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時(shí)間:2022-06-02 21:18:28
導(dǎo)言:作為寫(xiě)作愛(ài)好者,不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇單片機(jī)理論論文,它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)采用串行工作方式,發(fā)射并顯示兩位數(shù)字信息,既顯示00-99,使數(shù)據(jù)能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊,由AT89C51和多個(gè)按鍵組成的控制模塊,包括時(shí)鐘電路、控制信號(hào)電路,時(shí)鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來(lái)組成內(nèi)部時(shí)鐘方式,控制信號(hào)用手動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制,P1口來(lái)控制,P2、P3口產(chǎn)生信號(hào)并通過(guò)共陽(yáng)極數(shù)碼管來(lái)顯示,軟件采用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě),發(fā)射程序在通信協(xié)議一致的情況下完成數(shù)據(jù)的發(fā)射,同時(shí)顯示程序?qū)Πl(fā)射的數(shù)據(jù)加以顯示。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是了解基本電路設(shè)計(jì)的流程,豐富自己的知識(shí)和理論,鞏固所學(xué)的知識(shí),提高自己的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,從而具備一定的設(shè)計(jì)能力。
我做得的畢業(yè)設(shè)計(jì)注重于對(duì)單片機(jī)串行發(fā)射的理論的理解,明白發(fā)射機(jī)的工作原理,以便以后單片機(jī)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和研制打下基礎(chǔ),提高自己的設(shè)計(jì)能力,培養(yǎng)創(chuàng)新能力,豐富自己的知識(shí)理論,做到理論和實(shí)際結(jié)合。本課題的重要意義還在于能在進(jìn)一步層次了解單片機(jī)的工作原理,內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。理解單片機(jī)的接口技術(shù),中斷技術(shù),存儲(chǔ)方式,時(shí)鐘方式和控制方式,這樣才能更好的利用單片機(jī)來(lái)做有效的設(shè)計(jì)。
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分,硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹:?jiǎn)纹瑱C(jī)串行通信發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì),單片機(jī)AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結(jié)構(gòu)和每個(gè)管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容,4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器,壽命:1000次可擦,數(shù)據(jù)保存10年,全靜態(tài)工作:0HZ-24HZ,三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定,128*8位內(nèi)部RAM,32跟可編程I/O線,兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,5個(gè)中斷源,5個(gè)可編程串行通道,低功耗的閑置和掉電模式,片內(nèi)震蕩和時(shí)鐘電路,P0和P1可作為串行輸入口,P3口因?yàn)槠涔苣_有特殊功能,可連接其他電路。例如P3.0RXD作為串行輸出口,其中時(shí)鐘電路采用內(nèi)時(shí)鐘工作方式,控制信號(hào)采用手動(dòng)控制。數(shù)據(jù)的傳輸方式分為單工、半雙工、全雙工和多工工作方式;串行通信有兩種形式,異步和同步通信。介紹了串行串行口控制寄存器,電源管理寄存器PCON,中斷允許寄存器IE,還介紹了數(shù)碼顯示管的工作方式、組成,共陽(yáng)極和共陰極數(shù)碼顯示管的電路組成,有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)顯示兩種方式,說(shuō)明了不同顯示方法與單片機(jī)的連接。再后來(lái)還介紹了硬件的焊接過(guò)程,及在焊接時(shí)遇到的問(wèn)題和應(yīng)該注意的方面。硬件焊接好后的檢查電路、不裝芯片上電檢查及上電裝芯片檢查。軟件部分:在了解電路設(shè)計(jì)原理后,根據(jù)原理和目的畫(huà)出電路流程圖,列出數(shù)碼顯示的斷碼表,計(jì)算波特率,設(shè)置串行口,在與接受機(jī)設(shè)置相同的通信協(xié)議的基礎(chǔ)上編寫(xiě)顯示和發(fā)射程序。編寫(xiě)完程序還要進(jìn)行編譯,這就必須會(huì)使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題,及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA,后來(lái)的加電調(diào)試,及遇到的問(wèn)題,在沒(méi)問(wèn)題后與接受機(jī)連接,發(fā)射數(shù)據(jù),直到對(duì)方準(zhǔn)確接收到。在軟件調(diào)試過(guò)程中將詳細(xì)介紹調(diào)試遇到的問(wèn)題,例如:通信協(xié)議是否相同,數(shù)碼管是否與芯片連接對(duì)應(yīng),計(jì)數(shù)器是否開(kāi)始計(jì)數(shù)等。
我所設(shè)計(jì)的單片機(jī)串行接口現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到無(wú)線收發(fā)的階段,本文參考無(wú)線發(fā)射部分就是參考南華大學(xué)黃智偉、朱衛(wèi)華的《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》一文,該串行無(wú)線發(fā)射電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠,可方便地在單片機(jī)與單片機(jī)之間,構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線串行數(shù)據(jù)傳輸通道。單片機(jī)無(wú)線串行接口電路由MICRF102單片發(fā)射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成,工作在300~440MHzISM頻段;具有ASK調(diào)制和解調(diào)能力,抗干擾能力強(qiáng),適合工業(yè)控制應(yīng)用;采用PLL頻率合成技術(shù),頻率穩(wěn)定性好;接收靈敏度高達(dá)-96dBm,最大發(fā)射功率達(dá)-2.5dBm;數(shù)據(jù)速率可達(dá)2Kb/s;低工作電壓:4.75~5.5V;功耗低,接收時(shí)電流3mA,發(fā)射時(shí)電流7.75mA,接收待機(jī)狀態(tài)僅為0.5μA,發(fā)射待機(jī)狀態(tài)僅為1.0μA;可用于單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸,也可在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、遙測(cè)遙控等系統(tǒng)中應(yīng)用。
最后介紹了畢業(yè)設(shè)計(jì)做完后的結(jié)論以及自己的心得體會(huì)。
2硬件
2.1硬件的基本組成:
單片機(jī)89C51、6M晶震、30pF電容、22uf/10V電容、1K電阻、共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管、按鍵。
2.2電路圖
(見(jiàn)附錄A)
2.3硬件介紹
2.3.1單片機(jī)概述
單片機(jī)也被稱(chēng)作“單片微型計(jì)算機(jī)”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機(jī)一詞最初是源于“SingleChipMicrocomputer”,簡(jiǎn)稱(chēng)SCM。隨著SCM在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上不斷擴(kuò)展其控制功能,單片機(jī)已不能用“單片微型計(jì)算機(jī)”來(lái)表達(dá)其內(nèi)涵。國(guó)際上逐漸采用“MCU”(MicroControllerUnit)來(lái)代替,形成了單片機(jī)界公認(rèn)的、最終統(tǒng)一的名詞。為了與國(guó)際接軌,以后應(yīng)將中文“單片機(jī)”一詞和“MCU”唯一對(duì)應(yīng)解釋。在國(guó)內(nèi)因?yàn)椤皢纹瑱C(jī)”一詞已約定俗成,故而可繼續(xù)沿用。
2.3.1.1單片機(jī)的發(fā)展歷史
如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn),那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個(gè)階段:
第一階段(1976—1978):?jiǎn)纹瑱C(jī)的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領(lǐng)域的探索,參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿(mǎn)意的效果。這就是SCM的誕生年代,“單片機(jī)”一詞即由此而來(lái)。
第二階段(1978—1982):?jiǎn)纹瑱C(jī)的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS-51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。
1.完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu),包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機(jī)通信功能的串行通信接口。
2.CPU功能單元的集中管理模式。
3.體現(xiàn)工控特性的地址空間及位操作方式。
4.指令系統(tǒng)趨于豐富和完善,并且增加了許多突出控制功能的指令。
第三階段(1982—1990):8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段,也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機(jī),將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中,體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。
第四階段(1990—):微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面、深入地發(fā)展和應(yīng)用,出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī),以及小型廉價(jià)的專(zhuān)用型單片機(jī)。
2.3.1.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
目前,單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展,今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗化、低電壓化、低噪聲與高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低價(jià)格化、電路內(nèi)裝化和串行擴(kuò)展技術(shù)。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展,單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小和功能將更強(qiáng)。
2.3.1.3單片機(jī)的特點(diǎn)
單片機(jī)主要有如下特點(diǎn):
1.有優(yōu)異的性能價(jià)格比。
2.集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上,內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu),減少了各芯片之間的連線,大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外,其體積小,對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施,適合在惡劣環(huán)境下工作。
3.制功能強(qiáng)。為了滿(mǎn)足工業(yè)控制的要求,一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。
4.低功耗、低電壓,便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。
5.外部總線增加了I2C(Inter-IntegratedCircuit)及SPI(SerialPeripheralInterface)等串行總線方式,進(jìn)一步縮小了體積,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
