- A+
单片机实训总结范文第1篇
一、YL-236单片机实训室建设
建设一个科学合理单片机实训室是保证该课程顺利有效实施的基础，选择一套合适的单片机实训设备是建设单片机实训室的关键。我校选择的是亚龙公司YL-236型单片机控制功能实训考核装置，这套实训考核装置是根据职业学校单片机及其应用的教学内容和要求，按照职业岗位的工作内容研发的实训考核设备，而且兼顾了市省国家单片机技能竞赛设备要求。单片机实训室面积、设备台数、设备摆放要视各学校及专业班级人数情况而定。为了便于安全管理和美观，空中电源走线接至各实验台，总电源箱控制。除此单片机实验柜数量摆放、辅助教学的投影、实训室制度、文化建设也是实训室建设的重要内容。
二、单片机实训前管理教育
为能使单片机实训顺利有效实施，实训前教育管理是必须的，而且要将实训全方位要求细致讲解到位。我校在单片机实训第一天前两节课专门用于管理教育，主要包括安全教育、设备维护教育、出勤教育、成绩过程考核教育、室内规定教育等。
三、单片机实训教学过程(案例)
我校单片机教学以实训课方式开展，能够让学生理解单片机开发过程，不仅从软件设计能力上得到了提升，而且也提高了硬件设计能力，对于推动职业学校课程改革工作具有积极意义。单片机实训设备选择的是YL-236，教材选用的是针对YL-236而编写的单片机控制项目训练教程，下面以一个完整的单片机实训项目案例(电子密码锁)分四个步骤来阐述我校是如何开展单片机实训教学过程的。
1.项目任务要求
教师提出本项目任务要求：使用YL-236型单片机实训考核装置设计一个电子密码锁。
具体的任务要求如下：(1)用4×4行列式键盘组成0-9数字键及确认键。(2)用8位数码管显示输入的密码及当前状态信息。(3)用一个独立继电器，控制密码锁开关。继电器得电为开锁状态，继电器断电为关闭状态。
任务功能：(1)上电后，数码无显示。(2)当按下数字键0-9中任意按键时，数码管靠左显示按下数字，再次按下任意键，数码管靠左第二位显示当前数字，以次类推，当数码管8个LED都有显示数字后，不响应继续输入的数字按键。(3)当按下确定键后，单片机对输入的密码与设定密码进行比较，若正确，则控制继电器开锁，若错误，数码管清屏，继电器关闭。(4)开锁后保持20 s，然后自动进入关闭状态。
2.项目任务分析及串讲知识点
本项目比较复杂，教师指导学生将复杂项目分解成多个简单的小项目完成：(1)按键显示电路程序设计。(2)密码检验电路程序设计。(3)整个项目程序设计。
由教师介绍相关知识点：(1)定时中断相关寄存器初值设定、中断函数编写、工作执行过程理解。(2)中间继电器工作原理、程序实现。(3)键盘扫描实现过程、程序理解。
3.项目任务实施
教师分三个部分演示本项目的实施：(1)硬件接线。(2)项目程序编辑：关闭项目、新建项目、新建源程序、程序代码输入、编译链接。(3)项目仿真调试：下载程序代码、运行查错、硬件接线错误、硬件本身故障、软件程序错误、观察实验现象与项目要求一致。最后，学生根据教师的演示分别开始实施项目，教师巡回指导、检查打分情况。
4.项目总结评价
教师进行项目实施情况验收和评价，好的给予积极肯定，对不足的方面提出建议。随后教师再提出问题，与学生进行讨论，加深学生对知识的理解，并进一步拓展理论知识，使学生能够通过项目达到掌握相关知识点和基本技能，从而达到本模块的教学要求。在总结评价中常提出这三个问题：(1)本次学习过程中的收获和有待解决的问题。(2)工作任务的总体完成情况。(3)完成工作任务步骤。
单片机实训总结范文第2篇
本文首先对单片机实训室建设预期目标和内容的分析，然后对兄弟院校及相关企业进行大量的调研，确定了单片机实训室建设的功能、内容，目标和特色。并为学生电子竞赛、教师科研、教学改革等提供良好的环境和氛围。
