单片机原理及接口技术十篇

单片机原理及接口技术篇1

【关键词】单片机；教学目标；教学方法

现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械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脑配件中都配有1-2部单片机。复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。由此可见，《单片机原理及接口技术》是电子类专业本、专科学生的一门核心课程。通过本门课程的学习，使学生具有单片机应用系统硬件设计及软件编程的能力，为将来学习DSP、嵌入式系统、毕业设计及参加工作打下良好的基础。因此做好该课程的教学，对提高教学质量和培养学生的创新能力具有重要的意义。因此，如何提高教学效果，激发学生们的学习兴趣，培养学生们分析解决问题的能力，是教学过程中必须要解决的问题。下面结合作者多年的教学实践，从几个方面进行探讨。

1.根据教学目标确定教学内容

《单片机原理及接口技术》的教学目的是使学生初步掌握单片机工作的基本原理和接口技术，熟悉汇编语言，能够将软硬件结合起来进行开发应用等，为后续课程的学习以及未来从事微机系统设计开发工作打下良好的基础。因此，必须根据教学目标选择教学内容。

早期的单片机都是8位或4位的。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。按常理，我们应该讲授最新最先进单片机，不仅速度快而且功能十分丰富强大，但在教学中我们仍选用的51系列的8位单片机为主，16位的单片机为辅。8位机始终是嵌入式低端应用主要机型，而且在未来相当长的时间里，仍会保持这个势头。16位机是电子设计竞赛中经常出现的机型，所以也要根据课时安排，加以补充。

汇编语言最接近机器码的一种语言，其主要优点是占用资源少，程序执行效率高，但是不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。C语言是一种结构化的高级语言，其优点是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言，缺点是占用资源较多，执行效率没有汇编高。在教学过程中，我们该选择汇编语言还是C语言呢？汇编语言有利于我们理解单片机的工作原理，所以在介绍其工作原理部分，应该适当介绍。而在历年的电子竞赛中，学生采用汇编编程的很少，所以在接口与应用部分，要详细讲解C语言。

单片机教材中的原理图，是反映出各个部件的组成，及其工作原理。在课堂教学中，经常被重视。还有一种时序图，可能讲解的并不细致。在单片机教材中出现过读取内外部数据的时序图，帮助学生理解数据读取的整个过程。这些内容还应该做些扩展，要求学生掌握在该过程中，需要哪些引脚参与，什么时候这些引脚信号起作用。这样做的目的在于学生掌握以后，在比赛中出现其他的时序图，就可以理解。例如，今年四川省的电子设计大赛E题-激光枪自动射击装置，该题中需要使用摄像头进行控制。很多学生对于摄像头和FIFO芯片的工作时序理解不太清楚。如果这个环节不了解，后面的设计就很可能做不出来。

2.应用多种教学方法和手段

该课程内容多、知识点零散，很多学生在学习后，不知道如何掌握其主要内容。该课程理论性和实践性很强，学生在理解和掌握时很困难。针对这些问题，只能在教学过程中采用多种教学方法和手段，才能激发学生的学习积极性，提高教学质量。

2.1 教学内容详略得当

《单片机原理及接口技术》在全国高校开设相当普遍，大部分院校培养的学生主要以实际应用为主。在这样的教学目标指导下，在安排教学内容上就应该以原理与应用为主来组织教学，根据学生专业情况适当增减教学内容。

本该课程内容多，在教学过程中需要把握重点难点。例如，在介绍单片机内部结构这章时，本章的重点应该是CPU的内部逻辑结构、总线结构、内外存储器结构。对于它的外部结构，只需要了解它引脚的功能和作用就可以了。本章的难点在于存储器的管理。

2.2 采用实例教学法

实例教学就是以真实的事件为基础进行教学的过程。具体来说就是在讲到某个知识点时，不拘泥于教材的内容，而用较为实际的例子进行说明，这样往往比单纯的说教更具说服力。在课堂上，教师借助于多媒体手段和单片机仿真软件Proteus及Keil uVision2软件对所讲解的实例进行演示，让程序单步运行，并察看每一步所产生的变化，有利于学生理解。仿真软件操作简单，仿真效果和实际硬件十分接近，非常适合课堂演示。

对于一些难于理解的教学内容，如数码管的动态扫描工作过程、键盘的处理、中断过程、A/D及D/A转换过程等内容，可结合多媒体课件和Proteus仿真软件的演示操作模拟实际的运行情况，提高学生的学习兴趣，把原本枯燥的知识变得生动，加深对相关内容的理解。例如D/A转换的内容，用单片机控制小电机正转、停止、反转，这个例子用传统的教学方法学生很难理解，现在有了Proteus仿真软件的演示，当单片机输出一定数字量时，D/A转换器的输出电压值通过电压探头一目了然，仿真电机的运转情况与真实的系统一致。

2.3 采用类比教学法

由于概念多、内容抽象、不易理解，因此，深入浅出地讲解课程内容可以减少学生对课程的畏难情绪。对于一些比较抽象的内容，若能将其与学生熟悉的生活实践相联系，就能收到事半功倍的效果，通过类比，往往能取得很好的教学效果。

例如，我们在讲解内存地址的时候，我们可以以学生的宿舍做类比。每个学生宿舍它都有一个编号，对应的是内存单元应该也有编号，这个编号就是它的地址。

2.4 任务驱动教学法

任务驱动的教学的方式，能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境，围绕任务展开学习，以任务的完成结果检验和总结学习过程等，改变学生的学习状态，使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决、高智慧的学习体系。

学习单片机的主要目的是为了应用，为了提高学生的学习兴趣，可以采用任务驱动教学法。例如，在学习了并行口之后，可以给学生布置一个任务，要求他们用并行口完成对LED灯的控制。这个任务完成后，可以让他们实现流水灯和交通灯的控制。这样，由浅入深，大大提高了学习的效率和兴趣，培养他们独立探索、勇于开拓进取的自学能力。一个“任务”完成了，学生就会获得满足感、成就感，从而激发了他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环。

3.加强实践环节教学

对于理论知识的学习，如果不将这些理论付诸实践，那对于学生来说永远只是雾里看花，无法深入。因此，加强实践教学环节显得尤其重要。重视实验教学，精选实验内容，根据教学进度，及时安排实验，使学生能够理论和实践相结合。每次实验，都安排验证性实验和设计性实验，通过验证性实验使学生加深对所学内容的理解，通过设计性实验培养学生分析解决问题能力。

在实验设备的选择上，可以采用以51单片机为主，并且提供MSP430芯片的实验箱。

对于实践环节，除了利用实验设备以外，还应该鼓励学生参加一些相关的比赛。比如，全国的电子设计大赛、工信部的电子设计大赛。通过参加这类比赛，增扩展加学生的知识面，锻炼学生的实践能力。

4.结束语

《单片机原理与接口技术》是一门理论性和实践性都很强的课程。本文中针对教学过程中，存在的一些问题，提出了自己的解决方法和策略。教学也是一个不断学习和探索的过程。我们应该不断完善教学体系，更新教学内容、探索新的教学方法，调动学生的学习积极性和主动性，提高学生的综合能力。

参考文献

[1]高惠芳，张海峰，胡冀.单片机原理与应用技术[M].北京：科学出版社，2010.

[2]董普松，Proteus在单片机系统设计中的应用[J].现代电子技术，2008（14）.

单片机原理及接口技术篇2

Abstract: "Microcomputer Principle and Interface Technology" is an important foundation courses of electrical engineering major undergraduate, which is very important to cultivate students computer application ability. With the rapid development of computer technology, the system and the structure of microprocessors and computer systems have great changes, which need a new objective recognition about this course. This article describes the main ideas and specific measures of Microcomputer Principle and Interface Technology teaching in detail from curriculum, teaching content, experimental teaching and hours arrangement under the current curriculum reform background.

关键词: 微机原理与接口技术;课程设置;教学改革;实验教学

Key words: microcomputer principle and interface technology;curriculum;teaching reform;experimental teaching

中图分类号:G40文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0210-02

0引言

《微机原理与接口技术》是工科电类专业本科生的重要专业基础课程,也是一门主干和必修课程。但是由于当前计算机技术尤其是单片机及嵌入式技术的飞速发展,传统微机原理课程的地位受到了较大挑战。部分教师和学生将微机原理与接口技术课程与单片机或嵌入式系统等的课程混为一谈,对微机原理课程的地位和作用产生了质疑。本文将结合笔者多年从事微机原理与接口技术课程教学的经验和体会,从多个角度阐述在新时期课程改革背景下本课程所应担负的作用,并详细说明课程内容、实验教学及学时安排等方面的主要思路和具体措施。

1对微机原理与接口技术课程定位的再认识

从目前国内各工科高校的人才培养方案和课程规划来看,微机原理与接口技术课程被看作是电气、电子、自动化等电类专业的一门专业平台课程,其主要任务是使学生从理论和实践的层面掌握现代微型计算机的基本组成、工作原理及典型接口技术,建立微机系统的整体概念,使学生具有运用现代微机技术进行软、硬件开发的初步能力。

为适应计算机技术飞速发展的时代需要,各高校微机原理与接口技术课程的课程设置和教学内容也做了相应调整。主要可以分为以下四种情况:①将长学时(90-100学时)的微机原理与接口技术课程拆分为系列课程,如依次分为短学时的《计算机组成原理》、《汇编语言程序设计》和《接口技术》课程;②先开设一门微机原理课程,主要讲授微机的基本组成、工作原理和汇编语言程序设计,其后再开设一门《单片机接口技术》或《嵌入式系统设计与开发》,主要从开发设计的角度讲授接口技术的应用;③同时开设《微机原理与接口技术》和《单片机原理与接口技术》课程,分别从80x86系统和单片机应用的角度讲授系统的工作原理、程序设计和接口技术;④近几年随着嵌入式系统在各应用领域大放异彩,部分高校有将单片机类或嵌入式系统应用课程取代传统微机原理课程的趋势,个别高校甚至直接取消了传统的微机原理课程。以上的第三种情况中,两门课程中有一些重复的教学内容可以合并;而第四种情况则有些偏颇和激进了。因此,有必要重新思考和明确微机原理与接口技术课程在当前工科电类专业人才培养和课程架构中的作用和定位。

