购物车(0)
单片机实验教学篇1
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）005-185-02
1 引言
嵌入式系统正在蓬勃发展，应用越来越广，从最初的MP3、PDA、智能手机到投入工业生产，再到工业机器人、娱乐产品无不是嵌入式的产品。由于单片机的体积小、集成度高、功耗低、抗干扰能力强、控制功能强并且性价比高特点被广泛用于智能仪器、家用电器、医疗设备、汽车电子、航空领域，仪器仪表和工业控制等嵌入式系统产品。从事嵌入式系统开发的人才也越来越多，而单片机设计是嵌入式系统的基础部分和核心部分。
2 传统单片机实验教学的问题
2.1 理论教学与实践教学脱节
从单片机课程开设以来，高等院校也遇到了发现学生的实践能力很差，为了解决这个问题也开设实践教学，但是由于单片机的理论内容较多并且复杂不易理解，理论教学学时占了很大部分的学时时间，实践教学时间较短，学生无法通过较短的时间消化理论的学习。另外由于学校实验室的客观条件，实验设备不能满足一人一台的标准，使得有些学生只能看不能做，达不到实践教学的效果。由于大部分单片机课程教学的内容与实践的内容很难同步配套，使得学生很难很好把理论知识和实践联系在一起，学生做完了实验也没有达到消化理论知识的效果，这样使得理论教学与实践教学脱节。
2.2 汇编语言不适合初学者
目前大部分高校采用的单片机教材是汇编语言编写的，汇编语言虽然直接控制底层硬件，能够很好地理解单片机的工作原理。但是其与硬件细节关系密切，编写代码需要对硬件有很好的理解；指令复杂较多，程序编写繁琐，调试、维护、交流、移植困难，这些对初学者来说增加了很大的难度，使得学生学习兴趣越来越低。
2.3 实验设备的弊端
由于大部分高校实践所采用的是一些公司设计的实验箱，这些实验箱的硬件一般都是固定的，无需学生额外的设计，只需连线而已。这无疑存在一个很大的弊端，学生实践课的主要任务是机械的连接线路，无法施展自己的创造性思维，使得学生产生认知上的误区，认为单片机的系统开发就是在一个实验箱上连线。而事实上单片机与硬件有密切的关系，是需要系统的开发与设计，这样使得学生在实践当中无法理解单片机硬件设计的方法和工作原理，对于单片机系统设计无法理解其要领。另外，实验箱很难扩展其硬件部分，使得学生很难根据自己的想法设计，这样很难培养学生的创新能力和系统调试能力，使得实践教学达不到预期的效果。
3 Protues仿真软件在单片机实验教学中的探索
3.1 Protues仿真软件
基于以上目前单片机实践教学现状的分析，目前用于单片机仿真的软件较多，但是大部分侧重于软件仿真和算法的验证，使得学生无法进行单片机硬件开发；而一些软件则侧重于硬件的仿真，但是仅对CPU进行仿真，对于电路无法仿真，这使得学生无法系统的学习单片机的软件和硬件。对于单片机这样实践性很强的课程，提出了基于Protues仿真软件的实践教学。Protues仿真软件不仅可以对CPU而且对CPU电路的仿真能力很强，使得Protues仿真软件成为目前业界公认最好的仿真软件之一。Protues仿真软件是英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件，它不仅具有EDA工具的仿真软件功能，还能仿真单片机及器件。它是目前最好的仿真单片机及器件的工具。Protues具有显著的优点：
(1)支持当前的主流单片机，如8051系列、AVR系列、PIC系列等，提供丰富的接口器件。
(2)支持各种虚拟仪器，如示波器、信号发生器、逻辑分析仪等。
(3)支持模拟电路、数字电路及其单片机电路的仿真，如串口，I2C，SPI，键盘显示板，LCD显示等。
(4)强大的原理图绘制功能，可以在该软件中绘制电路的硬件电路原理图，具有较强的电路仿真能力。
(5)支持调试手段，在硬件仿真系统中可以设置断点、单步、全速调试，在软件调试中可以观察各个变量、寄存器的当前状态。
(6)支持第三方软件编译和调试环境。如Keil等。
3.2 Protues在单片机实践教学中的应用
基于Protues仿真软件是单片机实践教学的得力助手，其不仅把单片机具体功能形象化，达到了实物演示的效果，也可以将单片机的一些运行过程形象化，这是实物无法达到的效果。利用Protues提供的大量的元器件，可以解决学生在实验室有限的时间下和条件下无法完成的问题。学生可以课外根据自己的想法设计自己的作品，这样对单片机的硬件和软件可以有一个很好的理解。随着现代科技的发展，仿真技术已经越来越为重要，尤其是对许多前期产品的设计。它具有很强的设计灵活性，结果、过程的统一性。这样对实验室有限的硬件资源无疑提供了极大帮助，并且使得设计时间大大缩短，减少元器件的浪费。这样让学生大胆学习，创造性思考和设计，随之学生的兴趣也提高了，形成了一个良性循环，从根本上解决了单片机实践教学的弊端。
4 构造一个真实的单片机实践环境
4.1 单片机实践环境C语言的选择
单片机的C是在标准C语言的基础上扩展而来的，对于初学者无疑是最佳的编程语言选择，其不仅具备了汇编语言的一些特点，支持直接对物理地址的访问和硬件设备的操作，而且还具备了标准C语言的优点：
(1)简洁紧凑、灵活方便。这使得其可以像汇编语言一样的对位，字节，寄存器进行操作。C语言的语法限制不太严格，程序设计自由，语法比较灵活。
(2)运算符、数据结构丰富。C语言的运算符类型丰富，表达式类型多样化，可以灵活的使用各种运算符，数据类型丰富，能够实现各种复杂的数据结构的运算，这样对学习单片机的初学者很容易掌握。
(3)C语言是结构式语言。这种结构化编程使得程序层次清晰，便于使用，维护和调试。它是以函数形式提供给用户的，这些函数可以方便的调用，实现了模块化编程。
(4)生成的目标代码质量高，程序执行效率高。C语言不依赖于具体的硬件系统，其对于不同硬件而言，移植起来极为方便。C语言支持多种操作系统，随着单片机的深入学习，学习嵌入式操作系统的时候，需要移植操作系统，这就是其他语言不可比拟的优点。
4.2 构造一个真实的实践环境
虽然Protues仿真软件可以提供很好的仿真实验平台，但是与真实的实验环境还是有差距，首先应用Protues仿真软件仿真好单片机系统，然后动手实践设计制作出该系统。所需要的芯片可以通过网站申请获得或者利用实验室现有的芯片。现在，随着制作开发板的公司越来越多，开发板的价格也比较便宜，在100元左右，而且单片机的种类也很多、资源丰富，支持在线下载程序和仿真。利用其开发板的资源如A/D、D/A、PWM、温度传感器、串口、红外传感器、液晶等制作自己的作品。这样构造出一个真实的应用环境，在制作过程中可以增强分析问题、解决问题的能力。每年学校都会组织学生参加省电子大赛或者全国电子设计大赛，并且学校会安排老师进行比赛方面的培训并给予很大的支持。参加电子设计竞赛会增强自己调试能力，分析问题，解决问题的能力。经过比赛会学到很多平时学不到的东西，自己的动手实践能力和实际应用能力会有较大的提高。
5 结束语
单片机实验教学和实践是单片机课程非常重要的组成部分，重在培养学生的对单片机乃至嵌入式的浓厚兴趣，使得他们在以后的学习过程中，能够自发的学习各种电子技术。该课程也旨在锻炼学生的动手实践能力，分析问题解决问题的能力。作者结合自己在教学的实践心得，提出了通过Protues仿真软件来培养学生的软件设计，接口电路等硬件设计能力并且鼓励学生自己亲手实践自己制作单片机系统于达到理论与实践紧密结合的效果。
参考文献：
[1] 周航慈.单片机应用程序设计技术(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
[3] 宗慧.以能力培养为核心的单片机教学与探索[J].中国科技信息,2010,(11).