【关键词】
单片机；实训室；调研；内容
1 单片机实训室建设预期目标、内容
1.1 单片机实训室建设预期目标
单片机实训室的建成预计能有效完成电子信息工程技术、软件技术、应用电子技术、网络技术、微电子技术、检测技术及应用等专业《单片机原理及应用》理实一体化课程的讲授与核心课程的实训，并且能为电子机电类、自动控制类等专业提供单片机系统验证或测试平台，实现资源共享，也能为教师科研提供实践平台，以及为大学生电子设计竞赛提供硬件条件和技术支持。
1.2 单片机实训室建设的内容
单片机实训室课程体系从基础到深入，实验设备与课程体系配套，实验内容注重实用性、先进性、综合性，有利于学生动手与创新应用能力提高。
实验实训内容函盖软件实验、硬件基础实验、SYJDP-01单片机开发应用技术实验系统、PWM转换电压实验、8253定时器实验、ADC0809模数转换实验、DAC0832数模转换，EEPROM外部程序存储器实验、IC卡读写实验、USB接口通讯实验。
单片机课程体系中包含的单片机技术内容：单片机系统的开发工具（Proteus7.5和Keil uVision2）；单片机系统的开发流程；单片机C51编程；单片机中断系统编程；单片机人机接口编程；单片机通讯技术，单片机的扩展及常用的芯片介绍。
2 单片机实训室调研目标
通过企业走访、与企业人员座谈、毕业生回访、兄弟院校同行交流等方式，对行业企业用人需求，实训室的研究方向、内容及目标，实验室环境建设及实验室管理等方面进行调研，总结出单片机实训室调研目标为单片机实训室建设目的的合理性和单片机实训室建设的基本要点。
单片机实训室将是一个模拟的校企合作环境，集多专业、多功能于一身，与传统的实验室不尽相同；在这模拟的校企合作环境下，学员可以接触到和操作真正在单片机公司或企业内使用的技术，了解真正的单片机系统的开发流程。
3 单片机实训室调研过程简介
按照学院的部署，在统一安排下，电子信息学院院长、书记，电子教研室主任、软件教研室全体教师等十名同志于2013年10月20日至2013年12月9日分别去陕西工业职业技术学院、西安航空职业技术学院、西安测控电子技术有限公司进行调研，调研的大概内容为：行业企业及人才市场对大学生的知识及能力的需求分析、实训室的培养目标、教师的知识架构、实训室的环境建设及日常的仪器设备维护与管理。
经过对上述各个兄弟院校与企业单位的调研走访，获得以下参考信息：
3.1 单片机实训室建设目的的合理性
3.1.1 西安测控电子技术有限公司介绍行业发展
单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算机的总和，甚至比人类的数量还要多。基于以上原因，不论从教学、科研还是从学生的实际需求等方面来说都很有必要建立单片机实训室。
3.1.2 陕西工业职业技术学院了解实训室运行及行业人才需求情况
由于近年来企业发展速度飞快，学校教育在某些高新技术方面的人才培养相对滞后，造成了人才供需之间的巨大缺口，出现了学生就业难，企业招聘也难的情况。
单片机开发因其广泛的应用领域和巨大的人才缺口，其培训也被列入国家大学生电子竞赛专用项目，并对符合条件的人才培训项目予以支持。
陕西工业职业技术学院单片机实训室建于2002年，每学期承担大量教学任务，为学生的后续发展及专业知识的完备打下了坚实的基础。
3.1.3 西安航空职业技术学院单片机就业情况
西安航空职业技术学院的单片机起步于2000年，目前已经有六界毕业生，主要就业单位为中国航天科技集团九院十六所、深圳富士康等工作，从事单片机产品的初级设计、单片机产品检测、单片机产品工艺及售前及售后技术。