微机原理与接口技术作为一门专业基础课程,笔者认为,开设该课程有三大主要目的:一是使学生系统学习微机系统的基本组成结构和工作原理;二是使学生掌握一门有用的低级语言;三是为微机应用系统(包括单片机应用系统)的设计与开发打下一定基础。与此相对应,该课程的教学内容包括微机基本组成及工作原理、汇编语言程序设计和典型接口技术,主要强调基础性、系统性和整体性;而单片机或嵌入式系统的课程往往是基于某一专用系统,属于专业技术课程范畴,更偏向于应用,所涉及的接口技术方面的内容较多,而课程所涵盖的微机系统的范围比较窄,对微机工作原理涉及较少。两者在微机系统的知识结构中处于不同的层面,互不统属。且前者是后者在知识结构上的基础,后者是前者在应用内容上的进一步延伸。可见,微机原理与接口技术课程与单片机或嵌入式课程并不是谁替代谁的问题,而是应加强联系和互相促进的关系。对于想在微机应用控制方面进一步强化学生知识结构和应用能力的高校,可以在开设微机原理课程后,通过选修课或研究生课程的形式再开设一门单片机或嵌入式系统的课程。

2对微机原理与接口技术课程教学内容编排和学时安排的几点思考

虽然目前各高校对于微机原理与接口技术课程(以下简称本课程)的开设形式不尽相同,但从课程设置的角度来看,本课程均应包括微机原理、汇编语言程序设计和典型接口技术的三大部分内容,这也分别对应着本课程的三个主要教学目的。对于非计算机类专业的本科生,本课程的内容还是应强调实用性,对不影响内容完整性,且相对过时、学生今后工作也基本用不到的知识可以少讲或不讲。

2.1 微机原理部分可以将微机原理部分的内容概括为三部分:①微处理器、微型计算机的发展和微型计算机的应用;②微型计算机的组成和工作原理;③计算机中常用的数据类型和编码,进制转换及补码运算。

其中第一部分主要为了解内容,要求学生了解微处理器、微机及其应用领域的主要发展情况和最新技术进展。其教学目的是扩展学生的知识面,丰富知识结构及拓宽专业视野。

第二部分则要求学员理解8086微处理器内部功能结构和存储器组织等内容,掌握8086微处理器寄存器结构及常用寄存器,理解8086 CPU的工作模式和最小模式下信号引脚的功能、最小模式系统总线周期时序,掌握时钟周期、总线周期、指令周期等基本概念。第二部分是微机原理部分的核心内容,概念多,理解难度大。此部分内容从微处理器的内部组成结构、引脚功能及工作模式出发,其教学目的是使学生深入理解和掌握微处理器内部的工作机制和原理。

第三部分内容要求学生理解计算机中常用的数据类型、计算机中的数和编码的表示方法,掌握符号二进制数的表示、补码运算及判断溢出的规则。此部分内容是微机系统的基础知识部分,也是学生必不可少的专业基础知识。

总的来说,微机原理部分的内容重在理论和基础,强调体系和结构,以理论授课为主,其内容既与计算机文化基础、数字电子技术等课程有联系,又具有自身的深度和广度,是本课程教学难度较大的部分。可以将此部分的理论教学时数安排在14-20学时。

2.2 汇编语言程序设计部分本部分的教学目的就是使学生能掌握一门低级语言――即汇编语言。学生有了这门低级语言的基础,在今后单片机知识的学习和科研工作中都能达到事半功倍的效果。

本部分的内容又分为两部分:即8086 CPU的指令系统和汇编语言程序设计。前者的教学重点在于寻址方式和主要指令的功能、用法和技巧。后者则侧重于汇编语言程序设计的步骤和方法,包括常用伪指令和程序结构的介绍以及子程序设计、中断服务程序设计和模块化程序设计的方法,重在使学生能够理解和掌握汇编语言程序设计的完整过程、主要方法技巧和应用环境。本部分的理论加实验教学不应少于40学时。对于大部分单片机应用系统,8086 CPU的指令系统及其汇编语言程序设计的方法均具有很好的参考作用。对于基于MCS-51内核的微控制器,8086 CPU的指令系统和程序设计方法兼容性很高,可以使开发者节省大部分的学习时间。这一点也正是工科学生学习本课程的一个现实意义,也是部分高校在本科阶段不额外开设单片机类课程的重要原因。由于部分工科院校在开设本课程之前,学生往往已经学习过一门高级语言的编程。因此,这些高校在本课程中分配给汇编语言程序设计部分的理论学时较少(有时甚至在10学时以内),连系统讲解8086指令系统、伪指令和程序设计方法的时间都不够,更遑论讲深讲透了。在笔者的微机原理与接口技术课程教学实践中,发现学生如果没有掌握好汇编语言程序设计部分,其接口技术部分往往也很难学好,对接口部分的实验更是难于动手,其弊端在学生的课外科研或毕业设计中也暴露得非常明显。

2.3 典型接口技术部分接口技术部分是本课程中的应用部分,可以采用精讲多练的形式,以典型接口芯片的原理和使用方法为重点。本部分的理论加实验教学可以安排在约30学时左右。

这里需要把握好一个度,即不要过多地罗列芯片,而应有所选择,要做到少而精,以掌握一个典型接口芯片来带动学会这一类芯片的使用方法,达到“授人以渔”的目的。这样做,一方面能使学生始终保持“新鲜感”和浓厚的学习兴趣,达到提高学习效率和实验效果的目的;另一方面,学习过多的接口芯片也没有必要。笔者认为,接口技术部分的教学目的应侧重于使学生具备微机应用系统的整体概念,熟悉设计简单微机应用系统(含单片机应用系统)的一般步骤、方法和过程。更新的接口芯片或更深更多的内容应该在相关选修课、课外科研或者今后的工作中由学生自行学习。

存储器技术重点在于存储器的连接和扩展,如数字电子技术课程中已涉及到,在本课程中可不讲。微机的总线技术、人机交互设备及接口和微型计算机应用系统等内容,可以根据课程教学的具体要求进行选择,应侧重于相关新技术、微机应用新领域的进展介绍,具体可以专题讲座的形式展开。

3本课程实验教学的设计

《微机原理与接口技术》是一门实践性和应用性都要求较高的课程,实验教学在本课程中居于极为重要的地位。其担负着三个主要作用:一是可以加深和提高对课程内容的理解,为理论教学提供有力的支撑作用;二是能够打牢学生汇编语言程序设计的基础;三是培养学生的创新思维和提高学生的微机综合应用能力。具体可以从以下三方面做好本课程的实验教学。

3.1 加大实验课学时比例,将理论课和实验课穿行、紧密衔接在本课程的理论和实践结合最紧密的汇编语言程序设计、接口技术等章节中加大实验课的学时比例,使实验课与理论课的学时比例达到1:1。同时相对集中实验课的时间以保证每个实验的需要,这样就加强了实验实训环节的时间保证。

3.2 优化实验类型,开展任务驱动型的实验模式为有效提高学生的实际动手能力,在本课程实验教学中应适当加大实验的难度,避免学生在实验中“浅尝辄止”。可将本课程的实验细化为基础型、设计型和综合型三大类,适当降低基础型实验的比例,加大设计型实验的比例,并开设综合型实验。基础型实验着重于教学内容的验证和基本技能的掌握;设计型实验则是学生在充分理解课堂单元内容的基础上,着重考察其对单元内容的掌握程度和独立设计、应用能力;综合型实验鼓励学生主动研究探索,是检验学生在阶段学习中知识掌握的全面程度以及其是否具备灵活运用所学知识进行独立开发和设计的综合能力。在实验教学中要开展任务驱动型的实验模式,即每次实验对学生都是一个明确的任务,要求他们必须完成,每一个实验必须调试通过后由指导教师审核并计入平时实验成绩。每次实验开始前,指导教师明确提出具体的实验要求,不向学生提供实验电路或程序方面的具体指导,由学生自行设计实验方案,独立编写实验程序,并最终完成实验报告。

3.3 实验内容要体现梯度和层次,注重打牢基础,侧重应用,兼顾分级教学精心设计实验内容,实验内容的安排要体现梯度和层次。要循序渐进,先基础、简单、局部,后扩展、复杂和整体。即在实验内容的组织上采用阶段式结构,将实验教学过程分为三个阶段:基础实验阶段、小型设计性实验阶段和综合性实验阶段。实验教学中还要注重打牢基础,侧重应用,兼顾分级教学。基础型、设计型实验均为必做实验,计入平时实验成绩。综合型实验是为领悟力和学习能力出众的学生开设的,是选做实验。如汇编语言程序设计的6个实验中,只有完成了前5个实验的学生才可以选做第6个实验,且实验结果经审核通过后由指导教师给予额外的实验成绩奖励。这样既可以保证大多数学生的正常实验教学进度,又可以兼顾到少数学有余力的学生的学习兴趣,做到因材施教,进一步提升了他们的应用能力和创新思维。一些具体的实验安排可以参见下表。

对于实验课中还是“吃不饱”、钻研劲头足的学生可鼓励其参加课外科研活动,通过参加教研室的科研实践学习微机应用系统设计的全部过程和方法。也可以通过课余时间开放实验室,由学生自己完成一些更复杂的PCI接口实验或难度较大的Windows驱动程序的实验。

4结语

随着计算机技术的飞速发展和课程教学改革的不断深入,微机原理与接口技术课程的传统地位受到了较大挑战,找准其在工科电类专业课程改革背景下的定位非常重要。同时,本着与时俱进的发展原则,应对本课程的传统教学内容、实验教学和学时安排进行改革,使其既能适应新形势的客观需要,又能继续发挥其专业平台课程不可替代的作用,这也是每一个相关任课教师需要深入探索的问题。

参考文献:

[1]王莉.微机原理与接口技术系列课程教学改革的探讨与实践.科技咨询导报,2007,(4):245-246.

[2]梁绒香.整合环节,加强能力―“微机原理与接口技术”教学改革与思考.科技信息,2007,(35):122,127.

