单片机课程设计小结精编5篇
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单片机课程设计小结1
关键词BOPPPS 教学模型 参与学习
一、引言
单片机C语言程序设计是电子信息工程技术专业的一门专业课程,目前该课程的授课地点主要在标准的机房中,主要以理实一体化的教学方法,以项目驱动的教学模式,课程主要以提升学生的单片机C语言程序的编程能力和单片机项目的编程环节的实践能力为目的。该门课程的教学模式相对于其他基础学科的教学模式有了一定的改善,但仍然存在一些比^明显的问题,如学生主动学习的积极性不高,存在部分学生不能够完成课上任务,学生课后学习效率低,无法透彻的理解课程的内容等问题。
如何提高学生的学习主动性和积极性,提升该门课程的教学效果,提升学生的学习效率,这是目前所面临的问题。想达到有效的教学就需要兼顾教学的每一个环节,即教学目标、教学行为、教学评价、教学目标这一循环的过程[1]。
二、BOPPPS模式
BOPPPS该模型的构建主要是将教学的过程划分为引入、目标、预评价、参与学习、后评价及小结6个部分[2]。其中引入则是课程的开始,一堂课程有效而优秀的引入则可以吸引学生的注意力,能够帮助学生对即将要学习的内容产生学习的兴趣;目标为该门课程的教学目标描述阶段,在该部分教师则是要准确清楚地描述该课程的学习目标,确定学习的方向,并专注于该目标。教学目标则是由认知、情意及技能三个部分构成,教学的过程中,教师要清楚准确地传达教学目标。预评价是在完成学习目标介绍之后对学生进行摸底测试,通过学习之前的摸底测试可以了解学生目前的能力,主要用于调整教学内容的深度和进度。参与学习则是教学过程的主要阶段了,教学的过程中通过教师与学生之间、学生与学生之间的互动,要求学生都要参与其中,成为课堂的参与者。在该部分完成之后,则是课程的课后评价,该部分可以帮助教师了解学生的学习效果是否与预期的教学目标相符;小结则是该教学模式的最后一个环节,在该环节教师整合课堂内容,再次强调学习目的,总结学习效果。
三、BOPPPS的单片机C语言教学模式设计与探讨
BOPPS教学模型描述了课堂教学的整个流程,有利于学生明确学习目标,主动参与学习。将单片机C语言程序设计的课程引入该教学模型,对目前该门课程存在的问题进行改善,使该门课程从以教师为中心转变为以学生为中心,并根据单片机C语言程序设计的实际情况,将BOPPPS教学模型延长至课程前后;课程开始前要求学生进行已学知识的复习和新内容的复习,并完成课前的测试,使学生能够巩固已学知识和新课堂的基础知识;在课堂上完成课堂引入、参与学习、课堂小结和课后测试的教学过程,课堂进行作业和测试的反馈。其具体的流程如下图1所示。
(一)课前预习的引导
在学生的课前预习阶段,将课前预习的具体目标、相关的要求及相关资料提供给学生,而学习资料则包含文档、视频、论坛、相关的子项目和将要应用到的相关技术等,让学生通过观看视频、阅读文档或者通过论坛和实际的项目的实践等形式完成预习,并通过提交简单的预习作业或者完成简单的项目中的子程序的编写等形式对课前预习的效果进行检查,完成该环节课前预评价。通过课前的预评价,教师了解到学生的预习情况和存在的问题,对教学内容做出适当的调整。为了促进学生预习的主动性和积极性,可以将学生的预习情况纳入学生平时成绩的考核,促使学生能够主动的完成课程的预习,了解到课程学习的基础知识,为更好的课堂教学做好准备。教师可以通过课前的预测了解学生的自身知识掌握程度并据此调整授课的内容深度和进度。
(二)课程引入的加强
BOPPPS教学模型注重课程的引入,好的引入将可以快速地提升学生的学习兴趣,使学生更快地进入学习的状态,从而高学习效率,提高学生的学习主动性和积极性。教师可以根据课程的特点采取多种引入方式,如问题导入,案例分析、项目介绍、视频图片等方式的导入。单片机C语言课程的引入有案例、知识的前后关系及现实生活所涉及的控制等为引入方式,如案例引入,就是通过实际的或有趣的案例引入课堂知识。
(三)学习目标的明确
课堂学习目标在课堂的教学过程中发挥到方向性的作用,它引导着教学过程,又是后期课程评价的基线。学习目标确定了要求学习者在一定条件下通过课程学习获得的可观察或可量化的新的知识、技能及情感。
而依据Bloom提出的层次理论,可以将每次课设计成具体可检测的学习目标[3],如在对于单片机C语言中断应用介绍部分,可以将其细化如下表1所示。
(四)学习的多样化