单片机实验教学篇2
单片机原理及应用是具有很强的技术性和实践应用性的课程，单片机实验教学在课程中占有重要位置，而单片机传统的实验教学模式有许多不足之处，各高校在培养方案设置上，理论与实践脱节。因此有必要进行单片机实验教学改革［1］，让学生在实践教学环节充分发挥自主性，促进理论知识与实际开发技能相结合。我通过单片机多样化的考核，培养学生的实践能力和创新精神，实现教与学的统一。
2.精选实验内容
实验内容的选取要做到典型的芯片都安排有相关的实验内容，要适应不同层次学生的需要，将单纯的验证性实验逐步向综合应用实验和创新实验类型发展，增强学生的参与意识，提高学生的动手能力，增加以设计性、系统性为主的实验内容。
单片机实验既要进行硬件接线，又要编写程序，且程序的准确编写是实验成功的前提条件。我们根据单片机课程的特点，将实验教学内容分为基础实验、基本接口实验、综合设计实验三个部分。
学生在进行实验时，首先要根据实验任务完成硬件设计、搭建主体电路，然后编写程序，最后调试。要正确处理好三类实验关系。基本实验的完成能巩固单片机的基本原理知识。综合设计型实验可以培养学生的动手能力和综合应用知识的能力，充分发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣。综合设计实验和课程设计虽然有一定难度和深度，但对学生来说有很大的吸引力，能使学生从被动应付实验变成主动实验，不仅提高了基本操作技能，而且发挥了学生的学习自主性和创造性。
3.改进实验教学方法
3.1进行实验预习。
实验预习是增强实验效果的一个重要环节。在每次实验完成后，就布置下一个实验的内容，并在上实验课时通过提问、检查预习报告等形式进行检查。
3.2采用启发式教学［2］。
在实验过程中，积极对学生进行引导，最大限度地调动和发挥学生在实验中的主体作用。对学生在实验过程中提出的问题，启发学生寻找解决方法。将传统的以教师和课堂教学为主的教学模式，逐步演变成基础实验以教师为主导，综合实验教师与学生并重。利用课程设计进行系统设计级综合实验，使学生将各章学到的知识进行综合归纳，充分调动学生学习的积极性。
3.3利用多媒体进行实验教学。
结合实验项目的内容和教学大纲的要求，将相应的实验原理、实验步骤、实验设备和仪器、实验所用到的芯片工作原理和外形通过多媒体技术设计制作出多媒体虚拟实验软件。利用多媒体将相关的实验内容展现在学生面前，大大提高了实验教学效率，保证了实验教学效果。
3.4培养学生兴趣。
兴趣是需要培养的，而大学教学的任务之一也是引导学生自己去学习。理论与实践的结合是培养兴趣的最好方式，让抽象的理论运用到具体的现实中，在实践中发现自己的长处、优点，从而更加投入某一专业的研究。只有这样，四年下来才能学到真本领，才能真正地做到“一专多能”。只有一专多能的人才，才能吸引招聘人员的目光，叩开企业的大门，自信地走上工作岗位。
4.优化实验环境
4.1提供开放实验室。
开放实验室是学生在正常的理论与实验课程之外，其余时间均可自由地在实验室内，以观察、参与、讨论、设计的方式渡过。（1）自行设计自己所想要的初步产品，老师可以及时给予指导；（2）在老师指导下多人合作设计相对复杂产品，不受时间的限制；（3）自行完成相关知识点的原理学习与相关实践；（4）参与老师的真正工程项目的开发设计工作。最后写出实验报告及收获。
这种开放式实验室制度比一般专业实验室制度在调动学生的积极上更有优越性，值得大胆地去改革、实践、创新。实验室开放有利于学生充分利用实验室的设备资源进行实践活动，可以激发学生的学习积极性，培养学生分析问题、解决问题能力，以及创新的能力；能够给对单片机感兴趣的同学以创造、表现、提高的机会，把他们的兴趣变成深入学习研究的动力，从而达到实施素质教育的培养目标。
4.2增加学生动手的机会。
教学过程要与学生的实践活动紧密结合，通过课堂实践教学、课外科研训练实践、大学生电子设计竞赛等多种渠道实现真正的创新型实践教学［3］。鼓励学生结合实际自己立项，独立完成项目。人才终将走入市场，市场也无非是要有经验的人，对于现在的中国市场，并不是市场不需要高学历的人才，而是市场更需要有经验的人才。如果为学生多安排一些动手的机会，由专门的老师指导，学生能够在里面搞一些设计，做出一些产品。那么这样就发挥了学生主观能动性，不仅提高了学生的动手能力，对学生而言也是一种经验的积累。
4.3注重实验教学队伍的培养，提高教师素质。
实验教学离不开实验教师，由于加强了综合设计型实验项目，使得学生进行同一项目的实验时，实验程序和实验电路有所不同，这就对实验教师提出了更高的要求。必须加强对实验人员的培训，造就一支稳定的、高素质的实验教师队伍。
5.规范考核模式
改革考核模式，从理论和实践两方面进行，重点考核和评价学生的实际应用和创新能力。考试成绩采用百分制。为了充分发挥学生的主动性、创造性，全天开放实验室。保证学生在规定的学时内顺利完成相关实验，并对实验结果当面考核。
6.结语
对于开设单片机实验课程的学生，只有在学习理论之后，通过实验亲自设计一些软硬结合的产品，才能对理论有更深的理解。也只有这样，锻炼出来的学生才具有工程意识、分析问题和解决问题的能力，在就业时才具备优势，才能更好地适应市场的需要。
参考文献：
［1］张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用［M］.北京：高等教育出版社，2010，（5）.
单片机实验教学篇3
Teaching Reform and Practice of Scene Teaching Mode for Microcontroller Course//Fan Jian, Li Jun, Xia Ruting
Abstract The paper discusses the reform and practice of the scene teaching mode in microcontroller course. Three of the main problem in the current microcontroller course teaching was presented at first, some efforts was put forward such as teaching experimental installation, teaching process planning and teaching conception reforming etc. It can be spread and exploitation in teaching other technical curriculum.
Key words microcontroller; scene teaching; practical teaching
Author’s address School of Mechanical Engineering, Taizhou University, Taizhou, Zhejiang, China 310018
单片机课程是实践性很强的专业技术课，对于台州学院机械专业的学生而言，他们相关知识学得浅，且先修电控类基础课程的实践也相对较少，单从课堂教学来看，其理论概念抽象，教学内容枯燥乏味，学生学习该课程的主动性和积极性不够，该课程的教学效果不甚理想。通过对单片机课程教学改革，把单片机课程理论教学及时有机地融入实验教学中，将理论和实践教学“捆绑”在一起，让学生边学边练，围绕单片机课程的现场实验教学模式进行有益的探索和实践。
1 单片机课程教学中存在的几个问题
分析台州学院机械专业单片机课程的理论和实践教学过程，以下2个问题比较突出。
1.1 单片机课程理论和实验教学在时空上脱节，实验教学效果不理想
单片机课程教学安排一般是将某个单元的理论知识系统讲完之后再安排实验教学，这种安排表现为理论和实践的教学在时间和空间上是分开进行的。由于课程的理论知识内容比较抽象，学生学完理论知识后不容易及时理解和掌握，在规定时间内学生能够完成实验的比例不到一半，实验效果很不理想，甚至出现随着课程往后推进，学生对课程学习兴趣的程度逐渐下降的不良现象。
1.2 单片机应用技术更新速度快，学校不可能同步更新昂贵的教学实验设备
目前比较主流的实验设备结构复杂，且厂家一般不提供完整电路设计原理图，学生难以完整地理解和掌握实验原理；另一方面，当今时代电子科技发展迅猛，芯片和功能模块器件更新速度很快，虽然厂家每年都会适时推出新产品，但对于高校而言，不可能每年花费巨资去更新价格昂贵的单片机实验设备。
2 单片机课程现场实验教学改革的实践
针对上述单片机课程教学过程出现的问题，对该课程进行现场实验教学改革的实践，把单片机课程理论教学及时、有机地融入实验教学过程当中，以学生实践为主体，将单片机课程理论和实践教学“捆绑”在一起，进行一系列有益的探索和实践。
2.1 购置单片机学习开发板，用于现场实验教学，将课程实验向课外延伸
为有效开展现场实验教学，课程组在学科的支持下为课程教学改革试点班级的每位学生购置单片机实验开发板套件。单片机课程的现场教学实践都是基于该开发板进行的。此外，学生还可以在宿舍利用课余时间自行学习和调试。学生在课程学习期间，每人拥有一套单片机开发板，有利于学生将单片机的学习和实践从课堂向课外延伸，便于他们进行自主的学习和实践。
2.2 应用现场实验教学，更新教学内容，重构教学过程，强化平时训练
在单片机课程教学计划的安排上，打破以往理论教学的章节结构，对教学内容更新和整合，根据现场教学的特点，重构教学过程，形成“单片机简介及其设计开发流程”“单片机内部硬件结构及编程初步调试”“C51初级编程技术及接口技术初步应用”“C51高级编程技术”“单片机中断控制技术及其应用”等12个专题。以现场理论讲解、现场理论实验验证、基本应用和综合设计应用的形式进行现场实验教学，边学边练。应用现场实验教学进行一系列有目标的实例引导和实践练习，强化平时训练，使学生在每堂现场实验课都有新的收获和提高。
2.3 改革教学理念，强化学生动手实践的主体
在以往“灌输式”教学模式下，学生普遍感觉课堂上学习的理论知识抽象晦涩，他们在实验时也只能依葫芦画瓢，学习的积极性和主动性不高。现场实验教学彻底打破传统学习模式，将学生推向教学的前台，学生实践成为课堂教学的主体，进一步激发学生学习热情，提高学生举一反三、自主创新的能力，使教学过程更加融洽、和谐。
2.4 关注行业最新动态，及时引进和应用最新技术
通过现场实验教学，及时引入最新的功能模块，让学生及时把握行业发展动态，提高自身的竞争力。而且，在当今产业激烈竞争、企业转型升级的关键时期，越来越多的用人单位更加注重于学生掌握并运用最新技术的能力。
3 取得的教学效果
通过台州学院单片机课程组教师的共同努力，学生对单片机课程的学习取得明显的成效。
3.1 学生对课程的学习兴趣浓厚，教学效率、实验效果明显提升
随着课程教学的推进，学生从开始学习时表现得很依赖教师指导，逐步过渡到基本能够独立完成实验，到课程学习的后期，大部分学生已经能够根据教师分配的课题独立进行设计和实验。学生逐渐养成主动思考分析的习惯，学习能力有很大提高，课堂学习常常出现“你追我赶”的好现象，减轻了指导教师的压力，培养了学生的合作精神和创新意识。
3.2 学生参与科研实践的积极性和动手能力显著提高
单片机课程教学为学生进行机电一体化设计打下良好的基础，学生参与科研实践的积极性和动手能力显著提高。自2009年以来，该教改试点班级有近90%的学生申请并完成实验室开出的电控类开放性实验，有近80%的学生参与了学校举办的浙江省大学生机械设计竞赛选拔赛，学生申请并获批浙江省新苗计划项目有3项，由学生申请并已受理的实用新型专利有5项。
4 结语
单片机课程应用性很强，针对这个特点，通过对单片机课程进行现场实验教学改革的实践，教学质量显著提高，进一步提升了学生学习专业课程的兴趣，为后续专业课程的学习与实践提供了很好的学习基础和学习方法。现场实验教学模式经过近2年的教学实践检验，显示出良好的实践效果，对其他专业课程的教学也有较大推广价值。
参考文献
[1]陈亮.单片机课程的教学改革[J].实验室研究与探索,2008,27(9):121-123.