6.單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范,容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。
2.3.1.4單片機(jī)的應(yīng)用
由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn),它已成為科技領(lǐng)域的有力工具,人類(lèi)生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用
2.單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用
3.單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用
4.單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
5.單片機(jī)在人類(lèi)生活中的應(yīng)用
單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面,另一方面,單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于,它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能,現(xiàn)在已能通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)為微控制技術(shù),是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。
A:由單片機(jī)組成控制器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn):
單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個(gè)重要分支,是把構(gòu)成一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM/ROM)和各種功能I/O接口集成在一塊芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicroComputer),簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī).由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的,且近年來(lái)單片機(jī)著力擴(kuò)展了各種控制功能如A/D、PWM等,因此我們更多時(shí)候稱(chēng)其為一個(gè)單片形態(tài)的微控制器(SingleChipMicroController),或直接稱(chēng)其為微控制器(MicroController)。
B:用單片機(jī)組成的微機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
1.受集成度限制,片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小,一般片內(nèi)ROM小于4—8K字節(jié),片內(nèi)RAM小于256字節(jié);但可在外部進(jìn)行擴(kuò)展,如MCS—51系列單片機(jī)的片外可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)可分別擴(kuò)展至64K字節(jié)。
2.可靠性高。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)控制環(huán)境要求設(shè)計(jì)的,其抗工業(yè)噪聲的能力優(yōu)于一般通用CPU;程序指令及其常數(shù)、表格固化在ROM中不易破壞;常用信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi),故可靠性高。
3.易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件,芯片外部有許多供擴(kuò)展用的總線及并行、串行輸入/輸出端口,很容易構(gòu)成各種規(guī)模的微機(jī)控制系統(tǒng)。
4.控制功能強(qiáng)。為了滿(mǎn)足工業(yè)控制要求,單片機(jī)的指令系統(tǒng)中有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般來(lái)說(shuō),單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微處理器。
5.一般的單片機(jī)內(nèi)無(wú)監(jiān)控程序或系統(tǒng)管理軟件,軟件開(kāi)發(fā)工作量大。但近年來(lái)已開(kāi)始出現(xiàn)了片內(nèi)固化有BASIC解釋程序及FROTH操作系統(tǒng)的單片機(jī),使單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提高了一個(gè)新水平。
電子臺(tái)歷對(duì)于人們來(lái)說(shuō)并不陌生,是日常生活中的一種計(jì)時(shí)工具,顯示內(nèi)容比較具體,包括:年、月、秒等,以其自身精確、使用方便等優(yōu)勢(shì)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在電子臺(tái)歷使用過(guò)程中,能夠在兩個(gè)方面體現(xiàn)其特點(diǎn),一方面,能夠與軟、硬件更新同步,為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù),具有實(shí)時(shí)性特點(diǎn);另一方面,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,主要是將單片機(jī)作為基礎(chǔ),與LED顯示電路等構(gòu)成,而且在特殊環(huán)境影響下,能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試,極大地提高了工作效率。
1.2設(shè)計(jì)原理
電子臺(tái)歷軟件主要包括程序初始化、按鍵檢測(cè)等,硬件則為單片機(jī),由于單片機(jī)芯片接口數(shù)量較多,在實(shí)際應(yīng)用中比較復(fù)雜。誠(chéng)然,電子臺(tái)歷體積小,但是,其內(nèi)部系統(tǒng)包含電源電路、時(shí)鐘等部件,能夠確保其穩(wěn)定、正常運(yùn)行,另外,在其設(shè)計(jì)中,臺(tái)歷前板顯示屏幕是價(jià)格比較昂貴的數(shù)碼管液晶顯示器,能夠有效突破傳統(tǒng)僅能夠顯示一種字體的弊端,通過(guò)這種設(shè)計(jì),不僅能夠滿(mǎn)足個(gè)性化需求,有效節(jié)約成本,還能夠提高電子臺(tái)歷市場(chǎng)占有率。目前,Proteus系統(tǒng)電子臺(tái)歷應(yīng)用范圍比較廣泛。
2在電子信息中單片機(jī)電子臺(tái)歷的應(yīng)用
2.1激發(fā)學(xué)生興趣,挖掘創(chuàng)新潛能
傳統(tǒng)教學(xué)主要采用標(biāo)準(zhǔn)模塊,學(xué)生被動(dòng)地在課前對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí),并將事先編好的程序錄入系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證即可,在很大程度上寫(xiě)弱了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和熱情,而單片機(jī)教學(xué)不同,學(xué)生在教師引導(dǎo)下,可以利用單片機(jī)軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),有效激發(fā)學(xué)生興趣,拓展學(xué)生思維,能夠深入挖掘創(chuàng)新潛能。另外,該技術(shù)自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、學(xué)生操作難度較低,能夠?yàn)閷W(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)提供支持,不僅能夠優(yōu)化教學(xué),提升教學(xué)有效性,還能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和熱情。
2.2豐富教學(xué)內(nèi)容,拓展知識(shí)范圍
電子信息工程作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的重要組成部分,是適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),在社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展影響下,電子信息技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛推廣和普及,在推動(dòng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有重要作用。傳統(tǒng)電子信息工程中的設(shè)計(jì)與運(yùn)用,已經(jīng)不能夠更好地幫助學(xué)生參與現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展,特別是在單片機(jī)在人們生活中的應(yīng)用,使得人們對(duì)電子信息工程提出了更高的要求情況下。因此,將單片機(jī)技術(shù)引入教學(xué)中成為未來(lái)主要趨勢(shì),在教學(xué)中滲透,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)容,豐富知識(shí)范圍,還能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力,提升自身專(zhuān)業(yè)技能。在實(shí)際教學(xué)中,教師要認(rèn)識(shí)到單片機(jī)添加到教學(xué)中的重要性,并引導(dǎo)學(xué)生全面、系統(tǒng)了解和掌握單片機(jī)知識(shí),從而推動(dòng)電子信息工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
2.3提供實(shí)驗(yàn)素材,培養(yǎng)綜合能力
電子信息工程發(fā)展過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)在促進(jìn)其不斷發(fā)展中占據(jù)不可替代的重要位置,傳統(tǒng)教學(xué)中,教師普遍將理論知識(shí)的傳授作為課堂教學(xué)核心,在很大程度上限制學(xué)生發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,無(wú)法真正理解和掌握單片機(jī)技術(shù)相關(guān)內(nèi)容,為了能夠突破傳統(tǒng)單一模式的缺陷,教師可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)并掌握此設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí),例如:臺(tái)歷結(jié)構(gòu)等,并將單片機(jī)在電子臺(tái)歷中的運(yùn)用作為實(shí)驗(yàn)課題,圍繞實(shí)踐操作進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師通過(guò)正確引導(dǎo),使得學(xué)生在體會(huì)實(shí)驗(yàn)的同時(shí),扎實(shí)的掌握基礎(chǔ)知識(shí),從而為進(jìn)一步開(kāi)展電子信息工程教學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。除此之外,教師還需要放手讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身存在的不足之處,參照原始實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行對(duì)比,加以調(diào)整和優(yōu)化,提高學(xué)習(xí)效率。通過(guò)這種方式,不僅能夠使得學(xué)生更好地掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí),豐富知識(shí)面,還能夠有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等綜合能力,從而進(jìn)一步挖掘電子信息工程。
2選擇合適的多媒體課件以滿(mǎn)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(guò)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(guò)仿真實(shí)例可以使學(xué)生熟悉單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)過(guò)程中,筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì),結(jié)合了電子課件開(kāi)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(kāi)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。《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是一門(mén)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。
