单片机原理论文精选(九篇)
前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的单片机原理论文主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。
第1篇：单片机原理论文范文
关键词：创新能力 培养 课程改革 实践
党的十报告中指出：“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。同志提出的“中国特色、世界水平的现代教育”是“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的重要组成部分。刘延东同志在2014年高校咨询会上也提出：“要把立德树人、提高质量贯穿综合改革全过程，创新人才培养机制，切实落实人才培养中心地位”。当前，高校在人才培养模式、课程教学内容和方法、实践教学环节等方面还存在着一些不足，如何培养创新人才是高校教育工作者需要着重关注和实践的课题。我校电气信息类专业结合2014版培养计划修订，做了部分课程的教学改革与实践尝试，现与大家交流学习。
一、主要改革内容及实施情况
（一）充分发挥培养计划在引领学生创新能力
在2014级电类学生培养计划修订中，对电类三个专业的学科基础课、专业核心课、专业方向课、专业选修课、集中实践教学环节进行课程调整、学时调整。充分发挥培养计划在引领学生创新能力培养中的核心作用。
（1）2014级船舶电子电气工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是将“单片机原理及应用”课程（36+20）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验分别独立的两门课程。
在专业核心课中：取消了“船舶通信与导航”课，改列为专业选修课。
在专业选修课中：取消了电子综合设计辅导（2学分、24+8学时、第5学期）课，新增加了“电子技术创新实验辅导”实验课程（1学分、32学时实验、第5学期）。
在集中实践教学环节中：一是取消了“电子技术课程设计”（2学分、2周、第3学期）新增了针对性更强的两门“模拟电子技术课程设计”（1.5学分、1.5周、第4学期）及“数字电子技术课程设计”（1学分、1周、第4学期）课；二是将“单片机课程设计”（1学分、1周、第5学期）改成（1.5学分、1.5周、第4学期）；三是取消了“船舶电气设计与检验课程设计”（1学分、1周、第6学期），新增了“船舶机舱测控系统课程设计”（1.5学分、1.5周、第6学期）。
（2）2014级电气工程及其自动化专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是取消了“电气工程导论”课程；二是取消了“计算机辅助设计”，新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；三是将“单片机原理及应用”课程（42+16）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；四是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验独立的两门课程。
在专业核心课中：一是将“单片机原理及应用”调整到学科基础课；二是取消了“供配电系统”课程（2.5学分、36+4学时、第7学期），改增为“工厂供电”课程（3学分、40+8、第7学期）；三是将“检测与转换技术”（2学分、26+6学时、第4学期）学分调整为（2.5学分、28+12学时、第4学期）；四是将“自动控制原理”课程（3.5学分、48+8学时、第5学期）学分调整为（4学分、52+12学时、第5学期）。
在专业方向课中：一是取消了“变压器应用技术”课程（2学分、28+4学时、第7学期）；二是取消了“船舶动力装置与辅助机械”（2学分、28+4学时、第6学期）课；
在专业选修课中：一是取消了6门课程，分别是：信号与系统、文献检索、企业管理、电气工程专题讲座、集散控制系统、电子综合设计辅导；二是新增“电子技术创新实验辅导”（1学分、32学时实验、第5学期）、“新能源技术”（1学分、16学时、第5学期）两门课程；三是将“AUTOCAD”课程（2学分、16+16上机、第5学期）改为实验课程（1学分、32学上机、第5学期）。
在集中实践教学环节中：一是取消了“专业综合课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“测控技术课程设计”（1学分、1周、第5学期）及“电气控制技术课程设计” （1学分、1周、第6学期）两门课程。
（3）2014级电子信息工程专业教学计划修订情况
在学科基础课中：一是取消“计算机辅助设计”（16+16）课，改成了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是增加了由专业核心课调整来“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论（56）与实验（16） 两门独立的课程。
在专业核心课中：取消了“信息论与编码”（24+8）课程并调整“单片机原理及应用”课程（40+16）到学科基础课。
在专业方向课中：一是在通信系统方向：将“程控交换”（32）课程换成为“移动通信”（22+10）课程；二是在嵌入系统方向：将“ARM处理器原理及应用”改为“嵌入式系统”（22+10），新增“ 计算机操作系统”（16+16（上机））及调整来“ 电子综合设计辅导”（16+16）；而“DSP原理及应用”、 “多媒体技术”、“ 电子设计自动化”调整到专业选修课中；三是取消了电子系统设计方向。
在专业选修课中：一是取消了“复变函数与积分变换”、“JaVa语言程序设计”、“数据结构”、“数据库技术及应用”、“Linux软件设计”、“计算机接口与通信”、“自动控制原理”、“电视原理”8门课程；二是由专业方向课调整来“DSP原理及应用”、“多媒体技术”、“电子设计自动化”3门选修课；三是新增“专业导论”、“学科前沿信息”、“新能源技术”、“现代控制理论[双语] ”、“信息论与编码”、“集成电路设计”、“计算机网络安全”7门课程。
在集中实践教学环节中：一是取消了“电子设计方向专业课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“工程训练C”（1周，1学分），调整了“模拟电子技术课程设计”（2周，2学分）、“数字电子技术课程设计”（2周，2学分）、“单片机原理及应用课程设计”（4周，2学分）。
（二）加强几门关键课程的课改示范工作，提升课程在电子能力培养中的关键作用
（1）电子综合设计辅导课程的教改实施情况
电子综合设计辅导课程是训练学生综合设计能力的课程。学院2009年起将原来的“电装实习”改成（电子装配）“工程训练”和“电子综合设计辅导”（2学分、24+8学时、第5学期）两门课程，并结合课余电子制作训练作为补充。电子综合设计辅导课程每一年的设计制作内容在原有的基础上都有新增，加强设计内容的新型性和实用性，至今实验室已有50多个设计实训模数电路板。2014版培养计划中“电子综合设计辅导”课程调整为实验课程“电子技术创新实验辅导”（实验30学时）。
电子装配工艺训练对学生的知识基础要求较低，在原2010版教学计划中安排在大一第二学期进行，重点是训练学生的电子电路焊接技术，为以后的电子装配打下基础。教学时数为一周，时间上分散进行，历时半个学期。电子综合设计辅导课程是学生进行电子设计的入门课，除公选课、选修课形式外，兴趣小组形式的学习培养也是一个最有成效的环节，使得对电子设计有基础、有兴趣的同学得到充分发挥与提升能力。对电子制作训练做到有计划性，一般分为四个阶段：
第一阶段：为电子制作基本能力训练。安排在入学后的第二学期，以兴趣小组形式进行。内容主要为：焊接技术训练、认识基本元器件（学会万用表的使用）、识图、音频放大电路制作。
第二阶段：电子制作入门训练。安排在入学后的第三学期，以公选课的形式进行。主要学习绘图、制作与测量（学习Protel（Altium Designer）软件的使用，学会常用电子仪器的使用，利用波形图分析电路的工作状态，分析能力训练），内容有：简单电源电路、电动机驱动电路、光控灯开关电路、温控加热器电路等。
第三阶段：电子设计基础训练。主要是结合理论知识设计电路，安排在入学后的第四学期，以选修课的形式进行。内容有：音响电路（含音调电路、功率放大器电路）、隔离放大器电路、充电器电路等。
第四阶段：电子设计综合能力提高训练。主要为综合设计中、大规模电路，安排在入学后的第五学期，以选修课的形式进行。内容有：抢答器电路、开关电源电路、数控电源电路、无线通信电路、锁相环振荡电路、转速检测电路、充电器电路。