该环节中学生是学习的主体,学生在课堂的活动中积极地参与课程活动,而不是被动地听教师讲授。学生主动地参与到讨论中,发表见解,可以提升学生的学习兴趣。参与式的学习加强了教师与学生之间的互动,也加强了学生与学生之间的互动。
在单片机C语言程序设计的该门课程当中,可以根据教学内容的差异采取多种方式让学生参与的学习模式,让学生在课堂上提出自己的问题,由传统的教师提问转变为学生提问的方式,将问题的提问的主动权转给学生,有助于提高学生的学习积极性和思考问题的主动性。可以通过多种方式,引导学生主动参与学习,成为学习的主体,而教师扮演着引导者,激发学生的学习积极性、团队协作能力、提升学生的竞争意识。
(五)课堂的反馈
课堂后测是在教学活动环节的后期开展的,该环节主要为了了解学生的学习成效是否达到了预期的教学目标而进行的;后测根据课堂的教学目标,从而采取不同的形式。单片机C语言程序设计在完成教学后,根据课堂的教学目标,可以进行简单的测试,对需要掌握和记忆的知识点,可采用做题的方式;而对于要求应用的、实践编程,则根据教学目标要求,要求学生完成一个简单的相关程序设计。课堂小结占用的时间不多,在该阶段,除了总结教学内容外,更需要对前后所学的知识进行关联,建立知识的体系结构,可以采用目前比较流行的思维导图来完成该部分的设计。伴随着课程的不断开展,学生可以通过该思维导图,对整个课程的知识体系有更为直观的认识。
(六)课后的反馈
课后的反馈主要就是以课后作业布置的形式开展,根据课程的开展情况,分层次地进行作业的布置,在完成章节部分的知识点学习后,作业围绕某个知识点的练习,而完成了整个章节或课程单元的学习后,则要求学生能够综合使用所学的知识系统的完成作业,并根据实际的情况要求学生单独或分组完成一个项目程序的设计。
由于在课堂开展的前期已经将教学目标进行详细的量化,因此也方便在后期的师生对教学目标进行评价,评价的形式可以多种多样,有课后交流、作业、测试等方式。
四、结语
将BOPPPS教学模式引入,对原有的单片机C语言程序设计的教学模式进行探讨,将课堂的教学延伸至课前课后,引导学生通过课前的预习、课内的参与学习、课后评测的完整学习过程,充分地掌握学习内容。在该环节当中,还有很多部分仍需完善如课前引导的资料方式的完善,参与式学习的方式方法需要进一步的探索,这是后续需要完善的具体目标。
参考文献
[1]吴为团, 郑海燕,高晓明,等。计算机课程任职教育教学模式改革研究与实践[J].当代职业教育, 2010(5):29-31.
[2]Allan J. Learning outcomes in higher education[J]. Studies in Higher Education, 1996,21(1):93-108.
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。上面就是山草香给大家整理的5篇单片机课程设计小结,希望可以加深您对于写作单片机课程设计小结的相关认知。
单片机课程设计小结范文2
关键词:单片机;教学模式;教学过程;实践教学
中图分类号: 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)15-0201-03
单片机又称为微控制器(MCU),由于其体积小、功能强、价格便宜等优点,得到了广泛的应用,现已被应用于自动测量、仪器仪表、工业控制及家用电器等各个方面。民办高校电子信息工程专业是培养电子信息工程领域中的应用型人才,单片机课程是该专业重要的专业技术基础课程;同时本课程所研究单片机技术是电子工程师必备的应用技能,因此本课程在专业人才培养中占有非常重要的地位与作用。
一、民办高校电子信息工程专业单片机课程教学目标
根据民办高校电子信息工程专业单片机课程教学大纲的要求和学生实际,单片机课程的教学目标如下:
1.知识目标:使学生掌握单片机的基本概念、典型应用电路、程序设计方法等知识。
2.技能目标:使学生具备单片机控制系统电路分析、设计,程序编写,仿真,安装,调试的能力。
3.素质目标:培养学生独立思考、资料查询、沟通协调、团队协作、科技创新的素质。
二、传统单片机课程教学的弊端与民办高校电子信息工程专业学生的特点
(一)传统单片机课程教学的弊端
1.理论与实践脱节。传统单片机教学都是以教学为主,实验为辅。学生们对单片机的系统结构、硬件接口、编程语法都能学得很好,可是一提到利用单片机系统开发产品时,真正能动手的学生就寥寥无几了。
2.教学内容与社会需求脱节。在教学过程中,往往单片机课程教学大纲得不到及时的更新[1],教材得不到及时的更换,因此出现教学内容跟不上社会对单片机人才的需求。