電子臺(tái)歷對(duì)于人們來(lái)說(shuō)并不陌生,是日常生活中的一種計(jì)時(shí)工具,顯示內(nèi)容比較具體,包括:年、月、秒等,以其自身精確、使用方便等優(yōu)勢(shì)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在電子臺(tái)歷使用過(guò)程中,能夠在兩個(gè)方面體現(xiàn)其特點(diǎn),一方面,能夠與軟、硬件更新同步,為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù),具有實(shí)時(shí)性特點(diǎn);另一方面,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,主要是將單片機(jī)作為基礎(chǔ),與LED顯示電路等構(gòu)成,而且在特殊環(huán)境影響下,能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試,極大地提高了工作效率。
1.2設(shè)計(jì)原理
電子臺(tái)歷軟件主要包括程序初始化、按鍵檢測(cè)等,硬件則為單片機(jī),由于單片機(jī)芯片接口數(shù)量較多,在實(shí)際應(yīng)用中比較復(fù)雜。誠(chéng)然,電子臺(tái)歷體積小,但是,其內(nèi)部系統(tǒng)包含電源電路、時(shí)鐘等部件,能夠確保其穩(wěn)定、正常運(yùn)行,另外,在其設(shè)計(jì)中,臺(tái)歷前板顯示屏幕是價(jià)格比較昂貴的數(shù)碼管液晶顯示器,能夠有效突破傳統(tǒng)僅能夠顯示一種字體的弊端,通過(guò)這種設(shè)計(jì),不僅能夠滿(mǎn)足個(gè)性化需求,有效節(jié)約成本,還能夠提高電子臺(tái)歷市場(chǎng)占有率。目前,Proteus系統(tǒng)電子臺(tái)歷應(yīng)用范圍比較廣泛。
2在電子信息中單片機(jī)電子臺(tái)歷的應(yīng)用
2.1激發(fā)學(xué)生興趣,挖掘創(chuàng)新潛能
傳統(tǒng)教學(xué)主要采用標(biāo)準(zhǔn)模塊,學(xué)生被動(dòng)地在課前對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí),并將事先編好的程序錄入系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證即可,在很大程度上寫(xiě)弱了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和熱情,而單片機(jī)教學(xué)不同,學(xué)生在教師引導(dǎo)下,可以利用單片機(jī)軟件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),有效激發(fā)學(xué)生興趣,拓展學(xué)生思維,能夠深入挖掘創(chuàng)新潛能。另外,該技術(shù)自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、學(xué)生操作難度較低,能夠?yàn)閷W(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)提供支持,不僅能夠優(yōu)化教學(xué),提升教學(xué)有效性,還能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和熱情。
2.2豐富教學(xué)內(nèi)容,拓展知識(shí)范圍
電子信息工程作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的重要組成部分,是適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),在社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展影響下,電子信息技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛推廣和普及,在推動(dòng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有重要作用。傳統(tǒng)電子信息工程中的設(shè)計(jì)與運(yùn)用,已經(jīng)不能夠更好地幫助學(xué)生參與現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展,特別是在單片機(jī)在人們生活中的應(yīng)用,使得人們對(duì)電子信息工程提出了更高的要求情況下。因此,將單片機(jī)技術(shù)引入教學(xué)中成為未來(lái)主要趨勢(shì),在教學(xué)中滲透,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)容,豐富知識(shí)范圍,還能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力,提升自身專(zhuān)業(yè)技能。在實(shí)際教學(xué)中,教師要認(rèn)識(shí)到單片機(jī)添加到教學(xué)中的重要性,并引導(dǎo)學(xué)生全面、系統(tǒng)了解和掌握單片機(jī)知識(shí),從而推動(dòng)電子信息工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
2.3提供實(shí)驗(yàn)素材,培養(yǎng)綜合能力
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2013)36-8369-02
單片機(jī)課程實(shí)踐是高校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)集中實(shí)踐環(huán)節(jié)的必修課,是學(xué)生學(xué)習(xí)《單片機(jī)原理》課程后,進(jìn)行的一次全面的綜合實(shí)踐,其目的旨在加深對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生具有單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的能力,在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐意識(shí),提高應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識(shí)和合作精神。在項(xiàng)目的實(shí)踐中,使得學(xué)生掌握一定的理論與技術(shù)知識(shí),而且應(yīng)該樹(shù)立管理理念,建立項(xiàng)目工程思維觀念,而這一點(diǎn)正是高級(jí)語(yǔ)言編程思維的一種體現(xiàn)。
通過(guò)將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,使學(xué)生在理解單片機(jī)理論和高級(jí)語(yǔ)言編程思想的基礎(chǔ)上,實(shí)際動(dòng)手開(kāi)發(fā)一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng),來(lái)提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的能力。
1 研究?jī)?nèi)容或?qū)ο?/p>
引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的單片機(jī)理論知識(shí)、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方法和高級(jí)語(yǔ)言編程思想,具體設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的小型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程按以下順序進(jìn)行――選定課題、調(diào)查用戶(hù)需求、總結(jié)歸納數(shù)據(jù)流程、分析性能、書(shū)寫(xiě)需求分析及總體設(shè)計(jì)報(bào)告(包括組成原理圖、硬件連接、程序流程、系統(tǒng)功能模塊)、完成應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、撰寫(xiě)課程實(shí)踐報(bào)告、系統(tǒng)驗(yàn)收、組織課程實(shí)踐答辯。讓學(xué)生在這一系列工作中綜合運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)原理以及編程語(yǔ)言等相關(guān)課程知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。
根據(jù)單片機(jī)課程實(shí)踐和專(zhuān)業(yè)課程實(shí)踐兩個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)各有4~5周但分散的實(shí)際情況,考慮將其進(jìn)行整合。并在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中安排相應(yīng)的指導(dǎo)老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的指導(dǎo)和幫助,為學(xué)生提供分析思路,解決學(xué)生項(xiàng)目完成中碰到的實(shí)際問(wèn)題。
2 研究擬達(dá)到目標(biāo)
通過(guò)在單片機(jī)課程實(shí)踐中結(jié)合高級(jí)語(yǔ)言編程思想,使學(xué)生在掌握單片機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),通過(guò)參與項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),建立軟件工程理念,具備一定的理論與單片機(jī)實(shí)物實(shí)踐相結(jié)合、解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。同時(shí)在完成項(xiàng)目的過(guò)程中,鍛煉科研開(kāi)發(fā)能力和科研論文寫(xiě)作能力,為大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文的順利完成奠定基礎(chǔ),并為以后工作中的理論與實(shí)踐相結(jié)合奠定良好的基礎(chǔ)。
使學(xué)生在單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序編程實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,利用所學(xué)的單片機(jī)系統(tǒng)原理和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),解決單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題,掌握高級(jí)語(yǔ)言編程思想,借助相關(guān)編程工具,完成一個(gè)小型項(xiàng)目的自主分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
3 主要研究方法
教師提供部分項(xiàng)目供學(xué)生選擇,學(xué)生亦可自擬項(xiàng)目,但課題的選擇要由教師審查核準(zhǔn)。項(xiàng)目盡量選擇實(shí)際需求的題目,讓學(xué)生走出校園,通過(guò)調(diào)查走訪,了解國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展的狀況,開(kāi)闊眼界,而且在開(kāi)發(fā)一個(gè)真實(shí)項(xiàng)目的過(guò)程中,帶來(lái)求知的源動(dòng)力,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的渴望以及創(chuàng)造力;對(duì)于虛擬項(xiàng)目,要求學(xué)生做到切合實(shí)際需求,能解決一定的應(yīng)用問(wèn)題,有一定的應(yīng)用價(jià)值。
編程開(kāi)發(fā)工具原則上推薦學(xué)生使用KEIL C,如果學(xué)生認(rèn)為其它開(kāi)發(fā)工具更適合可由學(xué)生自主選擇。由于實(shí)際可用的編程開(kāi)發(fā)工具與日俱增且不斷更新,為此在課程實(shí)踐中,對(duì)學(xué)生開(kāi)發(fā)工具的選擇不做過(guò)多限制,使得學(xué)生可以選擇自己感興趣的程序設(shè)計(jì)工具進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā),既鍛煉了學(xué)生自學(xué)的能力,又能讓學(xué)生成為項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的決策者,這種主人翁意識(shí)使得學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。
為了防止學(xué)生對(duì)課程實(shí)踐任務(wù)敷衍了事,對(duì)課程實(shí)踐的考核方式由原來(lái)的提交程序和文檔改變?yōu)榇疝q的方式。且在集中教學(xué)環(huán)節(jié)之前就讓學(xué)生明確單片機(jī)課程實(shí)踐的任務(wù),同時(shí)考慮在集中教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束后適當(dāng)放寬學(xué)生上交可運(yùn)行的項(xiàng)目程序和課程實(shí)踐報(bào)告以及組織答辯的時(shí)間,讓學(xué)生能更好的延續(xù)自主學(xué)習(xí)的積極性并進(jìn)一步完善項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。
4 特色、創(chuàng)新及推廣應(yīng)用價(jià)值
