决了该问题。

3.规范设计报告及验收答辩

课程设计后期主要完成设计报告写作及实物验收和答辩。通过这些手段促进学生更全面深入地掌握项目开发各方面的技能。

（1）设计报告写作。进行设计报告写作培训，指导学生从课题任务、设计方案论证、设计内容、硬件及软件工作原理、系统调试、仿真及实物展示等几个方面进行阐述，并要求做实训总结，最后的附录按照规范格式附上完整的硬件原理图、元器件清单表、程序清单及实物照片，成为一份有价值的技术文档。通过培训，学生课程设计报告整体质量较好，报告言之有物、条理清晰、结构合理、描述完整，杜绝了原来抄袭芯片手册，缺乏实质内容的假大空形式。

（2）验收和答辩。原来的课程设计没有验收答辩这个环节，不利于学生总结反思项目经验。程设计引入验收答辩机制，检查学生是否认真完成课程设计及对专业知识的掌握和运用能力，也是确保考核评价真实公平的重要依据。验收主要从系统设计、功能演示、硬件质量及软件功能等几个方面进行考核，并进行作品之间难度的对比与竞争。答辩以小组为单位进行，要求以PPT形式展示课题所做主要工作，每个组员都要回答指导教师的1至2个问题。验收答辩促进学生对系统设计相关原理进行更深入地理解并总结反思项目经验，从而从考核层面督促学生更好地学习。课程设计的改革实现了从以前重结论重报告到重过程重能力的转变。

（三）实训过程的考核改革

考核方式改革是实训体系改革的重要方面。以往的实训课程考核形式相对单一，主要以实训产品及设计报告为考核对象，没有细致地考核实训过程及团队成员知识水平的真实情况。改革的重要理念是重视创新思维与实践能力的培养，采用形成性考核与终结性考核相结合，以能力考核为主的方式进行实训成绩的评定。考核内容主要由“综合能力考核”（30%）、“实训过程考核”（40%）及“总结与答辩”（30%）三部分组成。“综合能力考核”主要包括文献查阅、设计方案论证及课程设计报告等部分，重点考核学生对单片机理论知识及应用能力。“实训过程考核”主要考察学生实训过程的软硬件设计、编程及仿真、实验仪器设备的使用熟练程度、系统的查错与纠正等多方面的实践能力。“总结与答辩”也是实训考核的重要环节。通过课题总结，让学生明白系统设计性价比的重要性，实验室方案与工程实用方案的区别，课题存在的不足与可能的改进措施；验收答辩可以让学生对课题做全面的总结反思，端正学习态度、重视实践过程，重视知识点的细节学习。单片机课程考核方式的改革可以从根本上杜绝“高分低能”现象的发生，是促进学生创新思维和应用能力提高的重要手段。

（四）课外科技实践活动的有机结合

一些综合性的项目开发仅靠课内实验实训环节的训练是远远不够的，将课内实训与大学生课外科技实践活动及电子竞赛等环节有机结合，是培养专业技能、提高综合素质的一个重要途径。

组织成立单片机兴趣小组，建立QQ交流群，将一些优秀的单片机教程、设计范例、芯片手册及常用的单片机开发网址等资料上传到群里共享。每个同学的电脑上都安装了Keil和Proteus软件，相当于建立了一个虚拟实验室。学生可以选择感兴趣的课题进行开发验证，对课程实训过程中的一些技术问题在群里相互讨论并进行进一步的完善，教师也会针对一些难点问题在线答疑。对一些基础较好、能力较强的学生，推荐他们进入创新实验室进行更进一步的学习。

创新实验室是学生进行课余科技实践活动的平台，配备了完善的电子仪器、单片机开发装置及刻版机等设备。学生可以选择实训过程中一些难点课题或综合性较强的课题再进行研究，也可以结合大学生创新实验课题及大学生电子竞赛课题进行研究，甚至可以承担教师主持的研究课题中的一部分内容开展工作。学生在教师指导和高年级学长带领下，独立进行系统设计、编程调试、仿真验证、电路刻版直至实物完成，最后写出课题报告。实验室还要经常召开讲座，介绍一些新型单片机及先进设计方法，并进行设计作品的讲评。通过这些多模块、多层次的课外科研训练与实践训练，学生能够将单片机及其他相关学科知识融会贯通，具有一定的单片机系统综合开发经验，为今后从事相关工作打下了良好基础。

参考文献：

[1]谢辉，陈立万，陈强.以“工程素质”与“创新能力”为导向的电子信息应用本科人才培养模式的构建[J].教育与职业，2012（273）：109-110.

[2]嵇萍，徐香梅.面向创新能力培养的单片机课程教学改革探索[J].苏州市职业大学学报，2014（1）：88-89.

[3]谢辉，陈立万，王悦善.“理实一体化”单片机课程项目导向型教学法的探索与实践——以重庆三峡学院为例[J].职教通讯，2011（16）：46-47.

[4]谢辉，李洪兵，李焱.单片机应用技术[M].北京：清华大学出版社，2013.

[5]葛浩，林其斌.单片机课程设计教学改革与实践[J].实验技术与管理，2011，28（10）：138-140.

[6]郑梁，胡冀，徐平原，高惠芳，秦会斌.单片机课程设计的创新教育模式研究与实践[J].电子电气教学学报，2009，31（9）：99-101.

[7]王敏杰.以职业能力为本位的实训教学考评模式探讨[J].中国职业技术教育，2009（11）：33-34.

单片机课程设计总结第2篇

本文作者：焦咏梅高艳玲徐红作者单位：石家庄铁道大学四方学院

课程设计内容的改革

首先，探索全系专业课程体系框架，将内容紧密联系，增强内在逻辑性。把同一个培养能力范畴的同一类课程作为一个课程群，形成目标明确的课程群层次，把围绕一个技能培养目标的、含有若干课程的知识点抽象出来，在更高层次上连贯起来，使该技能的培养随课程设计的推进而不断递进、加深和拓展。如自动化专业的课程群层次结构。在课程群的建设基础上，我们的课程设计题目既要考虑前后课程纵向的贯通与衔接，又要充分考虑课程横向间的相互融合，实现整体优化。如把模拟电子、单片机、传感器课程设计内容纵向联系，递进升级，模拟电子课程设计题目应做到熟练掌握器件特性及参数计算，理解电路原理，并仿真出结果，使学生通过课程设计过“三关”，即“器件关”、“分析关”和“动手关”，此阶段培养了学生具备一定的硬件设计能力。在此阶段基础上进入下梯级，即单片机课程设计阶段。让学生在具备一定硬件设计能力的基础上学习系统软件设计，并且为了激发学生的学习兴趣，把电子电路和单片机课程设计进行横向优化组合。单片机题目要求学生应用电子电路的手段，即Protel原理图设计PCB设计并制版，做出实物，完成程序烧录，最终完成系统调试。结束时，学生亲身经历了硬件、软件的每一阶段，锻炼了学生工程应用能力。此阶段学生已具备了软、硬结合的能力，为进入下一个梯级做了充足的准备。课程设计的最高梯级传感器课程设计，即题目应综合模电、电子电路、单片机、传感器四类课程的理论知识，在具备软、硬件结合的能力的基础上，应用各类传感器采集数据，应用单片机、电路模块等手段完成一个应用系统的综合设计并做出实物，例如红外报警系统、温度检测系统设计、光敏元件控制系统等。培养学生结合实际应用的综合设计能力，做到环环相扣，相辅相成，为毕业设计打下良好的基础。