3.教学方法与教学手段落后。单片机课程授课过程中,仍是以教师为主,学生为辅,学生被动地学习知识,缺乏学习兴趣,学习效率较低。
4.实验简单。许多高校都增加了实验课的比重,尽管学生们可以在实验设备上进行一些实验,但由于实验设备大多是由生产厂家做好的试验设备,程序大多数也是由厂家提供好的,许多学生做实验只是将现成的程序下载到实验设备上,观察一下结果,学生的动手能力得不到真正的提高。
5.实践少,动手能力不强。目前许多高校都认识到提高学生动手能力的重要性,也鼓励学生参加各种电子类竞赛。但对于大多数学生来说,由于之前的实践机会很少,动手能力不强,就没有勇气参加竞赛。因此,在平时的教学当中就应该多为学生提供实践的机会。
(二)民办高校电子信息工程专业学生的特点
民办高校电子信息工程专业学生男生比例大,思维活跃,爱动手操作,对喜闻乐见的实例感兴趣,可塑性强,但是一部分学生缺乏良好的学习习惯,学习主动性不高,与专业相关的知识有限。
三、单片机课程教学模式的构建与实践
根据民办高校电子信息工程专业单片机课程的定位与学生的特点,对单片机课程教学内容、教学方法、教学手段及实践教学进行了研究和改革,构建出了适合民办高校电子信息工程专业单片机课程的教学模式[2],并且在我院电子信息工程专业进行了实践,取得了非常好的教学效果。具体内容如下:
(一)教学内容的研究与改革
1.教材。教材的选择上,应选择应用性强、案例分析多的教材。例如,我院选用了哈尔滨工业大学出版社的、张毅刚主编的《单片机原理与应用》作为教材。该教材论述清楚、实例丰富、通俗易懂,适合民办高校学生。
2.教学内容。单片机课程教学内容可分为单片机基本原理与单片机接口技术两大部分。根据课程目标,以实际工程应用能力要求为核心、以工作项目为基本参照点、以学生的个性发展为根本,突出实用性与应用性,作为教学内容的选择依据,舍去了第七章存储器的扩展,因为现有的单片机片内存储器资源已经足够用了,不用再扩展,同时增加了编程仿真软件的使用与单片机应用领域中的一些前沿知识。如果完全按教材顺序进行授课,各知识点的学习相对独立,因而学生很难掌握单片机开发的完整过程。本着“以应用能力开发为教学目标,以学习项目为教学载体,以行动导向进行教学过程”这些原则为依据,打破现有的教材体系,把教学内容重新整合为10个学习项目,具体有流水灯、电机控制器,键控彩灯、双机通信,简易计算器、数字电压表、波形发生器等。这些项目从简单到复杂,从单项到综合,其教学目的具体而明确,能够激发学生浓厚的学习兴趣,有利于学生知识的掌握,更有利于学生动手能力及工程实际应用能力的培养。
(二)教学方法及手段的研究与改革
1.教学过程的研究与改革。传统的教学方式以“教师中心,教材中心,课堂中心”的“三中心”为理论核心,强调教师的主导作用,这种教学模式不利于学生实践能力与创新能力的培养。在单片机课程教学改革中,根据教学目标、课程体系及学生特点,为了更好地提高教学效果,精心构建了教学过程[3-4]。下面以键控彩灯项目为例说明教学过程的设计,整个教学过程共分为5个阶段。
第一阶段:任务布置。在上一个学习项目完成时,利用20分钟布置下一个学习项目。具体操作为首先用单片机开发板或实验箱演示键控彩灯项目实验现象,让学生感受控制现象,从而激起学生的浓厚的学习兴趣,调动学生学习的积极性,提高学习效率;然后下达项目任务书,每个项目任务分为4个层次,以满足不同层次学生的需要。项目4的任务描述:没有键按下时,控制8个LED循环点亮(流水灯)。通过按键(采用外部中断方式)随时改变彩灯的运行方式。(1)基本任务1:按一次K1,8个LED同时闪烁4次,然后恢复按键前的状态。(2)基本任务2:按一次K2,8个LED反向循环点亮一次。(3)提高任务3:按两次K1,LED以自定义花样闪亮1次。(4)发挥任务4:K2按下后,同时按下K1,中断嵌套。(5)课后电子创新:音乐彩灯。这样学生就可以利用课余时间自己去查资料,发挥自己的能动性和想象空间来完成任务。同时可以提高学生独立解决问题的能力,学生有很大的发挥空间。第二阶段:知识学习。分为三方面:(1)理论讲解。讲解中断系统的结构、原理及使用方法等必需的知识点。(2)示例分析。通过实例分析,引导学生掌握中断的应用模式,同时突出重点,突破难点。(3)课堂提问。通过课堂随机提问,检查和强化学生对中断知识的学习效果。第三阶段:系统设计。具体实施分为三步:第一步分组讨论,以小组为单位进行讨论,论证键控彩灯项目设计方案;第二步共同决策,老师下到每一组,对设计的方案进行评价,师生共同决策,选择最佳方案;第三步分工合作,每小组根据分工分别设计硬件电路和程序。第四阶段:操作实施。分为三步:首先用软件仿真验证软硬件设计的正确性,调试直至成功,然后使用实验箱进行软件调试,调试直至成功,最后学生可以利用课余时间制作电路板实物。第五阶段:评价总结。可以分为三步:第一步教师检查每组学生的实际完成情况;第二步根据考核标准进行评分,考核标准见表1;最后总结本项目中学生的完成情况,提出优点和不足,并总结本项目涉及的知识点,强调重点。