（2）单片机原理及应用课程的教改情况
单片机作为电子自动化控制的主要手段，其作用越来越重要。我院该课程为省级精品课程，课程组老师进行了一系列的教学实践，编写了新的教学文件，每年修改电子教案、课件，出版新的教材与实验指导书，不断完善学习资源，实施电子考试等等，为学生的自动化电子设计起到了重要的支撑作用。在2014版教学计划中理论学时改为32，实验改为独立设课，学时为32，课程设计为1.5周。单片机实验电路板全部为校内老师设计制作，实验室至今有单片机综合应用设计电路板30多件。
（3）新增电子技术实践公选课
针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始学院在二年级学生中设立“电子技术实践”公选课程，从学生学习电子技术知识的初始阶段就引导学生向技术应用方向发展，培养学生理论联系实际、实际凝练为理论知识的能力，拓展学生的创新思维能力。电子技术实践课程在一定程度上打破课程的专业界限、学科界限，使得知识、技术、信息等多方面融会贯通，在还不能完全打破现有教学模式的情况下，以教学实验班的形式增加一个补充教学环节，以音频功率放大器的设计制作为立足点，从应用目标出发搜索知识点，解决技术问题，培养思维方式。电子技术实践公选课作为教学模式创新探索，在教学过程中最大程度地改变学生被教师控制之下被动地学习的局面，改变单纯死记硬背完成学业的局面，转而让学生养成从解决问题的角度去思考、查找知识，提高学生的主观能动性、创新意识。在教学环节上将实验教学、理论教学、课程设计三点连成一线。在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求，适应技能考证的要求，适应用人单位对应用型人才的需求。
（三）编写、修订教材、教案，建立完善教师与学生教学学习资源
编写出版《电子综合设计常用模块与实例指导》、《单片机设计实例集》等实践指导教材；为学生开展考证培训修订《电子工程师考证培训讲义》等；编写新的教学文件及电子教案、课件等，建立完善教师与学生教学学习资源。
一是修订出版了《单片机实验与课程设计指导（Proteus仿真版）》、《电子设计常用模块与实例》、《单片机设计实例选集（一）》、《51系列单片机原理及应用》等实践指导性强的教材；二是在原网络课程的基础上进行了单片机慕课网站的建设，新编了150题左右的作业练习题库；三是修改2014级教学大纲、电子教案及课件；四是设计开发2014级用的新实验电路板并用于每年的学生电子设计竞赛训练。
（四）加强实践能力培训，提高学生的综合能力
加强实践能力培训，提高学科竞赛的获奖数量、提高学生、专利证书数量、提高学生电子工程师/板级工程师/电工等从职证书数量。
（1）加强了学科竞赛的辅导力度。一是组织学生电子协会，每周至少开展一次活动，以加强低年级同学的基础技能训练；二是与飞思卡尔智能汽车竞赛相结合，利用各种提高学生能力的资源，充实学生的实践活动；三是培养充实指导教师力量，2014年学院的指导教师队伍扩大至9人，落实了组队学生与指导教师的互选环节，密切指导教师与参赛学生的联系，特别是在暑期中通过明确训练计划、训练内容增加指导教师的投入精力；四是针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始在二年级学生中设立电子技术实践公选课程，在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求。
（2）重视指导学生、申报专利工作，培养科学研究能力 。通过学生课程设计、毕业设计、电子竞赛、省创新研究项目等实践，指导学生以论文或专利的形式固化研究成果，近年来学生发表的电子设计类论文、实用专利、省大学生科技创新（电子电气类）项目、国家级大学生创新创业训练项目增加明显。
（3）加强校内电子工程师等考证培训工作。学院培训中心通过了市职业技能鉴定条件验收，成立了市“职业技能鉴定所”和电工方面考证员，可进行中、高级电工，中、高级维修电工，初级电子设计工程师、板级设计工程师、单片机C语言程序设计师7种电子电气类证书的证书认定，为学生培训考评提供了极大的便利。
（4）加强了毕业设计真题实做的要求。学院将毕业设计任务早计划、早布置，以提高毕业设计论文的真题实做时间，现一般是在第7学期初就布置任务，毕业论文答辩分二次进行，在较长的时间内可给学生留出较多时间完成高质量的毕业设计论文，学生毕业设计真题实做的比例在90%以上。
（五）落实考证考级替代学分考试的制度
落实考证考级替代学分考试的制度，将提高从职能力的技能考证、考级、竞赛奖等纳入到教学学分中。
学院出台了关于《本科生毕业设计（论文）替代管理办法》（试行）的文件，规定了5类学生学业成果（考证、考级、论文、专利、竞赛奖）或经学院本科毕业设计（论文）工作小组认定可以代替毕业设计（论文）的其他成果可替代毕业设计（论文）学分。
二、实践成果
两年间，学生在电子工程师、电工考证、学科竞赛获奖方面成绩提高明显，取得电子工程师证书30 人；电工证书192人；在大学生电子设计竞赛中，获省一等奖学生为9人，二等奖学生为18人，三等奖学生为21人；在全国（省）飞思卡尔智能汽车竞赛及智能机器人大赛中获一等奖6人，特等奖2人，二等奖9人，三等奖24人。两年间，学生发表电子设计类论文10篇，取得电子设计类实用专利35项。
三、不足分析
一是教学计划改革后课时量压缩造成教师“抢课”现象，并由课程门数增多及投入精力不足造成教学改革的实践效果下降；二是团队精神在学院教改项目中体现不够，大多数教师还是安于老的教学方式，教改积极性不高，大范围的教改项目推进困难。
提高教学质量不仅需要领导重视，更需要教师的人人参与。教学改革不能停留在口号上，更应建立在教师行动上。高校要把提高教师的影响力与学生的竞争力作为学校发展的基本目标，以社会需求为导向，进一步改革人才培养模式，为社会输送合格的创新创业型应用人才。
参考文献：
[1] 唐树森，李维. 电气信息类专业基础课程综合改革的研究与实践[J]. 中国电子教育，2004，03：44-46.
[2] 张军国，刘西瑞，张健，燕飞，阚江明. 以电子设计大赛为契机 加强大学生创新能力与实践能力的培养[J]. 中国林业教育，2009，S1：93-95.
第2篇：单片机原理论文范文
关键词：单片机；电气信息类；教学改革
作者简介：杨盛（1973-），男，湖北公安人，三峡大学电气与新能源学院，工程师；陈星（1988-），女，湖北仙桃人，三峡大学电气与新能源学院，助教（湖北 宜昌 443002）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0118-02
单片机以其体积小、价格低、功能齐全、抗干扰性高、可靠性好、易于开发扩展等独特特点，被广泛应用于工业自动化及智能仪器仪表、通信设备、家用电器等各种设备仪器中。[1]“单片机应用技术”课程是本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程等电气信息类专业的主干课程，内容丰富，实践性强。本文在分析本校电气信息类专业“单片机应用技术”课程教学现状的基础上，探讨了课程教学中存在的问题及相应改革措施，切实提高学生运用单片机解决实际问题的能力。
一、“单片机应用技术”课程教学现状及存在问题
1.课程教学现状
作为电气信息类专业必修专业基础课，本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程四个专业开设了“单片机应用综合实验”课程，3.5学分，总计56学时，其中理论课24学时，实验课32学时。该门课程旨在使学生通过实验加深对单片机结构及单片机指令系统的理解，培养学生运用单片机知识解决实际问题的能力，力求使学生在完成本门课程的相关实验后，在分析问题的能力、动手能力及创新能力方面得到较大的提高，在今后的工作实践中具备独立设计、开发小型单片机应用系统及产品的能力。
课程一般在大二下学期和大三上学期开设，学生先选择理论教学班（每班120人左右）学习单片机理论知识，理论部分以介绍51系列单片机为主，内容包括：单片机概论（2学时）、MCS-51单片机结构（4学时）、单片机指令系统及汇编语言程序设计（8学时）、MCS-51系列单片机的扩展（2学时，含最小系统与程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、输入/输出口的扩展）、单片机机接口技术（8学时，含LED显示接口、8255可编程I/O扩展、键盘与单片机接口、ADC0809的原理与应用、DAC0832的原理与应用）。理论课结束时教师对学生该课程的评定成绩占课程总成绩的30％。
