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单片机实训总结篇1
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：
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[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.
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[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.
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单片机实训总结篇2
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
单片机实训总结篇3
单片机原理与应用[1]是一门理论性和实践性都很强的课程，相应的教学及实训具有很强的技术性和应用性，在本专业教学中占有很重要的位置。项目教学的目的是在单片机原理与应用课程教学中使学生容易理解和掌握单片机的基础知识，掌握与其相关电子电路的分析、设计方法，掌握软硬件电路仿真与设计，掌握故障的分析、查找及解决方法等。
单片机教学及实训的内容组织和过程管理，在很大程度上决定了单片机教学及实训效果的好坏。在传统教学及实训过程中，偏重理论教学，实验与实训过程中验证的成分过多，学生缺少独立创新方面的锻炼。为改变这一现状，在教学及实训中采用项目教学法，指导教师提出教学及实训任务，并将任务进行剖析，分解成不同的小任务，引导学生对任务进行分析、仿真和设计，精心组织教学及实训过程，鼓励学生相互讨论、上网查阅资料和提出不同的意见，甚至抛开教师布置的任务独立选择课题，以最大限度地激发学生的主观能动性。
1 项目设计与过程管理
1.1 教学及实训项目设计
采用项目教学法进行单片机教学及实训，首要的任务就是进行项目设计。设计的内容要尽可能涵盖单片机知识点[2]，同时要能吸引学生，项目设计的难易要有梯度性，以满足不同学生的需求。例如设计校时数字钟时，基本要求为：任务一中要求8位数码管显示一串数字(学号)；任务二中要求设计完成一个数字钟(不可校时)。此外还有扩展要求。任务一扩展：8位数码管切换显示学号和生日，切换时间为1 s，通电后先显示学号；任务二扩展：扩展3个按键K1，K2，K3，能对数字钟进行时、分和秒的校时。
每个项目既有总体目标，又分别由不同的任务组成，由浅入深，循序渐进，兼顾不同层次的学生，同时精心编写教学及实训指导书，给学生相应的指导。
1.2 教学及实训过程组织
教学及实训过程的有序组织是教学及实训质量的保障，通过对教学及实训过程的有效控制，既能调动学生的积极性，也能提高教学及实训的可操作性和实践性。
1.2.1 标准化设计
教学及实训的目的之一就是模拟企业的生产过程，让学生感受未来的工作要求与标准。在教学及实训中，电路设计与技术指标采取企业标准，让学生体会标准化的生产过程，培养严谨的学习与工作作风。如硬件电路原理图和PCB版图的设计，从器件的型号到PCB板的尺寸、线间距及图纸大小，都有严格的标准。
1.2.2 利用好仿真教学软件
教学及实训项目的实施，是学生进行电路设计、软件设计及综合调试的过程，特别是在电路安装调试时，学生会出现各种各样的错误，需要不停地修改，但这样容易造成元器件的损坏。如果先利用仿真软件进行仿真实验[3]，这样，绝大部分的错误就可以在仿真软件上进行修改，既降低对元器件的损坏，又可以提高教学及实训效率，达到事半功倍的效果。
例如数字钟的设计，先在Proteus软件上进行硬件电路设计，然后进行软件设计，最后在Proteus仿真软件上进行综合调试，软硬件上的修改方便快捷。只有仿真成功后才可以进行电路板的焊接与调试，这样，绝大部分的错误在仿真过程中得以解决，既节约了时间，又减少了元件浪费。
1.2.3 教学及实训过程强调以学生为主
以实验室为教学及实训室，每名学生一台电脑，一组元器件，一套工具，创造独立的工作环境与氛围。在此基础上，强调学生独立完成教学及实训任务，调动学生的积极性与主动性。例如项目硬件设计、软件编写，完全以学生为主，尊重学生的选择，哪怕是错误的实现方法，也要慢慢引导，使其领悟到错误的原因。教师通常在项目实施前期对项目功能、重点理论与操作方法等做简要介绍，对教学及实训过程中的共性问题进行讲解，项目完成后进行问题的剖析总结，做辅和引导性的工作。
1.2.4 教学及实训考评方式强调过程考评
考评的方式、方法在很大程度上影响教学及实训过程的实施和效果，如果只看结果而忽略过程，就会打击部分学生的积极性。例如，一名学生积极努力地去实现项目中的某个子任务，但没有完成，如果给出较差的考评就可能使其失去信心和主动性，或者干脆放弃后面的任务。
因此，考评要注重教学及实训过程，兼顾结果，要让那些努力的学生取得不错的成绩，使取得成功的学生成绩优秀，这样就能调动学生的积极性和主动性，促使其继续查找问题、更改设计并取得好的成果。