单片机实验教学篇4
引言
各大专院校汽车类专业普遍开设了汽车单片机课程。单片机教学和实验如何开设已逐渐成为衡量各院校汽车电子类专业学生应用水平高低的重要指标之一。实验教学在学生能力培养和综合素质提高方面是一般课堂教学无法替代的，是学生理论联系实际的重要手段之一。《汽车单片机及车载总线技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，在重视理论教学的同时，必须重视实验教学。学生通过编写程序、软件仿真、硬件电路设计、仿真等实验过程，可以更好地掌握单片机的理论知识和应用技能。因此，要真正掌握好这门课，必须强调实验教学在能力培养和学习中的主体地位，加强实验教学，严格实验考核。我校是个三本独立性院校，对学生的培养定位是“复合型、应用型”人才，如何改革现有实验教学效果、提高学生动手能力是我们的当务之急。
一、实验教学存在的问题
首先，实验教学模式单一，以往我校传统单片机实验教学模式为在规定的时间内，按照教学大纲的要求，遵照教师规定的操作，学生跟着老师完成规定的实验。这种相对呆板、封闭的实验模式很难提高学生的学习兴趣，更无从谈起他们的主动性和创造性的发挥。其次，在理论教学学时内，安排学生上机实验。实验课时少，例如车辆工程专业，实验学时只有10个学时。学生在教师安排下上机实验，在课后整理实验报告上交给实验老师，最后实验老师根据学生平时实验的表现给学生打本次实验的实验成绩。学生没有明确实验目标，实验兴趣不大，实验过后没有自主学习的积极性，过分依赖实验辅导老师，加上实验课本身学时较少，导致多数学生实验课程结束以后很难掌握单片机的编程方法，甚至部分同学连调试环境都不熟练，实验教学效果比较差。我校的单片机实验成绩仍依附于理论成绩，按整个学时的一定比例计入总成绩，所占比重较少。考试虽然不是检查和促进学生学习的唯一手段，但是没有正规的考试会给学生造成一个误区，学生常常以为可以为其它的考试课程让路。
二、改进措施
汽车单片机实验教学改革的目的是要培养具有创新性、掌握系统设计方法和能够设计基于单片机系统的汽车电子产品的汽车电器方向的学生，因此课程内容的选择、实验和设计项目的设置都要围绕这个目的。首先要对实验内容进行全面改革，对课程教学进行整体设计和整体规划。将实验课程内容应按照“基础型、综合型、设计型、创新型”的原则循序渐进分层次构建，注重于专业技能的训练。在教学内容的改革上，实行实验室开放，可以充分发挥现有实验室的作用，提高实验室空间、时间上的利用率，有利于激发学生积极性、独立性和创新能力。解决传统实验室计划性、强制性管理对教学带来的弊端。通过研制灵活、合理的开放型实验室排课方案，让学生自由地选择实验教学内容和实验时间，不断发挥学生学习的主动性、创造性，同时引导学生进行个性化学习。其次，应该采用灵活的教学手段，鼓励实验教师根据实验课程制作单片实验教学课件，采用多媒体进行教学。比如：利用proteus软件设计一些实例进行讲解演示，这种方式比较生动形象，有助于提高学生的学习兴趣。在实验过程中，采用启发式、讨论式进行指导。当学生遇到问题时，教师不能急于马上解决，应该给出相应的提示，就某一关键问题展开讨论，尽可能让学生自己解决问题，这样一个过程可以避免学生的惰性和依赖性，加强他们学习能力，提高他们的实践能力。最后，现行的考核办法注重学生的实验操作表现，但对学生实践技能不能完全考核，会有少数同学蒙混过关。为此我们应考虑在原有考核的基础上采用更为全面的考核方式。实验平时成绩不但按整个学时的一定比例计入总成绩，同时，在理论教学与实验教学结束后，为学生统一安排实验考试。实验考试形式为通过性考试，实验考核未通过者取消期末笔试考试资格。为了有效地测试学生的操作技能，考查内容即给出项目要求，让学生用所学知识说出解决思路，探究解决问题的方法，考察学生是否具有设计能力和创新能力。学生通过C语言编程实现计算机仿真。此次实验考核办法在机械与车辆学院2008级车辆工程专业中试点实施，参加实验考试学生人数为137人，考试时间为90分钟。实验考试分为三个考场，每个考场安排两名监考老师，由监考教师安排座位，学生按照正规考试要求带好证件，严格考场纪律。实验考试内容主要考察学生对PROTEUS软件和KEIL软件的掌握情况，对单片机C语言编程的掌握情况。要求学生会使用PROTEUS软件按要求设计硬件电路图，根据实验内容要求设计程序，并使用KEIL软件修改已知程序，实现软件和硬件的联调，达到特定要求的功用。实验考核结果由学生实验完成情况以及实验完成所需时间，综合得分。此种考试形式引起学生对本门课程的足够重视。促进学生重视实验课程，避免了少部分学生企图蒙混过关，减少了平时实验的抄袭现象。由于实验学时少，为了能够通过实验考试，学生自觉地在课下利用业余时间熟悉和练习软件操作方法，巩固复习理论教学内容，加大了自主学习的力度。有些同学在试验考试中没有能够调试出正确结果。考试结束后主动找到任课教师要求老师为其讲解实验内容。同学们在自主学习的过程中，培养了这门课程的学习兴趣，取得了良好的学习效果。
三、具体成效
经过长期的实践教学，各项改革措施不断深化和完善，教学效果十分明显，学生的学习积极性高涨，学生在课程中的实践项目完成情况比预期的要好，学生动手实践能力提高很快。通过考核反映出学生掌握理论知识和实践技能的效果比改革前大有提高。通过调查问卷，普遍对改革后的实验教学方式表示欢迎。学生普遍认为自己在这一门课程的学习过程中不但掌握了以前难于掌握的理论知识，更重要的是通过亲自动手实践提高了自己的动手能力和认知能力。学生利用开放的实验环境参加多项国家赛事，2011年全国“飞思卡尔”杯智能汽车比赛荣获广东省三等奖，2011年全国大学生电子设计竞赛荣获全国二等奖，这对于三本类院校学生是一个极大挑战。改革后的教学方式，使从事该课程的教师感受到了教学改革后带来的优越性，教师的教学工作效率得到了提升，实践指导环节的教学质量显著提高，教师的理论教学负担反而减轻。教与学通过改革与实践很好地融合在了一起。同时说明通过汽车单片机实验教学改革，可以使学生在实验过程中有效地运用所学的理论知识，提高实践学习的兴趣，增强学生创新的能力，培养了学生独立分析和解决实际问题的能力。
参考文献：
[1]南金瑞.汽车单片机及车载总线技术[M].北京：北京理工大学大学出版社，2007．
单片机实验教学篇5
Key words: single chip microcomputer;classroom teaching;demo experiment;teaching effect
中图分类号:G642 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0092-02
0引言
“单片机原理及其应用”课程是我国高等院校电气信息类及相关专业的必修课,同时也是一门实践性和应用性很强的课程。随着电子技术的发展,电子设计基本上都是以微机为核心的综合应用系统,从近年学生就业情况来看,用人单位大都要求学生具备单片机应用能力。提高单片机的教学效果,对学生动手能力的培养和促进学生创新意识的提高具有重要的现实意义[1]。若教师能通过多媒体电脑的USB口对单片机进行在线编程及时很快地作出演示实验,在课堂教学上采用理论与实践相结合的方法,能在很大程度上提高教学效果。如果使用传统的实验箱,并口或串口下载,则很不方便,费时费力,难于携带,效果很不理想。若使用简洁实用的单片机实验开发板,通过USB下载线对该单片机进行在线编程并及时很快地作出演示实验,则能及时地在课堂教学上采用理论与实践相结合的方法,能在很大程度上提高教学效果[2][3][4][5]。系统成本低、体积少、使用方便、便于携带。演示实验时系统使用USB口供电,无需额外电源。
1演示实验方法
演示实验系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分由USB下载线,单片机演示实验板两部分组成。软件部分包括USB下载线驱动程序、单片机编译软件及下载软件等组成。
USB下载线可采用ATMEGA8进行USB串口协议的软件模拟和ISP下载来完成。这个USB下载线本身就是一AVR单片机最小系统,在制做完成后首先也得通过其它并口或串口ISP下载线给它下载电路固件程序,这样下载线才能工作。其电路原理图如图1所示。其中HT7536也可简单地用3.6V稳压管代替。
就目前高校单片机课程都讲MCS-51单片机来说,单片机演示实验板中单片机使用ATMEL公司推出的具有ISP功能的AT89S系列的单片机。这些单片机性能高、功耗低,与工业标准80C51指令集和引脚完全兼容,具有可串行下载的FLASH存储器,可通过SPI串行接口对片内存储器进行在系统编程。演示实验板上可设有按键、LED灯、LED数码管显示电路、LCD显示电路、DS1302实时时钟芯片电路、DS18B20数字温度电路、蜂鸣器电路、红外接收、光电开关等。演示实验板力求简洁明了,又能作出含盖教材内容的绝大多数实验,如基本输入输出、键盘显示、定时及中断、串行通信、AD/DA转换及各种可编程接口芯片等[6][7]。当然按教学内容与进度,可设计多个演示实验板,从而使用每块实验板体积不大,也容易设计制作。演示实验板有ISP接口,USB下载线接口的对应接线MOSI、MISO、RST、SCK要与实验板上单片机相应SPI接口一一对应。演示实验板使用USB口提供的电源就能正常工作。
当USB下载线通过USB端口与计算机相连接时,系统会出现“找到新硬件”字样的提示,此时,只要将硬件信息的inf硬件配置文件和含有libusb0.dll、libusb0.sys的文件进行安装即可。
单片机编译软件可采用KeilC51,或使用简单实用的启东达爱思、伟福等MCS51单片机开发系统的软件。教师可在讲解汇编语言程序、C51程序时及时编译得到hex文件便于通过下载软件下载。
程序的下载可使用PROGISP软件进行USB在线下载。PROGISP的主界面如图2所示。
点击“调入flash”,选择要下载到单片机的hex文件,点击“自动”,可将程序下载到单片机即便运行。
2结语
本文介绍的“单片机原理及其应用”课堂演示实验方法,解决在课堂上作单片机演示实验难题。该方法同样便于学生本人进行单片机学习及开发实验,教师在做演示实验的同时也教会了学生对单片机进行设计与开发方法。该方法具有成本低、体积少、使用方便、便于携带等优点。
参考文献:
[1]贾玉瑛,陈波.单片机实验教学改革与探索[J].实验室科学,2008,(6).
[2]龙志强,赵东明,李志斌.“单片机系统设计”课程教学改革探讨与实践[J].电气电子教学学报,2009,(6).
[3]宋志平.“单片机接口技术”课程教学新方法探索[J].中国电力教育,2009,(2).
[4]李红萍.以“提高学生综合能力”的单片机课程教学改革[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),2009,(3).