键控彩灯项目的学时安排为第一阶段和第二阶段2学时,第三阶段2学时,第四阶段和第五阶段2学时,共计6学时。
2.教学方法的研究与改革。以“实用、有趣、建立学生自信”为指导思想,本课程采用了多种教学方法。(1)项目教学法。它的关键是紧紧围绕这10个学习项目组织教学。通过这种教学方法确实激起了学生极大的学习兴趣,从而在教学内容的掌握和动手能力的培养方面取得了显著地效果。(2)分层次教学法。考虑到学生学习基础的差异性,对于学习基础好的,提高要求;对于学习基础差的,只要求达到基本目标。例如在学习项目4中,项目任务分为四个层次,即基本任务、提高任务、发挥任务、课后电子创新。(3)启发式教学。为了让学生顺利完成相关学习任务,在教学中注意通过“设计问题”、“引导思考”、“假设结论”、“探索求证”等过程启发学生,从而使学生积极主动地探索问题、解决问题。(4)分组教学与角色扮演法。在完成学习项目时,以3人为一个团队,让每个学生扮演相应的角色,如项目经理、软件工程师、硬件工程师,通过这种教学方法能够激起学生的学习兴趣,而且进一步培养了他们的团队协作能力。(5)案例教学法。兴趣是学好单片机这门课程的前提和基础。如果我们能够通过引入一些有趣的教学案例,让枯燥的知识趣味化,就可以引发学生的学习激情,激发学生的学习潜能,点燃学生的智慧火把。例如在讲授PWM知识时,我们引入“小星星”播放控制的教学案例,学生面对的不再只是寄存器、分频、占空比等一些抽象枯燥的概念理论,而且可以欣赏到一段美妙的音乐。他们对所学的内容立即会变得兴趣盎然,甚至跃跃欲试。这样学习的兴趣和积极性就调动起来了。
3.教学手段的研究与改革。为了提高教学效果,本课程采用了多种教学手段辅助教学。(1)实物教学。课堂上利用实验箱、仿真器、开发板等实物辅助教学,有利于学生动手能力的培养。(2)虚拟仿真技术。虚拟仿真技术受到了学生的普遍欢迎。例如,传统的单片机控制交通灯实验,需要购买元器件,并进行焊接,然后进行调试,成本较高,耗时较长,效率较低。若设计方案有误,还要重新进行制作。给学生实验带来了一定的困难。通过虚拟仿真技术,可以有效克服这些问题,学生想做什么实验,都可以完成。而且通过仿真验证后的控制系统,可以直接做成电路板实物。因此虚拟仿真技术可以有效地激发学生的成就感,从而提高学生的求知欲和学习兴趣,提高学习效率。(3)技能竞赛。组建电子协会、鼓励学生积极参加校内外竞赛,有利于学生单片机系统应用水平和创新能力的提高。(4)板书与多媒体的和谐配合。对需要精讲的重点内容用板书边讲边写,而对一般性的内容、理论联系实际的大电路图、动画及模拟仿真电路等用多媒体讲,以提高课堂实效。(5)网络技术。制作单片机教学网站,为学生提供了丰富的网络资源,如授课课件、授课计划、项目任务书等,有利于学生课前预习与课后复习,网站还提供了“在线答疑”、“常见问题解答”等内容。
通过教学过程的精心设计与教学方法和教学手段的改革和创新,能够很大程度上践行因材施教,有效调动学生学习的积极性和主动性,提高学生的学习兴趣,受到学生的普遍欢迎,教学效果明显。
(三)实践教学的研究与改革
单片机是一门技术性很强的课程。为了使得学生的应用能力符合社会对单片机人才的需求,设计了多层次的实践环节,提供了大量的实践机会,提高了学生的实践水平。
1.精心设计课程实验。通过在实验室授课,把课堂实验贯穿在整个教学过程的10个学习项目中,使它由原来的20学时变为现在的40学时,大大增强了课堂实践环节。
2.充分重视课程设计。课程设计是在课程结束后对课程内容进行综合性应用。要求学生在两周时间内以小组为单位协作完成一个简单的实际单片机课题开发,包括资料查阅、方案设计、软硬件开发。通过一些实际的例子,让学生系统掌握单片机系统的设计方法,具有单片机系统设计开发的实践能力以及独立分析、解决问题的能力。
3.加强科技创新。科技创新是学生自发组队,利用课余时间预约实验室,自主开发创新项目。目前参加科技创新的学生积累了丰富的单片机开发经验,进一步培养了创新能力。最近两年我院学生在全国大学生电子设计竞赛、飞思卡尔智能车竞赛、全国电脑鼠竞赛等中都取得了优异的成绩。