1.3 教学及实训过程总结
教学及实训采用项目教学法，而且是采用项目中任务的递进方式进行，在每个任务完成以后，都要进行总结，首先搜集教学及实训中出现的各种问题，其次是与学生一起分析发生问题的原因，最后是找出问题的解决方法并避免问题再次发生。这样，既总结分析了当前的问题，又为后面的教学及实训打下基础。
2 结束语
单片机教学及实训是一项综合性很强的教学过程，除了单片机知识，还涵盖了数字电路、模拟电路等知识，既有硬件设计，又有软件编程。既要设计涵盖知识面丰富的项目，又要精心组织其过程。这就需要教师不断地加强科学研究，并把科研成果反映在教学及实训中；还需要教师不断地改进教学及实训方法，提高教学及实训效果。
参考文献
单片机实训总结篇4
一、单片机教学现状
单片机技术与应用一般可分为基础及综合实践教学两个部分，后者的教学过程是建立在前者的知识及技能培养基础之上的。单片机基础教学一般采用先讲解单片机原理，让学生理解消化了相关原理后再做相关的实验。单片机实训教学一般用采项目教学，强调对已有理论知识和技能的强化和综合应用，培养学生对单片机应用系统开发及应用的相应职业能力。
目前，中专生在单片机教学过程中存在着诸多问题：（1）教材普遍采用高职及大学的教材或是大学版的精缩版，教材编写不合理，将硬件、软件、编程指令语言相独立成章，学科性过强，课程内容比较抽象，直接导致了教师难教、学生难学的现实情况。（2）实验内容安排不合理，实验过少，实验内容之间独立性强，仅停留在认识操作过程，了解实验效果的阶段，没有上升到应用、掌握的层面。（3）实训项目教学普遍轻硬件，重软件，并且职业教育特色不够鲜明，培养的技能不突出，不适应中职生的实际，培养目标十分模糊。
二、单片机教学改革探索
1.理论教学要突破传统的教学方法
单片机是一门应用性很强的课程，其理论课不适用传统的讲授法，理论课应与实验课结合进行，合二为一。理论课教学要突破传统教学方法，教师要用好以下几种工具：（1）要应用好多媒体技术。课前可准备好与课程相关的生活生产内容，有效扩大课程容量。通过多媒体教学图文并茂、动静结合的表现形式，极有利于学生对抽象知识的理解和感受。（2）要熟练应用计算机仿真技术。如，Protues软件，它是目前较好的仿真单片机及器件的工具软
件。可以将单片机原理、工作过程这些抽象的概念形象化、具体化、Protues仿真软件是单片机课堂教学的先进助手，它不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化，特别适用于在课堂理论教学中演示使用。（3）使用单片机开发板。目前市面上单片机开发板种类多，价格便宜，体积又小，涵盖了单片机重要的基础实验，十分适宜在课堂中演示。与Protues软件比较，前者仿真效果虽然好，但是其仿真效果与硬件实际效果并不完全相等。尤其在学习硬件部分时，出现这种情况时应该以硬件开发板演示其实际效果，不能一味使用仿真，脱离实际，要让学生深入地掌握相应的知识。如，按键去抖效果，硬件驱动，定时、计数器的计数显示应用等。
2.实验教学要重视内容升华，注重能力培养
实验教学的改革关键注重实验内容的升华，符合中职生的实际情况。现行的实验课有的实验内容过于单一，有的实验内容本身难度大，学生难以理解，最终学生只要按照实验步骤操作都可以做出效果。这样使充满探索性质的实验变成了简单操作观察理解的流水线式操作，导致学生对实验缺乏探索的热情。实验内容的升华则需要教师深入挖掘其内在的探索点，创设情境，设置疑问，激发学生的兴趣，让学生能够带着问题观察思考，提高学生的分析能力和处理问题的能力。实验教学要注重学生能力的培养，并将职业素质的培养融入每一次实验教学过程中。
首先，对于每一个实验可以把它深化，可分为以下三个层次。（1）验证性实验：在已知结果的情况下实验，按照实验步骤按部就班地进行操作。（2）设计性实验：针对实验的各个环节创设情境，设置问题，让学生勤于观察实验现象，分析问题，总结问题。（3）应用性实验：根据实验总结的问题在一定程度上能够扩展应用。第一层次的验证性实验是必不可少的，这一部分是对相应理论课上的知识点进行验证，通过感观性强的实验效果加强对知识点的认知。同时通过这一基础训练，为下一阶段的探索应用打下坚实的基础。第二层次的实验内容需要教师充分的备课、精心设计，给出实验的探索方向，学生通过对实验的探索，提高观察能力及分析能力。第三层次中，在教师的引导下，可以把班级学生分为若干组，每组选择一个应用范围，在一定的时间内完成。其目的是充分发挥学生的主观能动性和创造力，培养学生的协调能力及合作精神。也是为了学生由单片机基础向单片机综合项目学习过渡，为后续课程打下坚
实基础。
其次，重视实验报告及实验小结。书写实验报告也是很重要的一项基本技能训练。它既是一次实验总结，更是一个初步培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力的过程。这些能力是职业素质重要的组成部分。因此，参加实验的学生都应认真重视并能实事求是，全面具体，简练通顺，清楚整洁地书写完成实验报告。