成绩评定体系改革

建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键，在注重结论正确的同时，应强调整个设计方案实施的全过程。1．撰写总结报告。总结报告是学生对课程设计全过程的总结，不能等同于平时的实验报告，因此内容要完善，格式要规范。此环节占总成绩的30%。2．实验动手能力。包括器件选择、仿真设计制版焊接、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神。此环节占总成绩的30%。3．学生实行全员答辩制。为避免学生互相抄袭或找人代做，我系自2009年开始施行课程设计全员答辩制度，每生5分钟自述，10分钟答辩，通过答辩情况给出答辩成绩。此环节占总成绩的40%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待，提高了学生的积极性和主动性，从而保证了课程设计的质量。

单片机课程设计总结第3篇

关键词：CDIO教学模式；创新能力；教学改革；单片机

中图分类号：TP368.1-4

《单片机原理及应用》是电子信息类专业非常重要的专业基础课，也是一门技术性和实践性很强的学科。掌握好单片机技术，对培养学生的工程素质，提高其职业技能，具有非常重要的作用。然而，由于该课程名词概念较多、逻辑连贯性较强、内容较抽象，学习该课程既要掌握单片机的内部资源及接口等硬件知识，又要掌握软件编程知识，还要结合电子技术、传感器技术和计算机技术等相关的专业知识，教与学的难度都非常大，导致该课程教学效果一直不太理想。本文从当前高校单片机教学存在的问题入手，结合多年的教学实践，提出基于CDIO教学理念的单片机教学改革的方案和措施。

1 单片机课程教学现状分析

单片机作为一门多理论、重实践的课程，传统的先基础后应用、重理论轻实践的教学模式无法有效解决理论知识的学习与实践能力的培养间的矛盾，严重影响了课程教学效果。目前，国内高校单片机课程教学中主要存在以下几方面的问题。

1.1 理论教学内容与教学手段有待改进

单片机的理论教学大多以传统结构为主线，采用“单片机内部结构工作原理指令系统程序设计接口技术系统设计”的顺序讲解。由于各知识点的学习相对独立，课程结束后，学生无法了解单片机开发的完整过程。同时，随着VLSI技术的发展，相关器件和接口技术发生了巨大变化，数字系统的设计方法也发生了根本性变化，但是MCS-51单片机作为教学的主流机型，其体系结构并没有发生革命性的变化，导致课程的理论教学落后于实践应用的矛盾日渐加深。其次，随着单片机技术的飞速发展，集成芯片不断更新，仿真软件大量涌现，单纯的PPT幻灯片演示不能满足教学的需要。

1.2 软硬件学习脱节，缺乏综合能力的训练

受客观条件限制，单片机的实验教学大多采用商品化的实验箱或开发板，围绕有限的知识点进行验证性实验，缺乏综合项目的实训。普遍做法是，学生按实验指导书“照方抓药”，进行简单连线并下载实验程序，用万用表、示波器等观察实验结果。由于大量的实验都是按照实验指导书完成，学生缺少独立思考、独立动手的机会，导致大部分学生不会自行编写程序，更不会扩展实验或设计新的实验内容；另一方面，由于学生不了解实验箱的电路结构，无法建立单片机软、硬件结合的系统设计理念，导致大部分学生系统开发经验严重缺失。

1.3 考核评价方式过于单一

目前，大部分高校单片机课程考核方式较单一，闭卷考试多，开卷考试少；笔试形式多，答辩形式少；理论考试多，实际操作技能的考试少；一考定成绩的终结性考试多，多考综合评价的形成性考试少。这种客观性较强、偶然性较大的考核方式，无法全面、客观地反映学生的真实水平。特别是对于单片机这种“硬件概念抽象难理解、软件应用多样难设计”的实践性较强的课程，时间一定与答案唯一的传统考试形式只能在一定程度上考查学生对某些知识点的记忆能力，无法灵活考查学生分析问题与解决问题的能力。

2 基于CDIO的课程教改探索

针对单片机教学中存在的主要问题，根据平时教学中的经验和体会，以提高学生解决实际问题的能力为目标，对《单片机原理与应用》课程教学采取了下列改革措施。

2.1 以项目为载体，优化整合教学内容

CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式从以教师、教材和课堂为中心的“旧三中心论”过渡到以学生、学习和学习效果为中心的“新三中心论”，倡导“做中学”和基于项目的教学。基于CDIO的教学理念，我们精选最新出版的教材并对教材内容优化整合，将单片机的理论教学内容分为内部硬件资源、软件编程、外部硬件接口三大模块，并将有关知识点分解到各项目中。其中，内部硬件资源模块主要包括CPU、定时器、SCI串口、内部RAM等模块；软件编程模块在简介汇编语言的基础上，以C51编程为主；外部硬件接口包含外扩的存储器模块、IO扩展模块、外部总线（I2C总线、SPI总线、USB总线、CAN总线等）模块、LCD液晶显示、传感器等专用设备模块。为了降低学习难度，使课程更具有条理性和可实施性，我们将项目按功能划分成若干模块，根据模块功能的大小，又将模块划分成若干子任务贯穿于课堂授课。例如并行口的应用划分为发光二极管控制、数码管控制、按键扫描及液晶控制显示等子模块，每个子模块又设计为逐步提高的子任务。如针对数码管控制，设计为“静态显示单字符静态显示多字符动态显示单字符动态显示多字符”等不同层次的子任务，各个子任务的控制电路、程序间相互关联，学生在前一个子模块基础上，仅做少许改动，就可开发出另一个子模块。这种基于项目的化整为零的课堂授课方式，能够充分激发学生的学习积极性，有效调动教学双方的课堂互动，提高课堂教学效率。

2.2 通过多维立体式实践教学，体会“做中学”

根据单片机课程的知识点，我们按照基础项目、简单项目、综合项目三种不同层次精心设计实训项目，如图1所示。

图1 层次化的单片机实训项目

其中，基础项目完成对基础知识和技能的培训，如通过“单片机最小系统板的设计与制作”使学生了解并认知单片机的几大功能模块；简单项目完成对单片机基本模块的设计制作，如图2所示，通过层次化的模块设计，使学生掌握单片机的硬件资源及软件编程；综合项目由学生独立构思、设计、实施和运作，如通过“自动响铃系统”、“智能交通灯控制器”等应用系统的设计使学生熟知单片机应用系统的软硬件开发与调试过程。为帮助学生尽快地进入到项目设计中，在项目实施前通过实物展示将往届学生的设计成果带进课堂，使学生对单片机系统有感性认识，并引导学生进行讨论。在项目实施过程中，通过“Proteus+Keil+单片机开发板+课程设计+学科竞赛”的多维立体式实践教学，让学生在做中发现问题，经过讨论分析或教师指导后解决问题，在不断修正错误的过程中积累实战经验。

图2 简单项目模块

2.3 实行分组项目设计，推进团队协作学习

把CDIO思想引入单片机的课程教学，目的之一是培养学生的团队合作及项目研发能力，让学生在团队环境下获得较真实的软硬件开发经验，提高学生在项目规划、工作分配、成员交流等多方面的能力，培养学生积极向上的合作精神。在微型项目的设计及后续的课程设计中，我们采用学习小组的形式，一般3-4名学生一组，每组推选1名组长，在组长的带领下，各组成员相互合作、相互交流，在培养实践能力、掌握理论知识的同时，还注重职业素养的提高。