单片机原理及接口技术篇3

《微机原理与接口技术》课程是一门涉及计算机硬件与软件技术的综合性课程。课程涉及的内容多且概念抽象不易理解，因此是教学和学习难度较大的一门课程。在实际的教学过程中发现现有的教材与教学内容存在一定的问题，为适应国家对应用性人才培养的要求，紧随新技术的步伐，对课程的教学内容、教学方法、考核方式进行改革，显得尤为重要。通过教学改革，可以帮助学生充分理解教学的内容，提高教学效率，激发学习兴趣，为其今后的计算机应用系统的开发打下良好的基础[1]。

1 现有课程教学内容弊端

我校《微机原理与接口技术》课程选用的教材是普通高等教育“十一五”部级教材―《微机计算机原理与接口技术》（第5版），中国科学技术大学出版社出版，周荷琴、冯焕清编著。从教材的内容来看，教材虽然经过5版的修订与补充，但其内容远落后于计算机技术的发展水平，面对繁杂的接口芯片及接口技术的发展，教材知识水平、知识体系看起来还处于上世纪阶段。涉及实践性内容的应用，所举实例简单、且脱离了工程实际应用。从教材的编排上看，系统性差，没有真正体现该课程知识体系及技术构架。在实际教学过程中，教师往往要将前后知识与章节进行穿插，才能让学生明白前因后果。

2 学生学习课程应达到的目标

教师通过《微机原理与接口技术》课程讲授，需要传授给学生基本的知识点，指导学生构建课程的知识体系，运用在其专业方向上，并与其他课程的知识点衔接。更重要的是，通过课程的学习，学生应有一定的运用汇编语言进行编程的能力，如何选择合适的接口芯片与接口技术，扩展计算机与外部设备的连接，以完成设定的功能与任务，能应用于工程实际，学会解决工程实际问题的思想方法[2]。

2.1 把握课程的知识点，并建立微机原理与接口技术的知识体系

学生应掌握基本概念、原理、技术，特别是对技术难点、重点要有深刻的认识，为课程打下扎实的基础。硬件方面，由一台微型计算机、笔记本电脑、手机，就能联想到其外壳内所带有的部件，各部件之间的联系，工作过程。参照性能指标，就可评价计算机的优劣与适用范围。

2.2 熟练掌握与应用汇编语言及接口技术

计算机的应用在于软件，学会与掌握编程是课程学习的重中之重。编程是人类与计算机沟通的一座桥梁。学生通过不断编程练习，学会编程的技巧及应用软件的融会贯通，使学生的编程水平、技能、思维方式不断得到提升与完善。而计算机功能的延伸与拓展是由接口技术来完成的，也是应用于工程实际必需掌握的技术与技能。学生应掌握查阅接口芯片数据手册的方法，会阅读接口芯片数据手册，理解并掌握接口芯片功能及其参数，能将接口芯片管脚连接到计算机的CPU管脚，并能完成计算机与外设的地址分配、功能控制、信息交换等任务。

3 课程教学内容改革要点

3.1 课程的普惠性、趣味性

计算机原理与接口技术是一门普惠性课程，它的知识已潜移默化的运用在我们生产、生活的各个细节中。应让每个学生都能学习并掌握一些计算机原理与接口技术的知识与技术，针对学生的学习差异性、接受能力，教学内容，应由浅入深，让不同的学生接受到不同层次知识与技术[3]。此外，在课程内容的改革上，除了工程实际应用上的案例，也应介绍趣味性强、能吸引学生学习兴趣的案例，使编程的教学方法也充满趣味性。

3.2 建立完整的知识点与知识体系

课程的内容的改革应将计算机原理与接口技术的术语、知识要点讲透、讲深，让学生学会用专业的语言来描述所学课程，并将这些知识点构建成一个计算机原理与接口技术的知识体系，让知识点有机相连，让学生在将来工作、学术交流中不存在知识上的障碍或概念理解上的不规范。

3.3 应用与实践相结合

以工程应用为场景，开展实践教学活动。限于实验条件，即便是用简单的实验进行教学，也要明确工程上实际应用时应该如何考虑计算机应用的问题。同时，将课程教学活动拓展到学生课外活动，发动有兴趣的学生带动其他同学一起学习，通过成立研讨小组，兴趣小组，学生兴趣社团等，组织开展课程设计，指导学生参加竞赛活动。

4 改革后的课程内容及说明

《微机原理与接口技术》课程教学内容改革，是在现有教材的基础上，精简理论教学内容，完善课程各章节的结构设计，加强实践教学。改革后的教学内容由理论基础、接口芯片、技术延伸、考核四部分组成。课程总学时数为56，其中理论教学学时数是38，实践和实验学时数为18。提高实践课程比例，以提高学生的动手能力和发现问题与解决问题的能力。

5 整体教学方法

《微机原理与接口技术》的教学思路是CPU与各接口芯片通过三总线结构相连接，外部设备通过各接口芯片与8086CPU相联接，完成信息交换。在教学中，教师应明确三总线结构对各种接口芯片连接所起的共性作用，以及具体的接口芯片连接存在的特殊性，将各种接口芯片的不同功能进行展现，使学生对计算机系统有一个整体认识。

5.1 CPU部分

教学上简介微机原理、组成、寻址方式，让学生对微机的硬件与软件有一个整体认识，强调知识点，以便后续课程中的应用。

5.2 接口芯片部分

接口芯片的教学以芯片数据手册为主导，以课本为参考。首先教会学生如何在网上查找接口芯片的生产厂家，找到芯片数据手册。再分析数据手册的各个部分，教会学生如何看懂、看会芯片数据手册。教学的重点与?y点是CPU与接口芯片的连接。首先按三总线结构的要求进行连接：1）数据总线为双向传送命令字、控制字等信息；2）地址总线给芯片分配接口地址，分配过程中，针对地址要选择合适的锁存器、译码器对地址进行锁存、译码；3）控制总线的连接较为复杂，应根据具体的应用要求进行分析后、再连接。

5.3 总线部分

课本上的总线技术比较繁杂，且过时的总线技术较多。在讲授过程中，结合实际应用情况，只需对总线的主要性能指标、总结标准、典型的USB总线进行讲授，以节约学时。

6 课程的考核方式

采用以赛代考的方式对课程考核进行改革。通过“以赛代考”学生对整个课程建立起了立体的概念，融会贯通了所学知识与要点，巩固提升了学生动手能力，基本上达到了应用教学效果。

单片机原理及接口技术篇4

1课程教学内容探索

专业知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成，专业知识体系分成学科基础知识体系和专业方向知识体系。电子信息类学科基础知识体系由电路与电子学知识领域、信号系统与控制知识体系、计算机知识领域和电磁场知识领域四个基本知识领域构成[1]。传统的微机原理课程作为计算机知识领域的专业基础课，与计算机文化基础、C语言、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等先导课程联系紧密，同时又是单片机原理与应用、嵌入式系统与应用、DSP原理与应用、现代计算机体系结构、计算机网络与通信等后续课程的理论基础。该课程在上述学科前三个基础知识领域与电子信息类各专业方向知识体系之间起到承上启下的作用。

随着集成电路技术的迅猛发展，微处理器的发展也日新月异，其芯片集成度越来越高，内部结构越来越复杂，处理能力越来越强，已进入64位的微处理器时代。对于刚刚进入高校的本科生，如果直接学习32位、甚至64位的微机系统原理，需要掌握的相关背景知识太多，容易陷入技术的泥潭中[2]。而传统的微机原理介绍的16位的微处理器8086/8088及其相应的配套接口芯片早已退出应用舞台，造成知识点与实际应用存在较大的脱节，让学生产生学习这门课程没有用的错觉。虽然微机原理理论更系统，而单片机应用性更强，但这两门课程在内容上(原理与接口应用等)和形式上(指令系统和汇编程序设计等)具有较大的交叉，独立设课将不可避免地出现知识点的重复和各自重点的缺失。此外，尽管微机原理课程偏重于系统理论，但也是一门实践性很强的课程，需要通过实验实践来加深对系统理论的理解，以8086/8088为核心的实验平台缺乏实际应用背景，在学时较少的情况下实验教学效果较差，如果采用广泛使用的51系列单片机来合理地设计实验课程内容，实验将具有更强的实际应用背景，可以更有效地与系统理论知识协调互补，提升学生的学习兴趣，并引导学生进行课外动手实践制作，可更好地增强学生的实践能力和创新精神。为此，我校电子信息类专业将这两门课程合二为一，安排45学时的理论教学和20学时的实验教学。

由于各领域的应用需求不同，微型计算机系统形成了以PC机为代表的通用微型计算机系统和以单片机、ARM，DSP，SOC，SOPC等为代表的嵌入式计算机系统这两大分支。尽管这两大分支系统在外形上具有很大差异，但由于“本是同根生”，它们都是由基本的冯•诺依曼结构计算机工作原理演变而来，存在很多共同的知识点。因此，课堂教学应首先介绍计算机的基本原理：对数制与编码、计算机的基本组成逻辑电路、存储器等基础知识简要回顾，做好课程与数字电子技术课程内容的衔接；明确计算机系统在硬件结构组成上以运算器和控制器为中心引出系统总线配备存储器和输入输出设备，以指令系统作为软件基础明确计算机是按照给定程序，逐条执行指令从而实现特定功能，明确程序设计语言中的机器语言、汇编语言和高级语言这三大类型语言各自的特点和相互关系；硬件系统和软件系统有机组合在一起才能构成完整的微机系统，以计算机执行访问存储器或I/O设备程序过程举例说明微型计算机的基本工作过程和原理；从中断基本概念出发明确中断系统功能和中断处理过程，介绍中断程序的一般设计方法，从而明确计算机中断系统的原理。由于51系列单片机“麻雀虽小五脏俱全”，一个芯片包含了计算机结构中运算器、控制器、存储器和输入/输出5个组成单元，其知识相对简单，容易理解和掌握，而且有广泛的应用背景，比较容易进行各种系统设计实验，因此，学习计算机的基本工作原理后，可着重讲授51系列单片机原理及应用。通过对51系列单片机内部电路结构和工作原理的学习，辅以电源电路、复位电路和时钟电路建立单片机最小系统作为硬件平台；在软件基础方面，理解和掌握80C51指令系统中的寻址方式和指令的分类，掌握各条指令有序组合在一起实现特定功能的汇编程序设计方法，从而更深入地理解和掌握单片机的硬件结构，再偱序渐进地引导学生采用高级语言进行程序设计，实现与C语言课程内容的衔接；通过内部主要功能单元(定时/计数器、UART串行接口和中断系统)结构和编程应用、单片机系统扩展和接口的编程应用的学习，从软硬两方面综合实现单片机的实际应用。在学时允许的条件下，最后简要介绍微型计算机系统的原理与应用，加深计算机系统工作原理的理解，为后续课程学习奠定理论基础。

教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动。站上讲台，教师要明确教什么，帮助学生建立学科相关课程的体系结构，让学生明确所学课程在学科体系中的地位和作用，明确能够学什么。以上介绍可明确我校电子信息专业微机原理与接口技术课程改革后“教什么与学什么”的问题。

2课程教学方法探索

通过对课程教学内容的探索，课程重点讲授微型计算机系统架构及其基本工作原理、单片机工作原理和实际开发应用两部分内容，课程具有较强的理论性和应用性，课程内容比较抽象，如何提高课程教学效果，需要深入探索“怎么教与怎么学”的问题。