4.鼓励学生参与竞赛与科研课题。为了更好地培养学生从系统角度设计和开发单片机产品,积极培养和组织学生参与各种层次的竞赛,通过准备和参与竞赛,学生完成方案确定、元器件选择、原理图设计、PCB板绘制、程序设计和调试整个开发过程,使得学生充分增强了自身的实践创新意识、团队协作意识和理论联系实际的综合应用能力。另外,教师根据自身的科研课题可以设计多个功能比较完善、规模较小的子课题,让感兴趣与有能力的学生参与进来,充分培养学生的自主学习、科技创新和知识综合应用的能力。
5.选择提供毕业设计课题。毕业设计是大学四年所学知识的综合检验。教师可结合单片机的实际应用,提供与学生实践创新及实际工作相关、受益面大的毕业设计课题,比如监控系统、智能家电等,不仅要求学生从系统的角度进行分析与设计,还要求考虑系统的可靠性、准确性等功能要求。通过毕业设计,学生的综合应用能力大大提高,为毕业生择业奠定基础。
四、根据自身条件改善师资
单片机专业的知识更新很快,民办高校需要鼓励参与单片机教学的任课教师参加各种单片机技术专题的会议和培训,使其了解行业技术发展的动态。定期派遣教师到相关企业进行学习,把实际的工程经验和企业的技术发展方向引入到单片机教学中,从而丰富教学内容,同时更多地参加工程和科研项目,把最新的应用技术和最前沿的研究成果吸纳到课程中。因此也培养出了适应民办高校学情和培养目标的双师型青年教师。
五、结语
根据单片机课程的教学目标、课程体系的自身特点以及学生特点,在教学中整体采用基于工作过程的项目驱动法,具体实施采用教、学、做结合,理论、实践一体化模式,同时根据实际需要采用多种教学方法与手段,能够取得较好的教学效果,提升学生的就业能力。
参考文献:
[1]吴伶锡,詹杰,周仁龙。电子信息科学与技术专业特色课程体系研究[J].当代教育理论与实践,2010,2(1).
[2]张淑艳,马春龙,等。嵌入式系统课程教学改革与实践[J].中国科教创新导刊,2012,11(1).
[3]赵方,赵霞,等。“教学做一体化”教学模式在高职单片机教学中的应用[J].中国现代教育装备,2010,(22).
[4]许芝龙。项目教学法在单片机课程教学中的应用[J].中国科技信息,2008,(17).
单片机课程设计小结范文3
1理论课教学改革
以往的教学通常是预先由教师按教学大纲设计好相应的教学内容,然后通过讲解,让学生在一定程度熟悉和掌握基本理论知识。在电子设计竞赛过程中,发现这种教学方法不利于培养学生动手能力、创新能力和综合运用知识能力,不能激发学生的学习兴趣和主观能动性,同时学生也难以将理论知识学以致辞用。通过以下几点理论教学方式的改革,使学生摆脱“填鸭式”的理论学习,提高学习兴趣。
(1)加强理论与实践的结合,一边学一边做。采用比较通俗易懂的方法讲解比较抽象的理论,在讲述部分重点内容时通过现场实验演示,让学生更加直观的了解重点和难点。
(2)充分发挥现代教育技术的辅助教学作用。高质量CAI课件有容量大、图文并茂的优点。通过丰富的动画演示,生动地描述课本中的抽象概念,将枯燥的理论具体化,使学生的听觉、视觉等方面同时接收信息刺激,感官和想象力互相配合,增强他们的学习兴趣与记忆能力。使用软硬件模拟仿真技术,变抽象为具体,将单片机的内部结构和程序运行过程,直观地展示在学生面前。
(3)教学方法上采用拟人法、分类法、归类法、对比法以及项目教学法。课外加强答疑辅导,解决难点,开展课外科研活动等措施提高学生的学习兴趣。
(4)理论教学中采用计算机仿真技术(如Proteus软件)进行教学,将单片机原理、工作过程等,看不见,摸不着的抽象概念和过程形象化、具体化。
(5)共享网络资源。介绍一些著名的电子网站,如Alldatasheet网、21IC网、电子工程师网等。通过这些网络资源,学生不仅能够学会查阅芯片资料,还可与电子工程师进行学术交流,了解到电子行业的发展现状。拓展学生的视野,同时也培养学生查阅相应理论知识和相关资料的能力。
(6)提高学生学习单片机的兴趣。为了提高学生对单片机原理及应用这门课程的学习兴趣,充分调动学生的主观能动性,可以邀请一些著名的单片机开发公司技术人员来校做“单片机与就业”“单片机的应用”等方面的专题讲座,使学生们充分了解单片微机在工业控制、智能仪器仪表、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广泛应用前景及作为一个电子工程师学好单片机的重要性和必要性。