3.2 单片机实训室建设的基本要点
3.2.1 技术先进性
选用国内先进的单片机实训系统，充分的调动学生在课上和课下的积极性和主动性。完备的基础实验设备、实训设备和众多扩展模块极大地丰富了课程的建设。
3.2.2 资源完备性
设备厂商应提供成熟的课程体系及授课讲义；提供完善的实验指导书及实验课件；提供成熟高校的单片机课程的大作业；提供各高校参加全国大学生电子大赛的单片机开发项目；每年提供多次的单片机技术培训机会；
3.2.3 设备实用性
采购的设备应具有完善的实验体系，通过接受该系统的学习，可以使学生由浅入深逐步掌握单片机软件编程、单片机硬件电路设计及单片机系统的开发等相关知识。
4 单片机实训室建设调研分析及结论
单片机实训总结范文第3篇
关键词:模块化生产线; 资源共享; rs-232c总线
1 引言
在工业控制领域,传统的现场控制方式已经越来越不能满足工业自动化的要求,这种控制方式不但耗时、费力而且很不完善。工业自动化控制系统发展到今天,随着通讯技术的不断提高,摆脱了以传统的现场控制方式为主体的控制方式,出现了利用上位机通过现场总线通信来控制生产线的全新模式。本设计中的控制系统是针对festo公司生产的模块化加工生产系统设计的现场总线网络控制系统。
德国festo公司的mps(modular production system)模块化生产加工教学与培训系统,是一个完整的面向自动化控制技术的培训系统,它由多个模块组成,是一个完全开放型的操作系统,操作人员可根据不同的需要进行各种模块的组合、扩展和控制。mps系统很接近实际工业生产系统,因此基于mps系统的培训在大学工科教学中是很有实际意义的。
但mps教学培训系统价格昂贵、数量有限,为了最大限度的利用mps教学培训系统的资源,充分提高实验设备的利用率,并在有限的时间内取得最佳的教学效果,因此需要设计一套完善的资源分配与管理系统,通过资源的优化配置实现资源共享、分时选用等要求。本文对实现资源共享的总线网络系统的结构、功能以及软硬件设计内容进行了描述。
2 总体方案设计
德国festo公司的mps模块化自动加工生产线是一套模拟加工生产线教学与培训设备,可以由西门子公司的s7-300型可编程控制器——plc作为控制系统,对整个自动加工生产线进行过程控制。
总线网络系统设计所要解决的核心问题是:对控制mps自动生产线的可编程控制器———plc实现资源共享。所谓资源共享用一句简单的话来描述就是“多选一”和“一选多”。“多选一”就是指多台pc机可以分时与同一台plc进行通讯,实现多台pc机对mps生产线的某一个工作站进行控制;而“一选多”就是指某一台pc机能够分别与多台plc进行通讯,实现一台pc机对mps生产线的多个工作站进行控制。
在进行总线网络系统设计时,首先要确定硬件设计方案,也就是把总线网络系统中的硬件环境设备——多台pc机和多台plc,通过硬件电路设计有序的连接在一起,再配合一些必要的其他设备实现资源共享和分配管理工作。为了实现多台pc机对plc资源共享,本设计提出了一种以一台单片机为控制站的总线网络设计方案。这一总线网络设计方案是由多台pc机,一台at89c51单片机,通过rs232总线和总线适配电路实现对plc的资源共享。
要通过总线网络实现资源共享,除了完善的硬件环境外,还必须开发相应的通讯程序与之匹配。通讯程序设计分为两个部分:一是单片机的通讯程序设计,二是pc机的通讯程序设计。单片机通讯程序是利用汇编语言编写的源程序,它的主要功能是轮询各pc机,以便接收pc机发出的联机申请,并根据申请内容发送联机许可信号。pc机通讯程序是应用现成的编程软件来设计的,它的主要功能是发送联机申请并接受联机许可信号。这些通讯程序不是独立的,它需要与总线网络的硬件适配电路相配合,两者只有共同作用才能够实现资源共享和优化管理。