2.1 课堂授课方式探索

随着现代化多媒体教学方式的普及，传统的纯板书教学方式逐步被多媒体投影教学方式取代。这种 现代化的教学方式在声形结合、图文并茂地给学生带来不同的学习体验的同时，也显现出一定的弊端。通常情况下，教师在控制台讲解投影屏上的教学内容时，学生听到的讲解声音和看到的课程内容处于脱离状态，视觉和听觉难以集中[3]。此外，由于多媒体教学没有教师板书环节，课堂教学信息量增大，学生对课程内容思考时间变短，同时长时间盯着投影屏接受大量信息容易造成视觉疲劳，导致教学效果不佳，不具有传统板书教学方式中学生的视觉和听觉集中在教师板书区域，能够跟随教师板书节奏边听边理解的优点。因此，我们针对具体教学内容采用传统板书与现代化多媒体相结合的方式授课，不仅给学生带来图文并茂的学习体验，同时对于重点和难点知识，采用板书形式循序渐进地引导学生一起互动式理解并掌握，提高教学效果。例如：通过举例方式讲解汇编语言程序设计基本方法，通过课件显示例题题目内容可节省传统板书书写时间，对设计题目分析时，通过课件以动画的形式生动地展示程序流程图，以流程图为依据进一步采用传统板书的方式引导学生一起在黑板上依次书写一条条的指令，完成程序设计，然后将备课时在计算机上编辑好的程序源代码用仿真软件运行并通过投影仪展示程序运行过程。

由于该课程在学科专业体系中承上启下，课程内容与数字电子技术息息相关，在授课过程中要注重相关课程的衔接。例如：讲授总线概念时，可联系数字电子技术课程中讲授的三态门采用分时工作的工作方式，主要应用在计算机总线中；讲授存储器扩展时，联系数字电子技术课程中讲授的半导体存储器的相关概念；讲授定时/计算器时，联系数字电子技术课程中讲授的时序逻辑电路计算器的工作原理；讲授计算机中有符号数采用补码形式可将符号位直接参与运算，结果仍为补码形式表示时，可进一步拓展到数字系统中有符号表示和运算均采用补码形式。此外，课程内容自成体系，需注重课程前后知识点的连贯衔接，在授课过程中，只要讲授的新知识点与前面学习的知识点相关，我们就引导学生翻到教材学过的相关知识点位置，将前后知识点有机结合起来，帮助学生形成完整的课程体系。

由于课程部分内容较为抽象、难以理解，在讲授相关内容时，还可采用比喻的方法用日常生活中相似的事例进行类比，将抽象内容形象化、生动化，让学生更好地理解和掌握。例如：讲授中断处理过程可以用事例“正常讲课过程中出现学生提出疑问并解答完毕回归正常讲课”作类比。“教师正常授课”类似于“执行主程序”，“学生举手”类似于“中断请求”，“教师请学生提出疑问”类似于“中断响应”，“学生提出疑问以及教师解答”类似于“中断处理”，“回到正常授课”类似于“中断返回”，此外，“学生提出疑问前的授课进度和内容”类似于“中断的断点”，学生通过这样的类比可以更好地理解和掌握中断的相关概念。讲授“MOV”传送指令时，可用学生在课堂上抄作业进行类比。讲授空操作指令“NOP”时，可拿学生在课堂上打瞌睡作类比，类比过程引来了学生哄堂大笑，活跃课堂气氛的同时，也提醒部分学生要遵守课堂纪律，不要在课堂上虚度光阴。

2.2 注重实验实践环节

本课程是实践性和应用性非常强的专业基础课，仅仅通过课堂教学来学习掌握基本系统概念、工作原理、设计原则和方法是远远不够的，尤其在当今大力提倡以培养创新能力为核心的素质教育中，为满足经济社会发展对高素质创新型人才的需要，必须将理论和实践紧密结合起来，用理论指导实践，用实践强化理论。因此，教学双方都要注重实验实践教学环节，正确合理地设计实验课程内容，并采用探究式教学方法，以教师为主导、学生为主体，调动学生的积极性，挖掘学生的学习潜力，变被动接收为主动探求，“做中学，学中做”，做到学以致用、活学活用。

实验课程采用层次化的实验实践内容体系，分成基础实验、系统综合实验和课程设计实践三个层次。基础实验内容包括：软件开发环境和简单程序设计，I/O口输入、输出实验，中断、定时器实验；异步串行通信实验，D/A和A/D接口实验等。通过基础实验逐步掌握单片机的定时/计数器、中断、串行通信、系统扩展、接口技术等功能，在实验过程中偱序渐进地引导学生采用C语言进行程序设计。以简易数字时钟设计为题进行系统综合实验训练，让学生将基础实验中掌握的单片机各功能模块组成完整系统，建立单片机系统整体概念，学会站在系统的高度分析和解决问题，初步具备单片机系统的设计和实现能力。通过以上两个层次的训练后，学生有了一定的理论基础以及实践能力，则进入课程设计实践环节。学生通过课外时间自行选择课题，独立完成相关软件和硬件的设计，要求设计实物系统测试验收，训练学生自主解决问题的能力和创新能力。

由于实验项目设计来自实际应用课题，使得实验课程更接近实际应用。设计性、综合性实验占85%，要求根据任务，做好预习，根据参考方案或自行设计硬件电路，编写相应的程序。每位学生独立完成软硬件的调试，做好实验记录并由指导教师检查后签字确认。每个实验结束后，要求学生提交完整的实验报告，包括程序清单、电路原理图、测试记录、结果分析等。

3课程教学目标探索

将传统的微机原理与接口技术和单片机原理与应用课程合二为一后，为了能够实现为后续课程学习奠定较强的微机系统理论基础并掌握单片机系统原理和具备单片机实际应用开发能力的教学目标，我们还需要进一步探讨教学过程中“教到什么程度与学到什么程度”的问题。

微机系统理论基础是原理性的，传统的微机原理课程基于8/16位微处理器展开，而由于技术不断发展，当代微处理器已进入64位的时代，教学内容与实际应用之间存在巨大的脱节。尽管技术在不断变换，但是从计算机面世以来，基本原理没有发生太大的改变，从冯•诺依曼结构提出到现在已有几十年，即使技术工艺有了翻天覆地的变化，但体系结构没有发生本质改变[4]。因此，课程抛开具体的微处理器型号，把握通用微型计算机系统和嵌入式计算机系统这两大分支的共性，以共性为基础建立微型 计算机系统软硬件体系架构，并了解微型计算机技术的发展趋势，为后续课程的学习奠定理论基础。然后学习比较容易入手的单片机原理及应用的相关内容：一方面，通过理论教学与实践教学相结合，掌握51系列单片机应用系统的软硬件设计及调试方法，掌握单片机开发工具的使用方法，锻炼和提高学生的工程实践能力，为新型单片机的学习和应用打下基础；另一方面，通过具体型号的单片机内部结构、工作原理和应用开发的学习，夯实微型计算机系统软硬件体系架构的理解，掌握微型计算机系统学习的一般方法，用于后续课程的学习。

此外，随着编译技术的进步，现代计算机系统中的软件大多采用高级语言编写，仅少量引导代码采用汇编语言编写[5]。因此，在课程中，对于51单片机指令系统和汇编语言程序设计的教学只需要服务于帮助学生更深入地理解和掌握单片机的硬件结构和高级语言程序的相关原理就足够了，之后，引导学生转入高级语言的学习，从而在软件编程时做到得心应手，能够编写出高效的软件程序。

单片机原理及接口技术篇5

关键词：微机原理与接口技术 实践教学 FPGA

一、前言

微机原理与接口技术是电子信息类理工科的一门重要专业基础课。内容涵盖微机原理、汇编语言程序设计及微机接口技术，兼顾硬件和软件2个方面，该课程的特点是概念抽象，实践性强。实践教学对于学生理解课程内容，培养学生动手能力是十分重要的。

二、《微机原理与接口技术》实践教学现状

随着高等教育正在由知识型教育向能力培养为中心的教育进行转变，电子信息类课程的实践教学环节都大大加强。但由于受到硬件实验环境与实验内容制约，特别是《微机原理与接口技术》实践教学只发生了量变而非质变，仍处于滞后的位置。

在目前的教学中，《微机原理与接口技术》实践教学存在以下几个方面的问题：

（1）实验内容固定陈旧，大都是些传统接口芯片功能的验证实验，由于实验台上的芯片资源有限，不具备进行多芯片组合的综合型实验的条件。大部分学校进行的还都是8位接口芯片的实验，而现在常用的大部分是32位64位的接口，实验内容过时。同时一些多核处理器，PCI―Express总线，SATA接口技术等一些新技术根本没有涉及[1]。

（2）实验平台落后，实验平台芯片资源少，扩展性差，只能进行一些简单的功能验证实验，实验内容也因芯片种类和实验台架构固定而不易调整，不能发挥学生的创新能力。平台外设简单，无法激发学生的兴趣。

（3）实验技术落后，很多学校还采用的是搭积木式的设计方法进行教学[2]，学生的实验灵活性小，大都是按图连线，下载程序的操作，限制了学生的设计创新能力的培养。实验简单抽象，大都是些芯片功能上的验证，启发性小。

（4）重软轻硬，实验重点大都集中在汇编语言的编写，学生很少能自主的设计电路，也无法了解芯片的结构以及时序，更不能自己设计芯片，大大限制了学生动手能力的培养[3]。

微机接口技术被广泛应用于电子信息各个领域，因此《微机原理与接口技术》是门应用性很强的课程，学生通过学习达到在掌握理论的基础上，能运用所学知识解决一些实际问题的能力。但因为在实践教学中存在以上问题，学生在学完这门课程后，大都停留在了解几个常用接口芯片的常用工作方式的层面上。这和高等教育“培养应用型创新人才”的目标是不相符的。