通過(guò)將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,讓學(xué)生在項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)、與實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中掌握單片機(jī)理論知識(shí)、單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法和高級(jí)語(yǔ)言程序編程思想 ,提高自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性,提高學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。
《單片機(jī)原理》課程實(shí)踐教學(xué),將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)整合,讓學(xué)生能在該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中綜合運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)原理和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及相關(guān)編程思想等多種知識(shí),培養(yǎng)初步的科研能力和科研論文寫(xiě)作能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神。并通過(guò)組織課程實(shí)踐答辯使學(xué)生進(jìn)行類(lèi)似畢業(yè)答辯的演習(xí)。
中圖分類(lèi)號(hào):TP368.1-4
隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,企業(yè)對(duì)于綜合型人才的需求更加的迫切,培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才已被確定為我國(guó)高等教育發(fā)展的根本目標(biāo)。單片機(jī)課程是電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程,具有很強(qiáng)的綜合性與實(shí)踐性特征,該課程不僅為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),并且也提供了一種培養(yǎng)創(chuàng)新能力的良好手段。傳統(tǒng)的單片機(jī)課程教學(xué)在提升學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面還存在很大的欠缺性,因此,為了在單片機(jī)課程教學(xué)中強(qiáng)化創(chuàng)新能力培養(yǎng),必須對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革。
1.教學(xué)與實(shí)踐改革存在的問(wèn)題
1.1教學(xué)方式有待改進(jìn)
在單片機(jī)的教學(xué)過(guò)程中不少教師常常以單片機(jī)理論為教學(xué)的重中之重,實(shí)驗(yàn)常安排一些與實(shí)踐結(jié)合不緊密的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),從而難以與實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái);再加上一些教師強(qiáng)調(diào)筆試的重要性,勢(shì)必造成學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣和積極性,將更多精力用于考試過(guò)關(guān),而難以使理論知識(shí)得到實(shí)踐和應(yīng)用。例如循環(huán)左移和右移指令的講解,只做理論上的推導(dǎo),很難加深學(xué)生的印象,若能引入適當(dāng)?shù)腅DA技術(shù)將這個(gè)循環(huán)左移和右移過(guò)程形象地展示出來(lái),既能加深學(xué)生的印象還能提高其學(xué)習(xí)興趣[1]。
1.2傳統(tǒng)教學(xué)的內(nèi)容問(wèn)題
由于單片機(jī)教材與實(shí)際應(yīng)用有一定的差距,教材中提到的理論與實(shí)物已經(jīng)是幾年前的市場(chǎng)產(chǎn)品或者是面臨淘汰的產(chǎn)品,這樣就會(huì)使學(xué)生接觸到一些過(guò)時(shí)的知識(shí)卻沒(méi)有看到新的改進(jìn),從而在一定程度上影響了學(xué)生的知識(shí)面和實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)課程體系驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多、綜合性、啟發(fā)性實(shí)驗(yàn)太少,沒(méi)有大型設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn),基本沒(méi)有對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力達(dá)到提高和訓(xùn)練[2]。
1.3學(xué)生對(duì)實(shí)踐和動(dòng)手缺乏積極性
不少學(xué)生對(duì)單片機(jī)的實(shí)踐性缺少認(rèn)識(shí),不主動(dòng)參與實(shí)踐和設(shè)計(jì),他們寧愿將時(shí)間放在英語(yǔ)考試或計(jì)算機(jī)等級(jí)考試上,卻對(duì)單片機(jī)技術(shù)的實(shí)踐和操作缺少興趣,因此培養(yǎng)和調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性顯得尤為重要。
2.教學(xué)實(shí)踐改革中的有效建議
2.1教學(xué)項(xiàng)目的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
教學(xué)項(xiàng)目是課程教學(xué)內(nèi)容的載體,教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到單片機(jī)課程的教學(xué)效果。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,筆者設(shè)計(jì)了一些創(chuàng)新性的教學(xué)項(xiàng)目,旨在為學(xué)生提供更大的創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間。比如:設(shè)計(jì)智能打鈴器、盆栽自動(dòng)灌溉裝置、自動(dòng)避障小車(chē)等。這些教學(xué)項(xiàng)目不僅可以鍛煉學(xué)生的單片機(jī)開(kāi)發(fā)能力,也可以為學(xué)生提供很大的創(chuàng)新空間。學(xué)生在完成這些項(xiàng)目的基本功能后,還可以根據(jù)自己的想象力對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),使其功能更加完善。
2.2n程題目的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)教學(xué)的一個(gè)重要檢驗(yàn)環(huán)節(jié),其題目的設(shè)計(jì)對(duì)于培養(yǎng)和考核學(xué)生的創(chuàng)新能力非常重要。題目的設(shè)計(jì)和選取可以從以下幾個(gè)方面入手:借鑒歷屆電子設(shè)計(jì)大賽的題目;從日常生活中尋找與們課堂教學(xué)相關(guān)的資源,將其改良為可行性課題;以在研的教師科研課題為藍(lán)本,將部分研究?jī)?nèi)容作為設(shè)計(jì)制作的題目供學(xué)生練習(xí),培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。比如,筆者根據(jù)自己的日常生活經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)了智能水杯題目,不限定水杯的具體功能,要求學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)新能力,分組設(shè)計(jì)出不同功能的智能水杯。各個(gè)小組完成了不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì),有的小組設(shè)計(jì)了具有自動(dòng)顯示水溫功能的水杯,有的小組設(shè)計(jì)了具有定時(shí)提醒喝水功能的水杯,有的小組設(shè)計(jì)了具有音樂(lè)播放功能的水杯,等等。
2.3開(kāi)發(fā)單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置
傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部電路固定,學(xué)生只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的步驟,機(jī)械地做一遍驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無(wú)法進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的缺點(diǎn),筆者開(kāi)發(fā)了一套靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)、易于升級(jí)的單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置。其設(shè)計(jì)思路是將搭建各種不同功能單片機(jī)系統(tǒng)所必需的組成電路分離,設(shè)計(jì)出各個(gè)獨(dú)立的功能模塊,在該裝置上學(xué)生可自主選擇功能模塊,完成創(chuàng)新性單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外,利用Proteus與Keil軟件整合構(gòu)建單片機(jī)創(chuàng)新虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,它可為學(xué)生提供豐富的虛擬儀器和元器件資源,為學(xué)生提供良好的創(chuàng)新平臺(tái)。
2.4請(qǐng)高校研究生作有趣易懂的產(chǎn)品設(shè)計(jì)報(bào)告
以往常有教師向院上提出應(yīng)該多請(qǐng)專(zhuān)家給學(xué)生作專(zhuān)題報(bào)告以拓展學(xué)生的知識(shí)面,盡管學(xué)院作出了一定的努力,然而許多國(guó)內(nèi)專(zhuān)家總是忙于手頭工作,或者因?yàn)槁烦虇?wèn)題最后不能完成這一愿望,即便有的專(zhuān)家過(guò)來(lái)作完報(bào)告,卻也難以收到預(yù)期的效果,一些學(xué)生往往反映太過(guò)深?yuàn)W,或者難于理解或者與所學(xué)知識(shí)關(guān)聯(lián)不大。對(duì)此我們可以請(qǐng)來(lái)高校一些發(fā)表過(guò)優(yōu)秀論文的研究生,利用周末過(guò)來(lái)講解和展示他們的設(shè)計(jì)成果這些研究生往往非常樂(lè)意奉獻(xiàn)自己的論文成果,因此講解得較為詳細(xì)具體,并且可以做到淺顯易懂而本科生在具有一定理論基礎(chǔ)情況下都能聽(tīng)懂。
2.5 考核方法的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
通常來(lái)說(shuō)考核就是對(duì)教師教學(xué)效果的檢驗(yàn)和學(xué)生水平的測(cè)試,同時(shí)也是督促和激發(fā)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)的原因和動(dòng)力。在單片機(jī)的教學(xué)與實(shí)踐改革過(guò)程中,我們提出了一種注重實(shí)踐能力和應(yīng)用能力培養(yǎng)的考核方式,課堂考勤占10%,平時(shí)成績(jī)占30%期末考試占60%。這種考核方式突出的特點(diǎn)是平時(shí)成績(jī)比例較高,同時(shí)對(duì)其考核將一半的分值設(shè)定為實(shí)驗(yàn)成績(jī),并對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的具體表現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)態(tài)度、完成實(shí)驗(yàn)的情況、實(shí)踐動(dòng)手能力和課程設(shè)計(jì)等幾方面進(jìn)行量化。
3.結(jié)語(yǔ)
單片機(jī)技術(shù)是電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心課程,有較強(qiáng)的實(shí)踐性,因此學(xué)生只有在單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)踐中才能真正掌握其開(kāi)發(fā)方法、鍛煉創(chuàng)新能力。但加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力并不是一件容易的事情,需要教師首先轉(zhuǎn)變教學(xué)的觀念,從教學(xué)的教學(xué)項(xiàng)目、課程題目上大膽創(chuàng)新,并在實(shí)驗(yàn)裝置上下功夫,做出創(chuàng)新,并通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)報(bào)告、以及考核方法創(chuàng)新的輔助,全面的提升學(xué)生的創(chuàng)新能力,相信在堅(jiān)持不斷的推進(jìn)、實(shí)踐和努力中,一定能在學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用及創(chuàng)新能力提升上有所收獲。
基于單片機(jī)的風(fēng)扇速度控制設(shè)計(jì)