3 总线网络的硬件设计
总线网络的硬件设计就是要设计能够实现资源共享和分配管理的总线适配电路。总线适配电路由两部分电路组成,一部分是单片机轮询电路,另一部分是资源共享电路。总线适配器电路所要完成的主要工作是:由作为控制站at89c51单片机采用轮询的方法,通过rs-232c总线接收各pc机发出的联机申请信号和联机机号等信息,单片机经程序分析后向该pc机发出允许联机信号,并发出指
令接通pc机所要连接的plc的控制信号线,接下来就可以把在pc机已编好的程序通过总线rs-232c下传到plc,实现plc的资源共享。
3.1 单片机轮询电路设计
单片机要轮询各pc机发出的联机申请,就是要实现pc机与单片机之间的通讯,在实现pc机与单片机之间的通讯时,通常采用标准串行总线通信接口rs-232c。rs-232c是在异步串行通讯中应用最广的标准总线。pc机与单片机最简单的连接是零调制三线经济型,这是进行全双工通信所必须的最少线路。pc机与单片机、plc通过9芯标准插座连接。本设计的单片机轮询电路由cd4052芯片和max232芯片组成。cd4052芯片是双路、四通道模拟多路转换器,一片cd4052芯片可实现对四台pc机进行轮询。max232是实现把rs-232c电平转换为ttl电平的电平转换专用集成芯片。单片机轮询电路原理如图1所示。
图1 单片机轮询电路原理图
3.2 资源共享电路设计
资源共享电路设计是要实现“多选一”和“一选多”的功能。即多台pc机可以分时与同一台plc进行通讯,而某一台pc机能够分别与多台plc进行通讯。本设计采用以rs-232c总线和多位数据选择器为核心的集成电路方案。该集成电路通过设计成行列结构形式的开关网络电路来实现资源共享。pc机与plc的通讯也采用标准串行总线通信接口rs-232c,用最简单的三线连接方式,因此本设计选用cd4053芯片作为数据选择开关。cd4053芯片是三路、双通道模拟多路转换器。以四台pc机共享五台plc为例,开关网络电路需要四乘五总共二十个数据选择开关,即要用二十个cd4053芯片排列成四行五列(或五行四列)的行列结构形式,构成资源共享电路,电路原理如图2所示。
图2 资源共享电路原理图
控制信号线
rs-232c总线
当单片机轮询到某一台pc机要与某一台plc联机通讯时,由单片机给与之相连的相应的cd4053芯片控制信号线发出控制信号,使该芯片的开关通道接通,实现某一台pc机与某一台plc联机通讯。
4 总线网络的通讯软件设计
4.1 pc机通讯程序的设计
pc机通讯程序是要实现pc机发送联机申请信号,并可接收单片机发回的联机许可信号等。为此要设计一个如图3所示的控制面板。
图3 控制面板示意图
在总线网络系统通讯中,是采用询问与应答的方式进行通信联络。为保证通信的可靠性及信息传递的准确性,故为通信中主要的命令字制定了一个简单的通讯协议。pc机通信软件和单片机软件命令字约定如下:
该命令字有八位数据组成,其中最高两位为命令字,最低三位为plc机号,中间三位为pc机机号。
00xx xxxx 为pc机退出联机命令字;
01xx xxxx 为pc机申请联机命令字;
10xx xxxx 为单片机允许联机命令字;
11xx xxxx 为资源占用命令字。