2.4 采取多元考核评价方式

以CDIO倡导的“过程评价”为基础，关注知识、技能的学习过程，关注实践环节及工程应用能力，关注学生、教师不同主题的评价。为保证客观、真实地反映学生的实际水平，《单片机原理及应用》的总评成绩由平时成绩、项目模块成绩、期末考试成绩三部分组成，并将课程的考核贯穿于课程教学的全过程。其中，平时成绩占10%，包括课堂表现、课后作业等；项目模块成绩占40%，每组完成4-5个项目，主要考核硬件组装、故障排除、软件调试、软硬件统调、系统性能检测及仪器使用等。项目考核采取多元化的评价方式，学生先演示自己的设计作品，教师、同学、小组成员等根据作品完整性、创新性和实用性分别打分，最后由教师根据多方评价综合量化得到每个人的成绩；期末考试占50%，包括笔考和综合性设计考试（各占25%）两部分。笔考闭卷与开卷相结合，闭卷考主要考查学生对基础知识、基本理论的掌握程度，总分30分，题型主要为填空题、选择题、判断题等客观题，考试答案唯一；开卷考主要考查学生对知识的应用能力，总分70分，题型主要为分析题和程序设计题，试题答案不唯一，旨在引导学生开阔思路，提高学生发现问题和解决问题的能力。综合性设计考试包括一个单片机实用系统的硬件设计、软件编写调试、系统统调、功能测试、课程设计报告，旨在全面考查学生对单片机应用所需基本知识和技能的掌握程度。

3 结束语

将CDIO理念运用于我院的《单片机原理及应用》课程教学改革，经过连续3个年级的教学实践，收到了较为理想的教学效果。学生的学习兴趣有所提高，实际动手能力有所增强，同学间的合作意识和交流沟通能力得到了培养，对后续课程的学习、毕业设计及就业有很大帮助，还需在今后的教学实践中不断探索与完善。

参考文献：

[1]王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式---基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究.2009（04）.

[2]王刚.CDIO工程教育模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009.

[3]曾虹，戴国骏，刘鹏.高校单片机课程教改研究[J].计算机教育，2011.

作者简介：王艳玲（1965-），女，山东济南人，教授，获山东大学无线电物理硕士学位，研究方向：汇编语言、单片机原理等计算机硬件课程的教学及图像处理、信息隐藏等。

单片机课程设计总结第4篇

【关键词】单片机 理论与实验 课程设计 协同教学

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）31-0243-01

引言

单片机理论、实验和课程设计相关课程体系是各高等院校电子电气信息类工科专业基础专业课程设置的重要组成部分，为大学生深入学习掌握单片机的基本原理，设计方法，实践应用等打下基础。大多数理工科高校开设这些课程，对学生进行综合培养。对于单片机的理论与实践教学，既可以选择汇编语言，也可以选择C语言进行。在高校的实际教学工作中，大多数老师是选择汇编语言进行教学的，因为从汇编语言入手能更好的掌握单片机的硬件资源使用原理等，也有部分老师是直接使用C语言进行教学，认为汇编语言编程过于繁琐，而C语言编程能够在将来的实践工作中得到更好的应用。本文通过总结作者多年来在单片机相关课程教学积累的经验和教学研究心得，以51单片机理论、实验和课程设计教学为例，对如何在使用不同编程语言进行繁琐和复杂的教学中使学生更好地掌握单片机知识体系进行了探讨。

1.单片机理论教学

1.1 汇编语言理论教学

单片机是一个把中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、并行IO接口、串行IO接口、定时器计数器、时钟振荡电路等集成在一起的控制芯片，硬件资源简单且丰富，也易于扩展电路，所以单片机的学习侧重点首先在于掌握硬件资源使用方法。因为汇编语言实际上是CPU能够识别的机器码的助记符，从汇编语言入手开始教学，能够使学生更好地掌握单片机的硬件资源使用原理。使用汇编语言编程可以很方便地对单片机存储器地址直接进行存取操作，也能很方便地对存储器地址进行整体安排分配，前提是对单片机硬件资源非常熟悉，能够灵活调用。比如指令MOV、MOVC和MOVX可以分别访问单片机内部的数据存储器、程序存储器和外部扩展的数据存储器。汇编编程的缺点在于进行算术运算和逻辑判断跳转等比较繁琐。

1.2 C语言理论教学

国内的单片机C语言程序设计教程多数的编排都会在前面开始的章节介绍单片机硬件资源以及汇编语言指令系统，然后以更大篇幅讲述C语言程序设计语法和针对硬件资源的编程。针对单片机的C语言程序设计语法与计算机C语言高级程序设计编程语法基本一致，而针对硬件资源的指令又类似于汇编语言指令系统，所以应该可以说单片机C语言程序设计是计算机C语言高级程序设计和汇编语言指令结合体。要掌握好C语言编程依然要对于单片机的硬件资源理解透彻并能灵活调用。但是C语言针对硬件资源的指令与汇编语言指令比较起来却不如汇编那么直观，也不如汇编指令那样更加有助于单片机硬件体系结构的理解。

为了使初学者能够更好地理解单片机硬件体系结构，掌握硬件资源的调用，选择汇编语言进行教学显然是更加合适的。

2.单片机实验教学

单片机作为电子电气信息类专业的一门专业基础核心课程，比某些专业基础课程如电路原理、数字电子技术、模拟电子技术等更加注重编程实践的练习。单片机实验课程一般都是配套安排在单片机理论课程的下半学期，这样能够更加有助于理论的理解和掌握。作为理论课程的配套课程，单片机实验课程在教学上必须与理论课程保持一致性，选择汇编语言进行实验教学就是必然和最好的选择。

在实验设备的选择上，学院实验室早期购置过星研单片机Star ES51实验箱，后来又购置了大批光佑STC开发板，可以两者选其一。

早期的单片机实验都是集中在实验室进行，两人共用一台实验箱，通过连线和读写配套程序仿真运行来进行实验。这样的实验有一些明显的不足，比如配套程序调用了很多键盘显示的子程序，而这些子程序没有直接给出来，实验箱的很多硬件电路连接也没有给出详细原理图，所以造成了实验结束后多数学生也是对实验原理和编程似懂非懂的结果。

有了STC开发板后，每个学生可以分配一块开发板，各自进行单片机的编程仿真实验，还可以将开发板带回宿舍课后继续练习，实验可以更方便地进行。实验开发板的原理图清晰，例子程序丰富，通过读写配套例程可以较好的掌握单片机的基本原理。

显然使用汇编语言选择STC开发板进行单片机实验是实验教学的最好安排。实验课程的要求注重于单片机基础知识的掌握和硬件资源的调用。

3.单片机课程设计教学

单片机课程设计的安排是为了进一步提高学生的实践能力，所以课程设计的教学就不再局限于基本原理的掌握，而是必须达到更高程度的实践效果。汇编语言编程有利于对基础知识的理解和单片机硬件资源的掌握，却不利于复杂逻辑的处理。所以在学生已经基本掌握了基础理论的情况下，课程设计选择C语言编程，可以让学生更加方便的进行复杂程序的编写。

单片机课程设计实践项目内容的安排上，必须注重单片机内部和外部硬件资源的综合调用，以便完成具有实际意义的综合程序的编写。课程设计实践项目安排了可以综合调用单片机I/O口资源进行键盘扫描数码管显示以及中断处理的实现计算器功能的程序编写，和能够使用I2C总线进行通讯的AD/DA处理的程序编写。这两种程序的综合度和复杂度都远远大于单片机实验题目的要求。从实践结果来看，通过这种综合性复杂程序的编写练习，能够大大提高学生的开发设计实际项目的动手实践能力。