理论部分学完后学生进入实践教学环节（每班60人），二人一组，利用实验箱完成10个基础验证型实验，1个综合型实验，1个设计型实验，主要实验内容：实验系统的组成及软件编程、I/O口应用及扩展、定时器/计数器应用、串并转换、8155的应用、A/D与D/A转换、直流电机转速测量与控制等。实验课程结束后每人一组进行开卷考试，考试内容为实现单片机系统一个小的功能，成绩占课程总成绩的70%。
2.“单片机应用技术”课程教学存在的主要问题
（1）课程定位不准确，课程体系存在缺陷。长期以来，把“单片机应用技术”定位为专业基础课，没有考虑学生所学专业和今后就业去向，认为该门课程主要是了解掌握汇编语言、51系列单片机基本原理及编程基础，培养学生自学能力，为后续掌握其他单片机的应用打下良好的基础。但实际情况是除了参加各种学科竞赛的学生自学其他单片机知识外，由于没有后续课程支撑，大部分学生基本上只学了“单片机应用技术”课程中所涉及的内容，缺乏对单片机知识更进一步的综合训练，往往到毕业找工作时就表现出了这方面的缺陷。
（2）考核方式不合理。理论课环节采用随堂测试的模式，理论平时成绩和测试成绩占课程总成绩的30％，由于采用大班制教学，教师往往无法客观评价学生真实的理论水平；实践环节部分考勤占课程总成绩的20％，考试占课程总成绩的50％。目前的课程考核方式决定了学生重视实践教学而轻理论教学，学生往往在理论课上不学习而来实验室恶补，且学生理论基础的缺失给实践环节带来很大困难，存在理论与实践教学脱节现象，教师对学生实验过程缺乏评价。
（3）实践教学条件不足。目前本校每年有近千名学生进入实验室完成单片机实践教学环节，原有40套实验设备（实验箱+电脑）仅能勉强满足教学要求，无法对学生开放；由于实验箱内部硬件资源和结构固定，学生实验时只需用导线连接部分模块、输入程序即可调试观察实验结果，并不能真正理解其硬件电路原理，更谈不上硬件电路设计，限制了学生综合分析设计能力和创新能力的培养。
（4）实验教学模式落后。实验课以教师为主，学生在规定时间内按照实验指导书要求完成规定实验内容，实验程序大多参考实验指导书所附参考程序，不利于发挥学生的主观积极性，部分学生是慑于实验考核的严格性来完成实践环节；由于实行选课制，各专业学生混选，水平参差不齐，实验课上指导教师要花大量的时间来讲解实验原理，无法针对专业要求进行专项训练，更勿论因材施教。
二、“单片机应用技术”课程教学改革措施
针对课程教学中存在的主要问题，结合实验室建设情况，本校从以下几方面着手进行了课程教学改革：
1.明确课程定位，完善课程体系
课程定位为电气信息类专业必修专业基础课，经教师讨论认为由于各专业依托行业背景不同，应区别对待：该门课程应作为自动化专业、电子信息工程专业的专业课，强调工程实际应用能力培养，增加单片机系统的实践环节教学；而对电气工程及其自动化专业，由于其就业方向的特殊性，可以仅定位为专业基础课。
课程内容上，随着各种高性能、新型号单片机地推出，任课教师都有一个疑问：继续给学生讲授51单片机吗，是讲C语言还是继续讲汇编语言？经探讨认为：目前51系列单片机在高校课堂仍属主流，要把51单片机讲好讲透，确实提高学生动手能力和综合素质，课堂上可引入其他型号单片机及单片机最新动态，通过引导学生完成综述性论文开拓其视野，至于是用C语言还是用汇编语言的问题，认为作为基础，学生应掌握汇编语言，更加清楚地了解单片机内部结构和其中内容变化，对有兴趣有能力的学生可以作更高要求，如对毕业设计学生和参加各类学科竞赛的学生要求可用C语言或C语言与汇编语言混合编程。
课程体系上，作为基础内容将原来“单片机应用综合实验”课程理论部分剥离出来成为“单片机原理及应用”课程，32学时2学分，单独考试，实践课程仍为“单片机应用综合实验”，维持32学时不变；对自动化专业、电子信息工程专业和通信工程专业学生开设“课程设计”（1学分，必修）、“DSP技术与应用”（2学分，选修）、“嵌入式系统”（2学分，选修）作为进阶，电气工程及其自动化专业学生亦可选修；高阶部分鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动，激发学生的积极性，提高学生综合应用和创新能力。
2.改革课程考核方式
原来“单片机应用综合实验”课程分成两门课后，“单片机原理及应用”课程在上半学期学习，单独考试，平时成绩占30%，考试成绩占70%，学生考试合格后下半学期再修“单片机应用综合实验”课程，确保学生进入实验室之前已具备相应的理论基础。“单片机应用综合实验”成绩由平时成绩（占20%）、作业成绩（占20%）、考试成绩（占60%）三部分组成，其中平时成绩综合实验出勤、预习报告、实验操作和实验成功率等情况评定；作业成绩主要考量学生实验完成后相关知识的掌握情况；考试为一人一组上机开卷考试（资料仅限考生本人使用，不得使用移动存储设备），评分内容含操作、硬件连接、程序编写和实验结果。考核方式的改革基本确保了学生成绩评定的客观公平，杜绝了浑水摸鱼的现象，提高了学生的学习积极性。
3.改善实践教学条件
本校新增了40套雷迈特公司的DPJ-H型单片机实验箱及配套模块，实验箱采用“仿真式”设计思想，所有实验模块及CPU资源均对使用者开放，可结合Keil C51 μVision软件和Proteus仿真软件进行程序调试、固化，联机或脱机验证实验结果，充分满足“验证式—模仿式—探索式—开发式”的由浅入深的各种实验要求；购置了部分51实验开发板和凌阳单片机开发板供学生选用，同时可提供分立器件和开放的创新实验室，由学生自己制作系统版，完成感兴趣的实验内容，极大地激发了学生对单片机的兴趣，提高了其硬件设计能力和动手能力。
4.改革实验教学环节
（1）根据新的实验设备，重新编写了实验指导书。笔者设计编排了软件实验、硬件实验、系统设计三个方面共计16个实验内容，其中验证性实验10个，综合性实验4个，设计性实验2个，每个实验均附有作业题，取消了参考程序，但验证性试验仍给出了参考程序流程图。实验指导书后附上了实验模块原理图和仿真、开发工具使用说明，学生可以参考直接进行实验。
（2）在理论和实践教学中引入仿真开发工具Proteus。Proteus是英国Labcenter公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件，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设计等功能，是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。[2]对于各层次的实验，学生都可结合Proteus与Keil C软件进行仿真，基本了解掌握实验内容，加强了对学生系统硬件设计能力的训练。
（3）开放实验室，提高学习过程的开放性。除了验证性实验外，在完成实验作业、综合性实验和设计性实验时实验室对学生开放，指导教师主要通过启发式教学引导学生进行思考和讨论，让学生建立“从顶向下”的系统学习和设计思维以及“从底向上”的系统构建方法，实现从以教师为主到以学生为主的教学模式的转变。
（4）实行分专业选课，小班制试点。学生分专业选择实验教学班，有利于教师根据专业特点指导学生选择完成相关实验内容，针对专业应用方向加强训练；考虑到自动化专业学生相对较少（每届80人左右），对自动化专业试行小班制教学，实验时每班40人，每人一组，教师可以很好地把握每个学生的情况，做到因材施教。
（5）以课外实践促进学生实践创新能力培养。对有进一步学习单片机应用技术要求的学生，采用“竞赛+项目”的模式，鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动，参与教师的科研项目，由浅入深提升学生应用单片机的工程实践能力和创新能力。
三、结束语
经过近几年来的不断改革与探索，逐渐健全了“单片机应用技术课程”体系和教学内容、学生考评机制，改善了实验教学条件，加大了实验室开放力度，学生理论水平进步明显，实验效率和效果较以前得到大幅提高。“竞赛+项目”的模式鼓励了一批动手能力较强的学生进一步提升自我，参加各类学科竞赛和课外科技活动均取得了较好的成绩。课程实验教学环节的改革带动了本校其他电气类专业实验教学模式的改革，后续将进一步扩大小班制实验教学的范围、加大实验室开放力度，不断提高学生工程实践能力和创新能力。
参考文献：
[1]高健.目标教学法在单片机实验教学中的应用[J].中国电力教育，
第3篇：单片机原理论文范文
关键词： 《单片机应用技术》课程教学 课程改革 具体思路
1.引言