pc机通讯程序完成的功能是当pc机要与某台plc的进行联机调试时,先在控制面板的对话框中输入由两位申请联机命令字、三位pc机机号和三位plc机号组成的字符串,点击确定按键,此时pc机通讯程序将这八位字符串通过rs-232c总线发送给单片机的串行口;当该台plc没有被占用时,接收单片机发回的联机允许信号,并点亮控制面板上的绿色指示灯;一旦该台plc已被占用,则接收单片机发回资源占用信号,并点亮控制面板上的黄色指示灯;当pc机与某台plc的联机调试完成,则在控制面板的对话框中输入由两位退出联机命令字、三位pc机机号和三位plc机号组成的字符串,点击确定按键,此时pc机通讯程序将这八位字符串通过rs-232c总线发送给单片机的串行口,并关断控制面板上的指示灯。点击退出按键,则退出通讯程序。
pc机通讯程序是应用v
b编程软件来设计的。控件mscomm可设置串行通讯的数据发送和接收,对串口状态及串口通讯的信息格式和协议进行设置。它是一个标准的十位串口通讯,包括八位标准数据位、一个起始位和一个停止位。
4.2 单片机通讯程序的设计
在单片机与pc机进行数据通信的过程中,每次通信是由相应的pc机发送命令数据帧,单片机通讯程序完成的功能是通过串行口轮询接收pc机发出的命令字符,并对此字符进行分析判断,以确定哪台pc机与哪台plc联机,当该台plc没有被占用时,再由软件发出联机控制信号给两者对应的开关芯片,使该芯片导通,则使该台pc机与所选定plc的进行联机调试,并给pc机发回允许联机信号。一旦该台plc已被占用,则给pc机发回资源占用信号,暂缓联机。当pc机结束与plc的通讯后,向单片机发送退出信号,单片机接到该信号后断开开关芯片,继续轮询。
at89c51单片机内部有一个可编程的全双工串行通信接口,可以同时进行数据的发送和接收。串行通信是采用工作方式1,波特率9600b/s,单片机接收数据和发送数据采用查询方式。定时器t1选用工作方式2,初值为fdh,晶振频率11.0592hz。
5 结束语
本文从最大限度地发挥mps生产线的价值的角度出发,本着优化资源管理与配置的思想,围绕mps生产线开展的大量、基础性的且有使用价值的设计工作。本设计不仅可以充分利用mps教学培训资源,使mps生产线的工作效率得到提高,还可以实现辅助教学,实现了实验室管理的智能化、网络化,并可以激发学生学习兴趣,对于学生认识了解现代工业自动化技术领域的知识,增强他们的实践能力都是非常有益的。
本文作者创新点:采用cd4053芯片作为数据选择开关,设计了行列结构形式的开关网络电路来实现资源共享。
参考文献
[1] 李全利,仲伟峰,徐军.单片机原理及应用 [m].北京:清华大学出版社,2006
[2] 刘增辉.模块化生产加工系统应用技术 [m].北京:电子工业出版,2005.
单片机实训总结范文第4篇
【关键词】积木式 51系列单片机 实验实训系统
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）08-0187-02
一 相关的背景技术
当今微型计算机技术发展形成了两大分支，一是以微处理器为核心所构成的通用微机系统；二是微控制器，俗称单片机。单片机主要用于工业测控，如家用电器、计算机设备、工业智能化仪表、机器人、生产过程的自动控制、农业、化工、军事、航空航天等领域。51系列8位单片机，根据被控对象的要求，以计算机技术为基础，对其软、硬件切割、合成，使软、硬件匹配后嵌入被控对象中，以实现被控对象实时控制的需要。虽然近十年来也发展出16位和32位产品，但在目前乃至今后相当长的时间内仍将以8位机为主。
二 设计及制作目的
不少院校开设单片机课程，51系列单片机面向中职、高职、大专、本科甚至研究生开设，他们所用的实验实训设备大都技术不够先进，注重演示、价格昂贵，不利于普及。为此，笔者结合自己多年从事单片机教学的工作经验，经过反复研究、试验，制作了积木式51系列单片机教学实验实训系统。
三 系统的总体结构
1.电路原理图