结束语

在我国大力实行人才战略强调人才培养的大环境下，本文作者所在高校也响应国家号召加强本科生培养，实施卓越工程教育，取得了积极可喜的成绩。本文积极探索和提高单片机理论实验课程设计协同教学的方法，取得了长足的进步和发展，也得到了学生的高度认同。以此方法培养出来的本科生在参加全国大学生电子设计竞赛的过程中也取得了骄人的成绩。本文作者经验和方法也可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]李朝青.单片机原理及接口技术（第4版），北京航空航天大学出版社，2013.7

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程――入门、提高、开发、拓展， 电子工业出版社，2009.1

[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例――基于8051+Proteus仿真（第2版）， 电子工业出版社，2012.10

单片机课程设计总结第5篇

关键词：微机原理；施教对象；讲授艺术

中图分类号：G64文献标识码：B

文章编号：1672-5913（2007）04-0016-03

1 引言

“微机原理与接口”课程（以下简称“微机原理”）一直作为高等院校电类各专业、计算机专业、机械设计制造及自动化、机电一体化、过程装备与控制、化工仪器仪表等工科专业必修的课程之一（电类为专业基础课）。近年，随着计算机技术、微电子技术的飞速发展，微机及其相关的技术以超常的速度跟进，新技术新设备层出不穷，使得微机原理课程的内容越来越多；另外，计算机及其相关产品越来越多地冲击着人们的工作方式和生活方式，高等院校中越来越多的理工科专业要求开设微机原理（计算机硬件基础）课程。然而，正是微机原理课程教学内容量大, 教学对象面广,各类专业的学生基础差别较大，使得非计算机、非电专业的学生感到抽象难学；另外，部分学校课程名称及授课内容较混乱，如同是微机原理课程,有的班级上80X86,有的班上8051（多为机械专业等非电专业，建议课程名称应统一为“微机原理及接口技术”和“单片机原理及应用”）；第三，在教学时数上课时差别教大，多为:计算机专业: 60―80学时；电类专业：60―75学时；机械类专业：40―50学时；第四，基础知识差别大：计算机专业有先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，还有平行开设的“汇编语言程序设计”；电类专业有模电/数电等先导课程；其他理工类专业（如机械类专业）却只有仅仅是把电路分析、模拟电路、数字电路、电机学、变流技术等整合为一门课的电工学，以及“计算机应用基础”。可见有限学时下微机原理课程要在不同施教对象中按照“厚基础、宽口径、重应用”的宗旨，因材施教并非一件易事。

此外，由于计算机硬软件技术发展很快，而且硬件新技术、汇编语言新版本大多和原有的基础技术一脉相承，所以有些老师觉得讲授最新的更好，而有些老师则认为还是讲授基础性知识好，两者难于统一。

本课题研究小组经过大量的研究实践，在本校教学中大胆进行改革，把“微机原理与接口”课程（“计算机硬件基础”）分成3~4个授课层次（如A、B、C、D类）分别制定出不同的教学大纲来执行，因材施教，各取所需。

2 在计算机专业中把握好整体与个体、取与舍的辩证关系

微机技术的发展使得微机原理课程包罗了太多的内容：除了指导委员会确定的七个基本知识单元（微处理器、存储器、指令系统、输入和输出、I/O接口技术和微机应用系统）之外，32位、64位CPU内部结构及多级流水线工作原理、虚地址下的寻址过程、高档CPU新增指令及MASM32汇编语言语法规范（乃至WIN32编程等）、段页存贮管理及芯片组、总线标准（EISA、PCI、USB等）等新内容也不能不涉及。

如果仍然仅以8086CPU来讲授，对计算机软件、计算机应用专业学生来说，未免过于落后，因为8086CPU和现用的Pentium相比，至少已经淘汰了三代；另外，对计算机专业学生来说，他们已经学习了先导课“计算机系统结构”、“计算机组成原理”，“计算机”和“80X86微机”二者是整体与个体、一般与特殊的关系，并且一般还有与“微机原理”同步开设的“汇编语言程序设计”（一般开设顺序多为：汇编语言微机原理接口技术[单片机应用]），因此，在有限学时下，象数制、原码、补码加减原理、ALU原理、16位汇编语言等部分完全应从简处理，而应重点讲授80386/80486/Pentium内部结构及工作机理、存贮管理技术（包括段页式存贮管理、Cache原理与访问管理、虚拟存贮管理）、I/O接口及外设接口（硬、软盘驱动器接口、网络与通信接口、打印机接口等）、芯片组技术，总线标准与接口技术（ISA、PCI、USB等）等，尤其是8086/8088时代的接口芯片多数已淘汰，新的芯片组在结构和功能上已与早期芯片具有本质区别，所以将原来侧重芯片的内部结构改为侧重芯片应用是必由之路。这样才符合“厚基础、宽口径、重应用”的培养目标。当然，计算机专业的“微机原理”教学大纲的制订绝对不是孤立的，比如32位汇编语言和Win32编程如果在“汇编语言程序设计”大纲中要求掌握的话，“微机原理”大纲就可另辟重点。

3 在电类各专业中把握好一般到特殊、基础与应用的辩证关系

“微机原理与接口”是电类各专业处于核心地位的专业基础课，本专业的学生在此之前有些虽没有学过“组成原理”、“系统结构”等课，但诸如汇编语言、中断、定时与计数技术、存贮器扩展、串并口扩展、总线标准等都是后备课如“单片机原理与接口”、“计算机控制”、“可编程控制器PLC”、“DSP数字信号处理”等课（电类专业一般为：微机原理及接口技术 60―80学时单片机原理及应用40―60学时）以及日后从事科研所必需的，尤其是“单片机原理与接口”和“计算机控制技术”的学习必须以“微机原理及接口技术”奠基。

事实上，从“微机原理”到“单片机原理”是一般到特殊的关系，“单片机原理”是“微机原理”的后补课程，两门课都是实用性很强的课程，学好了微机原理，单片机原理是稍学即会。象微机原理中的地址、寄存器、锁存器、控制字、堆栈、中断、定时与计数技术等概念可在单片机原理课程学习中直接应用；但是，工业过程控制中用的更多的是单片机控制和PLC控制（即使象网络控制、现场总线控制其终端实现也一般用单片机或PLC控制），所以和单片机共有的汇编语言、CPU结构原理，存储器扩展、并/串行口扩展、总线、LED及键盘的接口等内容的讲述要不厌其烦，举一反三，而前述的计算机专业所侧重的高档CPU的段页式存贮管理、Pentium结构及芯片组、硬、软驱接口、MASM32及Win32编程技术等虽不能不提，但应适当从简，不要让学生感到既多又杂，抽象难学，甚至出现畏难情绪，要知道，基本原理部分如果不理解透彻，单片机应用及计算机控制系统的学习就无所适从，而且直接影响着毕业设计的质量。