《单片机应用技术》是电气工程及自动化类专业的核心专业课程，也是一门硬件与软件相结合的实践应用性极强的综合性课程。这门课程涉及数字电路、微机原理、汇编语言程序设计等相关知识，逻辑严谨、内容抽象，不容易理解。教好《单片机应用技术》这门课程，是对教师在学识、能力、技巧诸方面的一种严峻考验。目前，我校电专业《单片机应用技术》课程教学普遍存在的问题是，大部分学生在掌握基本理论的基础上，只能看懂教师写的程序，自己动手编写程序普遍比较困难。因此，课程教学改革的目标是让学生能积极动手，将所学的知识运用到单片机产品的设计开发上，能独立设计制作一般的单片机控制电子产品，使这门课程成为学生所感兴趣的课程。笔者以“培养学生分析问题、解决问题的能力，提高实践动手能力”为目标，在《单片机应用技术》教学中从课程教学内容、教学方法、考核方法三个方面作了一些探讨。
2.教学内容的探讨
在单片机课程教学过程中，将单片机应用系统作为教学主线贯穿始终。在讲授第一堂课时，首先向学生展示并演示单片机应用系统在日常生活中的典型应用实例，如电子时钟系统、音乐电子琴系统等。通过演示学生建立了单片机应用系统的初步概念，直观地感受到了单片机应用系统的实际应用，从而明确了本课程学习的目标。
改革教学内容，最重要的是对教学内容进行精选，突出实践性环节。在教学中，教师应力求做到纵观全书，抓住关键，突出重点，解决难点；把主要时间花在讲解重要概念、基本原理和基本方法上，注重讲清难点，分析并引导学生掌握课程内容的内在关联性，而不是把一本书一堂课从头讲到尾。
《单片机应用技术》课程体系包括理论知识讲授、实验和课程设计三大部分，理论知识64课时，实验12课时，课程设计2周。在理论课教学中，按照“理论教学以应用为目的，以必需、够用为度”的原则，精选教学内容。单片机理论讲授涵盖的内容包括以下几个方面的内容：
（1）单片机概念、发展概况、以51为核心的MCS-51系列及其广泛应用。
（2）MCS-51单片机的逻辑结构，信号引脚，以及内部存储器；单片机的I/O口的功能，以及时钟电路与时序、复位方式和复位电路。
（3）单片机的寻址方式、指令系统和伪指令。
（4）程序设计的基本方法，要求学生能独立编写一些简单的程序。
（5）中断的基本概念、中断源、中断控制、中断响应过程；定时/计数器的功能、控制寄存器及工作方式的应用。
（6）串行通信的基础知识；MCS-51单片机串行口的UART结构及串行通信控制、MCS-51单片机串行口通信工作方式及其应用。
（7）I/O口的直接使用，I/O编址技术和I/O控制方式、简单I/O扩展及用8155可编程接口芯片实现I/O扩展。
（8）键盘的接口设计和程序设计、LED显示器的接口设计和程序设计。
（9）存储器扩展机构及其实现、程序存储器和数据存储器的扩展及其地址映像范围。
（10）单片机与A/D、D/A转换器的接口及其应用。
在设计实验教学时，针对教学要点设计实验内容，引导学生用不同的方法实现同一个任务，让枯燥的理论知识融会贯通到实践中去。具体实验安排为：单片机实验箱、仿真系统的认识；广告灯实验；定时/计数器实验；中断系统实验；数码管显示实验；串并口实验六个实验。
两周的课程设计是学生进行单片机应用能力的综合训练，是建立在学生已学完理论课程及实验教学和相关课程之后所进行的综合实训。可给出若干题目，学生按照长处、性格，采取自愿的原则，组织若干个小组。在实施过程中，要求严格按照软件工程的要求，完成实物的制作。要求给出具体的阶段计划、人员分工、设计说明书、原理图、PCB图、程序、测试计划、测试方案、测试结果等。学生通过设计初步了解项目立项、方案论证、电子元器件的选型和焊接、硬件设计、软件设计、系统调试等全过程，充分发掘学生的潜能和创新意识。另外，组织学生到实习基地实习，通过多种形式的实践环节，着重培养学生对于单片机系统的综合分析能力和实际应用能力。
3.教学方法的探讨
在教学方法上，教师不仅要向学生传授知识，更要教会学生学习的方法，培养学生的知识处理及知识转换能力和分析问题、解决问题能力及创新能力。
（1）在讲解一个新的理论时，强调以实际应用引入理论体系。以一个具体的项目实例为主线，理论教学和实践教学均围绕如何实现这个项目进行。
比如在讲MCS－5l单片机汇编语言程序设计时，通过具体的课题提出问题，比如“广告灯如何控制？”“十字路通灯如何控制？”在讲定时计数器时，给学生提出“电子钟如何实现”的课题。每一章节围绕“提出问题，思考问题，解决问题”的思路，使学生达到理解和灵活应用知识的目的，引导学生在不同的设计方案中寻求设计程序的最佳方案，激发学生的学习兴趣和成就感。学生在学习单片机知识的同时学会解决实际工程应用问题的思路和手段，通过采用“教”“学”“做”合一的方法，笔者不仅向学生传授了知识，而且教会了学生学习的方法，锻炼了学生动手能力。
（2）在教学手段上，多媒体教学和板书教学相结合，教学内容中涉及逻辑图、原理图、结构图等图、表之类的知识时，采用多媒体教学更加直观，比如单片机内部逻辑结构、中断控制系统等内容采用多媒体教学。另外，用MCS-51仿真软件直接在课堂上对程序进行运行调试、与理论配套的相关器件的演示等。基本的重要的概念反复强调，贯穿整个教学活动。
（3）硬件和软件结合紧密是《单片机应用技术》课程的特点之一。在教学上笔者采取了一些教学方法，比如直观教学法。在介绍“什么是单片机”时，将单片机芯片实物展示给学生，使学生了解到在这样一个小小的集成电路芯片中集成了微型计算机的主要部件，用这种方法给学生建立起单片机的感性认识。在硬件知识的讲解上，力求教学内容的条理性。比如，在讲授“单片机中断系统”时，画出中断过程结构图，将中断系统所有的知识点全部标识在结构图中，按照“中断源―中断控制寄存器―中断响应―中断处理―中断返回”的思路讲解中断系统，使学生有一个明确的学习思路。
在讲解“程序设计”这一章时笔者作了这样的处理：在顺序、分支、循环三种结构的程序中各举一个例子，重点放在讲述解题思路上面，而将其它各种类型的程序设计的内容放在习题课中进行讲解。这样使得学生能够及时将所学的理论应用于实践，使前面提到的教学规划得以实施。
（4）在组织课堂教学时，注意调动学生的主观能动性，启发学生，多用提问的方式，让学生自己动脑筋解决问题。在每一章节中为几个知识点设计提问和讨论，使学生不是完全被动地听课，而是边学边想、边学边问。另外，交互式教学方法在实践中也是切实可行的。以学生为中心，进行分组教学，这样既可以提高学生的自主性学好知识，又可以因材施教，更可以提高学生的团结与协作能力，而这种能力在产品开发过程中更是不可缺少的。
4.考核方法的探讨
目前的考试形式尚存在诸多问题：
（1）考试内容不合理。考试内容局限于教材，每到期末复习时给学生划范围、定重点，这样助长了一部分学生的惰性，有些学生会认为平时可以不来听课，只要最后一节复习课来了划好范围就能过关，造成了学生实际掌握知识的程度和卷面成绩不相一致的后果，严重降低了教学质量和教学意义。
（2）考试方式单一。考试闭卷多，开卷少；笔试多，口试、答辩方式少，理论考试多，技能、操作、实践能力考查少；一次考试定结论多，数次考试综合评价少。
（3）考试题型不合理。客观性试题比例大，而综合性题少，这很不利于学生思维、分析、综合能力的培养和创新精神的形成。
针对以上几点问题，笔者对《单片机应用技术》课程的考核方法的改革提出以下几点思考：
（1）丰富考试方法。根据《单片机原理及应用》课程的特点，我们可以采用笔试、口试、做设计、写论文、进行实际操作，以及开卷、闭卷等多种方式。考试如果能够强调能力，必然会引导教学走上“打好基础、培养能力、发展智力”的正确轨道。
（2）改革考试成绩评定分布。考前不划重点，严肃考场纪律。坚持集体阅卷，阅卷后对试卷进行分析。平时成绩占40%，包括出勤、作业、课堂回答问题的能力；实验占30%，包括实验报告成绩及实验考试成绩。这些在课程开始即告之学生。由于平时成绩占比例较高，学生从一开始就会注意避免重理论、轻实际，重考试、轻能力的倾向。另外，教学结束后，教师根据学生的专业，以及学习情况让学生按要求完成一个综合设计实验，作为学生本门课程总成绩的加分项。
（3）合理分配考试题型。针对大纲的要求，教师应合理分配客观题目和主观题目的比例，注重考核学生熟悉运用知识的能力。
（4）建立考试结果分析制度，不断总结教学经验。当发现问题时，教师应及时纠正，拓宽、疏通教学质量的有效反馈渠道，建立健全沟通机制。
5.结语
《单片机应用技术》是高职电专业学生一门重要的技术课程，学好该课程不但要掌握硬件知识，还要掌握软件知识，是学生感到最难学的一门技术课之一。笔者本着激发学生的学习兴趣，扩大学生的知识面，培养学生的创新精神的原则，提出了《单片机应用技术》课程改革的具体思路，所探讨的教学的内容、方式和考核方法已经部分在实际教学过程中得到贯彻，有了一些初步的成果。《单片机应用技术》发展极快，要讲好该门课程，教师要具有相当的实践经验和科研能力，并且要不断地学习充实自己。教学是一门艺术，教学过程是一项复杂的系统工程，要建立一个完善的、更加合理的单片机课程教学体系，我们还需要不断地进行探索和实践。
参考文献：
［1］谢敏.单片机应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2008.