2.板上硬件资源
板上硬件包括：（1）微控制器1套，包括DIP40脚管座1个，上插MCU芯片，芯片下压晶振1个、起振瓷片电容2个；（2）20脚管座，上插活动数码管2个；（3）LED灯8个；（4）1K电阻16个，排阻2个；（5）输入设备1套，包括按键4个、4位拨码开关1个；（6）滤波稳压电路1套，包括3端稳压器7805一个、滤波电容4个、红色小LED灯1个、电阻1个；（7）复位电路1套，包括复位按键1个、电阻2个、二极管1个、电容1个，采用电平复位，复位时间大于30毫秒；（8）跳线器32个，用于选择板上或板外资源，也可用于系统扩展。以上8个组成部分设置在一块电路板上，构成完整良好的应用系统；（9）RS232电压转换板、51系列专用控制器、1个9针串口，三者合成一个专用模块。该模块以积木的方式插在应用系统上并与个人机连接后构成仿真器、编程器。
四 系统的软硬件制作方案
1.设计及制作所要解决的技术问题
目前，多数院校使用的单片机实验实训设备主要支持高级语言编程，而该实验实训系统可支持汇编语言、C51高级语言、混编及实时多任务操作系统对照编程，更能够适应市场编制软件的需要。
多数院校使用的单片机实验实训设备，在硬件配置上注重演示，使用者不能对其分解、合成，难以培养学习者的动手能力与实际工作技能。该系统在现有同类产品的基础上进行了创新，以实用为出发点，针对学生的特点，把教与学的重点放在现场控制上，紧抓“通过口来实现控制”这一单片机核心内容，辅之以微控器与负载之间有机结合（对负载而言，连接使用方便）；负载之间在电气上严格独立，使学生可以根据实际需要对该系统进行分解，加入所需负载后，重新合成，以满足现场控制的需要，进而培养操作人员的动手能力和实践技能。
多数院校使用的单片机实验实训设备多采购于大公司，从应用角度看主要使用高级语言写作，给出一个最终结果，忽视数制在嵌入式控制中的核心地位，无视汇编语言与特定硬件一一对应的动作匹配，在教学环节上缺乏针对性。而该系统结合单片机应用特点及学习的一般规律，面向学生将单片机的口全部开放，且硬件以积木的方式自由组合，将教材上的理论知识与现场应用相结合，准确地控制现场硬件的任何一个动作。从技术应用角度看，该系统实现了理实环节的统一，并提供了一条学习和编程的捷径。
该实训系统易于继承用其他语言编制的软件，减少了编程的工作量。
2.设计及制作所采用的具体技术方案
该系统以Keil C51为工具软件，设计思想上采用“层次化”“模块化”设计。（1）设备与整机控制系统，通过32个跳线器完整隔离，确保使用者自由选择板上资源或板外自挂资源；（2）该系统专门制作了稳压模块，不需要专用电源，只要使用普通电源即可获得稳定的工作电压，而且板上触及部位无危险电压，确保人身安全；（3）在该板上插入工作芯片，即形成用户系统；（4）在该板上或其他厂家的用户板上插入RS232/TTL转换板，加上仿真芯片，就可形成一台仿真器，为学习嵌入式控制提供了极大的方便。该仿真器植入一段代码后，可转变为一台PLC，功能接近于专用PLC如西门子PLC等；（5）在该板上或其他厂家的用户板上插入RS232/TTL转换板，加上编程芯片，就可形成一台编程器。该编程器模块还具有下载机、拷贝机、工作机三种实用功能；（6）在该板上32个端口（PORT）通过跳线器全部引出，学生可将自己设计的电路连入该板，极大地减轻连线工作，提高学生的应用效率；（7）该系统上的资源大多为插拔式或可拆卸的，学生可自设故障，提高学生现场解决问题的能力；（8）仅需配一个普通电源，利用该系统上的键盘、数码管、微控制器，系统可以独立运行；（9）通过RS232通信接口，在Keil C51支持下，利用上位机丰富的软、硬件资源，实现用户程序编辑、编译、调试、运行，提高实验效率。