4 在非电、非计算机理工类专业中把握好基本原理与一般原理、开与合的辩证关系

由于微机（单片机、PLC）作为智能化机电产品的大脑与心脏，在超精密加工、数控机床、机电一体化、机器人技术中有着日益广泛的应用，使得微机原理（有的学校开设微机原理课，但实际讲授内容为“单片机原理”）也成为机电一体化、过程装备等机类专业学生必修的一门课程，但是在授课过程中我们明显感到两点：第一，学生与微机相关的基础知识薄弱，因为他们仅仅是把电路、模电、数电、电机学、变流技术等整合成一门电工学去学的，触发器、译码器、计数器、存储器等知识中的部分，甚至全部内容都是蜻蜓点水、点到为止，没有深入学习；第二，在机械类专业中“微机原理”课程学时很有限，一般在40-50学时之间；基于上述原因，学过两周该课的大多数同学反映，该课抽象难懂，神秘莫测。所以一开始应把数制及典型单元电路的原理讲清楚以揭开CPU的神秘面纱；要有重点有选择地讲清其原理，如门控电路及控制字，一位ALU的结构、传统CPU取指令和执行指令的过程、步骤。另外，对机械类专业学生来讲，他们掌握单片机原理可能比8086原理更重要，所以在8086原理讲完后，最好花几个课时介绍8051等单片机，8051和80X86同为Intel公司的拳头产品，汇编语言助记符十分相象，有了80X86作基础，作比较，学8051很轻松；这也是开与合的关系。开是发散，由8086发散到8051单片机；合是聚集，机类学生计算机原理仅此一门，8051不能不聚到中去讲，但8086是基础，是主要讲授对象，8051单片机是应用，要讲究适度，开是放的开，聚是收得拢，百变不应离其宗。

5 在文、管、法等文科专业中把握好深入与浅出的辩证关系

学习的目的是为了应用，而计算机是一个工具，对这个工具的原理应该多少懂一些，这是这类学生的目的所在，正是由于汇编语言课深奥枯燥，大家才喜欢使用可视化的高级语言及其编程工具，所以这类专业的“微机原理与接口”一般更名为“计算机硬件技术基础”。对这类专业学生不要大讲特讲80X86宏汇编语言程序设计、CRT显示控制编程等较深内容，只有有的放矢，深浅适度，才能调动学生的积极性，激起学生的求知欲，从而收到相得益彰的效果。浅是表达，深是理解；浅是弄懂，深是探求；浅是深的必要前提，深是浅的必然深化。要按照“培养既精通本专业知识，又能应用计算机知识，解决实际问题的复合型人才”计划来培养，让缺乏基础知识的学生由浅入深，循序渐进地学习和学习计算机原理，掌握基本知识，更要掌握一些实用知识如芯片组技术、USB接口、PCI、AGP总线、EIDE、SCSI标准等，要配合实物与实验帮助学生从感性知识上升到理性认识。

6 在讲授艺术上要把握好雅与俗、庄与谐、形象与抽象的关系

（1）恰当的应用俗语是提高学生理解能力的必要手段，“雅”是指用专业语言，用词规范，语句缜密，“俗”是口语，具有通俗易懂，亲切自然，比如，微机原理中的“总线”就是计算机系统中的“信息高速公路”，CPU总线浮空，就是该段“高速公路”关闭。

（2）工科“微机原理”也要讲求“庄”与“谐”，“庄”是庄重、严肃，“谐”是诙谐、幽默，庄谐并用，寓庄于谐，让学生在轻松愉快的气氛中接受知识，但“庄”与“谐”的应用要适度。比如，“二级控制模块DMA请求总线使用权”是“中层领导向最高层领导申请”，因为“DMA控制器有总线控制权，所以不是处于最底端；又如 “伪指令和指令相比不产生机器代码，不占据存储单元、起管理作用”可说成“伪指令是指令的后勤管理员”。

（3）提高学生形象思维能力也是课堂教学中帮助学生理解的重要手段，形象的比喻及严密的逻辑性语言可以触类旁通，帮助理解。例如，“间接寻址”是寄存器中放的是存贮单元的有效地址，按该地址便能找到操作数，可以这样理解，“张三要找李四，但只有王五有李四住址”，所以张三找到王五也就找到了李四，这是间接找法。

7 结 语

总之，在有限学时下，对于包罗了太多的内容的“微机原理”课程，我们一定要针对不同的专业对象，把握好几个辨证关系，合理地制定适合于该专业的教学大纲，而不应把一个相同内容的大纲强加到所有的专业；另外，讲课是一门艺术，在语言艺术上，熟能生巧，这是笔者讲授“微机原理”多年的深刻体会。

参考文献：

[1] Intel公司.IA-32 Intel Architecture software Developer’s Manual,volume1:Basic Architecture[Z].

[2] 陆慎,等.事实求是地制定教学计划[J].广西工学院学报,1999(8).

[3] 富春岩,王皓杰,等.非计算机专业研究生计算机教学的研究[J].计算机教育,2006(3):8.

[4] 王克义.非计算机专业“微机原理”课程的改革实践与研究[J].计算机教育,2005(11).

[5] 仇玉章.32位微型计算机原理及应用[M].北京：清华大学出版社,2004.

[6] 郑学坚.微型计算机原理及应用[M].北京：清华大学出版社,2002.

[7] 周明德.微型计算机系统原理及应用(第四版)[M].北京：清华大学出版社,2004.

投稿日期：2006-08-07

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单片机课程设计总结第6篇

传统单片机课程实践教学主要采用课内实验的方式，授课模式基本是沿袭老一套的方式：实验目的、实验原理、实验方法与步骤、实验注意事项等等。因此学生在实验过程中只需按实验步骤操作，输入实验参考程序，运行仿真后验证实验结果。这种按部就班的教学模式只让学生熟悉了单片机的开发流程，并没有起到任何提高学生单片机实践应用能力的作用。在电子设计单片机项目培训中，学生以3人为一组，实验以项目为单元，每个项目只有具体指标参数和最终所要达到的效果要求，不提供任何的实验步骤、实验程序或硬件电路等相关信息。这促使学生必须针对项目要求，通过各种途径自己找到解决问题的方法。这种项目任务布局极大的推动了单片机课程实践教学从验证性向设计性的转变趋势。

2降低实验开发环境的集成度

目前的单片机实践教学主要是利用单片机系统平台、仿真器和系统开发软件KeiluVision4进行的一种模拟仿真实验，可操作的空间很小，学生很难通过现有的平台进行单片机项目的设计与开发。因此，彻底摒弃现有的单片机系统平台和仿真器，才能真正实现单片机课程实践教学从验证性向设计性的彻底转变。主要体现在以下两个方面：

2.1自己搭建实验平台

在电子设计单片机项目培训中，没有现成的单片机系统平台。所有学生都要通过组内讨论和分工协作，运用各种分立元器件来完成从设计、制作到调试单片机系统平台的全部过程。这个过程既培养了学生对理论知识的深入理解，又培养了他们的实践动手能力。

2.2自己制作仿真模块

在传统的单片机课程实践教学中，与系统平台配套的一般为专用仿真器，不仅集成度较高，而且价格不菲。在电子设计单片机项目培训中，我们采用由SST公司生产的仿真芯片SST89E516RD和PL2303通信模块构建的仿真系统。其中PL2303模块从电路设计、PCB制板到元器件焊接的全部过程都由学生自行完成。这样不仅让学生实践了单片机串口通信的功能，而且极大的降低了单片机实验教学的成本。

3优化考核制度

3.1项目考核取论笔试

电子设计的单片机项目培训由6个子项目组成，在每个子项目开始前，指导老师都会布置该项目的具体内容、完成时间以及项目要求。每个子项目完成后，指导老师都会以组为单位，对该项目进行阶段性验收。验收过程中，以实时问答的方式考核每组3位同学在查找资料、芯片选取、理论计算、模块制作及系统调试等方面和专业素养和掌握程度。最终，以这6个子项目的考核等级综合决定整个单片机项目的总成绩。这种考核方式着重考查了学生在应用中运用单片机理论知识来解决实际问题的能力，完全切合了单片机这类工科课程教学大纲的要求。