三、将FPGA技术与《微机原理与接口技术》实践教学相结合

FPGA（现场可编程逻辑阵列）技术[4，8]，用户可以通过硬件编程语言重新配置芯片内部的电路，同时FPGA芯片中有丰富的逻辑单元，可以满足设计复杂电路的需要，用FPGA技术对微机接口实验平台进行改进，正好弥补了现有平台，芯片资源少，扩展性差，电路设计受限的缺点。配上USB，SATA接口，液晶屏等新型外设以及相应IP核，学生便可以进行一些新的接口技术的实验，增强了实验的趣味性，也加强了学生动手能力的培养。同时由于FPGA技术的广泛应用，很多大学也开设了相关课程，但大都从硬件语言和SOPC(可编程片上系统)两方面作手[5]，知识跨度大，而且学生缺少复杂逻辑与接口设计的实践机会，将FPGA教学引入《微机原理与接口技术》实践教学正好弥补了这一空缺。在熟练掌握电路设计的基础上，学生可以运用微机接口，组成原理，体系结构，数字逻辑等知识设计多模块的系统，使学生通过实践教学将计算机多门硬件基础课程融合成一个有机的整体。

四、基于FPGA的《微机原理与接口技术》实践教学方法

1.改进实验硬件环境

我们学校《微机原理与接口技术》是一门重要的计算机专业基础课，多年来一直努力探索实践教学的改革方法。我们与Xilinx(赛灵思)公司建立了联合实验室，并自主研发了基于FPGA的微机接口实验平台[6]。该平台采用多模块“乐高”思想分为：芯片组板、FPGA扩展板、外设板等三个部分并且可以灵活组合，便于调整与维护。芯片组板可以用来进行传统的接口实验，FPGA板可以用来学习硬件编程，同时还有配套的用Verilog实现8255，8253，8251接口芯片的逻辑，将其下载到FPGA中可以代替相应的接口芯片。因为FPGA中丰富的逻辑资源，学生可以在FPGA中配置多个接口芯片，并且可以用FPGA实现16位、32位接口芯片，从而设计复杂的接口电路。FPGA中还可以配置多种CPU架构如80X86，8051的IP核，可以建立多种系统架构。PC机与实验平台是采用FPGA逻辑配合桥接芯片实现PCI总线接口转ISA总线接口，支持硬件在线编程与调试，同时提供相应的实验供学生学习PCI总线接口与ISA总线接口。外设板上在传统外设的基础上还提供了液晶屏，USB接口，DDRⅡ接口，SPI接口，传感器等新型外设，实验结果的验证方法将更加丰富有趣，大大提供了学生的兴趣，并且可以根据实验和开发的需要，组装成新的IO外设板。总体上因为FPGA技术与新型外设的引入大大增强了实验平台的扩展型，而且实验平台功能丰富可用于学生毕业设计，电了竞赛等综合型实验中。

2．改进实践教学的内容

在以前的实验内容基础上，用ISE软件仿真接口芯片，简化以前芯片功能验证的实验，学生通过软件仿真可以很清楚的了解接口芯片和总线接口的工作时序，不用硬件连线便可以得到接口芯片各方式下的波形，从而缩短芯片功能验证实验的时间，将更多的时间用在接口芯片电路的设计上。在学生了解各接口芯片的工作方式后，便可用FPGA仿真的接口芯片与板载芯片配合设计一些多芯片电路，解决一些实际问题，如车辆计数系统，点歌系统等，可让学生自由发挥，极大发挥创造性，锻炼学生的动手能力。在学生熟练的掌握硬件编程语言的情况下，学生可以自己编写接口逻辑，实现与外设的通信。增加PCI总线接口，ISA总线接口，8051架构，USB，DDR接口驱动的实验，扩展学生的视野，将学生的知识与现实应用紧密联系起来。鼓励有兴趣的，学有余力的学生充分利用实验台上的外设扩展进行综合性实验，为电子竞赛与毕业设计打基础。

3.新实践教学方法的推进

在教学方法的推广上，采用以点带面的方式，为有兴趣的同学开展微机及接口技术的实训培训，由学生自愿报名择优参加。由于实验内容贴近应用，且有趣新颖，学生报名踊跃。经过两期实训班，实训成果明显，已有多名同学开始自主申请科研项目并获得校级基金资助（例如正在进行的项目有：数控直流稳压电源（立项编号：KYCX110403Z）和基于压电传感器和个人计算机构成的体温信号实时监测系统（立项编号：KYCX110411Z）），同时在期刊上公开发表科技论文[7,8]。同时教学中采用“以竞赛促学习”的模式，在实训班之外成立兴趣小组，组织同学们参加挑战杯、全国和省级电子设计大赛、Xilinx OPENHW等相关比赛，调动学生的积极性，在比赛中培养学生的团队能力，增强同行业内的交流。通过一系列新型实践教学方法的运用，学生动手解决问题的能力大大加强，毕业学生的能力得到用人单位的认可和好评。

我们有针对性开发的微机接口技术教学实验平台，对实验内容的调整方便组装灵活，教师通过学术交流、互联网等手段快速了解相关技术动态后，可快速调整教学内容，指导学生开展创新行技术实践活动。接下来，准备在现有实验平台的基础上建立相关网络平台，加强课堂和课外联系，使微机原理和接口技术实验对广大学生真正做到完全开放。

单片机原理及接口技术篇6

关键词:液晶显示模块;单片机;keil;串口

中图分类号:TJ012.1 文献标识码:A

The Design of Liquid Crystal Monitor with LCD 12232

GAO Jian, XIN Chang-fan

(Electromechanical Engineering College, North University of China, Taiyuan Shanxi030051, China)

Abstract: Liquid Crystal Display (LCD) is a high-tech infrastructure components. It uses the liquid crystal electro-optic effect, LCD put on electric and magnetic fields. light and temperature changes in the external conditions under certain conditions for the conversion made visual signals to the display. LCD with a low voltage, low power consumption, and CMOS IC match. Through the common LCD module 12232F specific analysis, given the LCD module with SCM AT89S52 how to achieve serial link.

Keywords: liquid crystal display module; scm; keil; serial port

引 言

随着信息社会的发展,要处理的信息量越来越庞大,信息的交换也日益频繁,人们更广泛、更经常地接触各种显示设施与显示装置。显示装置与显示技术已经越来越成为人们生活中不可或缺的一部分,而电子工业,尤其是集成电路、计算机业的发展,使得信息处理、器件的制造等越来越容易[1,2]。显示技术的发展首先体现在显示器的发展上,其发展趋势是向着大信息量、平板化、彩色化、低功耗、实时显示的方向发展[1,3]。

现今市场上显示器种类繁多,功能各有不同,常见的显示器有:阴极射线管(CRT)、电致发光显示、发光二极管显示、液晶显示(LCM)、等离子显示、荧光显示、电泳显示(EPID)以及压电显示(PLZT)等等[4]。

随着液晶显示器件本身技术的成熟,产品的更新换代,一些原有的缺陷被不断克服,使其应用领域进一步扩大。液晶的应用大致可以分为四大类:显示、光学、传感和其它类。本文主要介绍液晶显示的相关内容[5]。

1 KM12232F字库系列汉字图形点阵液晶显示模块的显示原理

由深圳市炜烨兴电子公司推出的KM12232F字库系列汉字图形点阵液晶显示模块,内部电路工作简单,经济实用,其内部电路图如图1所示。

图1中IC1是带控制器的行列驱动器,IC2为列驱动器。KM12232F引脚有并行口、串行口之分。模块对液晶显示的控制和驱动都由模块内部的芯片及电路来完成,因此它与外部连接只有控制线和数据线,主控CPU通过设置数据线和控制线的值来实现所需要的显示方式,其它功能由模块自动完成。

2液晶中显示汉字的编码原理

2.1汉字的输出显示

汉字的输出主要是指汉字字形的输出,方式主要是显示和打印两种。实际上,每一个汉字都是一个特定的图形,用一个点阵来表示。点阵的每个点位只有两种状态:有点或无点。若用二进制代码来表示即该位取值为1 表示有点,取值为0表示无点。

所有汉字和各种符号的点阵信息就组成汉字的“字模库”(简称字库)。字模的表示顺序为:先从左到右,再从上到下。也就是先画第一行左上方的8个点,再是右上方的8个点,然后是第二行左边8个点,右边8个点,以此类推。

2.2汉字的显示原理

(1)读入汉字的机内编码。

(2)经过检索,查到机内码对应的点阵信息在字模库的地址。

(3)从字库中检索出该汉字的点阵信息。

(4)利用显示驱动程序将这些信息送到显示卡的显示缓冲存储器中。

(5)显示器的控制器把点阵信息整屏依次读出,并使每一个二进制位与屏幕的一个点位相对应,就可以将汉字字形在屏幕上显示出来。

3液晶显示的串口实现方案

在本文中主要实现液晶模块与单片机的串口连接。

3.1液晶与单片机串口连接

如图2所示,L-为背光阴极,接地;L+为背光阳极,接5V电源,也可以不接。本文中,时钟、数据、片选分别接单片机的P3.5、P3.4、P3.3, KM12232F与单片机连接引脚定义如下:

格式: sbit 元件名_引脚名=要接至的单片机引脚

sbit CS=P3.3

sbit SID=P3.4

sbit SCLK=P3.5

3.2单片机实验模块

单片机实验模块的电源用USB口,与PC数据连接用9芯串口接头;使用单片机内部时钟,外接12MHz晶振;单片机程序写入用P1口的P1.5、P1.7引脚;芯片MAX232CPE是16针SMD封装IC,用于完成计算机232端口的数据电平转换,并连接CMOS电路,其主要功能是实现串口通讯功能的驱动与串口数据接收,工作电压+5V。电路如图3所示。

3.3单片机调试

在此设计中,程序用类C语言实现,用到的单片机编译工具为keil。设计方案如下:

(1)用9芯串口线将89ISP的印制板(PCB板)与计算机相连。

(2)拨动单刀双掷开关(SW),使单片机的复位脚(RESET)接地。

(3)启动软件,拨动单刀双掷开关,将单片机的复位脚接到电源上。

(4)注意:掉电或复位脚接地后,需要重新启动软件,方能正常工作。

4显示模块实验数据

单片机实验板如图4所示,图中两根导线连接在液晶的背光阳极与背光阴极上,其中红线接背光阳极,蓝线接背光阴极。

将开关拨至serial位置,运行软件89ISP.exe,选择串口和文件,将编译好的“.hex”文件点击自动,将程序通过串口写入单片机,如图5所示

程序写入过程中有时会出现“校对错误”提示,可能原因是串口选择错误或串口不同,检查无误后,需要将模块重新上电,并关闭烧录软件,重新打开。

程序写入成功后,将开关拨至program就可以看到在程序中要显示的内容了,如图6所示。图6为实现汉字在此液晶模块中的显示。

如果环境光源较好,液晶的背光电源可以不加,背光主要是为了在外部光源环境不好的情况下能清楚看到显示内容而设。

5结论

本文对基于AT89S52单片机和12232液晶显示模块的实现方法进行了探讨,设计了硬件电路和软件,从而对显示控制模块12232进行了有效地控制,所应用程序均在Keil软件编译环境下调试通过,且该显示方法已经在某工业测控系统上得到成功验证。该液晶显示屏能够正常显示连续的汉字、字符,与同类型的其它图形点阵液晶显示模块相比, 其硬件电路结构简单、控制方式灵活,对于其它型号的接口芯片也有参考价值。通过对计算机通信设计、虚拟仪器的开发以及外部存储器的扩展, 非常方便地形成主从机的多机通信监控系统[6]。因此, 本文所研究的液晶显示模块的硬件接口和软件设计在测控系统的液晶显示中有很高的实用价值。

参考文献

[1] 丁建军,王曦华等.基于8051 单片机的液晶屏接口设计[J]. 计算机工程应用技术, 第5 卷第34 期(2009 年12 月).