再次，做好实验小结和反馈，启发学生自我评价。实验结束前，教师还要对整体学生的实验情况进行评价反馈。可以用几分钟时间让一些在各实验环节都操作合格且明确实验步骤和实验目的、科学掌握了实验技能的学生简单发表心得体会。也可以让一些实验效果不理想的学生总结经验教训。无论是哪种情况，教师都要给予积极的评价和鼓励，强调学习是一个发现的过程，鼓励学生动手操作实验，不要怕失败，在快乐的学习过程中获取知识、习得能力，养成职业素养。
3.实训教学改革探索
实训教学的有效展开能使学生增强知识和能力的应用性和职业岗位的针对性，通过实训要增加学生的实践经验及全面增强其职业素质。实训目标定位要符合区域、企业等实际需求。实训过程要以行动为导向，培养学生的职业能力和职业素质，增加模拟行业企业实际岗位的工作过程。
首先，要推进学校与企业的合作。学校可牵头组织专业骨干教师深入企业，对课程相关的工作岗位进行调研分析，了解企业对单片机应用技术技能人才的需求，选取合适的实训内容。根据实训项目内容使学校的实训课与企业环境相结合，教师与企业工程技术人员要密切联系，提升教师自身的技能，在教学中实现专业课程融入产业，贴近实际。
其次，采用以行动为导向的教学模式。实训内容应包含工作项目、工作任务、技能目标、职业素质及评价标准。教师下达项目任务单，模拟工作岗位，让学生在学校的学习过程如同在工作岗位的工作过程。缩小学生对企业的工作条件、设备及工作环境之间认识上的差距。
再次，注重职业素质的培养。实训中重视培养学生的归纳总结和语言表达能力，可以通过实训总结、功能演示、制作使用说明文档、答辩等形式，提高学生的专业能力、社会能力、方法能力等相应的职业素质。
作为中等职业教育教师的一员，面对教学实践性强的单片机课程，要清醒地认识到传统的教学方法不能适应职业教育的教学要求，单片机教学改革势在必行。在教学改革中，应该不断地拓展教师自身的知识面，提高实践技能。在教学实践中，教师要勇于突破传统单一的教学模式，努力走实践之路，充分发挥教学的积极性，以培养学生能力、提高职业素质为目标，不断探索创新。
参考文献：
[1]张玉臣.职业教育三环节教学模式.北京：机械工业出版社，2011.
[2]孔维功.C51单片机编程与应用.北京：电子工业出版社，2001.
单片机实训总结篇5
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。
单片机实训总结篇6
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。
单片机实训总结篇7
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。
单片机实训总结篇8
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
单片机实训总结篇9
“单片机原理与应用”作为工科院校电子专业的必修课，是一门集合数电、模电、通信、计算机等为一体的综合性课程。因此，课程难学抽象，学生在刚开始学习时比较难懂，难以掌握单片机的系统结构。为此，如何通过《单片机原理与应用》实践课程来激发学生的学习兴趣，如何将理论课程与实践课程有机结合起来，以达到循序渐进的教学效果，就成为单片机实践课程体系改革建设的一个重点难题。
学生在学习单片机课程时，已经具备一定的数电和模电的基础知识，通过单片机理论知识的学习后，在规定的时间内，进行一些简单的单片机项目开发。这样，学生通过几次项目开发后，逐渐巩固他们所学的理论知识，锻炼实际动手能力，以及培养创新能力和独立思考能力。
1.项目选材
在选择项目时，以最简单、最具有代表性的MCS-51系列单片机为重点，并且侧重点应有所不同，使之具备多样化。在学习单片机基本原理的同时，详细讲解整个硬件结构和软件结构。教师在前期阶段可把每个项目分解成若干个小课题，让学生一个个去完成，锻炼学生的调试能力和测试技巧，为以后的系统联调打下坚实的基础，对于在测试过程中，出现的一些问题要及时找到原因，通过测试的结果与理论设计的指标进行比较，改进设计方案，从而达到预定的目标。尽量多展示项目完成后的演示效果，让学生对系统有一定的宏观概念。另外，尽量多选一些课题，让学生都能找到自己的研究方向，并根据自己所学的知识找到项目的突破口。
2.项目实施
首先让学生相互进行组队，每个队伍的成员偏重点不同，这样既能相互补充又能发挥每个学生的长处，成立一个团队，对学生的团队合作精神得到了锻炼。队伍确定后，便可分工合作，根据项目的设计要求，完成整个项目的设计工作。负责硬件设计的同学必须拿出设计原理图、PCB图和调试报告；负责软件设计的同学绘画软件流程图并编写程序，协调单元调试和系统联调调试等；负责撰写设计报告的同学须将整个系统的设计过程，方案比较，方案优化，调试过程，系统优缺点以及总结展望等详细记录下。
然后是进行专题训练。因每个队伍和每个学生的基础不同，可能会有一些学生完成自己的课题有存在一些难度，此时可根据实际情况需要，把学生遇到的问题提出来，作为专题来讨论。这样有针对性地解决问题，学生学习起来更有兴趣，效果会更好。