3.2考核秉承两个原则

首先，在考核过程中不以项目完成的时间长短来决定每个子项目的考核结果。在传统的理论考试中，考生面对的考题是一样的，考试的时间也是一样的，即客观环境是相对公平的，而项目实操具有很大的偶然性和不确定性。因为项目要求虽然相同，但不同的组会有不同的设计方案和线路布局，这就使得每组遇到的故障问题的类型及数量也都是不一样的，如果我们还是按照统一的标准去衡量就会有失公平。因此，在电子设计单片机项目的考核中，指导老师还是着重考查学生解决问题的能力，不会以完成时间的长短作为主要衡量标准。其次，每个子项目都没有唯一正确答案，只有最优方案。针对同一项目要求，解决的方案却会有很多种，条条大道通罗马。在完全达到项目要求的前提下，指导老师会从软件编码长度、硬件接口分配、模块电路布局及系统稳定性等方面进行综合考核，评出性价比更优的方案。并在每个培训项目完成之后，集中全体学生，由指导老师或班长主持，进行该项目的阶段性总结分析。这样使得考核并不是项目的最终目的，而是通过合理的考核体系真正实现资源共享，知识爆炸。

4结论

单片机课程设计总结第7篇

1 单片机实践教学的现状

目前，高等学校单片机实验室存在的主要问题是教学内容不足和教学手段落后[1]。验证性实验成了单片机的主要实验类型，实验过程中所用的编程语言为汇编语言。验证性实验的定位是学生根据实验指导书来操作。实验指导书上有实验内容、实验原理、程序流程图和硬件接线。由于实验课时有限，教师只能简单地讲授一下实验的基本思路和操作方法，导致学生在整个实验过程中具有一定的盲目性。学生也没有循序渐进地去思考实验的意义，只是跟着做了一遍，严重影响了实验教学效果。这样对学生有三方面不利的影响。（1）学生缺乏对硬件的认识，因为实验箱的构造是模块化，学生看不到内部真正的结构。（2）学生的动手能力以及综合应用能力没有得到提高。（3）学生在校期间学习的单片机知识和社会需求有一定差距。因为现在社会上使用的单片机编程都是C语言，而学生仍然使用汇编语言。

2 单片机实践教学内容与方法的改革

2.1 项目导向代替知识体系导向

对单片机应用系统进行基本的开发是单片机课程教学的目的。大部分高校单片机课程教学大纲都要求几十个学时的理论学习和若干学时的实验，但是教学效果不理想。教师使用传统的教学方法，在教学中以知识体系为导向。而单片机课程的特殊性在于它与实践联系非常紧密，并且包含多门课程的知识，教师和学生都觉得比较难掌握。经过探索与研究，我们对这门课开展项目导向教学法。学生在教师指导下亲自操控项目的全过程，在这一过程中学习掌握教学大纲的内容。学生全部或部分独立组织、安排学习行为，解决项目实施中遇到的困难。提高了学生的兴趣，自然能调动学习的积极性。因此，项目导向教学法是一种典型以学生为中心的教学方法，不再把将教师所掌握的知识技能传递给学生作为追求的目标，或者说不是简单地让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，最终得到结果，并进行展示和自我评价，学习的重点在于学习过程而非学习结果，他们在这个过程中锻炼了各种能力。教师已经不在教学中占主导地位，而是成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者，学生具有很高的积极性。

在单片机的实践教学中，以项目需求导入相关知识点，以电子产品设计作为任务，在任务实施过程中掌握课程所需的应用技能和知识点。学生在项目实践过程中，理解和把握课程所要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思维和方法。

2.1.1 项目的选取

将项目导向教学法引入到单片机课程中，关键之处是项目的设计。项目设计是否合理将直接影响到教学效果[2]。教师在设计项目时，应紧扣教学大纲并且结合实际应用，以提高学生的能力为目标。教师应从实用性、可行性、综合性3个方面来考虑。项目应注意理论与实际紧密联系，选择学生感兴趣的题目，难度也不宜过高。

交通灯、密码锁、双机通讯实验、抢答器、万年历、频率计、电机控制、电子屏显示、温度压力计等设计都是单片机实验室必做的项目。这些项目将单片机的理论知识和实际应用联系起来，难度适中。项目从简单到复杂、难度从小到大，引起学生的兴趣。学生经过对项目的认真学习，能独立设计小型的测控系统，而且建立了基本的系统综合概念。

2.1.2 项目的实施

在实施单片机项目时，4名学生1个组，根据教师下达的任务书来完成项目。每人的分工不同。1名学生负责设计机械本体、2名负责系统硬件设计、1名负责软件设计，最后大家一起进行系统的搭建与调试。在项目实施的整个过程中，小组成员能够齐心协力，互相配合，完成整个项目，最后还要写出完整的项目设计报告。图1为项目流程。

2.1.3 项目的评估总结

在项目导向教学法中，项目评估总结是非常重要的环节[3]。项目的评估总结实质是对学生完成的项目进行评价，以完成项目的质量为主，但是在打分时也考虑实施过程和项目的设计报告，并且对有创新点的学生进行加分。首先学生进行自我评估，然后再是教师对整个项目进行评估。教师在评估中要指出学生的问题，先让学生自己针对问题进行改进。如果学生没办法改进，教师再提出解决的办法。最后，教师和参与项目的各组学生一起进行总结和讨论，比较其他组方案和自己组方案的不同之处。学生和教师的能力均会在评估总结中得到提高。

2.2 虚拟实践与实际硬件实践相结合

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司研发的EDA软件。Proteus软件不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计与仿真平台，更是目前世界上最先进、最完整的单片机系统设计与仿真平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB完整的电子设计、研发过程。Proteus软件支持数电/模电与处理器的协同仿真，真正实现了虚拟物理原型功能，在目标板还没有投产前，就可以对设计的硬件系统功能、合理性和性能指标进行充分调整，并可以在没有物理目标板的情况下，进行相应软件的开发和调试，进行完全的虚拟开发，明显提高开发效率，降低开发风险。教师在实验室采用Proteus仿真软件进行虚拟单片机实验，优点立即显现出来，教师不必根据实验箱来制订实验内容。这就大大扩展了项目的范围，而且利用Proteus软件，必须自己进行硬件接线。学生必须对硬件非常熟悉，需要自己上网或者去书本中搜索芯片资料，锻炼了学生查找文献的能力，同时知识也得到了更新，不局限于书本中所讲的有限芯片数。只要有电脑，用Proteus软件随时随地都可以进行仿真。在调试好系统之后，再来进行实际的制版操作，则浪费的芯片数也降到了最低，使实验室硬件投入得到减小[4]。Proteus软件在仿真时，可以显现出单片机引脚的高低，扩展了芯片，则显现出芯片的地址等，这些优势是实验箱无法做到的。图2是基于Proteus软件做的密码锁设计。

3 结束语

实践教学在单片机教学中占有十分重要的地位，不断改革和探索实践教 学的目的是为了提高单片机教学质量。实践表明：以项目开发过程为切入点，把虚拟与仿真技术引入单片机实践教学，这种创新实践教学模式使学生在项目实践过程中，理解和把握了知识与技能，体验了创新的艰辛与乐趣，培养了分析问题和解决问题的能力及团队合作精神。

参考文献

[1] 杨艳，董秀洁，程东旭.关于单片机实验室教学改革的几点思考[J].中国教育技术装备，2010，36（12）：134-135.