[2]周一恒, 严家明. 基于单片机控制的液晶显示原理与设计[J]. 机电工程技术,2008年第37卷第10期.

[3] 李维,郭强. 液晶显示应用技术[M]. 北京:电子工业出版社,2000.

[4] 何立民.单片机应用系统设计[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社,1990.

[5] 于龙成,史延龄. 仪表用中文LCD与单片机的接口技术[J]. 仪表技术,2003(3).

单片机原理及接口技术篇7

关键词：单片机 应用系统 设计

一、单片机应用系统设计过程

1、单片机应用系统组成

硬件和软件构成了单片机应用系统两大基本组成部分。CPU、存储区、若干I/O接口及设备等组成了硬件部分。其中，单片机是整个系统的核心部件，能运行程序和处理数据。存储器用于存储单片机程序及数据，I/O接口是单片机与外部被控对象的信息交换通道。

实时软件和开发软件构成了单片机系统的软件。针对不同单片机控制系统功能所编写的软件为实时软件，在开发、调试控制系统时使用的软件称为开发软件，如汇编软件、编译软件、仿真和调试软件、编程下载软件等。

2、单片机应用系统设计要求

对单片机应用系统进行设计的时侯，首先选用可靠性高的元器件，以免系统的可靠运行被损坏，同时要排除电路中的不稳定因素。其次，在设计的过程中系统的结构要模块化、规范化，控制开关不能太复杂，太多，要便于查找故障和排除故障。最后，要优化系统设计，简化硬件电路，使系统的操作顺序简单明了，必要的时候考虑软件是否要设置加密功能，使固化到单片机内的用户程序不被非法复制。

3、单片机应用系统设计

单片机应用系统开发的一般可分为五个阶段，第一阶段的任务是确定总体设计方案，需要完成用户需求分析与方案的调研，目的是通过对市场及用的了解明确应用系统的设计目标机技术指标。根据需求分析与方案调研进行可行性分析。第二阶段的主要任务是系统的详细设计与制作，主要包括硬件设计和软件设计。硬件设计的任务是根据总体设计需求，设计系统的硬件电路原理图，并初步设计印制电路板等。第三阶段是仿真调试，分为硬件调试、软件调试和系统联调三个过程。硬件调试是利用开发系统基本测试仪器（万用表、示波器等），通过执行开发系统有关命令或测试程序，检查用户系统硬件中存在的故障。软件调试时通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。系统联调是指让用户系统的软件在其硬件上实际运行，并进行软、硬联合调试。第四阶段的任务是程序固化及独立运行。第五阶段的任务是文件编制阶段，文件应包括任务描述；设计的指导思想及设计方案论证；性能测定及现场试用报告与说明。

二、单片机的选型

1、单片机的性能指标

目前的单片机有4位机、8位机、16位机及32位机等几种。单片机的位数是由其内核CPU的位数决定的。位数越多，单片机处理数据的能力就越强。单片机的运行速度取决于外部晶振或外部时钟信号的频率。如89C51的外部时钟频率可达24MHz。单片机运行速度高则执行速度块，但功耗也会相应地增加。单片机的程序存储器结构类型主要有ROM和RAM。在一些自动监测仪表及电池供电的产品中，低功耗是主要的技术指标，通常采用HCMOS工艺的单片机在低电压下工作单片机的封装一般有DIP、QFP、PLCC等类型，应从印制板的尺寸、加工手段、购买途径及成本等方面综合考虑。

2、单片机的选型原则

单片机的选型一般有三个原则，一是单片机的系统适应性，它是指能否用这个单片机完成应用系统的控制任务。主要考虑的因素有：是否有合适的计算处理能力？是否有所需的端口部件？是否有所需的中断源及定时器？是否有所需的I/O端口数？二是单片机的可开发性，开发工具的使用时单片机应用系统开发的必须手段，是选择单片机的一个重要依据。主要考虑的因素有：开发环境、调试工具、在线BBS服务及应用支持。三是制造商历史及可购买性，要考虑产品的性价比是否可靠？所以，依据这三个原则，应该可以选择出最适用于具体应用系统的单片机。

三、单片机的抗干扰技术

1、干扰的来源

用信号外的噪声或造成恶劣影响的变化部分的总称为干扰。在进行单片机应用产品的开发过程中，我们经常碰到一个很棘手的问题，即在实验室环境下系统运行的正常，但小批量生产并安装在工作现场后，却出现一些不太规律、不太正常的现象。究其原因主要是系统的抗干扰设计不全面，导致应用系统的工作不可靠。引起单片机控制系统干扰的主要原因有三类，分别是供电系统的干扰、过程通道的干扰和空间电磁波的干扰。电源开关的通断、电机和大的用电设备的启停都会使供电电网发生波动，受这些因素的影响，电网上常常出现几百伏甚至几千伏的尖峰脉冲干扰。

2、硬件抗干扰技术

常用的硬件抗干扰技术主要有隔离技术、接地技术、去耦技术、滤波技术及屏蔽技术。在单片机系统中，为了提高供电系统的质量，防止窜入干扰，建议采用单片机输入电源与强电设备动力电源分开，采用具有静电屏蔽和抗电磁干扰的隔离电源变压器，采用独立功能块单独供电，并用集成稳压块实现两级稳压。尽量提高接口器件的电源电压，提高接口的抗干扰能力。过程通道时系统输入、输出以及单片机之间进行信息传输的路径。由于输入输出对象与单片机之间连接线长，容易窜入干扰，必须抑制。

3、软件抗干扰技术

单片机应用系统的抗干扰性不可能完全依靠硬件解决，软件抗干扰设计也是防止和消除应用系统故障的重要途径。一旦单片机因干扰而使得程序计数器PC偏离了原定的值，程序便脱离正常运行轨道，出现操作数数值改变或将操作数当作操作码的“跑飞”现象。此时，可采用软件陷阱和“看门狗”技术使程序恢复到正常状态。所谓软件陷阱，是指可以使混乱的程序恢复正常运行或使“跑飞”的程序恢复到初始状态的一系列指令。如NOP指令、LJMP指令等。程序运行监视系统又称“看门狗”。“看门狗”就是一个剑士跟踪定时器，应用“看门狗”技术可以使单片机从死循环中恢复到正常状态。

参考文献：

单片机原理及接口技术篇8

Key words： Internet +；microcontrollers；teaching reform

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）21-0165-02

0 引言

“互联网+”是创新2.0下的互联网发展的新业态，是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态。“互联网+”是互联网思维的进一步实践成果，推动经济形态不断地发生演变，从而带动社会经济实体的生命力，为改革、创新、发展提供广阔的网络平台。互联网+”是两化融合的升级版，将互联网作为当前信息化发展的核心特征提取出来，并与工业、商业、金融业等服务业的全面融合，其具体的应用包括工业、金融、商贸、智慧城市、通信、交通、民生、旅游、医疗、教育等方面。这个充满创新的“互联网+”时代，给相关的技术人员带来了机遇和挑战。

本文重点探讨了在“互联网+”时代技术背景下，如何有效把握单片机相关的教学内容和实践方法的改革，才能突出培养学生运用所学知识和技能解决实际问题的综合应用能力。

1 单片机教学与“互联网+”时代技术的特点

《单片机原理与应用》是工科院校相关专业的重要的专业必修课，是一门集电子、计算机、语言编程等技术的应用性很强的课程[1-2]。了解单片机的工作原理，掌握单片机技术，将理论知识指导实践生产，成为相关专业大学生的重要任务[3]。传统的单片机教学方式，学生可掌握单片机的基础编程方法和接口基本使用，而结合实际需求针对具体功能的单片机系统的综合设计能力还有一定的欠缺。目前的单片机教学中，存在着理论课和实验课结合力度不强，实验内容陈旧、缺乏时效性，综合实验难以开展，教学方法陈旧，实践教学重视度不够，并且实验手段单一且脱离实际，对实践操作考核针对性不强等不足之处。“互联网+”时代对单片机或嵌入式教学改革提供了机遇与挑战，并对单片机教学在教学内容、教学方法和课程体系设置上都提出新的迫切要求。 “互联网+”时代的技术载体是物联网技术，其是物联网思维的进一步实践成果。物联网架构的三个层次包括感知层、网络层和应用层，其关键技术都涉及到单片机嵌入式系统的具体应用，这也为单片机教学改革提供了很好的教学题材、研究内容、方法探讨。将“互联网+”的相关技术应用到“单片机原理与应用”这门以实践为主的教学中，锻炼学生解决实际问题的综合设计能力，为学生将来在“互联网+”时代相关产业的就业提供技术储备。

2 教学内容和方法改革

传统的微机原理、单片机和嵌入式系统等相关课程传统的教学内容是8086、51内核、ARM7内核单片机硬件结构、指令系统、汇编程序设计、中断技术、定时器/计数器、串行通信、存储器扩展技术、接口系统软硬件设计等。结合“互联网+”时代的产业技术要求，计划将单片机整个教学过程更改为基础理论研究和实践动手创造两个阶段。基础理论研究阶段即采取课堂集中授课的方式完成，其课程包括微机原理接口与技术、单片机原理和嵌入式系统原理及应用三门课程，此三门课具备实践为主的特点，需要增加实验课程的课时比例，各课程若总课时设定为48学时，实验课时最低要保证16学时。同时结合“互联网+”时代的相关技术和应用在基础理论研究教学任务完成后，增加实践动手创造必要阶段，即在大三大四增加单片机课程设计阶段及开展嵌入式短学期学习，特别是针对物联网专业的学生，开展卓越工程师计划，让学生进公司进研发团队，可参与具体的物联网相关嵌入式产品设计。具体教学内容和方法改革如下。