紧接着让学生把系统的各个模块组合起来。这期间也会存在很多问题，比如模块之间信号不兼容、相互干扰等，针对这些问题，让学生提出自己的解决办法，在此过程中，让学生感受到系统的概念，掌握系统集成的办法。系统完成后，对系统的各项指标进行测试，与设计的要求进行比较，修改设计，通过一次次反馈、修改，最终完成任务。
最后，教师集中学生对整个设计过程进行总结，对出现的普遍问题进行重点研究，对设计过程中存在的薄弱环节要加强专题训练。教师根据每个队伍的评测结果和撰写报告的质量给出实训的综合成绩，完成整个实训项目。
3.改革特色
传统的实训模式是让学生在实验箱上完成，插一些芯片，接一些线等，不直观，不能直接反应单片机系统的开发过程。而改革后的实训模式则完全不一样，教师将项目引入实训中，让学生进行相互讨论，这样不仅使课堂气氛更加活跃，而且更增强了学生学习单片机的兴趣和积极性。通过实训项目，学生自己查阅资料，方案讨论，体现了学生的自主性学习，培养学生的设计能力、创新能力、团队协作等。
项目式实训教学方法能让学生在实训的过程中发现问题，并分析解决问题，同时进一步提升自身的综合能力。教师在课堂教学时，可根据需要，引入一些电子设计类的项目或电子竞赛的试题，将其融入到课堂中，让学生进行讨论，这样不仅活跃了课堂气氛、增强了学生学习的兴趣和积极性，还加强了老师与学生之间的沟通，共同探讨项目中的难点和解决的办法。在项目式教学的课堂上，老师是一名协助者，学生是学习的主人，使整个课堂充满活力、精彩纷呈。
另外，教师可以通过校企合作平台，引入一些与企业合作的项目作为实训的课题。一方面，这些题目与实际生产相关，具有一定的实用性，并且这些项目都进行可行性分析和市场调查，能够在实际生产中应用起来；另一方面，让学生接触一些与实际生产相关的项目，有助于对专业的理解，对提高学习专业知识的兴趣有极大的促进作用，学生还可以充分发挥自己想象力和创新能力，对项目进行改进，提出更好的设计方案，充分体现了单片机教学的创新型。
实训课程一般是三周时间完成，安排在每个学期的最后三周。学生在本学期已经系统地学习了单片机原理课程，并且做过一些简单的实验，对单片机的电路及模块有初步的认识，初步学会单片机编程方法。时间可大致划分为方案设计、论证一周时间，硬件仿真、软件仿真一周时间，焊接、调试、撰写报告和答辩一周时间。这样安排时间比较合理，不会太紧也不会太松，让每个学生都有事情干。
实训报告的撰写要有详细的设计理论、电路、调试方法、测试仪表及测试报告等。另外要附上电路图、PCB图、软件流程图及元器件清单。这样规范处理，有助于学生形成严谨的科学设计理念。
结语
本文从实际教学经验出发，通过大量的实践验证，取得了不错的效果，因此在此基础上结合实际案例，提出了一种项目式教学的方法，为单片机的实训教学做了一些创新性探索。本文所提出的方法和步骤具有前瞻性和启发性，并且使得理论和实践有机地结合在一起，对提高学生的学习兴趣爱好有极大的帮助，还能强化学生的团队精神，锻炼学生的决策能力。
参考文献：
单片机实训总结篇10
Key words： mechanical and electrical specialty; resources; computer simulation; practical training; application ability; new way
中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）01-0296-02
0引言
由于教学改革的需要，在我院装备分院对单片机原理与应用课程实训中，采用计算机模拟技术和实物教学相结合的方式进行。经过实践，收到了比较好的教学效果。以往的实训课程，是在进行完电工电子实验的基础上，手工焊接一个实际的印刷电路和所需的元器件来完成。在教学资源相对紧张的情况下，此项实训准备材料的周期长，采购、维护成本和场地费用高。同时，由于实训环的课程安排均是在十或十二周的理论课程结束后进行。这段时间，各专业实验室均是在包括白天、晚上星期六、日在内的满负荷运行。我院在校生在一万一千人以上，需要做实验、实训的师生人数众多。为了保证实验实训质量，原制定了严格的制度，必须保证实验、实训时间和实验、实训质量。为此，实验实训资源和时间的矛盾在十二周到十九周这段实践环节安排上，产生了比较突出的时间与资源瓶颈。采用软件仿真技术与实物实验实训相结合，可以有效解决上述瓶颈问题。
1利用Protel印制板绘制软件结合Multisim电工电子仿真软件进行电工电子实训课程教学训练
Multisim电工电子学仿真软件是加拿大InteractiveImageTech公司的产品，是世界公认的几大电工电子仿真软件之一。基于个人计算机运行的该软件，易学易用，高校电工电子学所教授的知识，采用该软件均可进行计算机仿真验证。PROTEL软件是美国PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高。
而采用此软件可以仿真电工学、模拟电子学、数字电子学的基本电路和复杂电路，运行状态直观明晰，其结果与实物仿真完全一致。所以利用该软件是可行的。