[2] 唐纬.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].实验室研究与探索，2010，29（5）：130-132.

单片机课程设计总结第8篇

关键词：单片机；教学实践；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）26-0080-02

随着计算机技术的快速发展，“单片机原理与应用”以及相关课程已经成为了电子信息类以及控制类专业的基础课程，经过长期的探索，很多高校都形成了成熟的教学体系。但是，如何使自身的教学体系与时俱进，从而满足培养高素质应用型人才的需要是高校必须面对的问题。同时，单片机课程的应用性较强，与实际联系较为紧密，对动手能力的要求也相对较高。因此，如何将课程的理论与实践紧密结合起来，使得课程教授能够取得良好的效果，达到培养高质量应用型人才的要求，也是一个值得探讨的问题。

一、单片机实践教学中普遍存在的问题

由于单片机课程在电子类专业中的重要性，许多高校与教师都在探讨如何提高课程的教学质量。[1-4]而单片机课程的应用性较强，理论教学与实验教学结合紧密，因此教学中普遍存在一些问题，导致教学效果不佳。

1.教学内容与实际应用脱节

单片机课程与一般的理论课程不同，是一门实践性极强的课程。因此需要将理论课与实验实践课程紧密连接起来才能达到较好的教学效果，二者不能脱节。而在一些学校的教学活动中，普遍存在重课堂轻实验的状况。同时，担任理论课程的教师与实践课程的教师互相沟通不足，更易导致教学内容与实际应用脱节。

2.教学实验方法以及内容陈旧

高校实验内容单一、陈旧也是单片机教学中普遍存在的问题。大多数高校的单片机实验往往是学生根据实验指导书的内容，在实验箱上接插导线，按照书中的步骤完成实验，学生在实验中较为盲目。同时实验教学方法与内容都较为陈旧，比如实验中使用的8155、8255、74LS373等扩展芯片的实验教学内容在实际中大多已被PLD芯片取代。

同样由于设备的局限性等诸多原因，导致验证性实验较多，设计性以及综合性实验偏少，学生缺乏兴趣，上完全部实验课程而不知一个简单的单片机系统究竟如何开发的学生比比皆是，丝毫达不到培养应用型人才的效果。

3.理论教学与实验教学不够系统

传统的单片机理论与实验教学往往就单片机中的某个部分内容进行教授或者训练。而对于单片机系统完整的开发方法、使用的设备以及应用讲授较少，学生面对实验箱也无法接触真正的开发工具与设备，导致学生学习了理论课程，会编写一些程序，却不能熟练地利用各种应用开发设备，更无法开发完整的单片机系统。

二、基于单片机教学的应用型人才培养方法探讨

在这种前提下，首先对任课教师提出了较高的要求。任课教师需要不断提高自身的理论与实际科研水平，在实践中不断提高自己的素质，才可能高质量完成课程的教学任务，不至于与实际应用脱节；其次，学校在制订单片机课程的培养大纲时，需要用发展的眼光看待单片机课程教学，由于信息技术的迅速发展，单片机教学也应根据实际应用适当微调，而不能由于已经具备了成熟的教学体系忽略了时代的发展，导致与实际应用脱节；更重要的是需要以高素质应用型人才培养为目标，合理设计单片机教学方法。

因此，在近年的单片机教学摸索中，总结出基于应用型人才培养的单片机教学方法，即四层次教学法：“理论打基础，实验帮融会，实践做贯通，认证促拔高”，而参加各类比赛，如电子设计大赛、飞思卡尔智能车比赛对高素质应用型人才的培养更可锦上添花。基于应用型人才培养的单片机教学实践体系如图1所示。

1.理论与实验教学

在上海电力学院电子信息系单片机教学的课程体系中，理论课程教学是单片机教学的基础。在学生没有任何基础的情况下，理论教学可以尽快使得学生了解、认知单片机的基本知识，掌握编程的基本指令以及内部资源的使用方法。同时，除单片机基本理论教学之外，还应涉及单片机高级接口技术等基本知识，如单片机Can总线接口技术、单总线接口技术、SPI总线接口技术及I2C总线接口技术等。掌握单片机接口技术可使得学生深入了解单片机应用方法及扩展方案，扩展课程覆盖面。

而实验课程多为基础性实验，附加提高性实验，主要以锻炼学生的编程能力为目标。实验课程可帮助学生在理论学习的基础上进一步掌握单片机的各个内部资源的使用方法，如中断系统、定时器系统、I/O口、一般接口技术等基本应用。同时实验还应包括单片机高级接口技术应用，以扩展学生知识面。这些实验可包括“I2C智能卡的读写实验”、“Can总线应用试验”及“数字温度传感器DS18B20应用实验”等。

2.实践教学

在学生对单片机理论知识以及编程技术熟练掌握的基础上，利用期末两周时间进行实践课程的教学。实践课程教学以学生自主开发一个完整的单片机系统为主要内容，设计不同的单片机系统开发项目，可供学生选择。选择合适的设计题目是提高单片机设计性实验教学效果的关键。题目太大、太难会使学生完成不了，题目太小、太易就达不到设计的目的和要求。设计的内容要考虑它的先进性、实践性和实用性。不同的实践课程项目提供学生各种相关电子元器件，从图纸的设计开始，到整个系统调试完成，教师仅仅辅助学生解决问题，检查学生搭建的电路以及流程图等，所有的硬件设计以及软件设计的内容需要学生独立完成。整个项目的完成实施过程如图2所示。由图2可知，学生完成项目可分为根据元器件清单及课题要求设计电路图、根据电路图搭建实际电路、设计电路驱动软件、分块调试系统、系统联调等几个部分。

具体实践项目可包括基于微处理器的函数信号发生器的设计、多功能计算器的设计、定时器的设计及简易电子琴的设计等。以函数信号发生器为例，课题要求其应输出多种标准波形信号，如方波、锯齿波、三角波和正弦波等，输出信号的波形频率、幅度应可调，用示波器观察时波形应光滑，周期应与设计的频率相一致。由课题要求可以看出，项目难度适中，具备实用性。为了提高课题的可实现性，项目实施的过程中教师将任务分解细化，即每日任务指标化，并在次日上课时首先检查前日任务的完成情况。如多功能计算器课题电路板调试可分解为“单片机最小系统模块”“蜂鸣器驱动模块”“液晶显示模块”及“键盘识别模块”等，明确每日任务要求并根据学生调试结果调整及时指导方法及指导内容。

实践课程的教学将单片机系统硬件设计、软件设计到整个系统的调试完全融合在一起，教会学生如何开发一个完整的单片机系统，将单片机整个学习内容融会贯通。

3.电子设计工程师认证

电子设计工程师认证是中国电子学会电子信息技术资格认证工作之一，也是中国工程师职称改革、申请国际互认的试点工作之一，是国家正式批准并认可的认证体系，也是目前国内电子设计专业技术资格唯一的权威认证。上海电力学院电子信息工程系建立了中国电子学会电子设计工程师认证考试中心，学生可报名参加电子设计工程师认证考试。由于认证考试分为理论与实操两个部分。理论考核包括数字电路设计及单片机基本原理，实操考核需要学生在较短时间内设计一个完整的电子产品，因此考试难度较大，而参加这类认证考试将会大大锻炼学生的实践能力，促进学生进一步提高自身的应用能力，对应用型人才的培养有很大的推动作用。

同时，院系积极鼓励一些单片机学习成绩较为突出的学生参加电子设计大赛与飞思卡尔智能车比赛，通过更高水平的竞赛以及竞赛前的辅导使得一部分学生的应用能力得以更大幅度的提高，对于应用型人才的培养作用也较为明显。

三、结语

通过教学、实验、实践、认证考核以及参加大赛等一系列的教学培养过程，使得大多数学生都经过了完整的单片机学习训练，并提高了自身的水平，又对学习突出的同学有提升的作用。如一些同学参加了飞思卡尔智能车大赛，获得了全国二等奖的好成绩。各个培养方法之间结合紧密，层层推进，学生普遍反映学到了“真”东西，对应用型人才的培养起到了较为明显的作用，并为后续课程的学习打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]史英侃.单片机实验教学三步曲[J].实验室研究与探索，2009，

28（5）：57-59.