第4篇：单片机原理论文范文
电气工程及自动化
基于单片机的风扇速度控制设计
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
单片机因其体积小，抗干扰能力强、而且使用灵活方便，成本低等特点，它的应用范围非常广泛，尤其是他强大的面向控制能力，已深入工业控制、军事装置、家用电器等各个领域，应用前景十分广阔。单片机按照应用的系统结构不同，可分为总线方式和非总线方式。采用总线方式的应用系统多属于较复杂的系统，比如智能仪表、工控系统、检测系统等。非总线方式的应用系统多属于小型控制。按照应用范围的不同，可分为通用型和专用型。
目前我国普遍采用4位、8位或16位，对于单片机还处于低档的应用，而对于那些宏单片机、DSP等高档的应用还是空白。而国外很多公司都推出了自己的单片机系列，如Intel公司推出的MCS-96/196系列，Rockwell公司的6501、6502，日立公司的H8/3048系列等。目前单片机的应用领域有以下四大领域：一是家用电器业。单片机个传统的机械产品结合，构成新型的机、电、仪一体化产品，如洗衣机、电脑空调机等。二是通讯行业。最有代表性的就是手机。三是智能仪表应用。单片机的体积小、成本低、控制力强等特点，使仪器仪表重量大大减轻，又有很高的性价比，如数字式RLC测量仪。四的在计算机外设中的应用。如在接口中采用单片机进行控制管理、数据采集、多路分配管理等。
我国在将来很长的一段时间里，8位单片机还将是主流产品，因为8位单片机很好用，有丰富的功能，现在无论是国内还是国外，都还是以8位为主。4位单片机由于功耗较低，在国内也有一定的市场比例。目前世界各国的单片机发展各有不同。美国单片机的发展趋势主要是从8位到16位和DSP过度，欧洲等国家单片机主要应用于工业，因此仍以8位为主，主要以功能和运行速度的发展为主。我国对于单片机的需要目前主要是家电类等消费品为主，8位单片机有很大的市场分额和发展空间。国内也急需这方面的人才。
尽管单片机的发展迅速，其发展方向不外忽以下几点：一是微型单片化。现在的产品普遍向小型化、轻型化发展，就需要单片机在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看门狗（Watchdog）、LCD控制器等。随着半导体技术的发展，片上系统（SOC）的发展前景很好。二是低功耗CMOS化。现在单片机的功耗普遍在100mW左右，许多生产厂家采用CMOS工艺，使单片机更适合在电池供电场合，今后也是单片机发展的主要趋势之一。三是大容量、高性能化。随着CPU的发展，单片机的处理数据能力大大提高，内部时序也加以改善，ROM的存储容量也大大提高，又加入了低噪声技术，加强了中断、定时控制。四是在接口方向的发展。现在许多新型单片机的接口，从类型和数量上有了很大的发展，如有些可以直接驱动液晶显示管LCD、有些可以直接输出大电流和高电压等。
21世纪是“数字化”的时代，单片机的发展有着翻天覆地的变化，各种型号、功能的单片机应用于人们生产和生活中的各个领域。单片机的发展逐渐取代了由传统模拟电路作为电机的控制器，因此单片机在家电方面的应用已经十分普遍，比如电风扇、洗衣机、空调等。+电动机是将电能转换成机械能的机电装置。1821年英国科学家法拉第首先提出电动机原理。1834年，德国的雅可比第一个发明了直流电动机。1879年，西门子公司用直流电动机驱动电车。1888年发明家特斯拉发明了交流电动机。1902年瑞典的工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想。至今为止，电动机发展迅速，电机理论、设计及制造工艺得到逐步的完善和提高，广泛应用与现代的各种机械生产领域。如在机械制造工业、轻重型制造工业、运输行业、农业生产等各个领域，电动机以不同的种类和功能发挥着重要的作用。可以这么说，电动机的出现使社会生产力大大提高，促进了社会的发展。
随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流系统的基础，长期以来，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。
选取本课题的意义在于单片机的发展极为迅速，以其独特的结构和性能，渗透到各个领域，产生了极大的影响。研究单片机、学习单片机，是社会发展的必然趋势，单片机有着其广阔的发展空间和社会价值。通过研究用单片机远程发射红外线来控制电动机的转速，从而达到控制风扇速度控制，能使使用者操作起来更加方便。
二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
1、单片机主芯片的选择；
2、电机控制系统设计；
3、遥控器的设计；
4、用数码管显示档位；
5、PWM的产生；
6、按键开关的设计。
三、研究步骤、方法及措施：
1、学校提供硬件材料、有关工具器件和实验制作场所；
2、查阅大量的相关资料和书籍；
3、与同类的论章进行对比，完善自己的设计思路；
4、系统的总体方案设计：发射部分和接收部分；
5、系统硬件电路的设计；
6、系统的软件设计
7、论文的修改及润色。
四、参考文献
[1]
张俊.单片机的发展与应用[J].北京：电子制作,1997:40-50.
[2]
於丹.春风化雨芽将萌——谈我国单片机的发展[J].北京:微电脑世界,1998:9-13.
[3]
张俊漠.单片机的发展及应用现状[J].北京:电子世界,2001:3-5.
[4]
杨靖.用单片机控制的直流电机调速系统[J].广西：机床电器,2008.11:
45-47.
[5]
楼然苗.胡佳文.李光飞,等.51系列单片机原理及设计实例[M].北京:高等教育出版社,2004.
第5篇：单片机原理论文范文
关键词:单片机系统;综合实践课程;实践教学
abstract: single-chip system design is a practical application and have a strong curriculum. in order to fully stimulate the creativity of students so that students are familiar with single-chip application system and development process, to master the single-chip design and development of the principle, we created an integrated single-chip system design practice courses. this article describes the practice of integrated curriculum implementation plan, gives a typical example of the design. after several years of teaching practice, this course has been a good teaching results.
key words: single-chip system; the practice of integrated curriculum; teaching practice
1 前言
单片机系统设计是一门实践性、应用性很强的课程。传统的单片机系统设计实验教学,具有:①实验应用机会少;②缺乏具体的实验教学内容和完善的考试、考核方法;③验证性多,创新性少;④实验教学内容与实践应用脱节的弊端[1]。这样的教学模式和方法,很难让学生完全掌握单片机系统设计的基本原理和开发方法,更不用说培养学生的创新能力。因此,为了培养和训练学生具备独立设计简单的单片机应用系统、编写系统控制程序的能力和技能,激发学生的创造力,我校在学生完成了《单片机系统设计》的理论课和汇编程序设计、七段数码显示、键盘扫描、ad转换、串行通讯等实验教学后,特开设了为期2周的综合实践教学环节。此教学环节让学生完成一个单片机系统的设计、开发、调试的完整过程,整个综合实践教学环节完成后,学生对单片机系统的学习和应用兴趣更浓了,而且具备了自行设计、开发简单的单片机系统的能力。
2 任务与要求
利用伟福lab6000系列单片机仿真实验系统构成简单实用的单片机系统,要求如下:
(1)充分应用mcs-51系列微处理器和伟福lab6000系列单片机仿真实验系统所提供的硬件资源,自由选题实现一个简单实用的单片机系统。
(2)要求具备必需的人机接口。
(3)可以选用汇编或c51语言进行控制程序开发。
设计的系统性能如下:
(1)系统运行稳定,具有一定的抗干扰和故障自测能力。
(2)系统设计安全可靠,具有出错报警和应急关闭能力。
(3)系统精度达到一般民用品的基本要求。
(4)人机接口界面友好、直观、操作简单。
另外,我们提供了一些选题供学生拓展思路,主要有:
(1)出租车计价器。
(2)温度控制系统。
(3)可编程交通灯系统。
(4)pwm电机调
速系统。
(5)数字温度计。