在仿真的基础上，让学生将仿真结果与实物运行的结果相对比，使学生产生立体的思维与学习，有效地扩展了学生的知识深度与广度，收到了良好的效果。由于我院装备分院的本科和专科学生需要进行电工电子实训的学生数达到了11个班级，共计350人以上，实训条件满足不了要求。因此，我们利用Multisim教学版共享软件首先在分院计算机中心开设了电工电子学的仿真训练课程，编写了详细的实训指导书。在上机实习前，对学生集中进行仿真实例和软件基本操作的讲解，然后指导学生上机操作。从软件的安装开始，对实训指导书上精选的仿真实例进行全面的仿真训练，教师全天候的现场辅导教学。由于我院硬件教学资源相对有限，而此软件所提供的仿真直观易用，并且只要有计算机就可以进行，所以，此种方法可解决实验室硬件教学资源矛盾。在现今计算机极大普及的条件下，学生在理论教学上存在难以消化的问题，通过软件仿真都可以得到计算机仿真的验证。这种实训安排，引起了学生的极大兴趣与参与热情。与此同时，我们开设了Protel线路板原理图和印制板绘制软件的训练。两套软件在平均每个班级20学时的实训课程中，收到了极好的实训效果。学生普遍感到利用计算机软件工具，实训学到了自我提高电工电子学理论知识的捷径。在采用此方法的11个班级中，实训的成绩普遍达到中等以上，取得良好以上成绩的学生数达到了75%以上。最可贵的是，学生感到电工电子学不再是难学的理论，而是跃然在计算机屏幕上的鲜活的实例。并且过去感到不理解的问题，通过仿真分析变得简单和容易掌握了。从仿真分析到印制版制作，通过实训培养和锻炼了学生分析问题与解决问题的能力。同时，为后续的课程如传感器与检测技术等专业课程的讲授奠定了有力的基础，也为教学资源相对紧张的条件下开辟实训课程的新路子积累了经验，节约了教学经费。
2利用Proteus单片机仿真软件进行单片机仿真实训教学
单片机课程的教学相比电工电子学的教学难度更大一些，不仅有硬件的学习，也要有汇编语言和C语言的学习。此实训是在相应的单片机实物实验的基础上进行的。与电工电子学实训面临的状态一样，实物实训安排非常紧张，就是安排下了，实训的内容也是有限和单调的。同样，对于学生来讲，在单片机课程理论讲授和课程实验中取得的进展十分有限。为了使学生掌握单片机理论并熟练掌握汇编语言调试与仿真技术，在教学资源相对紧张的状态下，我们在单片机实训课程中引入了英国Labcenter公司开发的电路分析与单片机仿真软件Proteus教学版软件和美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机调试软件Keil。Proteus软件是目前最好的模拟单片机器件的工具，可以仿真 51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其电路（如LCD、RAM、ROM、键盘、马达、LED、AD/DA以及部分SPI器件和部分IC器件）。Keil uVision2是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言和汇编语言软件开发系统。两种软件联合使用，进行仿真。针对单片机实训课程，参考相关的资料，我们编写了近160页的单片机实训指导书。以单片机AT89C51为例，例举了70个单片机仿真调试线路，基本上做到学生对单片机从简单到综合应用的实例进行综合性的训练。同样做到了两人一组，每人一题，独立绘制单片机应用原理图，并进行汇编语言编制与调试。结合原理图进行单步调试仿真以及断点仿真和调试。同样，首先由教师进行软件操作和实例讲解，然后由学生每人一机进行实例的仿真实训，教师在实训场地现场辅助指导。学生在计算机上仿照实例进行单片机仿真，并将仿真的结果与实验箱实物仿真结果进行实践对比。通过单片机仿真实训，学生找到了熟悉和掌握学习单片机硬件电路和软件学习的工具。通过对单片机应用实例的仿真调试，使学生对单片机软硬件的熟悉程度有了极大的提高，增加了对单片机理论知识的学习热情，为进一步深入掌握单片机的应用奠定了基础。由于该软件易学易用，通过仿真实训，使学生对单片机的理论和应用不再畏惧，而是焕发了极大的学习热情。单片机的实训成绩均在中等以上，优良率较采用此方法前提高了70%以上。
3经验总结
通过利用以上教学版软件开展的基础课程的实训，我们克服了实验实训资源相对紧张的矛盾，实训的学时和内容不仅满足了教学要求，而且学生通过实训提高了对基础课理论的深入理解和综合应用。最有意义的是，学生掌握了对所学课程自我练习、自我提高的工具和钥匙，有助于学生通过计算机仿真培养提高掌握课程的基本理论和应用的能力；有助于优秀学生在掌握课程基本理论和提高应用基础上，进一步深入钻研和学习，达到较高的综合应用水平。同时，也为后续专业课程的讲授、毕业设计的综合应用，创造了有利的条件。也为理论课开展项目教学，以软件动态多媒体演示和课堂讲解的立体化教学模式积累了经验。
由于教学版软件属于共享软件，因此只要具备计算机硬件条件和有限的实验室硬件资源，就可以开展相应的实训。这种计算机仿真技术与实物的结合，为我们今后进一步总结经验，创造更好的基础课实训条件开创了新的途径，探索与丰富了在实训环节中进行有效教学的新路。
参考文献：
[1]郑步生.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社，2002.