一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),說(shuō)明選題的依據(jù)和意義
單片機(jī)因其體積小,抗干擾能力強(qiáng)、而且使用靈活方便,成本低等特點(diǎn),它的應(yīng)用范圍非常廣泛,尤其是他強(qiáng)大的面向控制能力,已深入工業(yè)控制、軍事裝置、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域,應(yīng)用前景十分廣闊。單片機(jī)按照應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同,可分為總線方式和非總線方式。采用總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬于較復(fù)雜的系統(tǒng),比如智能儀表、工控系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)等。非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬于小型控制。按照應(yīng)用范圍的不同,可分為通用型和專(zhuān)用型。
目前我國(guó)普遍采用4位、8位或16位,對(duì)于單片機(jī)還處于低檔的應(yīng)用,而對(duì)于那些宏單片機(jī)、DSP等高檔的應(yīng)用還是空白。而國(guó)外很多公司都推出了自己的單片機(jī)系列,如Intel公司推出的MCS-96/196系列,Rockwell公司的6501、6502,日立公司的H8/3048系列等。目前單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有以下四大領(lǐng)域:一是家用電器業(yè)。單片機(jī)個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)合,構(gòu)成新型的機(jī)、電、儀一體化產(chǎn)品,如洗衣機(jī)、電腦空調(diào)機(jī)等。二是通訊行業(yè)。最有代表性的就是手機(jī)。三是智能儀表應(yīng)用。單片機(jī)的體積小、成本低、控制力強(qiáng)等特點(diǎn),使儀器儀表重量大大減輕,又有很高的性?xún)r(jià)比,如數(shù)字式RLC測(cè)量?jī)x。四的在計(jì)算機(jī)外設(shè)中的應(yīng)用。如在接口中采用單片機(jī)進(jìn)行控制管理、數(shù)據(jù)采集、多路分配管理等。
我國(guó)在將來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間里,8位單片機(jī)還將是主流產(chǎn)品,因?yàn)?位單片機(jī)很好用,有豐富的功能,現(xiàn)在無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,都還是以8位為主。4位單片機(jī)由于功耗較低,在國(guó)內(nèi)也有一定的市場(chǎng)比例。目前世界各國(guó)的單片機(jī)發(fā)展各有不同。美國(guó)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要是從8位到16位和DSP過(guò)度,歐洲等國(guó)家單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè),因此仍以8位為主,主要以功能和運(yùn)行速度的發(fā)展為主。我國(guó)對(duì)于單片機(jī)的需要目前主要是家電類(lèi)等消費(fèi)品為主,8位單片機(jī)有很大的市場(chǎng)分額和發(fā)展空間。國(guó)內(nèi)也急需這方面的人才。
盡管單片機(jī)的發(fā)展迅速,其發(fā)展方向不外忽以下幾點(diǎn):一是微型單片化?,F(xiàn)在的產(chǎn)品普遍向小型化、輕型化發(fā)展,就需要單片機(jī)在在原有的多功能、低功耗的前提下,集成更多的元件,如看門(mén)狗(Watchdog)、LCD控制器等。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,片上系統(tǒng)(SOC)的發(fā)展前景很好。二是低功耗CMOS化?,F(xiàn)在單片機(jī)的功耗普遍在100mW左右,許多生產(chǎn)廠家采用CMOS工藝,使單片機(jī)更適合在電池供電場(chǎng)合,今后也是單片機(jī)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。三是大容量、高性能化。隨著CPU的發(fā)展,單片機(jī)的處理數(shù)據(jù)能力大大提高,內(nèi)部時(shí)序也加以改善,ROM的存儲(chǔ)容量也大大提高,又加入了低噪聲技術(shù),加強(qiáng)了中斷、定時(shí)控制。四是在接口方向的發(fā)展。現(xiàn)在許多新型單片機(jī)的接口,從類(lèi)型和數(shù)量上有了很大的發(fā)展,如有些可以直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示管LCD、有些可以直接輸出大電流和高電壓等。
21世紀(jì)是“數(shù)字化”的時(shí)代,單片機(jī)的發(fā)展有著翻天覆地的變化,各種型號(hào)、功能的單片機(jī)應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活中的各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)的發(fā)展逐漸取代了由傳統(tǒng)模擬電路作為電機(jī)的控制器,因此單片機(jī)在家電方面的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍,比如電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、空調(diào)等。+電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)電裝置。1821年英國(guó)科學(xué)家法拉第首先提出電動(dòng)機(jī)原理。1834年,德國(guó)的雅可比第一個(gè)發(fā)明了直流電動(dòng)機(jī)。1879年,西門(mén)子公司用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電車(chē)。1888年發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)想。至今為止,電動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速,電機(jī)理論、設(shè)計(jì)及制造工藝得到逐步的完善和提高,廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代的各種機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域。如在機(jī)械制造工業(yè)、輕重型制造工業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域,電動(dòng)機(jī)以不同的種類(lèi)和功能發(fā)揮著重要的作用??梢赃@么說(shuō),電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)使社會(huì)生產(chǎn)力大大提高,促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展,電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及日常生活中起著越來(lái)越重要的作用,因此,對(duì)電機(jī)調(diào)速的研究有著積極的意義.長(zhǎng)期以來(lái),直流電機(jī)被廣泛應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中,而且一直在調(diào)速領(lǐng)域占居主導(dǎo)地位,這主要是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)不僅調(diào)速方便,而且在磁場(chǎng)一定的條件下,轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比,轉(zhuǎn)矩容易被控制;同時(shí)具有良好的起動(dòng)性能,能較平滑和經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)速度。因此采用直流電機(jī)調(diào)速可以得到良好的動(dòng)態(tài)特性。由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起、制動(dòng)性能,宜與在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速。在軋鋼機(jī)、礦井卷機(jī)、挖掘機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快,然而直流控制系統(tǒng)畢竟在理論上和在時(shí)間上都比較成熟,而且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看,它又是交流系統(tǒng)的基礎(chǔ),長(zhǎng)期以來(lái),由于直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)優(yōu)于交流調(diào)速系統(tǒng)。因此,直流調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)占重要位置。
選取本課題的意義在于單片機(jī)的發(fā)展極為迅速,以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能,滲透到各個(gè)領(lǐng)域,產(chǎn)生了極大的影響。研究單片機(jī)、學(xué)習(xí)單片機(jī),是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì),單片機(jī)有著其廣闊的發(fā)展空間和社會(huì)價(jià)值。通過(guò)研究用單片機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)射紅外線來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到控制風(fēng)扇速度控制,能使使用者操作起來(lái)更加方便。
二、研究的基本內(nèi)容,擬解決的主要問(wèn)題:
1、單片機(jī)主芯片的選擇;
2、電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);
3、遙控器的設(shè)計(jì);
4、用數(shù)碼管顯示檔位;
5、PWM的產(chǎn)生;
6、按鍵開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)。
三、研究步驟、方法及措施:
1、學(xué)校提供硬件材料、有關(guān)工具器件和實(shí)驗(yàn)制作場(chǎng)所;
2、查閱大量的相關(guān)資料和書(shū)籍;
3、與同類(lèi)的論章進(jìn)行對(duì)比,完善自己的設(shè)計(jì)思路;
4、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì):發(fā)射部分和接收部分;
5、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì);
6、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
7、論文的修改及潤(rùn)色。
四、參考文獻(xiàn)
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中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)38-0028-02
單片機(jī)技術(shù)是電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程,其應(yīng)用范圍涉及工業(yè)測(cè)控、智能儀器儀表、日用家電、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品等領(lǐng)域,已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中重要的智能化的核心部件之一,在全國(guó)的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中被廣泛應(yīng)用。因此,近些年來(lái),教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的思想不同程度地得到各高校的重視與加強(qiáng),許多文獻(xiàn)也曾報(bào)道單片機(jī)技術(shù)教學(xué)與改革的新思想、新內(nèi)容和新方法,旨在推動(dòng)教學(xué)改革中堅(jiān)持不懈地加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力,從而培養(yǎng)出與社會(huì)接軌的優(yōu)秀電子專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生。我院自創(chuàng)建以來(lái),就非常重視理論與實(shí)踐的結(jié)合,經(jīng)過(guò)作者和院系老師對(duì)教學(xué)實(shí)踐改革的努力嘗試與探索,總結(jié)出了一些簡(jiǎn)單可行的教學(xué)實(shí)踐改革體系,本文將主要針對(duì)我院?jiǎn)纹瑱C(jī)教學(xué)與實(shí)踐改革提出一些切實(shí)可行的新建議。
一、教學(xué)與實(shí)踐改革存在的問(wèn)題