单片机实验教学篇6
单片机又称微控制器，是微型计算机的一个重要分支。由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好、价格便宜、应用灵活等特点，因此广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，可以说单片机已经渗透到我们生活的方方面面。目前高校的计算机类、电子类、控制类等专业都开设了单片机课程。该课程是一门理论性和实践性都很强的课程，因此实验教学应该占很重要的地位。然后，目前很多高校中单片机实验教学存在问题，如何通过改革单片机实验教学的内容和方法，充分调动学生学习的积极性，进一步发挥他们的主观能动性和创新能力，成为了本学科实验教学的重中之重。
1.单片机实验教学的现状
大多数高校在单片机课程的理论教学中，先介绍单片机内部结构和引脚、再讲汇编指令系统和汇编语言程序设计、然后讲存储器扩展、最后讲单片机系统的扩展和各种芯片的应用。实验课一般在汇编语言程序设计讲完之后才开始进行。实验课设置存在以下问题。
1.1实验设备不能锻炼学生的动手能力；实验教学一般使用教学用实验箱，实验箱在出厂时，已经把单片机和芯片的大部分接线连接好了。实验时，学生按照实验指导书给出的接线图、实验方法和步骤操作，通过安装在pc机上的仿真软件，把汇编程序输到pc机上，然后通过串口通信，把编译好的机器码传送到单片机实验箱。实验结果通过pc机、示波器、万用表以及其它一些辅助设备观察。
这种实验箱性能稳定，避免了学生自己搭建实验设备带来的不确定性，从—定程度上可以让学生尽快熟悉和进入实验环境。但是，它缺少培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，也不利于进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性。本来单片机的内部结构就看不见摸不到，学生们学起来感觉很抽象，再加上实验箱中单片机和芯片的连接也早已经固定好，所以很不利于学生们掌握单片机和其它芯片的连接。甚至有的同学做完了实验，竟然不知道单片机在本实验中起到什么作用。
1.2实验课时少；由于课时限制等因素，单片机原理与应用实验学时很少，一般在8-12个课时左右。其中入门实验、软件实验和验证性实验至少要占4个课时，所以设计型和综合型实验开出率不高，其结果是学生对所学的知识缺少一个整体的了解与认识。
1.3学生在思想上不重视；我国目前的文化教育，重视理论轻视实践，这造成了学生们从小就重视理论知识的学习而轻视动手实践。另外，在考核方式上，实验课一般作为理论课考试分值的一部分，即使实验课单独考核，往往也只占很少的学分，并且只要写过实验报告就基本可以通过。久而久之，大部分学生也滋生了重视理论课程轻视实验的思想。
通过以上分析可以看出，目前单片机的实验教学显然不利于培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，也不能进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性，学生普遍反映单片机这门课太难学或者没有收获。为了适应当今社会对单片机行业人才的需求，必须对单片机实验教学进行改革。
2.单片机实验教学的改革
针对单片机实验教学存在的问题，可以从以下几个方面进行改革。
2.1教学内容的改革。
2.1.1增加c5l的编程训练；目前教学中，单片机的开发采用汇编语言。汇编语言是一种面向机器的语言，其汇编指令与机器指令一一对应，要想完成某种操作，就必须考虑计算机的硬件如何工作。由于汇编语言程序要安排运算的每一个细节，这就使得编写汇编语言程序比较繁琐、复杂。一个简单的计算公式或计算方法，也要用一系列汇编指令一步一步来实现。另外，调试汇编语言程序要比调试高级语言程序困难得多。
现在市场上单片机开发己经普遍采用了c51高级语言。和汇编语言相比，c51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点，一条c语言相当于几条汇编指令，完成同样功能程序的行数也大大缩小，更便于复杂算法的实现和调试。c51与c语言十分类似，通过先修课程c语言的学习，学生已经有一定的基础，学起c51会很快入门。所以为了提高学生的学习兴趣和开发能力，我们可以在实验中给学生增加c51的编程训练。
2.1.2 protues软件的学习；proteus isis是英国labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，运行于windows操作系统上。它支持主流单片机系统的仿真，如68000系列、8051系列、avr系列、pi c12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各种芯片。还可以仿真模拟电路、数字电路、rs232、i2c调试器、spi调试器、键盘和lcd系统、各种虚拟仪器等。同时由于在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也具有这些功能。
在单片机的实验教学中，可以让学生自学proteus。
学生学习了proteus之后，可以在课余时间利用这些虚拟工具完成一些实验题目，整个过程如同操作硬件仿真器一样。过去需要到实验室操作电子仪器设备、电子元件才能完成单片机等实验，现在只要一台电脑，就可在该软件环境下快速轻松地实现。对于学习单片机的学生来说，拥有一台计算机和一套proteus软件，就可以随时随地开展单片机的学习了。
2.1.3 实验内容的调整；目前市场上单片机实验设备种类繁多，但总的来说，都能够完成相关的软件实验和硬件实验。在教学中，我们可以把实验分成入门实验、软件实验、验证实验、设计性实验及综合性实验五部分。入门实验主要是完成对单片机仿真实验箱的硬件结构及相应的集成开发环境的熟悉。软件实验可以帮助学生尽快掌握汇编指令，提高编程水平，这类实验可以选择外部ram数据传送、数据区清零、数据排序等让学生们练习。验证性实验所用的例子应该与实际生活相结合，实验指导书给出实验要求、实验步骤、相应连线以及软件程序，让学生按实验指导书实现相应功能。比如我们可以给出8155控制交通灯的实验让学生们验证。通过验证性实验，学生们可以进一步了解单片机及芯片的作用，提高学生的学习兴趣。设计性实验，可以培养学生实践动手能力及创新能力。这类实验可以选择利用p1口进行输入输出、利用定时器进行定时、利用中断系统进行工业现场控制、利用a/d，d/a芯片进行转换、利用串口进行两机通信。实验指导书只列出各个实验项目的目的、要求和原理性的说明，学生在实验过程自行设计完成任务。综合性实验要求学生要有广阔的知识面，要对所学知识有较全面的掌握。开设综合性实验的目的，是为了提高学生的实验技能和和培养学生的创新能力。实验的项目包括：电子音响、led点阵显示、数字温度传感器、逻辑加密ic存储卡读写等实验。在进行这部分实验的过程当中，学生可任意挑选感兴趣的实验项目，自行在课余时间完成。在实现此类实验过程中，学生们可以利用所学的c51编程和proteus软件来帮助完成任务。
2.2教学方法改革。
2.2.1 提高学生学习单片机的兴趣；为了提高学生对单片机课程的学习兴趣，可以在刚开课时给学生布置课下作业，让他们在网上搜索单片机的用处以及列举他自己身边单片机的影子。或者邀请有单片机开发经验的技术人员来学校作有关单片机的讲座，使学生了解单片机在工业控制、智能化仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的应用。当学生们明白了单片机的作用，尤其是看到广阔的就业前景之后，学习兴趣自然就会提高。
2.2.2 用目标教学法促进学生学习；目标教学法是指提出教学目标，通过努力实现目标，达到教学目的的一种教学方法。在教学过程中，教师以教学目标为导向，整个教学过程围绕教学目标展开。在教学目标的刺激下，学生为实现目标而努力学习。这种方法的突出特点是教学活动过程中确立以理论为实践服务的指导思想，注重知识的实用性，有的放矢地培养学生，倡导教学过程中师生间的互动性，并以此来确保教学目标的实现。教学过程一般分为制定目标—展示目标—实施目标—检测目标—矫正深化达成目标等几个阶段。
将这种方法应用到单片机实验教学中，可以引起学生的兴趣，提高学生独立思考能力和解决问题的能力。实施时，教师先制定本次实验要实现的目标，并在实验室演示目标问题的实际运行过程。然后，让学生从硬件设计部分入手，再到软件编程，使软、硬件相结合，最后，由老师进行检查，指出软硬件设计过程中不合理的地方，由学生进行修改，从而完成单片机实验课的整个过程。在实施的过程中，老师可以引导学生将实际应用与所学的知识点、指令、原理紧紧地联系在一起，使学生清楚地了解理论知识在实际应用中的作用。在解决问题的过程中，学生置于实际问题之中，使学生可以清楚地认识到单片机的原理、概念在实际生活中的意义。这对于激发学生的学习兴趣，培养创造能力及分析、解决问题的能力极有益处。
2.3 增加实验学时数。单片机是实践性很强的一门课程。单片机实验是掌握单片机应用技术不可缺少的重要环节，对理工科大学生实践能力和创新能力的培养起到至关重要的作用。笔者认为应该增加实验课学时，让学生有尽量多的时间在实践中进行学习，如果再配合目标教学法，很多理论知识点完全可以从课堂上的理论教学转移到实验教学中。当然这也利于综合性设计实验的开展。
2.4 实验考核模式的改革。目前，很多高等院校对单片机这门课程只有理论考试没有实验考核，有的院校即便有实验考核，也只是仅看本学期实验课所做实验的实验报告而已，不进行任何考试。要改变单片机实验教学的现状，就必须把理论与实验分开，分别考试。考试虽然不是检查和促进学生学习的唯—手殴，但是不考试会给学生造成—个误区，认为实验课不重要，因此也就不会认真学习。因而笔者在参考了其他一些高校的做法后认为。在做完所有实验之后，我们进行一次考试。教师事先拟定好几个题目，题目的内容与本学期所做实验的内容相近，由考生抽签来决定自己做的题目并当场于规定的时间内完成。考试时，学生可以带课本、以前写好的实验报告等资料。考试成绩由教师检查实验结果后给出。期末实验课成绩由实验课考试成绩（占80%）和平时出勤情况、实验报告提交情况（共占20%）进行综合评定给出。
3.结束语