2实验课教学改革
孤立地学习理论,不把它们与要应用的领域结合在一起,就失去了学习它的意义。实践教学是培养创新人才的重要环节,应以培养学生的综合素质和创新能力为目标,真正建立起“理论、实践、应用”三位一体的新的教学模式。在学习理论课程时,学生要么只注意到了局部的硬件知识或者简单的汇编指令等内容,要么只注意到单片机系统具有很强大的功能,而不知自己如何应用单片机资源开发设计自己的产品。原有单片机实验课程体系存在弊端如:验证性实验过多,综合性、设计实验不够;基本没有进行过综合性的小课题动手能力训练。设计一个系统要用到键盘、显示、AD/DA等,各部分的试验在基础实验中都已做过,但在电子设计竞赛中看到的现象是,学生没有对一个产品设计的整体意识,所以要开设综合试验和设计性试验(如湿度控制、恒流源、小车控制、时钟显示等)进行弥补。除了完成正常的实验课外,还需要做到以下3点。
(1)增加C51应用编程方面的训练现在社会上的单片机系统已经普遍采用基于C51高级语言的软件系统。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语句相当于几条汇编指令,完成同样功能程序的指令语言行数也大大缩小,更便于复杂算法的实现和调试。
(2)应用KeilC编译和ISP下载编程软件现在社会上的单片机系统已经普遍采用基于C51高级语言。C51高级语言具有程序结构清晰、可读性好、易于维护等优点。为了提高学生的软件开发能力和实验效率,在实验中给学生增加了相应C51的编程训练。在单片机教学过程中,引导学生学习使用单片机应用开发的交叉开发平台Keil,加强学生对C语言的应用。
(3)应用仿真软件目前,电子电路的仿真软件有很多,如Proteus、Multisim、Matlab等。这些仿真软件带有国际通用的虚拟仪器及电子元器件库。引入了Proteus仿真软件,使学生建立直观的仿真思想。Proteus上学生可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试,观察电路的工作状态及软件运行后的变化情况,这对于学生的深入学习有巨大的帮助。Keil完成单片机软件设计调试,Proteus完成硬件设计及系统运行结果查看。极大地开拓了单片机学习的空间,降低了单片机的学习成本,提高了学习效果。通过Multisim、Matlab可以方便地进行电路原理图的设计和仿真测试,观察电路的工作状态及变化情况。鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发。在课余时间开放实验室,创造一个宽松的学习环境,为学生提供课余时间进行单片机综合性、设计性实验的条件,充分发挥实验室现有实验设备的效能。
3课程考核方式的改革
单片机课程主要是培养学生实践能力和应用能力,在传统的考核中,主要是依据一份卷纸达到考核的目的。考题侧重于基础知识,例如考几条指令应用、编一段简单的程序等,有的学生单片机考试成绩很高,却不会实际运用。考试作为课程教学的最后环节,直接检验教和学的效果,主导着大部分学生的学习。但对于实践性很强的单片机这样的课程来说很容易出现高分低能现象。因此,考核采用了实践与笔试相结合的方式,教师选择几个综合性或有代表性的设计题目,让学生分组限时完成。每组3~4名学生,每名学生承担不同的设计任务,实现1个小项目,如温度检测、时钟显示、电机驱动的控制、恒流源等。在项目进行的过程中鼓励学生运用不同的方法来实现目标,培养学生的创新意识,提高学生的技术能力。设计完成后,由学生演示设计结果,随后该组学生轮流进行答辩。闭卷笔试成绩占总成绩的60%左右,实践考核部分占40%左右。
单片机课程设计小结范文4
关键词:单片机 实操 Proteus 仿真 课程设计 C语言 改革
一、问题的提出
单片机作为电气专业高技层次的专业主干课程,对全面培养在校生的专业能力起着十分重要的作用。但现行的适用教材几乎都是一样的组织架构,即按硬件结构―指令系统―汇编语言程序―接口技术的顺序展开教学。教师如果按照教材内容展开教学,往往只能介绍基本硬件结构、指令系统和汇编语言程序设计等内容,最后再草草编一个“流水灯”就结束课程。这种形式的教学,势必难以取得令人满意的教学效果。作为非计算机专业的技校生,他们缺乏基本的计算机基础知识,往往坚持听讲几次课后,就会因为听不懂而放弃课程学习,转为睡觉、玩手机。哪怕坚持到最后的那部分学生,课程结束后,还在困惑:到底什么是单片机?它有什么用途?我能用它做什么?