2.1 课堂教学内容和课时安排

“互联网+”时代的单片机课程的教学重点在于如何将单片机与无线通信的“互联网+”技术紧密联系在一起。单片机的课程基础包括C语言、模拟电路、数字电路等课程，在进行单片机正式授课内容前，教学安排中要学生对重点基础课程内容进行对应的复习。传统的单片机课程内容一般离不开89C51相关的内容，这里建议单片机课程的对象可以采用新型市场上比较热门的芯片进行对应的介绍学习，笔者课堂教学采用意法半导体主控制芯片STM8，总课时一般设定在至少48学时，实验课时至少设置在16学时。32学时的课堂教学计划见表1。此教学计划中只针对性的讲述STM8单片机常用的汇编指令以及循环和跳转等汇编语言程序设计方法，重点讲解单片机C语言程序设计和物联网基础知识的教学内容，重点让学生掌握单片机最小系统以及应用设计方法的教学内容。

其中，用10学时进行嵌入式产品设计基础知识学习，包括GPRS接口、蓝牙接口、WIFI接口、GPS接口、温湿度传感器接口等，并提供给学生相关的学习资料和调试源代码及过程，此过程以学生自主消化吸收为主。这一部分知识的掌握好坏程度在后续的单片机课程设计阶段将得到进一步的提高。

2.2 基础实验内容和课时安排

课程的基本实验安排是至少16个学时，与32个学时的课堂教学穿插进行，有效提高学生动手能力及学生学习掌握STM8片内资源使用及相关类似单片机的开发环境安装、开发工具使用单片机软件的编程方法。在实验过程中，采用STM8单片机实验箱，实验2人一组，编程语言采用C语言为主，汇编语言为辅的方式，完成4个题目的实验内容。实验题目以及内容要求见表2。

这6个实验涵盖了学习任何一种单片机的基本思路和STM8单片机的程序设计的具体课堂教学内容。在整个实验过程中，建议学生上机之前对实验内容进行了解，上机过程中集中时间进行调试，在实验教师的帮助下，学生了解单片机的使用方法及掌握单片机编程知识的基础上，进一步加强其发现问题以及解决问题的能力，为后续的短学期课程设计以及毕业设计的进一步实践打下坚实的理论基础。

2.3 课程设计内容和课时安排

在学生完成单片机的课堂教学以及基础实验内容后，在大二下学期即可安排短学期进行单片机课程设计，时间安排在两周较好，课程设计内容为设计实现一个完整功能的单片机应用系统（这里强调不局限某种单片机），学生2-3人一组，每个组成员项目分工，最终课程设计考核采用现场实物与PPT答辩的方式，在这个过程中，每个小组成员通过查阅论文资料选择自己小组的设计题目，然后题目需有教师确认后方能进行。学生整个过程中，主动完成设计总体方案、设计原理图与PCB、最后焊接PCB板、硬件调试、软件调试等一系列实践相结合的工作，其中教师需要安排4个学时的答疑时间给同学，帮忙解决一些同学解决不了的问题。在课程设计考核过程中，学生以组为单位汇报PPT（PPT内容必须包括项目进行过程中遇到的问题，如何解决的），教师集中评点，指出各小组设计方案中的优缺点，给班级同学一个共同交流学习经验的机会，同时也培养了学生的学习兴趣和创作热情。

该课程设计目的是锻炼学生动手、编程能力，通过该课程设计，学生可理论联系实际，充分了解项目从选题、立项、分析到完成的整体过程。对于大学生创新、自学、动手等能力及专业热情都有较好的培养，为学生在后续专业学习和实践打下坚实的技术基础，同时也为学生参与大学生国家或省级电子设计大赛、飞思卡尔大学生智能车比赛、全国大学生物联网创新创业等竞赛提供有力的技术保证。基于本课程整体教学改革实践的成果，本校仅在2015年期间，部级省级电子设计大赛、飞思卡尔、物理网创新创业大赛中取得一等奖共计5项，其他奖项若干，也为后续相关竞赛积累了丰富的经验。

单片机原理及接口技术篇9

关键词:微机原理;接口技术;实验教学;教学改革

中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0187-03

《微机原理与接口技术》是工科学生必修的一门重要的专业基础课,通过该课程的教学,使学生能够利用单片微机器件进行硬件电路设计与软件编程开发,为社会培养高素质的建设人才。该门课专业技术性极强,无论从课程本身的特点,还是从专业素质的培养来看,加强该课程的实验教学都是很重要的。有关基础知识、基本原理、基本方法,必须靠大量的上机实践和动手实验,才能加深理解并且较好地掌握。通过实验可以培养学生利用计算机技术和编程手段分析、解决专业领域的各种问题的能力和意识,并进一步感受微机发展的新技术和新方法。因此微机实验教学是整个微机教学中重要的环节,它与理论课程相得益彰,是课堂教学内容的补充、延伸和深化,通过与课堂教学的密切配合,使《微机原理与接口技术》真正成为专业的主干技术基础课。

实验教学环节作为《微机原理与接口技术》课程的重要组成部分,许多高校已把微机原理与接口技术实验单独列为一门课,紧随理论课开设,并且单独计算学分。然而实验教学还存在着一些教材、教学内容、教学方法以及考核方式等方面的问题,不利于学生能力的培养及向素质教育的转化,本文结合我校的实际情况,对微机原理课程的实验教学改革进行了探讨。

一、深化教学内容改革,实施高效教学

微机原理与接口技术实验作为一门专业基础课实验,对培养学生今后从事信息系统设计、研究、开发和应用起着极其关键的作用,结合其课程特点,充实实验内容,使之集知识性、设计性和综合性于一体。微机原理与接口技术实验内容主要包含以下几部分:

(一)原理部分

包括8086/8088指令系统与汇编语言程序设计、存储器与I/O机理的认知等内容,着重帮助学生熟练掌握计算机及其基本组成部分的工作原理和工作机制,训练和培养学生运用汇编语言编写应用程序,解决实际问题的能力。

(二)接口部分

包括典型的可编程接口芯片的扩展、性能验证及输入输出应用等内容,主要包括可编程中断控制器8259、可编程定时器8253、可编程接口芯片8255和8251以及模数(A/D)和数模(D/A)转换等,着重培养学生应用典型可编程接口芯片和数字电路芯片进行I/O接口设计和扩展的能力。

(三)综合应用

包括多种接口芯片的组合、自动实时控制等方面的内容,着重培养学生综合应用微机原理和接口技术进行设计、调试微机应用系统的能力,解决实际问题。

参考以上实验内容,我校编订的实验教材分为软件部分和硬件部分两部分实验内容。软件部分为汇编语言程序设计,主要让学生熟悉8086的指令系统、DOS功能调用以及BIOS中断调用,要求学生掌握基本的程序设计和调试方法,能熟练掌握基本的编程与调试技巧。硬件部分为接口部分,是根据学校购买的硬件接口实验箱以及所配套的软件等进行编制而成的,主要让学生熟悉各种接口芯片的编程方法,实验涵盖了基本的接口技术,包含验证性实验以及综合设计类实验。验证性实验要求学生根据接口电路图编写实验程序、验证实验功能。设计性实验要求学生自己设计接口电路、画出流程图并编写出接口程序,注重设计性。

二、合理选择实验内容,层次教学,从基础到深入,循序渐进

微机原理与接口技术的实验教学过程主要分为四个层次,循序渐进,逐渐提高学生的实验分析能力以及创新能力。

(一)软件基础性实验

软件基础性实验主要是验证性实验和简单的程序设计,目的是让学生熟悉编程环境,学会利用不同的调试工具调试汇编语言程序,并学会根据流程图编写简单程序。在这个过程中,主要是为了让学生明确实验的目的、步骤以及方法。以第一次实验为例,该实验的目的是:(1)让学生掌握debug的常用命令,学会用debug和Emu8086调试程序;(2)让学生深入了解数据在存储器中的存取办法,以及堆栈中数据的压入和弹出;(3)让学生掌握各种寻址办法以及简单指令的执行过程。在教学过程中,我们先让学生在预习报告里通过理论分析写好各个实验内容的答案。然后在debug中完成这些实验,让他们熟悉在debug中如何利用R命令修改寄存器;熟悉如何利用E或者F命令修改内存单元;熟悉如何利用D命令或者单步执行命令T查看内存单元和单步运行程序并查看寄存器和标志位的值等。接下来再介绍另外一个调试工具Emu8086,并让他们在Emu8086上完成刚才的实验,然后比较Emu8086和debug在汇编语言程序调试方面的异同点以及各自的优缺点,为他们在后面的软件设计实验中可以充分熟悉利用不同的调试工具来进行调试做好准备,最后通过上面两种不同的调试工具所得到的结果和理论分析的结果进行比较。

(二)软件设计性实验

软件部分的设计性实验主要是提高学生分析问题、解决问题的能力。在这个过程中学生需根据实验内容要求,画出实验流程图,并根据实验流程编写程序,然后进行调试验证。在这个阶段的实验教学中,教师通过分析实验目的和要求,启发学生根据要求画出流程图,然后在教师的辅助下完成程序代码的编写。比如在做“两个多位十进制数相加”的实验时,由于要显示被加数、加数和结果,这边就可以提示学生利用DOS功能调用中的9号或者2号显示功能。通过提示,让学生回忆理论课堂中讲过的这部分内容,并让他们清楚9号和2号DOS显示功能使用时的区别。当学生完成显示部分程序之后,就可以开始编写两个数相加部分的程序了,但是因为题目中要求的是十进制数相加,而汇编语言中默认的是按十六进制数相加,所以这边可以采用提问的方式对学生进行提示,这时候学生就会知道要将结果进行十进制调整转化为十进制了。由于是多位相加,所以应该根据位数来定义循环相加的次数,并对进位位进行处理等。通过这样的引导,学生就很容易画出实验流程图,然后编写出程序,完成这部分设计性实验。

(三)硬件设计性实验

硬件设计性实验主要是让学生熟悉各种接口芯片的程序编写方法以及工作原理,包括可编程定时器8253、并行通信和可编程接口芯片8255、串行通信和可编程接口芯片8251、可编程中断控制器8259、模数(A/D)和数模(D/A)转换以及8237DMA控制器等。通过这部分实验内容的学习,可以着重培养学生应用典型可编程接口芯片和数字电路芯片进行I/O接口设计和扩展的能力。比如通过“交通灯控制”实验,可以让学生明白如何设置控制字来控制各端口的工作方式、各个端口在不同工作方式下的状态以及各端口的输入和输出等。