由于单片机本身软、硬兼备的特点，在单片机课程的教学中，实验环节直接关系到教学效果的好坏。本文分析了目前高校单片机实验教学中存在的不足，并从教学内容和教学方法两方面提出了单片机实验课程改革的—些思路。随着单片机技术的迅速发展，教师应不断调整教学理念，丰富教学内容，改进教学模式，调动学生学习的积极性，培养学生的动手能力和创新能力，实现教与学的最佳统一，以适应科技时代不断发展的需要。
参考文献
[1] 胡汉才。单片机原理及其接口技术[m]．清华大学出版社．2004．
[2] 林志琦．郎建军等．基于proteus的单片机可视化软硬件仿真[m]．北京：北京航空航天大学出版社．2006．
单片机实验教学篇7
本文在简要介绍了Proteus仿真软件的基础上，对该软件在MCS-51系列单片机实验教学中的应用进行了详细分析，利用它既可以可调试单片机程序，也可仿真单片机器件的工作情况；既能充分利用学校计算机房现有计算机，减少硬件设备的维护工作量，还可为学生提供丰富的实验教学内容，激发学生学习单片机的兴趣，提高教学效果，进一步缩短教学与工程实际的距离。
（一）Proteus仿真软件介绍
Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机以及电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；提供了多种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等，便于调试；支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列以及各种芯片；提供软件调试功能，同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil等软件；具有强大的原理图绘制功能。Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。同时，当硬件调试成功后，利用Proteus ARES软件，很容易获得其PCB图，为今后的制造提供了方便。
（二）实验教学内容组织
在单片机的课程教学中，所涉及到的内容主要包括了四方面，即单片机系统资源、软件技术、硬件接口电路、软件和硬件结合的应用电路。结合这四方面内容，教师来组织单片机的实验教学内容。
1.系统资源部分实验。任何一款单片机均提供了一定的系统资源。对于MCS-51系列单片机来讲，其所提供的系统资源是以寄存器和存储器的方式体现出来的。对于寄存器内容的查看，可以执行Debug菜单下51CPU下的register项打开相应的窗口。对于系统内部存储器的查看，可以执行Debug菜单下51CPU下的internal memory项打开相应的窗口。对应这部分内容，教师在实验设置时应充分考虑到学生初次学习单片机、Proteus仿真软件和相应的第三方软件如Keil，实验内容应尽量简单主要目的是让学生了解MCS-51系列单片机的系统资源、Proteus仿真软件的基本操作和相应的第三方软件的使用，实验内容可以设计成简单的内存块清零程序在Proteus环境下的仿真与调试，学生学会用Proteus和第三方软件查看系统资源。
2.软件技术部分实验。在软件技术的仿真中所涉及到的内容主要包括对语言中具体语句的执行效果验证、算法的具体实现、程序中语法错误的检查和逻辑错误的验证等。对于纯软件的实验教学内容，教师在实验设置时应充分考虑到学生的能力循序渐进的安排实验内容，实验前要求学生根据实验内容自行编制好调试程序以提高实验效率，已达到预期的教学目的。具体实验内容可以设计为二进制BCD码转换、二进制ASCII码转换、程序跳转表、内存块移动、数据排序和多字节BCD码加减法取补等程序实验。
3.硬件接口部分实验。单片机的接口电路所涉及到的知识涵盖了电子电路设计的相关领域，也涉及到单片机应用系统具体的工作需要。接口电路部分涉及到线路的连接、元器件的选择、工作方式的设置、电路工作的稳定性和可靠性、电路的空间需求等等许多方面的知识和内容；但就课程教学来讲，所涉及到的并不需要这么全面。Proteus所模拟的元件真实工作情况和单片机应用系统的实际工作环境还是有一定的差别。因此只能根据教学的需要，让学生自行设计电路并设置其工作方式。可以通过两种方式组织实施：一是根据具体的要求，让学生设计接口电路并编写相应的程序；一是根据程序的要求，设计单片机接口电路。
4.软件与硬件结合部分实验。软件和硬件的结合，就是一个单片机的应用系统。这一部分的实验可以在课程设计中以课题的方式提出来处理，也可以将其分解成不同的接口部分在接口电路的多次实验中分次完成。在这一阶段，硬件电路的设计已经不是最为关键的了，而是软件系统的设计、调试和运行才是实验的主要内容。因此可以以建议性的意见给出具体的硬件电路，并提出该电路所需要完成的具体工作，由学生进行软件的设计和调试。
（三）实验的设计实例
下面通过MCS-51单片机内部定时/计数器和外部中断的应用来说明Proteuus在MCS-51单片机的实验教学中的应用。
1.外部中断实验。
（1）仿真电路。利用P3.2和P3.3口的第二功能，即外部中断0和外部中断1，将该端口通过按钮接地。由于外部中断源为低电平有效，所以当按钮按下则产生中断一次。外部中断0的中断处理程序是对指定单元加1，而外部中断1的中断处理程序是对指定单元减1。两位数码显示接口将P0作为数据口，而P2.0和P2.1口作为片选口，采用动态扫描显示的方式
（2）仿真程序（略）。
（3）仿真结果。仿真电路及仿真结果如图1所示。
2.数字钟实验。
（1）仿真程序（略）。
（2）仿真电路及结果如图2所示。
采用Proteus仿真软件作为的MCS-51系列单片机实验教学平台，既可以进行软件实验如指令系统实验、数值转换、查表等实验，又能通过的虚拟外部电路实现定时计数、中断、串行通信等初学者较难理解的实验。另外，可通过按钮、开关、发光二极管、数码管和液晶显示器进行基本的输入、输出接口实验。还可以利用Proteus提供的丰富元件资源进行单片机软硬件综合应用型实验。由Proteus构成的这类试验平台可充分利用学校计算机房的现有设备，减少了实验设备的硬件维护工作量，实验环境又与实际工程系统非常接近，拉近单片机学习与就业的距离。这种虚拟实验的教学方法，在实验教学中，已经取得了良好的教学效果，特别适合于MCS-51系列单片机基础课程的实验教学。
参考文献：
单片机实验教学篇8
单片机在工科电类专业教育中占据重要地位，它涉及编程语言、微机接口知识、通信技术知识、硬件电路等。属于技术性、工程性、实践性很强的一门学科。
我们往往认为传统的教育模式都是落后的，其实传统还是有其可取之处的。有些教育者认为传统教育模式的教学目标是向学生传授系统的文化基础知识和专业基础知识，忽视了学生的动手能力，这种认识固然是对的，但更关键的是我们的教育者解决教育问题的方法是否得当，现在好多教师是调动学生动手了，却很少有人能调动学生的能力。在实验课堂中，好多学生进了实验室不知道从何处入手；有的代码都看不全；有的不能按照软件给系统连接硬件；还有好多不会算法……这些明显是理论与实践脱节的现象。因此，熟练掌握指令、程序、算法等软件知识，了解相关硬件知识，加强实践环节是学会单片机所必需的，也是我们教育者所要达到的教学目标。总之单片机是一本书同时也是一种芯片。
2 新型教学法的教学设计
（1）课本知识是我们学习单片机的理论基础。我们可以不了解单片机的内部结构，但是它的各方面的用途必须得弄清楚，要让学生明白它的最小应用系统；要掌握它每一个引脚的用途特点；要会用每一个代码；要会使用内部定时器；要弄清楚如何使用中断；要会编写显示、延时、键盘、模数转换、数模转换、通信等一些常用的简单程序等。这是以后搞单片机实验以及设计开发的理论基础。作为教育者，我们务必做到让每一位学生都能熟练掌握，要对学生的学习情况做到心中有数，这样既是对学生的负责也有利于教学进程的安排。
（2）在实践教学中，不难发现，不少学生只是机械地模仿教师的示范操作，而没有真正做到把操作和书本联系起来，并且有很多的学生是使用指导书上现成的资料，输入现成的程序，整个实验过程中没有建立整体电气原理图的概念，甚至连基本的原理图都无须读懂。这样根本谈不上培养学生设计电路的能力。学习理论知识和进行实验对所学知识有很大帮助，但要使学生具备应用和简单的开发能力还是很不够的，教师还必须通过一些课程设计项目，来调动学生学习的积极性、主动性，来提高学生的应用开发能力。有条件的学校可以开放学校的实验室供学生设计开发单片机实验项目，也可以由老师组织去工厂定制实验板，充分利用有效的社会资源达到更好的教学效果。
3 单片机实验的特点及问题
单片机是一门实践性很强的学科，教学中需要很多硬件设备，如电脑、实验电路、编程器等。传统的单片机实验教学一般采用验证性的实验教学方法。学生按照实验指导书的实验步骤进行连线，按照参考的实验流程进行软件调试，通过运行程序，最后观察实验现象、记录实验结果。这种实验方式对学生的要求不高，实验也容易完成，而且学生能从中获得感性认识，比较适合单片机实验的初级阶段。
同时，一般单片机实验箱由于是成品，学生很难参与细节设计，因此动手能力的训练也有限。单片机实验室建立成本高，一般学校很少有学生人手一套实验开发系统进行单片机实验及开发。就算有，由于技术的不断更新、设备的不断老化，实验仪器也会很快落后。此外，单片机实验室由于有时间地点的限制，学生除了上实验课外平时难得有机会实践。
这种方式虽然易于操作，但对研究问题、分析问题以及解决问题的要求不高，不能达到培养综合能力的目的，因此需要引入新的实验教学模式。
4 实验教学模式探讨
为了改善这种状况，形成教与学的良性互动，教师首先需要在实验课堂上多启发学生的思维，使枯燥的实验内容变得生动、有趣，有助于学生获得良好的学习效果；其次需要改进实验教学方式、更改实验教学计划、优化实验教学内客，比如采用C语言进行程序设计，比使用汇编语言难度低；比如一些实用性不大的内容直接删掉；此外，还可以建构单片机教学仿真实验平台，通过软件来仿真单片机的功能，节省了硬件投资成本。