[2]毛哲.电路计算机设计仿真与测试[M].武汉:华中科技大学出版社，2003.
[3]姚四改.Protel99SE电子线路设计教程[M].上海:上海交通大学出版社，2004.
单片机实训总结篇11
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
单片机实训总结篇12
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0242-01
一、考试方法改革内容
按照石家庄铁道大学电气与电子工程学院的培养计划，与单片机相关的课程有《单片机原理及应用》、《计算机制图技能训练》、《单片机接口设计》，三门课单独上单独考。
通过整合《单片机原理及应用》、《计算机制图技能训练》、《单片机接口设计》课程，找到一种更为科学、更为合理的综合考试方法。进而提高学生的学习兴趣，让学生学会学习，提高学生的实践能力、创新精神，提升学生的综合素质，提高毕业生的就业竞争力。通过整合课程体系，提高教师的综合素质。
二、改革方法
将《单片机原理及应用》、《计算机制图技能训练》、《单片机接口设计》三门课程综合考核。在开始学习《单片机原理及应用》课程时，学生2～3人一组，选择课程设计题目，整个学期每组做不同的课程设计，学生根据自己所选课程设计的情况，自主设计实验内容，在《单片机原理及应用》课程的理论内容讲授完毕后，学生根据自己课程设计情况，设计系统原理图，利用protel软件绘制系统的原理图，板图，然后交于厂家进行加工，学生根据所设计的原理图，购买元器件，然后进行焊接，编写软件程序，最后进行系统调试。
三、改革与实践的重点
（1）调整教学内容。针对单片机原理及应用，强化学以致用的教学指导思想。
（2）灵活设置实验项目。根据课程设计内容，自主设计实验内容。指导教师也可根据自己的科研实际，给学生设计一些典型应用案例。
（3）实施过程中进行阶段性检查。为了监管进度情况，每组学生需提交阶段性报告，对这一阶段的成果进行总结，在实施过程中遇到的问题，以及解决的方法。
（4）注重引入和应用典型新技术。在教学过程中，教师应注重给学生介绍实现同一系统目标可以采用传统方案，也可以采用新方案。给学生讲解不同的技术方案，不同的系统构建方式及其优缺点，根据自己的系统实现的功能不同采用最优的技术方案。
（5）采用综合考核方法。根据学生在不同阶段对课程设计的不同内容进行考核，可分为单独实验，综合实验，系统设计，原理图及板图绘制，系统功能实现等等环节的完成情况对学生进行考核打分，最终成绩由报告、作品、答辩情况而定。把学生的课程设计放到课程网站上，形成独具特色的考核方式。
四、改革的步骤
（1）组织调查研究讨论，制定符合单片机原理及相关实践课程体系的考核方式、方法。
（2）选择有普遍性的试点班，做“单片机原理及应用课程体系考试方式改革实验班”。
（3）贯彻落实单片机原理及相关实践课程体系考核方式方法实施计划。
（4）总结讨论单片机原理及相关实践课程体系课程考核方式方法实施过程。及时总结经验教训，好的方面要保留下来，以便在后续的学年实施时进行借鉴，对于实施过程中发现的问题，讨论解决的方法，以便提高教学效果。
五、改革成果
顺利完成了三门课的教学任务；学生在独立设计、绘图、选件、焊接、调试的过程中，发现了不足，也发现了乐趣，获得了成就感，大大提高了动手实践能力，激发了学习兴趣，提高了综合素质。
电1002-2班为实验班，电1002-1班为对照班，图1为《单片机接口设计》的成绩比较，图2为《计算机辅助制图技能训练》的成绩比较。通过成绩比较可以看出，实验班的成绩比对照班的成绩都有提高。
参考文献：
单片机实训总结篇13