[2]朱卫华，龚学余，黄智伟，等.提高“单片机原理及应用”实践课程教学效果的方法和途径[J].自动化与仪器仪表，2008，（6）：90-92.

[3]廖平.单片机实验教学的改革[J].实验室研究与探索，2004，

单片机课程设计总结第9篇

关键词：单片机课程设计；软件仿真；硬件电路联调

在开发单片机嵌入式系统时，使用最多的软件就是Keilc51软件，此软件是由Keil公司研发出来的，软件以uVision2为开发平台，具有的功能包括项目管理、编码、程序生成器等。Keilc51的优点在于：其界面的友好性较高、操作便捷，支持对汇编语言、C语言及混合语言的编程、编译和调试工作，可以在很大程度上缩短设计周期，在对程序进行修改时也是很方便的。与此同时，Keilc51还能够加载Proteus软件的VSM仿真器，加载之后就可以和Proteus软件进行联机调试。

一、课程设计流程

1.编写相关指导文件

在对课程设计着手之前，需要对课程设计的流程进行文档编写，为扎实掌握单片机技术打下基础。相关指导文件包括：单片机项目开发的相关教程和例程材料，Keilc51和Proteus软件的教程和例程材料，单片机课程设计完成程度的标准，课程设计大纲等。

2.选择题目

在制作课程计划时，需要根据每个章节内容的不同和课程进展程度对学生的实际学习情况进行考量，通过对学生掌握情况的判断再对课程设计进行拟题。课程设计的题目包括针对各章内容的，也包括针对综合应用的：关于MSC-51与A/D转换方面的课程设计题目，关于MCS-51串口方面的课程设计题目，关于定时器与中断方面的课程设计题目，关于I/O接口方面的课程设计题目，关于MCS-51的综合使用方面的题目等。除此之外，还要列出详细的元件表，供学生选择和参考，并对课程设计题目的实现提出相应的具体要求。

3.使用仿真软件和实现电路功能

在课程设计实现中，教师可指导学生分组进行，根据学生所选题目对学生如何在软件和硬件等方面进行设计给予指导，以完成设计的初步内容。在对学生进行指导时，可按照以下步骤进行：

（1）绘制程序流程图，可以使用Visio或Word进行绘制。学生在绘制程序流程图时，不但要依据所选题目的设计要求，还要结合教师的指导内容进行绘制，为接下来的程序设计做铺垫。

（2）设计硬件电路，可以使用Proteus软件进行设计。在这一步骤中，首先要对Proteus软件进行学习，在掌握基本应用原理和方法的基础上，再依据设计要求设计电路。在学习Proteus软件的基础上，由教师组织学生先进行软件的实际操作学习，需要学生掌握的内容有：建立工程文件、选取和使用元件、连接电路和进行调试运行等。

（3）编写程序和编译调试，根据上一步骤得到的硬件电路使用汇编语言编写源程序，再在Keilc51软件中进行编译和调试。教师要指导学生，让他们依据课程设计要求把编写好的汇编代码导入到Keilc51软件中，进行编译调试。

（4）联合调试，对Proteus软件和Keilc51软件进行联合调试。将在Proteus中画好的原理图在ISIS上打开，在Proteus软件里的DEBUG菜单中选择use remote debug monitor选项，并对联机仿真参数进行设置。将在第三步中编译好的Keilc51工程文件打开，并设置相关参数：在Keilc51的project菜单中点击进入option for target“工程名”，在DEBUG选项的右上方下拉菜单中选择Proteus VSM Monitor-51 Driver，并设置联机仿真参数。

4.面包机设计和电路功能的实现

在这一阶段，教师要先组织学生对集成芯片的用途和管脚功能进行学习，之后再在面包板上建电路，电路连接无误后，使用编程器将程序烧写到单片机的CPU上，最终使电路功能得以实现。

5.实行课程设计考核答辩制

教师采用答辩制的形式对学生的课程设计进行考核，在答辩中真正判断出学生对课程设计的体悟到底有多深。

二、成果总结

本课程设计将软件和硬件的使用集合了起来，完成了对单片机的开发设计，在实践过程中取得了良好的结果，让学生对软件电路、硬件电路以及软硬件联调设计和面包板设计都有了更加深入的了解。

1.理论与实践结合

在教学中，不仅要将学生的实际情况与学习内容结合起来，还要单片机学习中各个章节的内容和实际动手操作结合起来。在本课程设计中，拟定了MSC-51与A/D转换、MCS-51串口、定时器与中断、I/O接口、MCS-51的综合使用等方面的数十个设计题目，并对课程设计提出了具体要求。

2.让学生告别“眼高手低”

仿真联调的结果虽然不能完全代表在实际情况中的结果，但是在很大程度上已经实现了电路设计的功能在虚拟情景中的实现，为判断抉择提供依据。根据仿真联调的结果，我们可以在硬件操作中实际运行，通过这种方式，可以对仿真结果的正确性和准确程度进行校正。在学生进行实践之前，要让学生对集成芯片的芯片用途和管脚功能有所了解，之后在面包板上建电路，然后将程序通过编程器烧写到单片机的CPU上，这样就可以完成对电路功能的实现了。在课程设计的一系列环节中，学生既可以学习到各环节所需工具的相关知识，又可以提高学生的动手能力，增强学生的学习积极性。

3.对能力的培养

在实践课程设计的过程中，通过绘制流程图、画电路图和编程等，可以锻炼学生有步骤地实现目标的能力；通过要求学生对程序进行标注，可以有效锻炼和提高学生的编程能力，增强他们独立思考的能力。

先进和完善的软件能够使硬件的运行达到更好的效果。在单片机课程设计中引入软件，可以使学生在了解和掌握单片机的设计流程的基础上，熟悉联调的技巧与方法。与一般的单片机仿真软件不同，在课程设计中所使用的仿真软件除了能仿真单片机CPU的实际情形，还能仿真单片机周边电力和未参加工作的电路情况。此仿真实验能够很好地将实验和工程衔接起来，仿真结果的无误将为电路的实际实现提供重要依据。同时这样的课程实训也是工程师的最基本实践内容，这也为学生今后的学习和工作奠定了基础。

参考文献：

[1]乔建华.李临生.Proteus在单片机教学中的应用分析[J].电气电子教学学报，2009，2（6）：24-25.

[2]陈淑芳.基于51单片机的教学实验系统的设计与开发[D]青岛：中国海洋大学，2011.

[3]吴慧芳，陆茵.“单片机原理及应用”课程设计引入Proteus软件的实践[J].中国电力教育，2010，5（9）：123-124.