一个良好的开始是成功的一半，兴趣是最好的老师。作为教师的我们，要善于抓住这一特点，设计好实验环节的教学，引导学生自主学习，积极思考，把所学的理论知识融会贯通。在实验课程的开端创设良好的开始，激发学生的兴趣。比如，通过生活实例能提高学生的兴趣，否则学生会觉得概念太抽象。另外，应将多媒体技术应用在单片机实验教学中，特别是在介绍操作方法时，多媒体能直观、形象地帮助学生理解。比如，在焊接实验中，我们可以通过多媒体把整个焊接过程的图片展示出来，并注明注意事项，让学生非常容易把握焊接步骤。当然我们也不需要把所有的实验教学内容都展示，很简单的部分就可以直接跳过去。多媒体主要用来提高学生的实验积极性，提高了实验教学效果。
5 理论教学方面
单片机课程是一门实践性很强的课程，它主要体现在硬件和软件的紧密结合，要编制单片机的应用程序就必须很好地了解单片机的硬件结构，所以在理论教学过程中需要重点给学生介绍硬件方面的知识以及基本的指令系统。
在传统的教学模式下，教师习惯于以“单片机简介硬件结构编程指令系统扩展”这种按部就班的方式去进行讲解，这种模式符合单片机课程的特点。但是在实际的教学过程中会遇到许多问题，如单片机系统结构抽象、指令功能多、程序编写困难造成学生难懂的问题，很难提高学生的实践能力，导致学生失去学习兴趣。
单片机实验教学篇9
本文对传统的实验教学平台进行总结分类,阐述其优缺点,提出新型的实验教学平台,即前期采用英国Labcenter electronics公司研发的EDA工具软件Proteus作为单片机实验教学的入门学习环境,后期则以对一些典型的实验有选择地进行硬件搭建实验平台的方式,对过去的实验教学平台进行改革,以适应我国目前对现代化、创新性人才的需求。
1现状分析
“单片机原理与应用”课程传统的实验教学平台大致分为两大类,一是直接采用现成的单片机实验箱;二是完全进行硬件搭建实验平台。
1.1直接采用现成的单片机实验箱
在这种方式中,实验教学的硬件平台是采用已成品的单片机实验箱,在实验箱上集成单片机课程中要验证的绝大部分基础实验与接口功能,实验的硬件设计过程简单,可靠性高,学生在实验中能够将注意力集中在系统的架构和软件开发上,而不会造成硬件线路搭建不当的问题,从而加深学生对实验目的的掌握。
目前,我国大多数院校采用这种方式,它在我国的单片机系统的研发与教学中发挥了重要的作用。这种教学实验平台是以验证性实验为主,其优点是采用可靠的成品硬件,减少实验中硬件的错误及硬件损耗,有助于学生对系统整体的把握。但是其缺点也是明显的。实验装置有限的功能,实验装置上各器件固定的搭配限制了学生的思维,使其无法发挥主观能动性及创造思维,也不能满足千变万化的系统设计需要,因此,与这类开发系统配套的实验装置在综合性、创新性设计实验中几乎无用武之地。
1.2完全进行硬件搭建实验平台
图1显示的是进行硬件搭建实验平台时所需的仪器设备及相应的实验步骤。很显然,完全进行硬件搭建是一个相当麻烦的事情,它要求学生有相当丰富的软硬件知识,这对大多数初学学生来说是不现实的;同时,实验还要有相对多的配套设备仪器及元器件,这对大多数学校的实验室来说也是不现实的。然而,它提供了相当大的自由度,方便学生根据设计的需要进行相关的硬件设计和软件开发,直至最后的软硬件测试,能够有效地提高学生的动手能力,开拓学生的创新性思维。
基金项目:“单片机原理与应用”实验教学模式改革(20090427)。
作者简介:冯刚,男,副教授,博士,研究方向为单片机与嵌入式。
图1硬件搭建实验平台的步骤与设备需求
完全硬件搭建进行实验需要很多仪器设备,这种方式在早期的单片机实验中采用得很多,它的优点是能够让学生对整个单片机系统的设计过程有一个认识,帮助学生从硬件设计到软件设计,以及软硬件集成测试的开发过程有一个清晰的认识,提高学生的软硬件开发能力。但在实际的实验教学中,由于大多数学生在前期并未接触过软硬件集成开发的方式,结果事与愿违,还不仅不能培养学生自己动手的能力,还因购置的设备比较多,增加学生学习和研究的投入,造成实验过程中仪器设备的巨大损耗。另外,在这个方式下,单片机实验室的教学资源比较紧张,即使是全方位开放,也很难满足所有学生的需求。很多学生为了做某一实验,在初期花费了大量的时间与精力,但是,因受元器件、实验仪器与设备的限制却半途而废,这挫伤了学生对实验和科研的积极性。
由此可见,传统的实验教学平台虽然能够满足一定的实验教学要求,但存在着很大的缺陷,它不能满足单片机技术日新月异的发展要求,无法达到培养学生自主创新实验的要求,我们必须结合传统教学实验中两种不同实验平台的优点,如采用虚拟实验平台Proteus为主并有选择地进行硬件搭建实验平台相结合的方式,从而满足学生对实验教学平台不断提高的要求。
2实验教学平台的改革
由于传统的实验教学平台存在着各自无法克服的问题,因此,选择一个合适的开发平台,结合前面所提到的两种实验平台的优点,克服各自的缺点就具有十分重要的意义。在此我们提出前期采用Proteus虚拟实验平台作为入口学习环境,后期则对一些典型实验有选择地进行完全硬件搭建的方法来对传统实验教学平台进行改革。
2.1采用虚拟实验平台Proteus的意义
Proteus软件具有以下优点[6-7]:
Proteus软件提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。
Proteus软件提供多种现实存在的虚拟仪器仪表。如示波器、逻辑笔、逻辑分析仪、SPI调试器等。
支持单片机汇编源码级、C源码级仿真与调试。
无需硬件电路就可对单片机电路进行软硬件的开发、测试与调试。
一套系统就可实现数字电路设计、模拟电路设计和单片机仿真设计的全部实验。
支持的单片机类型非常多:8051、ACR、PIC10/12、PIC16、PIC18、HC11、ARM7。
鉴于Proteus软件的优点,以Proteus软件为核心构建虚拟实验平台就具有以下意义:
构建实验室的硬件投入少,只需提供计算机即可。
Proteus虚拟实验平台无需提供大量的实验用仪器仪表,只需使用Proteus软件中提供的多种虚拟仪器仪表就能完成对硬件电路的探测。
实验室运行成本降低,整个使用过程中损耗很小,基本没有元器件的损耗问题。
实验平台更新速度提高,只需更新仿真软件即可。
支持学生自行实验。Proteus软件支持单片机及其设备仿真,克服了传统实验教学时,学生自行实验时需购置较多外设备的缺点。同时采用仿真软件后,也可以先在软件环境中模拟通过,再进行硬件的投入,这样出来,不仅省时省力,也可以节省因方案不正确所造成的硬件投入的浪费。
支持学生的创新性培养。Proteus虚拟实验平台可充分发挥学生的创新性,克服了单片机实验箱由于是成品,学生很难参与到其中的细节设计中去的缺点,提供了训练与提高学生动手能力的平台。
通过对实验平台的改革,用较少的实验费用就能达到过去采用完全硬件搭建平台才能做到的提供给学生自主的、创新的实验环境,学生在实验过程中不用担心仪器件及仪表仪器设备的损坏,这极大地调动了学生实践动手的兴趣,提高了学生学习的主动性和积极性。
单片机实验教学篇10
作为典型代表，单片机推动了嵌入式系统的发展，成为现代电子系统中重要的智能化工具。无论是尖端科技，如军事、通信、能源、机器人、交通、IT，还是现代工业、农业、仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、玩具及个人信息终端等诸多领域，都离不开单片机，单片机的使用率和普及率远远超过了其他类型的计算机。因此“单片机原理及应用”课程也在高校的计算机类、电子类、电气类、机械类等专业的教学计划中有着特殊的地位。近年来，在高校中大力推行的各种电子设计竞赛中，单片机已成为主要方法。然而，在实验教学上，单片机实验教学仍存在一些问题。
1 学校不够重视，投入过少
当前大多数学校普遍偏重于理论教学，一个原因是理论是一切教学的基础，所有教学要以理论教学为前提，理论教学的地位之重要无可厚非，特别是对于偏文科类的一些课程，它的重要程度更是毋庸置疑的。然而，对于工科类的学科，特别是像单片机这样的课程，当然理论教学这一点是前提，但是实验教学的作用和影响程度也同样不容忽视，而大多数学校往往忽略了这点，只重视理论教学，而对于实验教学的投入是少之又少，可能另外一个原因就是实验所需设备价格大多昂贵，一台设备可能上万甚至是十万以上的价格，这个费用让很多学校望而却步，有的学校会购买一些比较便宜的设备，或者对于价格比较昂贵的设备，就购买几台，这样就导致了需要几个学生一组做一个实验，难以达到每个学生都能动手操作这样的目的。
2 实验箱设计过于死板
大多数学校在单片机实验教学中都使用实验箱教学，而实验箱都是在出厂的时候很多参数都已经设置好，内部线的连接往往跟我们实际的连接方式不一样，这就决定了我们使用实验箱教学的时候，学生要按照实验箱的指导书给出的连接图及实验步骤去操作，通过安装在PC机上的仿真软件，把汇编程序输到 PC机上，然后通过串口通信，把编译好的机器码传送到单片机实验箱上。这种操作过于死板，实验中的连接方式都已给出，甚至是确切的哪个接口跟哪个接口连接都已经给出，甚至可以毫不夸张地说：“只要看得懂文字的学生基本上连线是没有问题的”。这种实验教学方式可能出现问题比较少，实验箱性能相对稳定，但是这样的实验操作很难引起学生的兴趣，导致一些学生都是应付了事，以至于难以实现培养学生的动手能力以及创造力，激发学生的潜能这样的目的，大大降低了实验教学在对学生动手能力培养的作用。
3 单片机实验教学水平不够高
目前很多高校的单片机实验教学水平都不够高，主要的一个原因就是是大多数高校都是使用实验箱进行教学，我们知道实验箱能够实现直观地看到实验结果的同时也存在着很多弊端，它的电路的连接及操作比较固定，这就造成学生没有太多的个人发挥的空间，一节课下来不能达到计划中的效果。特别是对于单片机这一门课，更要求实际操作性，对实验的灵活度要求相对更高，往往要求学生在灵活编程的同时能够了解硬件电路的连接以及在实践过程中解决问题，从而提高学生的动手能力及主动解决问题的能力。
其次，学生上实验课的积极性不高，很多学生都是应付了事，更甚的就是利用学校提供的设备玩游戏。单片机这门课不同于其他的一些课程，它除了硬件电路的连接，最关键的还有编程，一个实验能不能实现，就要看你能不能把程序编写出来了，很多学生在上理论课的时候就没有认真学，到实验课的时候自然就无从下手，到后面的实验程序编写越来越难，没有一点编程基础的学生基本上到后面的实验就是过不了关或者抄袭其他同学的程序蒙混过关。
4 教师在教学中不创新，学术钻研不够