(6)数字频率计。
3 设计范例
3.1 pwm电机调速系统
pwm电机调速系统如图1所示,系统包含电机驱动电路和测速电路,两者构成闭环系统。电机驱动采用脉宽pwm调压电路,测速电路的核心部件是霍尔元件。
图1 pwm直流电机调速系统原理图[2]
霍尔元件是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。在外磁场的作用下,当磁感应强度超过霍尔元件导通阈值bop时,霍尔元件输出管导通,输出低电平。若外加磁场的b值降低到brp时,输出管截止,输出高电平。在直流电机的转盘上粘贴着一枚小磁铁,霍尔元件安装在转盘附近,每当磁铁靠近霍尔元件时霍尔元件导通,输出低电平,远离时霍尔元件截至,输出高电平。这样,直流电机转动一圈,霍尔元件就会输出一个脉冲,通过这个原理能够测出电机的转速。
pwm是单片机系统中常用的模拟量输出方法,通过外接的转换电路,可以将脉冲的占空比转化成电压。直流电机的转速和驱动电压呈近似线形关系,改变脉冲的占空比,就可以改变直流电机的转速。
系统结构图如图2,闭环工作时,测速电路测得的转速和给定的转速相减获得差值e,根据差值e运用pid增量控制算法获得控制量,即占空比,通过mcs-51的口线输出给定占空比的脉冲,再通过转换电路转化成电压来驱动直流电机。系统控制算法采用增量型pid控制算法,如果k时刻电机当前转速是y(k),给定转速是r(k),pid控制器输入信号为e(k),输出信号为u(k),则离散的pid递推算法如下:
图2 pwm直流电机调速系统结构图
3.2 数字温度计数字温度计的核心电路——温度传感器调理电路如图3所示,温度传感器采用负温度系数的热敏电阻(ntc),ntc的阻值随着温度的上升而非线性下降,具体温度-阻值特性为
(4)
式中,rt 、 rt0是温度分别为t、t0 时的电阻值;b为负温度系数热敏电阻的材料常数[3]。
固定电阻和ntc组成的电阻桥输出电压随ntc阻值的变化而变化,这种变化经过差动放大器的放大后送给ad转换器转换成数字量,具体转换遵循以下公式:
(1) 电桥输出电压u
(5)
(2) 差动放大器输出电压 u'(一般r7=r8,r9=r10)
图3 数字温度计原理图[2]
一般情况下,会事先根据ntc的温度-阻值特性计算出一张温度-阻值对应表。根据ad转换的数字值逆运算获得当前ntc的阻值,再根据ntc的温度特性表运用分段查表和表项间线性运算就可以获得当前温度值,把当前温度在输出设备(如七段数码管、lcd)上显示出来就构成了完整的数字温度计。本范例也可在其他温度测量的系统中应用。
3.3 出租车计价器
出租车计价器是一个较实用的设计范例,它的结构如图4。出租车计价器包含里程测量电路、实时时钟电路和人机接口。
出租车计价器里程测量的核心部件是霍尔元件,具体电路和图1的测速电路一样。在轮胎的转轴上粘贴了6个小磁铁,轮胎转动一圈,霍尔元件就会输出6个脉冲,对脉冲进行计数就可以获得轮胎转动的圈数,圈数乘以轮胎的周长就可以获得车辆行驶的里程数。
图4 出租车计价器结构框图
一般情况下,出租车白天和晚上的里程单价并不一样,因此需要一个实时时钟来获得当前时间。ds1307是一个i2c总线的实时时钟(rtc),在外部电池的供电下,它能提供高精度的年月日时分秒bcd码时间。另外,它还包含56字节的非易失性sram(nv
sram),可以用来保存系统的设置信息。
显示设备可以采用七段数码管或lcd,用来显示当前时间、行驶里程数、里程单价、和行驶
里程价格等信息。还需要少量的按键或矩阵式键盘用于输入里程单价、开始计价、清零、时间设置等操作。
4 实施过程
4.1 根据任务与要求进行总体规划与设计
这个过程包括:
⑴ 课题选择。
⑵ 硬件模块的选择和设计。
⑶ 软件整体流程的设计。
⑷ 查找各种所需资料。
综合实践课题题目是不是新颖,是不是能够激发学生的创造性和好奇心,直接影响学生实验的积极性,有的学生觉得做实验非常无聊,就是因为他们的好奇心和热情没有被激发起来。而集知识性、趣味性、创造性于一体,能应用所学知识解决具体问题的综合实践课题,是本综合实践的最大亮点,也是本教学环节区别于其他教学环节的标志。我们要求学生思考在实际生活中能应用单片机系统技术能解决的具体问题,并且考虑伟福lab6000系列单片机仿真实验系统所能提供的硬件资源,选择一个有自己特色、能在两周内独立完成的题目,题目要求新颖,鼓励创造性的思维,并且能解决实际生活中的具体问题。
受限于实验条件,硬件设计无法完全按照单片机系统设计的一般方法和标准步骤来实施。在教学过程中,我们要求学生可以根据伟福lab6000系列单片机仿真实验系统所提供的硬件资源自主地完成硬件部分的理论设计,也可以不完全局限于此实验平台进行理论设计。理论设计完全遵循单片机系统设计的一般流程,学生自己查阅资料,设计硬件电路图。指导老师对硬件部分的理论设计进行评审后,再根据具体的实验平台指导学生完成课题。
软件设计可以采用汇编语言或keil c51高级语言开发环境来实现,这两种软件开发环境是当前mcs-51系列单片机系统开发的主流环境。根据学生选题的特点,指导学生选择较为容易实现的开发环境。
4.2 根据总体规划实施软硬件的开发与设计
这个过程包括:
⑴ 硬件连接。
⑵ 软件编程。
⑶ 软硬件联调。
在这一过程中主要培养学生的硬件设计能力、编程能力和积累软硬件调试经验,熟练掌握单片机系统中人机接口的设计、控制算法设计、硬件驱动程序设计,体会理论与实践之间的差别,对单片机系统的设计与实现由理性认识转化为感性认识,激发学生的求知欲望,锻炼学生克服困难解决问题的能力。
4.3 交流总结
在2周的综合实践中抽出一天时间让能力较强的学生陈述他的设计思想和设计过程、设计中的难题和解决方法以及自己的心得体会。让进展不顺的学生提出他在设计中没能解决的难题,全班同学共同讨论,集思广益,找到解决问题的方法。这样可以使学生互相学习,取长补短,拓宽知识面,活跃思维,能在以后的工作和学习中更好地完成任务。
4.4 完成实践报告及验收评分
最后两天是综合实践报告的完成阶段,在进行了两周的综合实践以后有必要好好地总结一下,把自己在综合实践中所学到的知识以文字的形式表述出来,这样更有助于水平和能力的提高。
实践报告完全按照毕业论文要求书写,包含中英文摘要、设计任务与要求、系统结构及工作原理、主要单元电路的设计过程、控制软件的编写及调试、测试数据及调试中故障分析、收获和体会、参考文献等部分。要求学生重点讲述清楚故障分析和收获体会。
综合实践成绩由平时表现、实践报告、设计成果、创新点4部分组成,成绩构成比例是2:3:4:1[4]。
5 效果
> 经过几年的教学实践,单片机系统综合实践教学环节取得的效果主要体现在以下几个方面:
(1)让学生掌握了单片机系统设计的一般原理及其基本的实现过程,实现了从理论向实际的迁移,强化了学生所学的知识。
(2)让学生掌握了单片机系统硬件、软件设计的基本方法,具备了软硬件相结合的系统设计的基本能力和调试经验。
(3)本综合实践的课题真实性很强,让学生经历了单片机系统设计的全过程,提高了学生的研制开发能力和创新能力。
(4)本综合实践涉及到多学科、多知识点,是计算机软硬件知识的大综合。经过综合实践,学生运用所学知识分析解决问题的能力有了较大的提高,完成了多学科知识的融会贯通。
参考文献
[1] 罗钧,廖红华,付丽,黄勇.单片机实验教改与创新性人才培养的关系[j]. 实验室研究与探索,2006,25(8):958-959
[2] 南京伟福实业有限公司. 伟福lab6000系列单片机仿真实验系统实验说明书[eb/ol] .
第6篇：单片机原理论文范文
关键词: 单片机 Proteus 网络化虚拟单片机 开放实验室
1.引言
高校实验室不仅要满足课程实验的需要,而且要为科研和学生的个性化发展提供基地。它是培养具有工程实践能力应用型人才的重要保障,直接影响着创新人才的培养质量。实验室的建设和管理是教学改革的重中之重,其中实验室的开放是实验室生命的源泉,而这一点常常被人们忽视[1]。我通过分析所在学校单片机专业实验教学的特点,以及单片机实验室教学中存在的问题,提出了网络化虚拟单片机开放实验室的建设方法,并根据学校现状,对实验室的网络化和单片机实验平台的虚拟化,以及实验室开放管理等方面进行了探索研究。
2.单片机实验室现状
《单片机原理及系统设计》课程的特点是应用性强,要求有较多的动手实验。实验室的开放性与硬件实验资源的充足程度是让学生有更多动手实践机会的关键所在。目前,我校单片机实验教学平台结构如图1所示。主要存在如下不足。
2.1实验条件不足,开放度不够。
目前,很多学校都尝试开放实验室,希望能够让学生变被动学习为主动探索,这有利于培养学习的创新精神和实践能力,提高综合素质。但是,由于实验条件所限,往往效果都不尽如人意。以我院为例,《单片机原理及系统设计》实验室的硬件情况是约20台套实验硬件平台,开设实验时,每组3―4人。这样,每次操作的学生只有1―2人。另外,实验课程平均每学期80学时,而实验室开放时间大约50学时/学期,其他时间基本都是空闲的。显然,由于实验硬件条件、时间和空间所限,该实验课程的开设条件不能为学生提供更多的动手机会。