笔者在几年的单片机课程教学反思后,认为该课程必须改革,经过几个学期的尝试、实践,逐步形成了基于Proteus仿真与实操的单片机教学改革思路,并在高技班试点。
二、改革思路与实践
1.以实操为主,仿真为辅
技校学生引以为傲的是具备过硬的实操技能,而非扎实的理论知识。技校必须注重对学生实操技能的培养,一方面动手做比听讲“更有意思”,另一方面实操也是学习单片机的捷径。在实际操作中,有两种方法,一是使用现成的学习板,二是使用万能板进行焊接电路板。考虑到学生在先修课程和实训中,已掌握了一定的焊接技能,因此笔者认为,使用万能板让学生自己进行焊接电路,学习一个模块,焊接一个相应电路,并实际操作、验证,能帮助学生理解并掌握单片机系统的设计,并能从“电子技术”课程平稳过渡到“单片机”课程。
在每个模块教学过程中,教师充分利用当前十分流行的单片机仿真软件Proteus开展仿真教学。利用Proteus软件,可以虚拟真实的设计过程(软件名称:From Concept To Completion),完成从基本的原理图绘制―程序设计―仿真调试等全过程。通过软件仿真,可以产生直观的现象,学生可以获取直观的认识,并逐步熟悉单片机系统的设计流程。
2.以C语言作为编程语言
单片机程序设计语言有机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言计算机能直接识别和使用,但对人类而言,则难以理解,因为它全为0、1代码。汇编语言能够直接对底层寄存器进行操作,对深刻认识和学习单片机原理很有帮助,但其实质上是机器语言的“符号化”,依然显得“深不可测”。以此编写简单的小程序还行,若是进行项目设计,会使很多学生头疼,且开发周期长,维护困难。因此,采用高级语言进行单片机开发,自然成为大多数单片机工程师的首选。
C语言是一种结构化语言,按模块化组织程序,具备丰富的运算符和数据类型,可以直接访问内存地址,进行位(bit)操作,实现对硬件的编程操作,既有高级语言的功能,也有低级语言的优势。采用C语言进行程序设计,用户只要大致了解单片机的基本结构、相关部件的结构和特殊功能寄存器即可进行开发,用户如果有需要还可以通过反汇编等手段学习汇编语言,因此C语言获得了广泛的使用。
本着学以致用的原则,笔者坚定认为技工院校的单片机课程必须采用C语言,而非汇编语言。实践证明,由于C语言的简单、易学,学生虽然没学过《C语言程序设计》,但结合项目的案例讲解分析,不断总结,大多数学生均能较好地掌握C语言的基本内容,并进行单片机程序设计。
3.以模块化整合教学内容
传统的单片机教材脱离实际操作,侧重对单片机内部结构的讲解,未能突出实际应用。而且教材中有不少内容,陈旧过时、技术上还沿用几十年前的思路。因此,笔者大胆对教材进行改革,结合学生理解、接收实际,整合出以下单片机教学模块(见表1)。
通过上述模块的学习,大多数学生可以掌握单片机的基本操作、简单的程序设计,并能够形成单片机系统的认识,熟悉单片机系统开发的基本流程。如此,单片机教学目标也就实现了。
4.以课程设计全方位考核
通过各个模块的学习,学生理解并掌握了单片机的基本知识和操作技能,可以自行搭建最小系统,诸如发光二极管、按键灯的简单外设。但这只是相对独立的各个模块,无法真正形成应用系统。因此,在教学安排上,笔者建议安排1~2周时间开展微机控制课程设计。这也是对教师、学生综合、全方位技能的考验。
在设计课程设计题目时,笔者充分考虑到学生的实际情况,力求避免过于复杂、难度大的题目,而偏向于总体难度不大,但具备一定综合性的题目。以笔者的实际经验看,经过1~2周的设计、调试,当学生完成相关任务形成“作品”后,大多数学生的表现是自豪的。下面是笔者给出的几个课程设计题目,每个课题给出相应的控制要求、设计指导,学生可根据自身的学习情况,自行选择设计课题(见表2)。
三、小结
技工院校以“技”立身。笔者结合教学经验、项目经验、技校学生特点,提出一种单片机教学改革思路,并积极探索实践。通过教学实践表明,这种教学改革是可行的,能很好地提升学生的学习积极性、培养学生动手能力、资料检索能力和一定的分析问题、解决问题的能力。
参考文献:
[1]徐爱钧。单片机原理实用教程――基于Proteus虚拟仿真[M].北京:电子工业出版社,2011.