时代在进步，科技在发展，特别是电子产品的更新更是不断在更新，这就要求我们的教学要跟上时代的脚步，与时俱进，才能让我们的教学与社会紧密结合，才能让我们的学生不与社会脱节。然而，事实上很多高校的实验指导书都是前人编写完，后面的教学照搬，没有更新，这在单片机教学上是万万不可的。单片机的发展可以说是迅速的，然而我们的实验教学却还是停留在以往的知识层面中，教师的知识没有及时更新，这就导致了我们的实验教学的滞后，导致我们的学生毕业后不能很快地适应社会的节奏，进入到社会工作中。
5 比赛项目不够多
我们每年都有一两次大型的电子大赛，除了这些，学校本身很少有类似的竞赛，但这对于社会对人才的要求是远远不够的，这些项目关乎学校的名誉，所以学校往往选择一些有经验的或学的很好的学生那几个学生参加，这就使得大部分学生没有机会展示自己的能力，然而往往很多时候比赛恰好能激发学生对学习的兴趣。
综上所述，我们可以发现我们的实验教学存在着很多的不足，我们改怎么去改进呢？下面我提出个人的一些观点。
首先，学校要提高重视，在实验教学方面适当地投入。
要想提高实验教学水平，最重要的就是学校要足够重视，要重视实验教学的质量，对实验教学不足的地方积极改进，并且适当地投入，特别是对于像单片机这样的电子方面的教学，电子产品的发展日新月异，如果我们的实验教学依旧用的几年前的设备，那么我们的教学只能跟在时代的后面，跟不上时代的脚步，更甚的会导致我们的教学与社会脱节。只有学校对实验教学提高重视，将这一观念渗透到实际教学中，才能引到教师以及学生对实验的重视，从而提高他们的积极性，提高实验教学水平。
其次，实验箱的正确选用。
使用实验箱进行教学，这是目前大部分高校的实验教学状态。实验箱教学有利也有弊，这就涉及我们要怎么选用实验箱，实验箱什么样的设计才比较合理。对于单片机这门课来说，更多地要求实验箱能像仿真软件般，有可以让学生自由发挥的空间，特别是对于引脚的连接，现在很多实验箱都是内部连接好，最后接出一些端子让学生照着厂家配的实验指导书接线，单片机的实验相对比较灵活，很多时候引脚的连接是可以让学生自己选择的，这样也有助于学生结合自己的理论知识，让自己的理论知识得到应用，体会理论得到实践的乐趣，引起学生对学习的兴趣的同时锻炼了学生的动手能力，所以也就要求实验箱的设计最大限度地提供灵活性，从而提高我们实验教学的质量。
再次，教师要不断创新，认真钻研学术。
要想提高实验教学水平，不仅仅对设备有一定的要求，教师的自身的学习也很关键。只有教师不断钻研学术，提高自己的学术水平，才能在教给学生课堂知识的基础上教给学生新的东西，让学生了解到社会发展的前沿，并在条件允许的情况下鼓励学生自己动手研究一些最新出的电子产品，比如单片机这门课，可以鼓励学生在模仿已有产品的基础上积极创新，或者跟学生一起研究，在交流中教给学生新的东西，和学生共同进步。
最后，增加电子竞赛项目，让更多的学生参与进来。
目前部级的电子竞赛很少，而含金量又很高，高校都是让自己学校最有实力或经验丰富的学生参加，名额比较固定，没有办法满足很多学生参加比赛的欲望。所以，学校要多举办一些电子设计类的比赛，并且不限名额，鼓励学生参加，并且设计一定的环节，给予学生充足的时间，让学生在比赛中得到锻炼的同时感受到知识的魅力。
单片机实验教学改革是一个漫长而复杂的过程，单片机实验教学的改革不仅需要注重于大的方面的改革，同时很多细节方面的改革也需要我们去关注，只有对我们的教学内容的不断更新，提高我们的实验教学质量，才能实现教学的与时俱进，才能让我们培养出的人才更快更好地为社会服务。
单片机实验教学篇11
基金项目：本文系中国石油大学（北京）2012年度“研究生教育质量与创新工程”项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0136-01
电类专业的学生在本科阶段已经学过类似于“单片机原理及应用”的课程，对单片机结构和工作原理以及利用汇编语言或C语言进行程序开发都具备了一定基础。然而，通过以往对学生的调研发现，好多学校在本科开设单片机课程时，采用proteus仿真软件来代替实际硬件电路进行课堂实验，这对初学者而言有一定好处，可以将学生的主要精力放在单片机程序开发上，而不必过多考虑电路相关问题。但另一方面，这也造成了学生不能从电路层面真正了解单片机接口电路的开发，甚至影响了学生对某些编程细节的理解。此外，本科阶段的单片机课程基本处于培养计划中有关MCU、MPU及EDA课程体系的最开始阶段，学这门课的学生首先需要经历一个从电子技术基础、C语言编程等基础知识向以微处理器为核心、通过软件编程实现系统功能的思想跨越，这一思想转变对初学者来讲有一定难度，再加上当时课时又比较紧张，因此除了在课外竞赛或本科毕设中用到过单片机的同学外，多数同学对单片机掌握的情况其实并不理想。而到了研究生阶段，基于微处理器的C语言编程几乎是每个学生应该具备的一项基本技能。为了让学生能更快提高自己这方面的能力，更好地融入到科研项目当中，笔者所在学校面向硕士研究生开设了单片机接口实验课程。尽管学生已经有了相关知识基础，但课堂面临着学生基础参差不齐、课时少、实验内容多等问题，为了解决好以上矛盾，笔者在教学方法上进行了改革尝试，取得了明显效果。
一、转变指导思想，优化教学内容
在以往的教学过程中发现，选课学生的单片机基础不尽相同，多数学生对学过的内容遗忘了很多，甚至有极少数学生以前没有接触过单片机，为了更好地帮助学生回忆知识，让所有学生都能跟上课堂进度，往往要花6～8个学时给学生讲解单片机的结构、片上资源及其工作原理以及单片机C语言等相关知识，即便这样教学效果还不是很理想，在后续的实验课上仍然发现不少同学没能真正消化课堂上所讲的内容。6～8个学时相对课程总的32学时来讲已经算是占用了不少课时，但要想让学生用这么短时间就把之前学的知识完全捡起来，客观来讲确实有一定难度。而且在教学过程中还发现，有些学生尽管单片机知识掌握了，但到编程的时候还是不知道该如何下手，反映出学生对编程的生疏。
针对以上问题，笔者经过认真思考，认为解决问题的办法应该是设法提高学生的主观能动性，让学生利用课外时间通过自学去弥补单片机知识上的不足，而老师在课堂上应更多地以简单实例进行示范性讲解，使学生对编程有足够的认知，对编程别再那么生疏，比如：通过GPIO口控制LED灯亮灭的跑马灯实验，控制七段数码管的静态、动态显示实验，输出固定频率的PWM信号等等。尽管实验内容很简单，但结合完整的程序，通过逐字逐句的解释，学生可以从这些示例中学到很多编程的细节或应该注意的问题。课程初期学生一旦能够顺利融入课程，随着课堂的进行、编程能力的提高，后面较为复杂的实验自然水到渠成。反观以前的教学中，让学生自学单片机的内容，学生觉得很枯燥，而且自学以后还是存在无法解决编程的问题，教学效果受到了影响。
通过调整课程初期的教学内容，帮助学生解决真正棘手的问题，实现从以往以教师为中心的知识讲解向以学生自学为主、教师示范指导为辅的教学模式的转变，不仅节省了课时，同时还提高了学生学习主动性，收到了好的教学效果。
二、更换实验设备，改变教学形式
对于实验课程，实验设备是课堂开展的平台和载体，设备的选取至关重要。以往教学中实验设备采用体积较大的实验箱，实验内容丰富，从简单的有关并行IO口控制的按键、LED灯实验到中等难度的A/D、D/A接口实验，一直到复杂的液晶显示、USB接口等实验，可以循序渐进地培养学生的编程能力，但同时也存在一个弊端，那就是由于实验箱体积较大，只能将其固定放在专业实验室，这在一定程度上给学生带来不便。尽管该实验室是开放的，但难免实验室安排有课或者其他活动，学生对实验箱很难做到“长时间零距离”接触，而这一点在课程初期很重要。上面已经提及，一方面学生已经有了相关知识基础，另一方面课程学时又很紧张，因此从教师角度而言，当然是希望学生能越早下手编程越好，课程的目的是通过大量从简到繁的实验直接培养学生对微处理器常见接口的开发能力，而不希望学生由于接触实验箱的时间得不到保障而影响了学习的进度。
为了能让学生更方便地使用实验设备，我们购买了体积小的实验箱，长、宽、高尺寸仅为200（mm）×150（mm）×60（mm），而且做到人手一个，在整个开课期间由学生自己保管。由于携带方便，所以无论在实验室还是宿舍，学生只要编好一段程序便可很方便地在实验箱上进行调试和验证，这在某种程度上也提高了学生学习的积极性。尽管实验箱体积小，但是支持的实验内容同样很丰富，这主要归功于实验箱上的元器件均采用贴片的小体积封装，大大节省了电路板面积；此外，很多模块并没有直接出现在实验箱上，而是以接线口的形式预留出来，实验箱中再配以一个个独立的功能模块，从而有效减小了实验箱的尺寸。
通过更换实验设备使学生更能方便地验证所编写的程序，提高了学习的连贯性。以往课程的进度基本以课堂为主线，比如一次课或两次课做一个实验，未完成的同学再利用课后时间将实验做完，但由于这种可调节的时间弹性范围较小，再加上学生之间在单片机基础和编程能力上存在较明显的差别，老师有时难以把握课程进度。更新实验箱以后，学生可调配的用来做实验的时间更加充足，学有余力的学生可以走在课堂前面做一些较综合的实验，而基础相对薄弱的学生，可以课外多花一些时间练习编程并随时通过实验箱进行功能验证。整个学习过程中，学生具有更大的独立性、自主性、探索性，[1]这对培养研究生的专业技能和整体素质都是非常有益的。
三、丰富试题内容，调整考核方式
为了能够对学生整个学习过程和学习效果作出合理评价，学生成绩的评定主要源于平时课堂实验的表现和期末大作业的完成情况，两者各占50%的比例。课堂实验涉及的内容较多，其完成情况可以直接反映出学生对知识和编程的熟悉程度以及思考问题、解决问题的能力。为了圆满完成课堂实验，学生的积极性也会相应提高，学生之间经常就编程思路、调试中遇到的问题展开讨论，课堂气氛活跃。[2]老师在和学生讨论的过程中，有时也能被激发出灵感，甚至从学生那里学到一些巧妙的解决问题的方法。总之，课堂氛围好了，大家对课程的兴趣就更加浓厚，能力提高也就更快。
期末大作业都是综合性的实验，通过一个完整的题目，将平时实验中的至少三四个实验内容联系到一起，培养学生工程化、系统化思维，并且在作品提交时要进行简单答辩，这样可以敦促学生更深入地思考问题。大作业的题目要做到动态更新，参考各类竞赛以及教师科研中遇到的实际问题，经提炼形成合适题目后随时加入到试题库中。这些题目不仅可以培养学生分析问题的能力，还可以让学生了解教师的科研内容和目前科学研究的现状与发展。[3]如果有的实验模块实验箱上不具备，可以让学生自行研制或者采用别的资源更丰富的实验箱。