2.2实验教学内容陈旧,实验缺乏创新。
由于实验教学时数所限,学生在实验课程中的教学内容都相对简单,并且大部分的实验都是验证性实验。按照实验指导书提供的操作步骤,学生在整个实验过程中都是“傻瓜式”操作。对于不善于思考的学生,不能很好地起到思维训练的教学目的。另外,学生所做的实验内容都相对较固定。由于硬件实验箱所限,学生不能灵活完成综合性的设计性实验内容。这一点不足,在每学期学生做课程设计的时侯,显得尤为突出。
2.3设备管理维护困难。
由于在实验过程中,学生的流动性比较大,常常出现实验箱中元器件烧坏、实验台式电脑的软件平台丢失文件和其他的一些问题。这些问题给实验室的管理和维护都增加了不少人力和硬件成本。另外,对于开放实验室时间,需要额外为安排工作人员负责管理实验室,这也增加了管理成本。
3.基于Proteus的网络化虚拟单片机开放实验室
通过以上对我院《单片机原理及系统设计》实验室、实验课程与管理方面存在问题的分析,论文下面对具有网络化的单片机开放实验的建设方案进行了研究和探索。
3.1 Proteus的功能。
Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析、实物仿真与印制电路板设计软件,它可以仿真、分析各种模拟电路与集成电路,软件提供了大量模拟与数字元器件与外部设备,以及各种虚拟仪器,特别是它具有对单片机及其电路组成的综合系统的交互仿真功能。它支持的单片机类型很多,支持大量的存储器和芯片,并在同类产品中具有明显的优势,是未来单片机系统设计开发的新趋势之一[2]。Proteus有相应的网络版产品,支持局域网联网工作,这使得建立虚拟开放的单片机仿真实验室成为可能。
3.2网络化单片机虚拟实验平台。
针对现有实验平台存在的不足,充分利用Proteus软件的强大单片机和电路仿真功能,以及支持网络平网功能的特性,结合我院实际情况,我构建了以下网络化单片机虚拟开放实验室平台,如图2所示。
网络化的单片机虚拟开放实验室总体上包括3部分内容。第一部分是整个网络的管理部分,即图中的网络管理中心部分。该部分的主要功能是完成整个网上开放实验室的服务器部分。Proteus服务器上需要安装网络版的Proteus软件,该软件是进行校园内网上单片机系统设计和模拟仿真的基础软件。整个网络管理中心网络通过校园网与学生宿舍和实验室(教师办公室)相连,以便于用户随时可以在网络上进行“开放”的单片机系统仿真实验。第二部分是校园网部分。该部分基于我校现成的校园网络环境,提供虚拟开放实验室的网络和计算机平台。第三部分是分布在校园内的各种Proteus客户终端。客户终端主要由两大类用户构成,即宿舍内的学生个人电脑和实验室、办公室的电脑。所有的客户端需要安装Proteus的客户端程序。客户端通过校园网络可以随时使用网络中心服务器上的资源包。
3.3网络化虚拟单片机开放实验平台的优点。
首先,现有电子类实验室是封闭式的实验教学模式,即在规定的课时时间内,学生在规定的场地内,进行规定的实验内容;现有的各种电子类教学实验,基本是进行固定程式的验证式实验,实验所用的元器件,线路板已选好,学生所做的工作仅是对实验箱连连线,使用一下测试仪器、仪表,建立相应概念而已。理论上,以上不足都不利于巩固所学内容、提高实验效果;不利于提高学生的学习积极性和培养学生的创造性思维。当采用基于Proteus的网络虚拟实验室,有利于克服以上不足。
其次,在实践方面,基于Proteus的网络虚拟实验室,一方面,解决了时间与场地的限制(建立Proteus的网络服务器,只要有网络,随时随地都可以登录服务器学习),使学生能有充够的时间深入了解及研究实验的内容,学生对实验的兴趣也得到了鼓励和保护。另一方面,有利于学生创新思维能力的培养。基于网络的Proteus虚拟实验室,使得以下过程成为可能:学生从有一个概念(或想法)开始,然后着手电路原理图的设计、编写程序代码、调试、PCB设计,最后形成产品的整个开发过程的训练。
最后,利用Proteus软件建立的单片机虚拟实验室,只要配备相应的软件,就可以作为电路分析、电子技术、嵌入式等课程的虚拟实验平台。因此,该实验平台将是一个多功能的、先进的、创新型的、易于管理和维护及低投入高回报的实验平台。
4.结语
网络化虚拟单片机开放实验室不仅合理利用了学生个人的电脑资源,在开发和网络化的实验环境中学生随时都可以做实验,而且网络化的平台降低了管理人员的数量和维护工作量。该平台能给予学生更大的自由度,培养学生的创新能力,极大地提高实验教学质量。
参考文献:
[1]谢玲等.高校开放嵌入式实验室的探索[J].计算机教育,2010,(7):55-57.
第7篇：单片机原理论文范文
关键词 交通事故隐患检测自动报警装置；道路交通事故；单片机
中图分类号U12 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0170-02
1研究背景
目前，虽然交警部门可通过监控实时掌握交通事故现场状况，但根据对北京交通控制中心调查发现[1]，虽然北京的数字监控点有400多个，但大屏幕上一次只能显示48个，需要人工不断地切换，很多事情报告还是依赖“122接处警”系统，然后通过调出数字监控核实，确定之后安置警力去解决。如果采用隐患检测自动报警装置，可提前将汽车出现的非正常运行状态反馈到监控中心。国外研究表明，自动切换监控屏幕进行可能发生事件车辆的重点监控能够减少事件持续时间5min~8min。因此设计自动报警装置，让大屏幕进行自动切换屏幕和监控，具有重要价值。
2本文设计思路
事故隐患检测自动报警装置安装在汽车发动机和汽车车头处，根据已知汽车制动加速度和红外线测速模块所测得的汽车行驶速度计算出安全距离，再通过超声波测距模块检测出本汽车与前方汽车的距离，若小于安全距离时，自动报警。
报警装置设计思路及结构原理图如图1所示。
3安全距离的确定[2]
1）驾驶员反应时间经过的距离,t1为反应时间，取为0.3s；
2）制动器作用时间t2经过的距离；
3）持续制动时间t3经过的距离,为附着系数，本文取为0.8；
4）汽车的安全距离:。
4测距模块设计
系统主要由单片机[3]系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S52来实现对红外接收芯片和超声波转换模块的控制。
4.1超声波测距原理[3]
单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。超声波测距原理框图：
4.2超声波发送和接受电路设计
压电超声波转换器的功能是利用压电晶体谐振工作。内部结构图3所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，这时它就是一超声波发生器；如没加电压，当共振板接受到超声波时，这时它就成为超声波接受转换器。
超声波接收器的电路采用集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。
4.3软件设计
如图4所示，首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许位EA并给显示端P0和P2清0。然后送出一个超声波脉冲，延迟0.1ms后，打开外中断0接收返回的超声波信号。当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数按下式计算即可测得被测物体与测距仪之间的距离。
5转速测量模块设计
测量转速的模块由信号预处理电路、单片机STC89C52、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。
5.1信号调理电路设计[4]
光电传感器首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件将光信号转换成电信号。论文选用红外光二极管做系统测量的光源。本设计采用高性能集成四运放LM324来进行光电信号调理电路设计。为了达到预定效果，对系统运动MULTISIM 8进行模拟仿真，并利用模拟仿真结果对有关元器件进行参数设定。如图5所示是模拟仿真图及其仿真结果。
5.2单片机
图6是AT 89S52单片机引脚分布和最小系统图。单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入、用户I/O口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。
5.3无线传输模块设计
如图7显示的是用于无线传输的扩展示意图，将单片机所有引脚引出，便于进行无线传输模块的扩展。
6结论
本文进行了道路交通事故隐患检测自动报警装置的设计。该设计将时时检测汽车的行驶速度和汽车与前方汽车的距离，当其与前方小车距离小于单片机计算所得的安全距离时，会自动通过GSM模块报警提醒驾驶员注意并且将报警信息传递给指挥中心。
参考文献
[1]扬兆升.城市道路交通系统智能协同理论与实施方法[M].中国铁道出版社.
[2]叶玮玮.高速公路上汽车行驶的安全距离研究[J].技术物理教学.