该系统紧紧围绕实验实训目的，在使用汇编语言、C51高级语言、混编及实时多任务操作系统编程的基础上，采用3+2形式（用户板使用3次、电压转换板使用2次）制作硬件，体现了电路形式上的通用性（仿真、编程必须在用户板上进行），突出了电路功能上的专用性，贯穿了负逻辑控制的实用性。从应用角度看，该系统克服了当今市场上相关产品的弱点，集仿真、编程、应用于一体，实现了现场编程、现场调试、现场完成的技术突破和创新。
五 系统的特点及应用领域
该系统集实用性与先进性于一体，应用领域较为广泛。它不仅可作为用户系统现场工作，也可以作为仿真器进行程序编辑、编译、调试、运行，还可以作为编程器使用，该编程器同时具有下载机、工作机等实用功能。此外，积木的方式突出了单片机用口实现控制的特点，解决现有实验实训设备贪大求多、主次不明、价格昂贵、不利于普及等弊端。该系统既可满足单片机课程教学需要，同时也为专业人员从事开发工作提供了稳定可靠的技术平台。
单片机实训总结范文第5篇
关键词：电子设计竞赛 单片机 项目化教学
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0165-01
全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的四大学科竞赛之一。它由教育部高等教育司和信息产业部人事司共同举办，是面向大学生的群众性科技活动，到2013年已举办过11届。由于竞赛内容与各院校教学实际紧密结合，且竞赛题目的要求对相关专业课程的建设以及培养学生的实践能力有很好的引导作用，因而受到越来越多的本专科院校老师和学生的关注与参与。从分析历届电子设计竞赛题可以看出，很多控制类、数据采集类和信号类的题目在设计制作时都会涉及到单片机的知识，而单片机又是高职类学生必须掌握的主要技术之一，所以电子设计竞赛对单片机课程的教学改革的促进作用也是日渐显著。该文结合我们学院参加大赛的经验与体会，谈谈电子设计竞赛对单片机课程教学改革的启示和影响。
1 单片机传统教学中存在的问题
单片机课程的传统教学方法是重理论、轻实践；重分析、轻综合；重个体、轻协作。
在单片机的理论教学中，传统的授课顺序是：单片机的组成与结构，指令系统，汇编语言程序设计，中断与定时器，接口技术及应用，A/D与D/A转换。这种教学过程，表面上看符合人们学习知识的规律，但是实际教学效果表明，学生只是把它当作课业任务来完成，而不是作为一门应用技术来掌握。对各部分知识的学习相对孤立，简单程序设计尚能掌握，结合中断系统编写程序便没有头绪，遇到硬件连接问题更不知所措。更重要的是，现今电子设计竞赛已经不仅仅是对单片机编程能力的比赛，而是对单片机电路设计和元器件使用能力的考查。
在单片机的实践教学中，缺乏软硬件综合设计类的实验。软件实验只是利用软件模拟器让学生在计算机上进行汇编语言编程训练，学生们面对的只是程序设计，根本不知道各种指令有什么实际的应用；硬件实验多采用商品化的实验箱来完成，硬件连线、各种器件的选择都已做好，学生们只是简单的插线即可，根本不了解电路的结构也难以编出完整的程序，不能达到培养学生初步具有开发简单单片机应用系统能力的目标，也达不到现在电子设计竞赛对参赛选手的要求。
这样培养出的学生对理论知识的学习不深入，对实践技能的掌握不熟练，缺乏设计软硬件电路的整体思路。
2 借鉴大赛经验，对单片机课程进行项目化教学模式的尝试