(四)硬件综合性实验

硬件综合性实验是运用所学知识构建具有一定意义的实用系统,学习和掌握微机中常用接口电路的应用和设计技术,充分认识理论知识对应用技术的指导性作用,进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼,通过综合设计性实验使学生的设计水平和对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。

三、多种教学方法相结合,提高教学效率

教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标,完成共同的教学任务,在教学过程中运用的方式与手段的总称。在微机原理与接口技术的实验中,根据以上实验程度的层次要求,我们采用不同的教学方法进行教学,这样可以取得更好的教学效果。

(一)演示法在基础实验教学中的使用

演示法是指教师通过展示实物、教具,进行示范性实验,或通过现代化教学手段,使学生获取知识的教学方法。对于软件基础性实验以及硬件设备基础实验我们可以采用演示法进行教学。由于学生在刚接触微机原理与接口技术实验课时,对汇编语言调试工具并不熟悉,所以在这一阶段的教学过程中,我们可以适当的进行演示,以提高学生学习效率。比如在做“汇编语言的编写与调试实验”时,我们可以在教师电脑上对debug和Emu8086的程序书写过程以及调试方法、步骤等进行演示,让学生深入了解这些软件的使用方法。对第一次接触硬件基础实验时,我们同样先向学生演示实验室硬件配套实验箱以及配套软件的操作方式以及调试过程,比如我校采用的是清华大学科教仪器厂的TPC2003A实验箱,其配套软件为TPC-USB,在课堂上我们可以以一个简单的实验为例,接上导线,连上硬件,然后通过演示,可以让学生熟悉实验箱,并熟悉利用这个软件进行编写、调试、运行程序等实验步骤,对后续的设计实验中学生能熟练利用这些配套软件来进行实验设计起到了很大的帮助作用。

(二)启发式教学在设计实验教学中的使用

启发式教学是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,调动学生的学习主动性和积极性,促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。在汇编语言软件和接口硬件设计实验中,我们可以采用启发式教学的方法。根据设计实验要求,教师对学生进行适当的启发和引导,让学生在教师的帮助下独立完成实验的设计和调试,发挥自己的主动性和创造性。

(三)讨论法在综合实验教学中的使用

讨论法就是学生根据教师所提出的问题,在集体中相互交流小组的观点或个人的看法,相互启发、相互学习的一种教学方法。在综合设计实验这一阶段,学生2～3人为一个小组,通过学生之间的讨论以及资料查询等,取长补短以完成整个设计。这样不仅可以引发学生的学习兴趣,使学生感到自我存在的价值,激发学生的智慧,也可以让学生进行积极的思维活动。况且某些学生的独特见解许多时候更胜于教师循规蹈矩的讲解,有利于学生巩固和加强对基本概念和理论的理解和掌握。

四、严格要求学生,培养学生积极的学习态度

实验教学是课堂教学的补充、延伸和深化,是课程教学的重要组成部分。实验教学的目的就是通过与课堂教学的密切配合,巩固和扩充课堂讲授的理论知识,加深对课堂教学内容的理解;训练科学实验的基本技能和方法,养成严谨的科学态度和工作作风,培养运用所学理论知识独立分析、解决实际问题的能力和实际动手能力。为了完成以上的实验目的,我们要求学生在进行微机原理与接口实验过程中完成以下任务要求:

(一)实验预习

在每一次实验课之前,学生都必须写好预习报告。要明确实验目的和要求,在实验报告上画出程序流程图并编写出程序(硬件设计实验还需要画出电路图)。

(二)课堂实验验证

在实验课堂上学生通过对预习报告中的设计方案进行调试和修改,直至符合实验要求为止。

(三)完成实验报告

实验结束之后,学生都必须完成实验报告,并对实验内容进行总结,对实验结果进行分析和讨论。

五、完善实验课程考核方式

对学生进行实验考核是验证学生掌握所学知识的一种手段,也是督促学生钻研基本理论和提高基本技能的重要措施。为了有效提高微机原理与接口技术实验教学的质量,更好的检验实验教学的效果,我们采用现场实验操作的方式进行期末考核。考核的题目由教师在考试之前准备若干份,然后由学生现场抽签决定。考试的成绩由教师在学生的操作过程中,根据学生对所涉及题目要求的设计方案、程序设计代码、动手验证操作以及故障排除等方面进行给分。学生最后的综合成绩包括其期末实验考核成绩、实验报告成绩、平时完成实验情况及出勤表现等来进行综合评定。制定一个严格的考核方式有利于提高学生的学习积极性及主动性,并能在平时实验过程中以及期末考核中了解学生掌握实验的情况,对于今后改进实验教学有很大的帮助。

六、结语

微机原理与接口技术的实验教学是一个长期的过程,只有不断总结实验教学经验,改善实验环境,探索实验教学新方法,提高自身业务素质与管理水平,才能培养出满足社会需求的高素质的人才。

参考文献

[1]周荷琴,吴秀清.微型计算机原理与接口技术(第三版)[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2004.

[2]陶龙芳.微机原理与应用实验(第一版)[M].北京:中央广播电视大学出版社,1998.

[3]洪金明.对《微机原理与接口技术》实验教学改革的探讨[J].长沙通信职业技术学院学报,2005,(4).

单片机原理及接口技术篇10

关键字:说课;“听、看、练”结合;“教、学、做”合一

说课是授课教师在充分备课的基础上,向专家和同行陈述其教学设计过程及进行教学设计的理论依据,专家和同行教师进行评说和共同讨论,确定改进意见,再由授课教师依据其指导性意见对教学设计和过程进行修改和完善的教学研究活动形式,其主旨在于提高课堂教学效率和教师教学业务素质与教学科研水平。本文结合湖南电气职业技术学院应用电子技术专业的培养方案,以单片机课程进行说课活动。

一、应用电子技术专业培养目标

学生应具有对电子电路进行分析和初步设计、制作和调试的能力,具备从事电子产品和设备的“智能化”改造和开发能力。

二、课程性质和教学目标

单片机原理及应用课程是应用电子技术专业的一门核心课程,可以培养学生应用单片机进行电子电路设计的能力。本课程的最终目的是:培养具备单片机应用能力的高素质、高技能应用型人才。

三、教材选用

目前湖南电气职业技术学院单片机课程选用的教材为电子信息通信类21世纪高职高专规划教材《单片机应用技术》,由倪志莲主编。课程组正在进行校本教材的编写工作。

四、课程教学设计

1.指导思想

本课程的教学重点在于培养学生的实践技能和创新意识,以培养应用型人才为目的,以提高学生的实践技能为目标,突出能力培养,体现实用性原则。

2.项目化教学设计

3.贯穿于整个教学的项目图

4.项目分解基本知识模块

5.基本知识模块再分解

模块一单片机内部资源与指令系统:①楼层报警系统的演示(项目);②基本结构(存储器、SFR、部分引脚、复位电路、晶振电路、I/O口线);③仿真、实验装置的介绍、使用;④实验部分(程序下载、调试、程序改错);⑤实训部分(应用延时实现流水灯设计)。

模块二汇编语言程序设计:①顺序程序设计;②分支程序设计;③循环程序设计;④实验部分(方波信号发生器;忙音发生器);⑤实训部分(简易交通灯设计)。

模块三外部接口实现:①按键输入应用;②按键去抖应用;③LED数码显示原理及应用;④LED动态扫描原理及应用;⑤实验部分(P1口输入实验;LED动态扫描显示);⑥实训部分(按键序号显示)。

模块四中断系统、定时器/计数器的应用:①TCON介绍;②IE介绍;③TMOD介绍;④定时计数初值计算;⑤实验部分(电子琴);⑥实训部分(应用定时/计数器设计流水灯)。

模块五外部存储器应用:①外部存储器扩展原理;②SRAM 6264芯片;③计数器设计原理;④实验部分(外部数据存储器实验);⑤实训部分(两位计数器设计)。

模块六并行口扩展:①74LS373应用;②实验部分(74LS373应用);③实训部分(应用74LS373进行流水灯设计)。

模块七模/数、数/模转换:①模/数转换芯片介绍;②数/模转换芯片介绍;③PWM波形设计;④实验部分(ADC0809实验);⑤实训部分(直流电机调速程序设计)。

模块八LED点阵显示:①LED点阵显示原理;②LED点阵编程;③实验部分(LED点阵显示实验);④实训部分(一位计数器设计并利用LED点阵显示)。

模块九综合训练:将模块一中的项目利用模块二到模块八里面的内容实现。

6.课程的重点、难点及解决办法

(1)重点:硬件结构、指令系统、软件编程、内部资源的应用、各种接口设计及接口驱动软件设计、最终根据需求设计一个应用系统。

(2)难点及解决办法:①片内的存储器结构:要把存储器的类型介绍清楚,画出各种存储器的结构图;②4个并行口应用:结合并行口的硬件结构图和端口的用途来介绍;③扩展I/O:讲清楚74LS373芯片,应用74LS373芯片编程;④键盘/显示器接口应用:要把软硬件结合起来讲,尤其是软件中的每一条指令对应的硬件动作一定要结合起来,讲课时边讲边演示。

7.教学设施及教学环境

采用一体化教学,所有教学均在单片机实验室进行,单片机实验室配有单片机实验箱22套,并配备计算机、示波器、编程器、仿真器、焊接工具及各类电子芯片原件等,学生可以自行设计单片机硬件电路,设计单片机控制程序,自行安装电路板,对整个系统进行调试。

五、课程教学方法

①项目驱动法:该方法是本课程教学的总体方法,通过对项目分解获得相关知识和技能模块;②模块教学法:根据项目分解得到知识模块,以此模块作为教学内容的基本单元,教学目标明确;③听看练结合法:将“听、看、练”融为一体,这种教学方法特别适合于在实验室开展教学;④问题探究法:教师提出典型的问题,然后加以分析,并提出解决办法,使学生从中领会思路,学会解决问题的办法;⑤现场演示法;⑥开放式教学:实验/实训室在空余时间对学生开放,学生自己预约时间,自行设计实验方案和步骤,完成实验项目或开展创新的实验项目,这种模式能充分提高学生独立思考问题和解决问题的能力,贯彻了因材施教的指导思想。

六、考核方法

为了培养学生的实践动手能力,本课程以实践考查为主。具体为:考查每个模块学习任务的完成情况,按完成的多少分别记A、B、C、D四等,最后结合理论知识考试给出期评成绩。期评成绩=平时成绩(20%)+实践成绩(40%)+期考成绩(40%)。