1.教學(xué)方式有待改進(jìn)。在單片機(jī)的教學(xué)過(guò)程中,不少教師常常以單片機(jī)理論為教學(xué)的重中之重,實(shí)驗(yàn)常安排一些像清零程序、拆字程序、排序程序等與實(shí)踐結(jié)合不緊密的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),從而難以與實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái),再加上一些教師強(qiáng)調(diào)筆試的重要性,勢(shì)必造成學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣和積極性,將更多精力用于考試過(guò)關(guān),而難以使理論知識(shí)得到實(shí)踐和應(yīng)用。例如,循環(huán)左移和右移指令的講解,只做理論上的推導(dǎo),很難加深學(xué)生的印象,若能引入適當(dāng)?shù)腅DA技術(shù)將這個(gè)循環(huán)左移和右移過(guò)程形象地展示出來(lái),既能加深學(xué)生的印象,還能提高其學(xué)習(xí)興趣。
2.傳統(tǒng)教學(xué)的內(nèi)容問(wèn)題。由于單片機(jī)教材與實(shí)際應(yīng)用有一定的差距,教材中提到的理論與實(shí)物已經(jīng)是幾年前的市場(chǎng)產(chǎn)品或者是面臨淘汰的產(chǎn)品,這樣就會(huì)使學(xué)生接觸到一些過(guò)時(shí)的知識(shí),卻沒(méi)有看到新的改進(jìn),從而在一定程度上影響了學(xué)生的知識(shí)面和實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)課程體系驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多,綜合性、啟發(fā)性實(shí)驗(yàn)太少,沒(méi)有大型設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn),基本沒(méi)有對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力達(dá)到提高和訓(xùn)練。
3.學(xué)生對(duì)實(shí)踐和動(dòng)手缺乏積極性。不少學(xué)生對(duì)單片機(jī)的實(shí)踐性缺少認(rèn)識(shí),不主動(dòng)參與實(shí)踐和設(shè)計(jì),他們寧愿將時(shí)間放在英語(yǔ)考試或計(jì)算機(jī)等級(jí)考試上,卻對(duì)單片機(jī)技術(shù)的實(shí)踐和操作缺少興趣,因此,培養(yǎng)和調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性顯得尤為重要。
4.學(xué)校條件和經(jīng)費(fèi)的限制。在我們?nèi)緦W(xué)校,教學(xué)實(shí)踐改革除了以上三個(gè)問(wèn)題之外,還會(huì)受到其他重要客觀因素的阻礙,例如,電子技術(shù)迅速發(fā)展,需要投入更多的經(jīng)費(fèi)購(gòu)買(mǎi)先進(jìn)的教學(xué)器材和設(shè)備,同時(shí)也需要一些可以供教學(xué)展示的實(shí)物,再加上聯(lián)系校外企業(yè)供學(xué)生實(shí)習(xí)也需要一定的活動(dòng)資金,這些勢(shì)必給教學(xué)實(shí)踐帶來(lái)很大的影響,這些客觀條件在短時(shí)期內(nèi)仍然很難改觀。
二、教學(xué)實(shí)踐改革簡(jiǎn)單可行的幾點(diǎn)新建議
單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程不會(huì)一蹴而就,需要不斷作出改進(jìn),不斷推陳出新,這樣才可以保證教學(xué)實(shí)踐工作的順利進(jìn)行。許多新的方法值得探索和大膽嘗試,我們經(jīng)過(guò)初步探索,總結(jié)出以下一些可行的新建議:
1.培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。采用多種教學(xué)方法和手段培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣,例如:在單片機(jī)課堂教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)注重理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合,在第一堂課給學(xué)生展示單片機(jī)制作的實(shí)物,如流水燈、電子琴等,使學(xué)生對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用看得見(jiàn)、摸得著,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講述具體抽象內(nèi)容之前,采用Proteus等仿真軟件將教材中的實(shí)例或?qū)嶋H工程案例中用到此知識(shí)點(diǎn)的電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證,讓學(xué)生有個(gè)感性認(rèn)識(shí),明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。在教學(xué)中采用啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法,改變滿(mǎn)堂灌的教學(xué)方法,讓學(xué)生從“讓我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。
2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。在課堂教學(xué)中,選用新版的、內(nèi)容豐富的優(yōu)秀教材,力求做到縱觀全書(shū),抓住關(guān)鍵,勤于總結(jié),將具體內(nèi)容與工程實(shí)踐案例相結(jié)合,對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的重難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行精講,提出一些與工程實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)的問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生積極思考,鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表見(jiàn)解,活躍課堂氛圍。在實(shí)踐教學(xué)中除驗(yàn)證性和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)外,加入課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),在具體實(shí)施中以“學(xué)生為中心,教師為輔”的教學(xué)模式。同時(shí)向?qū)W生介紹單片機(jī)應(yīng)用的優(yōu)秀網(wǎng)站,引導(dǎo)學(xué)生充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源,了解當(dāng)前有關(guān)單片機(jī)的新書(shū)訊、新技術(shù)和新發(fā)展,以此來(lái)拓寬學(xué)生的知識(shí)面,延伸和補(bǔ)充課堂之外的教學(xué)內(nèi)容,豐富和拓展單片機(jī)課程的學(xué)習(xí),為學(xué)生將來(lái)獨(dú)立進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。
3.鼓勵(lì)學(xué)生展示自己的成果。其實(shí)在各班的學(xué)生中,都不缺乏對(duì)單片機(jī)設(shè)計(jì)有著濃厚興趣的同學(xué),那么就可以在全班范圍內(nèi)以小組為單位開(kāi)展一些單片機(jī)的設(shè)計(jì)工作,例如以各宿舍為單位,這些同學(xué)平時(shí)接觸和共同探討的機(jī)會(huì)比較多,可以讓那些敢于動(dòng)手,積極表現(xiàn)的同學(xué)起到帶頭作用,然后爭(zhēng)取到少量活動(dòng)資金,建立興趣小姐,就可以在教師的引導(dǎo)下,讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)和參與單片機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)踐了。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力后,教師可以鼓勵(lì)學(xué)生自行上講臺(tái)展示各小組的設(shè)計(jì)成果,這樣不僅可以提高學(xué)生的積極性,還可以讓教師和學(xué)生做到教學(xué)相長(zhǎng)。
4.請(qǐng)高校研究生作有趣易懂的產(chǎn)品設(shè)計(jì)報(bào)告。以往常有教師向院上提出應(yīng)該多請(qǐng)專(zhuān)家給學(xué)生作專(zhuān)題報(bào)告以拓展學(xué)生的知識(shí)面,盡管學(xué)院作出了一定的努力,然而許多國(guó)內(nèi)專(zhuān)家總是忙于手頭工作,或者因?yàn)槁烦虇?wèn)題,最后不能完成這一愿望,即便有的專(zhuān)家過(guò)來(lái)作完報(bào)告,卻也難以收到預(yù)期的效果,一些學(xué)生往往反映太過(guò)深?yuàn)W,或者難于理解,或者與所學(xué)知識(shí)關(guān)聯(lián)不大。對(duì)此,我們可以請(qǐng)來(lái)高校一些發(fā)表過(guò)優(yōu)秀論文的研究生,利用周末過(guò)來(lái)講解和展示他們的設(shè)計(jì)成果,這些研究生往往非常樂(lè)意奉獻(xiàn)自己的論文成果,因此講解得較為詳細(xì)具體,并且可以做到淺顯易懂,而本科生在具有一定理論基礎(chǔ)情況下都能聽(tīng)懂。例如,上次一個(gè)高校的研究生給學(xué)生講解LED點(diǎn)陣顯示屏的原理和設(shè)計(jì),學(xué)生們聽(tīng)后產(chǎn)生了濃厚的興趣,這樣很容易激發(fā)學(xué)生實(shí)踐和動(dòng)手的激情,并且把這份激情投入到以后的單片機(jī)設(shè)計(jì)和工作中去。
5.考核方式改革。通常來(lái)說(shuō),考核就是對(duì)教師教學(xué)效果的檢驗(yàn)和學(xué)生水平的測(cè)試,同時(shí)也是督促和激發(fā)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)的原因和動(dòng)力。在單片機(jī)的教學(xué)與實(shí)踐改革過(guò)程中,我們提出了一種注重實(shí)踐能力和應(yīng)用能力培養(yǎng)的考核方式,課堂考勤占10%,平時(shí)成績(jī)占40%,期末考試占50%,平時(shí)成績(jī)的評(píng)定進(jìn)行量化。這種考核方式突出的特點(diǎn)是平時(shí)成績(jī)比例為我院最高,同時(shí)對(duì)其考核將一半的分值設(shè)定為實(shí)驗(yàn)成績(jī),并對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的具體表現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)態(tài)度、完成實(shí)驗(yàn)的情況、實(shí)踐動(dòng)手能力和課程設(shè)計(jì)等幾方面進(jìn)行量化。
單片機(jī)技術(shù)課程的教學(xué)與實(shí)踐改革是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,特別是對(duì)學(xué)生加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用能力更不是一件容易的事情,因此需要教師改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,積極主動(dòng)地參與實(shí)踐教學(xué),并且努力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐積極性,只要努力探索和尋求新方法新思路,總可以使得單片機(jī)的教學(xué)與實(shí)踐改革很好地得以進(jìn)行,使學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力得到很大提高。
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“單片機(jī)技術(shù)”課程在本科院校里是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程,這門(mén)課程是以電子技術(shù)基礎(chǔ),編程語(yǔ)言,計(jì)算機(jī)理論等知識(shí)為基礎(chǔ)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)性和應(yīng)用性很強(qiáng)的綜合性課程?;谝陨咸攸c(diǎn),對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)對(duì)單片機(jī)的理論知識(shí)的正確把握往往感覺(jué)比較吃力,給初學(xué)者造成學(xué)習(xí)困難。但是經(jīng)過(guò)我們多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),這類(lèi)有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)用性的課程,以項(xiàng)目式教學(xué)更能推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)模塊化的教學(xué)設(shè)計(jì)更能降低初學(xué)者入門(mén)的門(mén)檻。兩者相結(jié)合教學(xué)方法的采用對(duì)本門(mén)課程的教學(xué)效果提升明顯.