电子信息工程专业的综合实训在整个本科教学中起到一个承上启下的作用。教学内容是将学生所学的多门主干课程融合在一起，设计一个语音控制的虚拟信号发生器。该题目融合了单片机基础、C语言程序设计、数字电路、电子线路设计、语音信号处理等多门课程的知识，对学生所学知识进行了一个系统的复习，这是“承上”的作用。经过为期三周的实训，学生的实际动手能力、综合应用能力、项目设计能力都能得到很好的锻炼，为大四即将进行的本科毕业设计起到一个铺垫，这是“启下”的作用。综合实训由多名教师合作，分模块、分步骤地指导学生完成。第一阶段进行系统设计，向学生讲解整个项目的框架;第二阶段是单片机系统仿真，基于Proteus和Keil软件仿真实现信号发生器的基本功能;第三阶段是硬件电路的焊接及调试;第四阶段是上层应用软件设计，基于LabWindows/CVI软件设计一个虚拟信号发生器控制面板，通过串口实现对下层硬件系统的控制;第五阶段是语音信号处理，基于Matlab软件对语音信号进行检测，实现由语音控制信号发生的功能。
一、综合实训项目总体框架
综合实训项目的总体框图如图1所示。上层软件包括语音信号处理部分和虚拟信号软面板部分。下层硬件电路包括单片机、D/A转换电路、按键、LED、串口电路。为了锻炼学生的项目开发经验，本次综合实训遵循项目开发的过程，先整体后局部。按照自底向上，先硬件后软件的步骤，由教师指导学生一步步完成。
二、单片机及电路设计
本次实训项目是语音控制的虚拟信号发生器，其基本功能是产生四种常规波形（方波、锯齿波、三角波、正弦波）。波形的产生由单片机控制D/A转换电路实现，波形选择可以由按键控制，也可以由PC机通过串口发送命令控制。硬件设计阶段主要完成的实践内容有，基于Proteus软件进行系统仿真，基于Protel软件绘制电路原理图及PCB板，最后进行实物焊接。
1.Proteus仿真。基于Proteus进行仿真时，按以下模块分步骤进行，首先仿真D/A转换部分，然后仿真按键和LED部分，再接下来仿真串口部分。各部分仿真完成后，再进行总体仿真。如此分模块地进行有利于学生查找和定位问题。第1步：D/A转换模块的仿真。本次实训的D/A转换芯片选择TLC5615，这是一块串行的10位DAC芯片，只需要3根总线便可以完成10位数据的串行输入。对于项目经验很少的本科生来说，选择引脚较少的芯片有利于提高实物焊接的成功率。第2步：按键和显示模块的仿真。本次实训的按键和显示部分仅做了最简单的设计，选用独立式按键和一个七段数码管，其目的是简化硬件电路，尽可能保证绝大多数同学能将实物焊接并调试出来，提高他们的学习兴趣。四个独立式按键分别用于选“方波”、“锯齿波”、“三角波”、“正弦波”等四种波形，四种波形的序号1、2、3、4显示在数码管上。第3步：系统总体仿真。图2所示为简易波形发生器的总体仿真电路图。
2.硬件电路的焊接。基于Proteus完成系统仿真之后，接下来进行硬件电路的焊接。很多同学在焊接电路时，由于经验不足，急于求成，总是将全部电路焊接完成后，再进行测试。然而往往由于焊接技术不娴熟，常出现虚焊、错焊等问题，导致看不到运行效果，而众多的焊接线路又使得学生无从下手去查找和定位问题，最终散失信心。为了提高同学焊接电路的成功率，在硬件电路焊接时，教师也是分步骤进行指导，每焊接完一部分电路就进行测试，在保证前一部分电路焊接正确的前提下，再进入后一部分电路的焊接。实践证明，有了这样的过程控制，仅有极少部分学生的电路最终未调试出结果。第1步：认识电子元件的实物。第2步：焊接单片机最小系统，并测试最小系统能否正常工作。第3步：焊接TLC5615芯片，并将D/A转换的仿真程序下载到单片机里，观察能否产生波形。第4步：焊接按键及数码管，并将对应的仿真程序下载到单片机里，观察按键和数码管的工作情况。第5步：使用串口调试助手向STC89C51单片机发送控制命令，观察单片机能否根据控制命令产生相应的波形，并在数码管上显示波形序号。
三、上层控制软件设计
完成了硬件电路的设计和制作，接下来是软件部分的设计。软件分为虚拟信号发生器的软面板以及语音信号处理两个部分。虚拟信号发生器软面板采用虚拟仪器专用开发平台LabWindows/CVI设计完成，编程语言是C语言，对于电子信息工程专业的学生来说，该软件较容易上手并掌握。