第8篇：单片机原理论文范文
实验操作是理论联系实际的重要环节，实验报告必须在科学实验的基础上进行，实验报告的撰写是知识系统化的吸收和升华的过程，实验报告应该体现完整性、规范性、正确性、有效性。现将撰写实验报告的有关内容说明如下：
1．实验名称
2．实验目的
本次实验所涉及并要求掌握的知识点。
3．实验内容与实验步骤
实验内容、原理、原理图分析及具体实验步骤。
4．实验环境
实验所使用的器件、仪器设备名称及规格。
5．设计实验数据表格
6．实验过程与分析
详细记录在实验过程中发生的故障和问题，并进行故障分析，说明故障排除的过程及方法。
根据具体实验，记录、整理相应数据表格、绘制曲线、波形图等，并进行误差分析。
7．实验结果总结
对实验结果进行分析，完成思考题目，总结实验的心得体会，并提出实验的改进意见。
注：1．前5项必须在做实验之前完成，并由指导教师签字后才能做实验。
2．对于学生自拟实验题目、参与科研、创新实验等形式实验项目的实验报告可采用论文、实验总结报告等形式完成。
3．此封皮标准页面为16K，实验报告：实验名称：
熟悉PIC系列单片机的开发环境及简单编程
实验目的：
1. 通过顺序结构的简单程序设计，熟悉PIC系列单片机的开发环境，掌握基本应用步骤和命令；
2. 熟悉汇编语言指令，掌握基本的程序设计方法。
实验环境：
PC计算机 MAPLAB编译环境
实验原理 ：
实验一：交换两个寄存器内容（例如交换f10H和f11H的内容） 实验过程比较简单，无分支程序，而且思路十分清晰，难度不大。
实验二：(选作)将某一寄存器内容中的奇偶位数据交换。
本实验的思想是：将寄存器中数据同10101010二进制数相与，得到原数据的奇数位，并向右移一位后存至一个寄存器，作为结果数据的偶位数；再将寄存器中数据同01010101二进制数相与，得到原数据的偶数位，并向左移一位后存至另外一个寄存器，作为结果数据的奇位数。最后，将这两个寄存器中的数字进行或运算，得到结果。
实验中，使用了RO作为记录原数奇位数的寄存器，RE作为记录原数偶位数的寄存器，RN作为记录员数据的寄存器，RR作为记录结果的寄存器。
实验程序：
实验一：
LIST P=16C54
RA EQU 10
RB EQU 11
RT EQU 12
ORG 1FFH
GOTO MAIN
ORG 0
MAIN NOP
MOVLW 0
MOVWF RT
MOVLW 15H
MOVWF RA
MOVLW 3AH
MOVWF RB
MOVF RA,0
MOVWF RT
MOVF RB,0
MOVWF RA
MOVF RT,0
MOVWF RB
END
实验二：(选作)
LIST P=16C54
RO EQU 10
RE EQU 11
RN EQU 13
STATU EQU 3
CARRY EQU 0
RR EQU 12
ORG 1FFH
GOTO MAIN
ORG 0
MAIN NOP
MOVLW 99H
MOVWF RN; GIVE VALUE
ANDLW B'10101010'
MOVWF RE
BCF STATU, CARRY
RRF RE; ODD->EVEN
MOVF RN,0
ANDLW &nbs p; B'01010101'
BCF STATU, CARRY
MOVWF RO
RLF RO; EVEN->ODD
MOVF RO,0
IORWF RE,0; ADD THE TWO PARTS OF THE NUMBER BY OR THEM
MOVWF RR
END
调试结果：
实验一结果：
1、赋值后
2、调换中
3、调换后
实验二结果：
1、赋值后
2、取奇数位的数值存入RE
3、将奇数位的数值右移一位
5、取偶数位的数值存入RO
6、将偶数位的数值左移一位
7、得到最后结果
实验分析与实验体会：
本实验通过顺序结构的简单程序设计，我基本掌握了PIC系列单片机的开发步骤和命令，熟悉了PIC系列单片机的开发环境MAPLAB，并在具体变成过程中，熟悉汇编语言指令，掌握基本的程序设计方法。
虽然本实验是基本练习，目的是为了熟悉实验环境，但是，在实验中还是学到了很多东西：
第9篇：单片机原理论文范文
关键词 家用救生舱；控制系统；传感器；单片机
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0040-02
如今，自然灾害频频，人们对安全措施的需求越来越大，所以出现了救生舱的研究。虽然对矿用救生舱等的研究由来已久，例如Syste MineARC ms煤矿安全避难舱的研制，但对于家用救生舱的研究甚少。针对以上问题，本文利用单片机控制传感器的方法设计了一套控制装置并将其配置于家用救生舱，当灾难发生时控制执行机构动作达到报警和保护人身安全的效果，满足家庭防护基本需求。由于救生舱设计为灾后危险环境作业，舱内环境与外界隔绝，因此在设计控制系统时，就特别要求系统具有较高的准确性，可靠性，可控性以及稳定性使其能够满足在危险环境下能够保证救生舱的正常工作，保护舱内人员的人身安全。
1 家用救生舱的整体设计
家用救生舱的整体设计包括控制系统设计，外形结构优化设计，传动结构设计以及生命维系系统设计。控制系统设计主要包括系统组成分析以及各部分的材料选型；外形结构优化设计包括讨论家用救生舱的功能定位，确定其防护结构形式，家用救生舱防护结构三维造型、尺寸优化及有限元验证以及家用救生舱防护结构二维图纸绘制；传动结构设计分别对蜗轮蜗杆机构、连杆机构、皮带轮机构、齿轮机构、三相异步电动机进行分析设计；生命维护系统设计包涵对家用救生舱的功能定位，确定其生命维护系统的组成并对各组成单元选型及参数计算，最终对家用救生舱内部设施的人体工程学优化。
2 家用救生舱控制系统功能分析
作为家用救生舱的重要组成部分之一，控制系统首先要保证传感器模块的正常工作，传感器能检测到被测量的信息，并能将检测采集到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出；信号调理电路对传感器输出的信息进行放大、滤波、线性化补偿、隔离、保护等措施后，再送入A/D转换器，将电压信号转换成中央控制器可以识别的数字信号；作为控制系统的核心部分，控制芯片（单片机）和电路能接收到经信号调理电路处理过的数字信号，并对信号进行分析处理，将处理后的信号输出到报警器和步进电机；报警器接收到信号，根据信号情况报警与否；步进电机根据信号，保持静止或是启动、停止、正反转。
由于救生舱设计为灾后危险环境作业，舱内环境与外界隔绝，因此在设计控制系统时，就特别要求系统具有较高的准确性，可靠性，可控性以及稳定性使其能够满足在危险环境下能够保证救生舱的正常工作，保护舱内人员的人身安全。因此本文选用了ATmega128单片机作为系统控制核心模块，它属于AVR单片机，稳定性极高。
3 家用救生舱控制系统组成
家用救生舱控制系统主要分成电源模块、传感器和主单片机模块、外部振荡和复位电路模块以及执行模块。其具体组成以及工作流程如图1所示。
图1 控制系统组成及工作流程
这些模块都是以主单片机为控制芯片，外部振荡和复位模块、电源模块是单片机能够正常工作的前提，单片机接收到传感器模块发出的信号，并对其进行分析、处理，并把处理结果输出到执行部件，执行部件做出相应的动作。当ATmega128单片机系统接入电源后，接入二极管，主要是防止正负电源短接。使用LM7805CK稳压芯片，提供系统工作的+5 v电源，如图2所示。电源接口输入交流9 V电源，交流输入后经VD4半波整流，C8，C9滤波，LM7805稳压，C10大电容滤波后直流5 V输出。
控制系统具体电气原理图如图3所示。
图2 电源电路模块
4 传感器选型
温度传感器DS18B20采用的是外部电源供电方式，外部电源供电是DS18B20传感器最佳的工作方式，工作稳定和可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单。在外接电源方式下，可以充分发挥DS18B20电源电压宽的优点，即使电源电压VCC降到3 V时，依然能够保证温度量精度。
湿度传感器AM2301数字温湿度模块是一款含有己校准数字信号输出的温湿度数字传感器。它使用专门的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
MQ-2气体传感器模块本设计是利用单片机技术结合A/D转换芯片ADC0804构建一个可燃气体的检测报警器。当环境中的可燃气体或是有毒气体泄漏时，检测元件检测到额可燃气体浓度达到报警器设置的临界点，可燃气体报警器就会发出报警电流信号，来提醒人员作出相应的安全措施。
1-DS18B20温度传感器模块；2-AM2301传感器模块；3-MQ-2气体传感器和报警模块；4-CDM4161气体传感器模块；5-电源模块；6-外部振荡和复位电路；7-步电机模块
图3 控制系统电气原理图
图4 MQ-2软件设计流程图
CDM4161传感器模块atmega128单片机具有8路10ADC，使用单片机端口PF0引脚读取CDM4161引脚2输出的模拟信号，并将其转换为数字信号；同时引脚3与继电器Relay相连，输出高电平时报警器报警。
5 结论
论文分析了家用救生舱控制系统的物理机制，对硬件软件等各个模块的设计，建立了控制系统的理论模型，并对各个模块元器件进行分析筛选，最终详细阐述了家用救生舱控制系统，分析比较了系统各项需求和一同实现原理的特性特点；针对家用救生舱应急救援使用环境特殊性，分析了相应的控制系统功能特性，对其进行功能定位；根据控制系统功能需求及定位建立控制系总体方案，对总体方案进行功能模块划分和优化设计。
基金项目
江苏科技大学青年科研基金，张家港校区青年科研基金。
参考文献
[1]艾长波.矿用救生舱国内外发展概况[J].船舰防化，2012（6）：5-8.
[2]高广伟，张禄华.煤矿井下移动救生舱的设计思路[J].中国安全生产科学技术，2009（8）：162-164.
[3]佚名.MineARC System [EB/OL].http：//.au/product/coal-mines/12-cshs.
[4]鲁慧.基于atmega128单片机的运动控制系统的设计与实现[D].信号与信息处理，2007.
[5]刘鸣，车立新，陈兴梧，赵煜.温度传感器DS18B20的特性及程序设计方法[J].电测与仪表，2001（10）.
[6]丁喜波.电容式湿度传感器测试方法与测试系统研究[D].测试方法与测试系统研究，2005.
[7]何诚刚.基于单片机控制的二氧化碳浓度测试计[J].电子设计工程，2009（5）.