1單片機(jī)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法
以往的單片機(jī)教學(xué)模式是以教師為中心,老師在課堂上按照教材,或者教學(xué)大綱按部就班的講授理論原理和知識(shí)點(diǎn);以課堂教學(xué)為中心,學(xué)生學(xué)習(xí)為被動(dòng)接受,由于知識(shí)點(diǎn)綜合性比較強(qiáng),理論太深?yuàn)W使得學(xué)生往往學(xué)習(xí)興趣不高,同時(shí)缺乏動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì),教學(xué)效果一般不夠理想。以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法是學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),以實(shí)踐應(yīng)用為根本目標(biāo),圍繞具體的項(xiàng)目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系,通過(guò)師生共同參與完成一個(gè)具體的項(xiàng)目而展開(kāi)的教學(xué)活動(dòng)。注重的不是最終的結(jié)果,而是項(xiàng)目完成的過(guò)程,在項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,學(xué)生按需學(xué)習(xí),親身實(shí)踐,學(xué)生在項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程中,理解知識(shí)和掌握技能,學(xué)習(xí)成為一個(gè)參與的創(chuàng)造實(shí)踐活動(dòng),培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力。引進(jìn)單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)方式打破了原有的教學(xué)組織安排,以項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)步驟作為教學(xué)內(nèi)容,將課程的內(nèi)容分解為一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目,從項(xiàng)目引入到項(xiàng)目解析再到任務(wù)分解然后到知識(shí)點(diǎn)講解最后知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用,將原教學(xué)方案里單片機(jī)的知識(shí)點(diǎn)穿插到具體項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中[2]。這里面包含了軟、硬平臺(tái)搭建到項(xiàng)目展開(kāi)再到項(xiàng)目完成的一系列教學(xué)活動(dòng),使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),按照這種方法我們將以往教學(xué)體系中的知識(shí)內(nèi)容變化為若干個(gè)工程項(xiàng)目(見(jiàn)表1),然后圍繞著這些工程項(xiàng)目任務(wù)的展開(kāi)同時(shí)開(kāi)展教學(xué),讓學(xué)生以具體工作目標(biāo)的展開(kāi)來(lái)進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)的工作。有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在這整個(gè)過(guò)程中,學(xué)生能很好的把握課程的知識(shí)要求,在體驗(yàn)創(chuàng)新與探索的過(guò)程中,又培養(yǎng)了學(xué)生們的分析解決問(wèn)題的能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。
2模塊化的單片機(jī)教學(xué)方法
任何復(fù)雜的系統(tǒng)都是由具有完整基本功能的功能模塊電路組成,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是如此,一般由cpu系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、I/O口等。同時(shí)任何復(fù)雜的電路系統(tǒng)都可以分解為多個(gè)具備單一功能的模塊電路,按照這個(gè)思路,學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)我們也可以從單片機(jī)的功能模塊電路入手,我們根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,和學(xué)習(xí)單片的一般原理的方法,機(jī)將單片機(jī)教學(xué)模塊分成幾個(gè)部分,這里面每個(gè)部分有自己的專(zhuān)用模塊[3]。比如程序功能部分、硬件部分;在對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)部分進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),將單片機(jī)的各個(gè)功能模塊以獨(dú)立的原理圖形式出現(xiàn),我們把單片機(jī)個(gè)硬件按功能分為了鍵盤(pán)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、傳感器控制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、通信模塊等幾大模塊,如圖1。各個(gè)模塊通過(guò)面包板上預(yù)留的連接器與系統(tǒng)主板進(jìn)行連接,然后用排線組合成所需要的系統(tǒng)。在教學(xué)過(guò)程中,要不斷收集遇到的各種硬件功能模塊電路,弄清它們的工作原理、性能及特性、特定的功能及使用方法,把系統(tǒng)化整為零,建立起自己的硬件模塊庫(kù)。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)搜集、分析別人的設(shè)計(jì)案例、論文和相關(guān)書(shū)籍中的功能模塊電路,不斷地充實(shí)自己的功能模塊電路庫(kù),日積月累,學(xué)生就會(huì)覺(jué)得自己的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力越來(lái)越強(qiáng)。最后在進(jìn)行模塊分解時(shí),各模塊功能盡可能專(zhuān)一,聯(lián)系盡可能簡(jiǎn)單,使模塊獨(dú)立性強(qiáng),方便教學(xué)實(shí)用的模塊。
3總結(jié)
新興本院校定位應(yīng)用型教學(xué)型高校,以培應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)[4]。在此基礎(chǔ)上的以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法教學(xué)和模塊化教學(xué)為主線,以實(shí)際應(yīng)用為培養(yǎng)為目標(biāo)的“單片機(jī)技術(shù)”課程教學(xué)改革思路,按照這個(gè)方式能使學(xué)生在項(xiàng)目模塊化的環(huán)節(jié)中一步一個(gè)臺(tái)階。此教學(xué)法脫離了枯燥無(wú)味的說(shuō)教模式,使學(xué)生在具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的工作環(huán)境里輕松自在的狀態(tài)來(lái)投入到學(xué)習(xí)中,思維能力、動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都有了明顯提高,模塊化學(xué)習(xí)過(guò)程中所積累的各種電路系統(tǒng)模塊也促進(jìn)構(gòu)建成學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新實(shí)踐、參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的重要模塊庫(kù),激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和成就感。法國(guó)文化教育學(xué)家斯普朗格曾言:教育的最終目的不是傳授已有的東西,而是要把人的創(chuàng)造力量誘導(dǎo)出來(lái)[5]。本課程的教學(xué)改革正是朝著這個(gè)方向前進(jìn)。
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單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門(mén)迅速發(fā)展的技術(shù),應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了電子工業(yè)的發(fā)展,無(wú)論在教育界還是在產(chǎn)業(yè)界,單片機(jī)技術(shù)的推廣仍然是一個(gè)熱點(diǎn)。目前,各個(gè)高校都建立了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室,但是很多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀卻不容樂(lè)觀。就我院而言,主要存在以下問(wèn)題:(1)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和時(shí)間不足。學(xué)生除了上實(shí)驗(yàn)課外,平時(shí)難得有機(jī)會(huì)實(shí)踐。(2)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。實(shí)驗(yàn)室所配備的實(shí)驗(yàn)箱只能滿(mǎn)足驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的要求。由于實(shí)驗(yàn)箱是成品,學(xué)生很難參與到其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中去,學(xué)生的實(shí)踐能力很難得到鍛煉和提高,學(xué)生也很難建立起單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的整體概念。并且,這種實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置方式局限了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量,還存在設(shè)備維護(hù)工作量大的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。(3)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備僅適用于某一系列的單片機(jī),若開(kāi)設(shè)新的單片機(jī)課程,則需要重新配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備,增加了學(xué)校的投入。
為此,筆者進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的探索,提出了一些解決辦法。
建立開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)室管理模式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)實(shí)行開(kāi)放式管理,在不影響正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的前提下,面向全校學(xué)生,在課余時(shí)間向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)所需要的場(chǎng)所、儀器設(shè)備等。開(kāi)放范圍除了實(shí)驗(yàn)開(kāi)放項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)外,也包括學(xué)生興趣愛(ài)好、第二課堂活動(dòng)、創(chuàng)新活動(dòng)等。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)管理模式是在注重知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的同時(shí),貫徹因材施教、注重個(gè)性培養(yǎng)的教學(xué)原則,目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。在實(shí)施過(guò)程中,要注意實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不應(yīng)與教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)大綱所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相重復(fù),應(yīng)屬于課程教學(xué)內(nèi)容的拓展性實(shí)驗(yàn);還要注意綜合性和針對(duì)性,強(qiáng)化基礎(chǔ),拓寬知識(shí)覆蓋面,注重培養(yǎng)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。此外,還要根據(jù)科技的發(fā)展及其實(shí)際應(yīng)用,結(jié)合實(shí)際工作,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)研究思維和建立工程概念的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的組織中要突出學(xué)生的自主性,要全方位體現(xiàn)以學(xué)生為主體的自主式學(xué)習(xí)方式。在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析處理等方面最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主體作用,教師布置任務(wù)、講解及指導(dǎo)等要點(diǎn)到為止,留有余地,給學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立操作、獨(dú)立分析、獨(dú)立解決問(wèn)題的空間,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。