通过组织学生参加全国和学院的各类电子设计大赛，发现学生在面对大赛题目时，学习的积极性和主动性被极大的激发出来，对大赛题目涉及到的单片机知识能够认真的去学习，而且学完之后就能应用于实际题目，理解的也较为透彻。如果能将大赛的这种模式与单片机教学结合，构造出全新的项目式教学内容体系，把所要讲授的各项理论知识和实践技能按由浅入深、现学现用的原则分解到一个个具有明确应用目标的项目任务中，让学生在规定时间内依次完成这些任务来达到教学目的。首先应该根据教学大纲确定一个总任务，然后将总任务分解成具体的子任务，通过实现各个子任务，达到一门课程的教学目标。项目化教学要求以完成一个个具体任务为教学实施载体，把单片机的教学内容分解到每个任务之中。引导学生在解决任务的过程中学习理论知识和掌握实践技能。
在项目内容的设计和顺序安排上，必须注意循序渐进，按照教学进度逐步开展，关键环节要设计对应的项目任务。这就需要改变传统的课程教学顺序，尤其是对“单片机的组成与结构”这个章节，对各个功能结构的讲解以服务各自项目为目标，以够用为原则，缓慢介入逐步展开，这样既提高了学生们的学习兴趣，又避免了言而无物的空洞讲解，提高了课堂效率。
以单片机原理教学为例，在开始学习软件知识时可以用P1口控制8个LED这个项目来学习各类指令和编程语言程序设计：首先，介绍单片机的并口结构，这里重点讲解并口的功能以及如何使用；其次，以P1口为例学习并口输出电路的硬件连接与器件参数选择，这里可以加入一些电子技能方面的知识，例如电阻、电容、二极管、三极管的选型与参数确定；再次，结合硬件连接编写相对应的软件程序，通过对P1口的控制可以观察各个LED的亮灭，引起学生的兴趣，这里重点对学生进行引导，发挥学生的主观能动性，启发学生自主编写程序或对教师给的程序进行优化；最后，通过教师引导，让学生利用现有硬件电路实现LED按不同的规律发光，从而熟悉大部分指令和常用的程序结构（顺序程序、分支程序和循环程序）。后续项目还可以利用此电路学习中断系统，用定时中断、外部中断等方法控制LED发光延时、按键控制，控制规律由教师根据内容逐步设计，最后可由学生发挥想象自己设计。
3 单片机项目化教学模式中的关键问题
首先，项目任务的设计是整个教学模式中的关键。项目内容的是否合适直接决定教学效果的优劣，在设计项目时既要考虑到以学过的内容为基础，又要将本次教学内容涵盖全，因此需要通过不断的教学实践与学生学习效果的反馈来设计和调整。
其次，精简理论课学时，加强实践教学力度。对那些完成任务所必需的理论知识要进行简明扼要的讲解，使学生具备完成项目任务初步理论基础，之后让学生在实验室自主的完成各种项目任务，这样既提高了学生的实践动手水平，有锻炼了学生的自主学习能力。在实施中可以将课堂放到实训室，首先讲解基本的理论知识，之后立刻结合这些知识点布置此次课需要完成的任务，在学生进行实训中不断观察学生出现的问题，对于共性问题再进行集中讲解，实现理实一体化教学。
最后，项目化教学对教学硬件条件有一定要求，首先要有理实一体化实训室，实训室中要配有多媒体教学设备，要配备基本的实训台，每个实训台上要有单片机实验箱和用于编程的计算机，单片机实验箱建议可以自行设计与制作，这样更符合本校的具体实际和项目教学的开展。
4 结语
通过我校近几年参加全国大学生电子设计竞赛的成绩来看，对单片机课程进行教学改革之后的成绩提高明显，尤其是2013年，还获得了国家一等奖的好成绩。通过单片机课程改革的实践来看，依托电子设计竞赛在课程体系，教学方法，实训条件等方面都取得了长足的发展，也正以为此，电子设计竞赛得到了越来越多教师和学生们的认可，对于推动学生工程实践能力和设计创新能力的培养具有重要的现实意义。
参考文献
[1] 李社雷.基于电子设计竞赛的单片机教学改革方案探索[J].实验科学与技术，2013（6）.
[2] 杨奕，徐鹏，彭小峰.电子设计竞赛与实践教学改革[J].实验室研究与探索，2013（4）.