通过加大对学生平时表现的考核比重，丰富期末大作业题目内容，在一定程度上减少了以往少数学生散漫、学习不积极的现象，使得讨论成为了课堂的主旋律，学生的创新思维和综合能力在讨论中得到培养与提高。
四、结论
实验类课程不同于理论课，需要在熟悉理论知识的前提下进行，然而对于我校面向硕士研究生开设的单片机接口实验课程而言，相关理论知识的学习已经过去一两年，而且每个人的基础也不尽相同，因此在以往的教学中面临着诸多困难。通过在教学内容、教学形式、考核方式等多方面的改革，课堂气氛得以改善，学生学习的积极性得以提高，教学质量得到了保证。
参考文献：
单片机实验教学篇12
1.Proteus仿真软件简介
Proteus嵌入式系统仿真与开发平台由英国Labcenter公司开发，是目前世界上最先进最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。Proteus可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等全部功能，真正实现了在没有目标原形时就可对系统进行调试、测试与验证。
2.Proteus应用实例分析
Proteus不仅仅可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU单片机，只要给出电路图，它还可以对单片机的周边设备进行仿真。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接观察程序运行和电路工作的过程和结果。
2.1Proteus仿真51单片机
这里以驱动发光二极管闪烁为例来讲解Proteus的仿真过程。
（1）编写软件程序
#include
unsignedinti；
sbit led=P1^0；//声明单片机P1口的第一位
void main（）
{
while（1）
{
led=0；//点亮发光管
for（i=10000；i>0；i--）；
led=1；//关闭发光管
for（i=10000；i>0；i--）；
}}
利用KEIL C编写单片机程序，编译成功后，生成*.Hex的编程文件。
（2）绘制电路图
运行ISIS，进入仿真软件的主界面，将所设计的电图绘制好。如下图1所示。
（3）下载程序到MCU上
步骤如下：
第一：在原理图上双击单片机，将*.Hex的编程文件加载进来。
第二：在“clock frequency”栏中填写单片机的工作频率：l2Mhz。
第三：回到Proteus原理图界面，点击开始按钮，就可以看见仿真的结果：LED闪动。
2.2Proteus与Keil联调
上文介绍了如何把keil里写的东西让proteus动起来了，现在来讲讲如何进行联调。Proteus能与Keil等常用的编译器协同调试，实现系统的在线调试。
调试步骤如下：
1.把Proteus安装目录下VDM51.dll（X：＼...＼Labcenter Electronics＼Proteus 7/Professional＼MODELS）文件复制到Keil安装目录的X：＼...＼Keil＼C51＼BIN目录中。
2.编辑C51里tools.ini文件，加入：TDRV9=BIN＼VDM51.DLL（“PROTEUS VSM MONITOR 51 DRIVER”）。其中“TDRV9”中的“9”要根据实际情况写，不要和原来的重复。
3.在keil软件里的“options for target”target1“Debug”选项里选中右边的use，在下拉菜单中选择proteus vsm simulator。
4.在proteus里选择DEBUGuse remote debug monitor，再进入KEIL的project菜单option for target‘工程名’。在DEBUG选项中右栏上部的下拉菜选中ProteusVSM Monitor-51 Driver。
5.打开KEIL,按F5开始仿真。设置两个断点，可以看到联调的效果。如下图所示。
由上述例子可以看出，proteus可以很方便地与Keil C51集成开发环境连接，程序编译好之后，立即可以进行软、硬件结合的系统仿真。
3.结语
实践证明，在实验教学中采用Proteus仿真软件，学生不需硬件支持也能完成实验内容，能降低实验成本，缩短实验周期，延伸实验内涵；可以对实现同一功能采用不同处理方式的验证，对于开阔学生的视野，提高学生的实际应用能力，提高学生的科研能力及创新能力有很好的帮助。
参考文献：
［1］赵巧妮.proteus在单片机仿真中的应用［J］.自动化技术与应用.2009，（28）：113-115.
单片机实验教学篇13
步入21世纪初几十年来，数字化智能控制技术浪潮正在迅速席卷全球，以单片机作为典型代表的嵌入式系统迅速发展成为现代电子系统中重要的智能化控制工具。无论是在尖端科技，如军事、通信、能源、机器人、交通、IT，还是在现代工业、农业、仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、玩具及个人信息终端等诸多领域，单片机技术的应用越来越具有广度化、深入化特点，单片机技术也一直是很热门的职业技能。［1］
2.单片机实验教学改革的重要性与方向
“单片机原理及应用”是一门理论性和实践性都很强的课程，在重视理论教学的同时，必须重视实验教学。
现在很多高校采用的是各大教仪公司生产的实验设备，很多学生实验处于实验验证阶段，学生实验的过程就是复制程序代码在实验设备上验证一遍，出来现象就算完成了。这样的实验其实根本没有效果，如果让一个中学生按实验指导书上的步骤一步步操作也能完成。但是他们往往不懂为什么，更不懂如何去灵活应用。这种实验教学方法不利于培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，也不能进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性。为了适应当今社会对单片机行业人才的需求，必须对单片机实验教学进行改革。
教师应遵循面向信息时展要求、面向社会市场需要、面向学生能力培养的原则，改变传统教学理念，树立以学生为主体的单片机实验教学创新引导方向，探索新的教学方法，以“启发式问题教学法”引导学生从单片机技术的理论学习走向实际应用，提高学生的动手能力，培养学生的工程意识和实践能力，达到加强素质教育、培养创新能力的课程建设目标。［2］
3.启发式“问题教学法”的改革理念
“问题教学法”的改革理念就是实现从授人以鱼向授人以渔的转变。
启发式问题教学就是激励学生去“疑”去“问”，教学中以提出问题、分析问题、解决问题为线索，并把这一线索贯穿于整个教学过程。这样，整个教学过程就成为一个以问题为核心的循环过程。
一般来说，教师首先演示一个实验现象，或展示一个实物作品功能，进而提出问题，激发学生的求知欲和探索欲，整个课程围绕这个问题而展开。然后，在老师的基础性引导下，学生带着问题自学实验教材和理论参考书，发现、理解、讨论问题。教师根据大家对问题的讨论情况，有针对性地讲解，正确地引导学生解决问题。在课堂上，教师不再去纠缠繁琐的单片机基本概念、单片机内部硬件之类的东西，而是只讲应用层面上的重点、难点，并给学生指明自行钻研的道路。每次课列出问题、明确重点、诱导提问、分析辩论，那么整个教学过程就是老师陪学生一起“探索、求证、颠覆、创新”的学习过程。
4.启发式“问题教学法”在单片机实验教学中应用的关键
（1）实验课题的选取和问题的设计要具有内在启发性。
如何尊重学生的主体地位，激发学生的学习潜能？通过现象激发学生的学习兴趣，然后用疑问开启学生思维的心扉，鼓励学生大胆质疑，并在老师的正确引导下顺利开展自主学习，从而加强对学生主动思维能力的培养。
实验课题的选取要遵循“由简单到难，由技术单一到综合设计，从基础到能力”的基本原则，每个实验课题的教学重难点设计要分明。问题式教学中问题的设计一要指向明确；二要难度适宜；三要反映先进的教学理念；四要开发智力、培养能力，有内在的启发性。
例如，第一个实验可以选取“如何通过KEIL联机在串行静态显示模块上显示12345或HELLO或89S51等内容”，这个实验的教学目的在于让学生掌握KEIL软件的基本编程使用过程与联机在线调试过程。显然，没有必要对串行静态显示的源程序代码进行过多的分析讲解，学生作为初学者也听不懂，只需要先演示一下数码管显示“89C51”的实验效果，重点在于借助这个实验现象强烈的感染效果与震撼力演示一遍KEIL软件的基本操作过程、调试过程，同时激发学生的学习兴趣，后面学生会自己去仿做，老师进而提出新的问题：“如何让它显示12345或HELLO？”让学生自己做一些思考和分析，老师给予一些引导性的帮助，例如分析“数码管显示1的8位译码数据来历”，这样学生就会自己顺着思路分析程序，在老师的提示下，做些修改，最终会做出自己预期的效果。这个过程对于学生来说既感艰辛，又特别兴奋且充满成就感，之后，学生愿意学也主动去学。老师所要做的就是给出新的实验课题与启发性问题，让学生不断地保持这份探索的兴奋感与成就感。
（2）教师要善于总结、启发，要让学生系统地掌握知识。
学习贵在创新，知识贵在探索。问题式教学，鼓励学生尽可能找到更多的方法，注重知识的探索过程。让学生在探索中学习，在尝试中成功。经过引导和讨论探究之后，学生基本上能够把握基础知识和基本原理，但是他们对知识的掌握往往是零散的、不系统的，因此，教师要善于组织学生总结重点内容，对学生理解难度较大的地方、教材的关键点，再进行重点讲解，把知识按内在联系进行系统整合，考虑到知识体系的有序性与完整性、知识结构的优化性与前瞻性，以确保学生比较系统地掌握知识。
（3）问题式教学的基础是教师自身的学术研究。
科研成果转化为教学内容是成功上课的学术基础。教师要及时地掌握学科的发展动态，及时借鉴吸纳学术界的最新研究成果，结合学院的实际教学境况，积极开展教学改革研究工作，这样才能在教学中及时发现问题，正确地设计问题，准确地解释问题。大学的教学，有其学术性和严谨性，无论何时，最终能给学生以启迪、教益。教师加强学习，提高自身的综合素质，这在问题式教学中的重要性是不言而喻的。
5.结语
单片机技术启发式问题教学法的实施，要以学生“能够”和“需要”为前提，正确处理广度与深度的关系。问题的研究、设计，力争合理、可行，这样既可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的实验能力，又可以培养学生基本的工程素质与创新精神。