利用Proteus與Keil整合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室Proteus是Labcenter公司推出的一款基于標(biāo)準(zhǔn)仿真引擎SPICE3F5的電路分析、實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)。該軟件有交互式動(dòng)畫(huà)仿真、基于圖形的仿真和基于微控制器的仿真等三種模式,其最大的特點(diǎn)就在于它能夠仿真單片機(jī)及其外圍芯片。Proteus軟件支持MCS-51及其派生系列、Motorola68HC11系列,以及AVR系列和PIC12、PIC16、PIC18系列的單片機(jī)。Proteus軟件支持的外圍器件有74LS373、8255、矩陣式鍵盤(pán)、LCD及多種A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等。另外,用戶(hù)還可以建立新的元器件模型。對(duì)于MCS-51系列單片機(jī)而言,Proteus還能夠與Keilc51集成環(huán)境實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)同步調(diào)試。而Keil是德國(guó)開(kāi)發(fā)的一個(gè)51單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái),是目前應(yīng)用最廣泛的、最重要的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它的界面簡(jiǎn)單,操作容易。Keil的uVision2可以進(jìn)行純粹的軟件仿真,也可以利用硬件仿真器,搭接上單片機(jī)硬件電路,在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。此外,還可以使用Keil Monitor-51在不需要額外硬件仿真器的條件下,搭接單片機(jī)硬件系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目程序進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。uVision調(diào)試器的調(diào)試功能也很豐富,具有常規(guī)源極調(diào)試、符號(hào)特性調(diào)試、歷史跟蹤,代碼覆蓋,復(fù)雜斷點(diǎn)等功能。構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室主要是利用Proteus進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì),用Keil進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。硬件電路的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面:系統(tǒng)擴(kuò)展(包括ROM、RAM、I/O口、定時(shí)器等功能單元的擴(kuò)展)和系統(tǒng)的配置(即根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行外圍設(shè)備的配置,如鍵盤(pán)、顯示器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、打印機(jī)等的接口電路的設(shè)計(jì)),通過(guò)該軟件的使用,可以使學(xué)生掌握硬件電路的設(shè)計(jì)方法。軟件設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用程序的編制、調(diào)試,使學(xué)生掌握軟件開(kāi)發(fā)的步驟、方法和技巧。而軟硬件的設(shè)計(jì)完成之后,還需要進(jìn)行系統(tǒng)的總調(diào),將這兩大執(zhí)行環(huán)境組合起來(lái)構(gòu)成聯(lián)合的仿真系統(tǒng),其中,KEIL作為軟件的調(diào)試界面,而Proteus作為硬件的仿真和調(diào)試界面。這樣,就可以像仿真器一樣調(diào)試程序了。
開(kāi)設(shè)大型綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力大型綜合的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需要在學(xué)生完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后視學(xué)生掌握程度而開(kāi)設(shè),這個(gè)環(huán)節(jié)在整個(gè)單片機(jī)教學(xué)中非常重要,只有經(jīng)過(guò)完整的項(xiàng)目訓(xùn)練,學(xué)生才會(huì)建立起完整的系統(tǒng)的概念。學(xué)生需要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上的要求(包括軟硬件的資源配置、實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到的效果)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。這樣的訓(xùn)練可以將科技方法的訓(xùn)練、機(jī)電綜合設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐內(nèi)容融合到大型綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中,使原來(lái)分散的小規(guī)模設(shè)計(jì)和訓(xùn)練集成為一個(gè)大型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。此外,在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上,在學(xué)生參與下開(kāi)發(fā)一些應(yīng)用板,組成機(jī)電一體化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如我院已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這些訓(xùn)練可以使學(xué)生更加熟悉單片機(jī)的組成、工作原理、程序開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)的擴(kuò)展。更重要的是,學(xué)生可以積累自己實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),增強(qiáng)工程意識(shí),為將來(lái)順利進(jìn)入實(shí)際的工程環(huán)境打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
建立單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是近距離的,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊缺,設(shè)備普遍比較昂貴,加之時(shí)間和空間上的限制,已成為制約教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要因素。為滿(mǎn)足培養(yǎng)具有高素質(zhì)創(chuàng)新人才的要求,實(shí)驗(yàn)教學(xué)要不斷地進(jìn)行改革,實(shí)驗(yàn)要向綜合型、設(shè)計(jì)型轉(zhuǎn)變,但這種新型教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)必須有高技術(shù)化的手段和條件支持,因而網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用的大趨勢(shì)。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)是針對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)而開(kāi)發(fā)的內(nèi)容全面、結(jié)構(gòu)完整的單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建基于Internet遠(yuǎn)程智能化虛擬系統(tǒng),充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特有優(yōu)勢(shì),使學(xué)生的學(xué)習(xí)與交流不受時(shí)間、地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的限制,甚至可以聯(lián)機(jī)協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以圖形、文字、動(dòng)畫(huà)等方式呈現(xiàn)在客戶(hù)端的瀏覽器上,具有較強(qiáng)的交互性和真實(shí)性。同時(shí),也提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的伸縮性和適應(yīng)性,有助于提高分散教學(xué)資源的利用率,形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)管理體系。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室可作為傳統(tǒng)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充模式。我院在設(shè)計(jì)中采用服務(wù)器和客戶(hù)端模式,可以實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端與服務(wù)器的交互通訊。我院自主開(kāi)發(fā)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),學(xué)生只需到我院的網(wǎng)站注冊(cè)一個(gè)用戶(hù)名并下載客戶(hù)端,便可以在自己的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)。
以電子技術(shù)競(jìng)賽為契機(jī),深化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革課程與教學(xué)改革一直是高職院校所關(guān)注的熱門(mén)話(huà)題,實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的效果直接影響著應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。目前,以單片機(jī)控制技術(shù)為核心的電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域之廣是其他技術(shù)無(wú)法比擬的。但是學(xué)校教學(xué)內(nèi)容卻滯后于科技的高速發(fā)展。在高職院校開(kāi)展電子技術(shù)競(jìng)賽正是解決這一問(wèn)題的有效途徑。競(jìng)賽有力地促進(jìn)了專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容的整合和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新。一方面,所有參加競(jìng)賽的學(xué)生都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的賽前培訓(xùn)和賽中訓(xùn)練,學(xué)生普遍反映受益匪淺。實(shí)踐證明,這樣的學(xué)生在就業(yè)時(shí)也普遍受到企業(yè)青睞。此外,為了能夠使沒(méi)有參賽的學(xué)生也得到同樣的訓(xùn)練,我院還開(kāi)設(shè)了電子專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)計(jì)訓(xùn)練課程,作為傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充。課程完全按照電子競(jìng)賽的要求進(jìn)行。這樣的訓(xùn)練有效地提高了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和綜合素質(zhì)。另一方面,以競(jìng)賽為契機(jī),改革單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法。由于競(jìng)賽中涉及的單片機(jī)內(nèi)容能夠跟隨科技發(fā)展的步伐,競(jìng)賽的題目具有實(shí)際意義,所以對(duì)目前的單片機(jī)理論教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革起了一定的引導(dǎo)作用。
參考文獻(xiàn):