单片机课程设计小结5
关键词:proteus软件 仿真 单片机
随着科技和经济的发展,社会和企业对应届毕业生分析问题、解决问题的能力要求越来越高,这就要求高校要重视学生实践动手能力的培养。事实上,各高校对学生实践动手能力及创新能力的培养十分重视。一直以来,高校都把实践环节作为教学活动中重要的一环,针对实践环节也设置了多类型的实践课程,如课内实验、课程设计及毕业设计等与实践有关的课程,来提高实践环节的教学质量。
近几年来,各高校也积极参加各种创新比赛或电子竞赛,为培养学生的实践动手能力提供了一个良好的平台,但目前这些实践环节依然不能满足要求,原因是两方面:一是日益增加的应届毕业生队伍,二是社会对应届毕业生能力的要求日渐提高。因此改进和加强实践教学环节是当前各高校的一个重要任务。
一、单片机课程实践教学环节现状
怎样才能更好地培养学生的实践动手能力呢?很多高校都借助单片机课程安排较多的实践内容,来提高学生利用已学知识去解决实际问题的能力,这是因为单片机课程是数字电路、微机原理等课程的后续课,又是嵌入式系统、FPGA、DSP等课程的前续课程,其难易程度适中,又能方便地与模拟电路、数字电路等各种智能仪器中的常用模块进行结合,所以高校往往将单片机作为培养学生动手能力的一个重要课程。就单片机课程来讲,已经有实验课、课程设计及大规模的电子设计比赛等实践课程,但这些课程还是不能满足新形势对学生实践动手能力的要求,其原因如下:
首先,单片机课内实验是最基本、最常见的实践能力培养方式,通过课内实验,能使学生掌握相关课程的关键知识点,能使学生加深对理论知识的理解,但课内实验一般课时较少,实验间隔时间长,各个实验题目相对独立,关联性不强。课内实验是理论课程的必要补充,但对学生实践能力培养的深度和广度不够。
其次,单片机课程设计往往集中安排2周左右的时间,其特点是时间集中,内容较为综合,一般涉及到两门课或更多门课的知识,而且往往安排在高年级,通过课程设计能使学生掌握几门课的综合应用与设计,是培养学生实践能力的有效手段。其不足主要是时间较短,培养力度不够。
再次,近几年来各种围绕单片机课程进行的大规模竞赛的兴起,有效地推动了学生实践能力的培养,通过这些比赛,学生的实践能力得以提高,为学生的就业升学都打下了良好的基础;但是能参与比赛的学生人数非常少。
二、proteus软件的特点及优势
为改进单片机实践教学环节,使更多的学生得到更多的锻炼,本研究所在单片机课程中引入了PROTEUS仿真软件。该软件由英国Labcenter公司开发,可以实现数字电路、模拟电路、单片机、FPGA、ARM等微控制器系统及相关常用器件(发光二极管、LED、电动机、按键、LCD等)电路的仿真、软件仿真、系统协同仿真以及PCB图设计等功能,是目前最理想、最普及的能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。该软件简洁易学,软件界面与学生熟悉的protel软件类似,操作简便,自带丰富的元器件及控制器库如电阻、电容、电感、LED、LCD、发光二极管、按键、虚拟探针、虚拟示波器、信号源及单片机、ARM等,便于硬件电路原理图的设计,并且该软件带有大量的实例可以参考,给学生的学习带来方便。在proteus软件中设计好电路原理图,加载用户编制的单片机或其他控制器软件,即可进行仿真,生动的仿真结果可以在proteus界面上直接进行观察,比如LED点亮相应的数字或符号、发光二极管发光或熄灭、或者其他工程结果,这对提高学生学习的兴趣和积极性有很大帮助。
基于上述proteus软件的种种特点,我们将单片机课程中的一些实验迁移到了proteus平台上进行。传统的单片机实验平台大多是一个编译软件加一个固定的实验箱,实验箱里的硬件电路是固定不变的,造成学生在硬件电路设计上的锻炼少之又少。但是采用proteus仿真平台后,就可以将单片机及器件如LED、发光二极管、键盘、AD/DA转换器都设计到该平台中,显然这样能给学生提供足够的自由设计空间,学生可以根据自己的想法来设计硬件电路,而且仅用这一个protues平台就能实现软硬件的仿真,这样,学生就可以将实验场所“搬进”寝室,随时随地进行设计。因此将protues仿真软件引入单片机或其他课程必将完善实践环节,是培养学生实践动手能力的得力平台。
三、Proteus软件在单片机中的应用举例
本实例是采用proteus软件完成流水灯实验的设计及仿真,其过程如下:
1、原理图设计
图1是该设计的硬件原理图,单片机采用AT89S52,8个发光二极管经8个限流电阻接在单片机的P1口。
2、采用proteus软件设计原理图
按照图1中的电路,在proteus软件中完成电路原理图的设计,如图2所示。
图1、流水灯电路原理图
图2、proteus中设计好流水灯原理图
3、仿真
在proteus软件里设计好图2之后,加载已经编译好的流水灯程序(这里不再列出详细程序),点击仿真“运行”按钮,即可以在图2所示的电路图中观察到8个发光二极管轮流点亮,此时利用拷屏键对仿真效果进行截图,得到图3,该图表示截取时恰巧是发光二极管D5被点亮的瞬间。
图3、截取仿真瞬间图
四、小结
由上述实例不难看出,proteus软件界面非常友好,易于入门,仿真结果可以直接在proteus界面上进行显示,能直观判断系统设计的正确与否;且色彩表示分明,效果生动逼真,综上所述,将proteus软件与单片机或其他控制器合理结合,定会在实践教学环节起到良好的推动作用。
参考文献
1、周润景、张丽娜。基于proteus的电路及单片机系统设计与仿真。北京航空航天出版社,。
2、代启化。proteus在单片机电路系统设计中的应用。自动化与仪器仪表,2006,(6)。
3、许文斌。proteus软件在单片机系统仿真实验教学中的应用。商业经济,2006,(3)。
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