1.分步骤学习LabWindows/CVI软件。本次实训学生是初次接触LabWindows/CVI开发平台，为了让学生能够在短时间内完成虚拟信号发生器上层控制软件的设计，我们仍然按照分模块、分步骤的方法对学生进行指导。第1步：创建一个简单面板。通过该步骤，让学生了解基于LabWindows/CVI进行程序设计的工程创建过程，整个工程由面板文件、源文件、头文件等组成。第2步：设计一个简易信号发生器。通过该步骤，让学生初步了解CVI里专用库函数的查找及调用方法。第3步：设计一个配置串口的小程序。通过该步骤，让学生了解串口的编程方法。第4步：设计一个文件读写的小程序。通过该步骤，建立语音识别模块与虚拟信号发生器控制面板之间联系的通道。
2.虚拟信号发生器控制面板设计。完成以上几个独立的功能模块后，学生对CVI软件的编程方法有了一定了解，接下来是将各模块整合为虚拟信号发生器上层控制软件，如图3所示。
该软件的基本功能有以下两点：一是可以通过手动控制产生方波、锯齿波、三角波、正弦波四种波形，每选定一种波形，就在波形显示区显示该信号，同时向单片机系统发送控制命令。二是可以通过语音控制产生四种波形，语音识别正确后，将波形序号存储在一个文本文件中，由上层控制软件读取该文本文件，根据序号值便可知道语音识别的结果，然后再控制单片机系统产生相应的波形信号。
图3所示的软件界面左侧为串口参数配置部分。信号产生模式分为“手动控制”和“语音控制”两种，选择“手动控制”时，根据下方的滑动条选择波形类别。选择“语音控制”时，将读取语音信号处理后生成的文本文件，根据文件中存放的波形序号值选择波形类别。信号显示区下方有三个按钮，“产生信号”按钮的功能是在“信号显示”区显示波形信号，同时向单片机系统发送控制命令产生实际波形。“串口测试”按钮的功能是测试串口工作是否正常。“退出系统”按钮的功能是关闭面板。
四、语音信号处理
语音信号处理部分基于Matlab平台，采用上位机PC机录制用户语音命令，通过提取语音命令的美尔倒谱系数（Mel MFCC）为特征，采用动态时间规整算法（Dynamic Time Warping，DTW）进行识别，将识别结果存入文档后，通过Labwindows读取识别结果，依据识别结果产生相应的虚拟波形，同时把识别结果送至单片机产生实际波形。
1.语音控制识别系统。语音识别系统框图如图4所示，这一部分的程序设计主要分为两个阶段：训练阶段和识别阶段。第1步：训练阶段。分别录制方波、锯齿波、三角波、正弦波四个语音命令的wav文件，分别进行切音框分帧，应用高阶差分（HOD）进行端点检测，提取有效语音命令，以帧为单位提取13维的MFCC特征，将这四个语音命令的MFCC特征进行存储建模。第2步：识别阶段。用户任意说出其中的一个波形名称，录制为wav波形文件，经分帧，HOD端点检测，提取13维MFCC特征，将此待识别信息与训练阶段的四个参考模型应用DTW进行计算，将DTW运算中距离最小者判定为识别的语音命令。
2.关键技术。①MFCC特征，本文采用的MFCC特征提取过程如图5所示，以11.4K采样率录制的语音命令，先经过预处理，进行高频补偿，512点/帧进行切音框，逐帧加汉明窗后进行FFT变换，在频域通过20个三角滤波器组，实现频率压缩后，通过离散余弦变换返回时域，提取该倒谱的前13个系统作为MFCC特征。②DTW算法，本文采用的DTW算法原理，采用首尾固定，以0-45-90的路径进行，r表示参考模板的MFCC矩阵，t表示待识别语音命令的MFCC矩阵，其距离计算公式为：
D（i，j）=||t（i），r（j）||+minD（i，j-1）D（i-1，j-1）D（i-1，j）
本次综合实训历时90个学时，以设计并实现一个语音控制的虚拟信号发生器为模型，其特点在于每一阶段的工作教师都按照分步骤、分模块的方法指导学生逐步完成。让学生在硬件设计、软件设计、调试和定位错误等方面都得到一定程度的锻炼和提高。可以说，综合实训在学生的本科教学阶段起到了一个承上启下的作用，既让学生系统复习了多门电子信息类主干课程的相关知识，又为大四即将进行的毕业设计打下坚实的基础。通过该项目的实施能够锻炼学生综合应用多学科知识解决问题的能力。
参考文献：
[1]李江全.Labwindows/CVI数据采集与串口通信典型应用实例[M].电子工业出版社，2014.
