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单片机毕业设计精选(九篇)

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单片机毕业设计

第1篇:单片机毕业设计范文

关键词: “项目化团队式” 五年制高职 开题报告 交通灯 智能控制系统

“项目化团队式”毕业设计模式的实质是师生共同围绕某一项目,所有任务分解到团队的每一成员,依靠项目组的团队力量,通过设计、元器件选购、工艺分析、零件制作、作品安装调试等机电一体化产品开发的主要流程,让学生自己体验产品设计制作的全过程,最终完成1件达到项目功能要求的机电一体作品及1份作品制作说明书(毕业设计论文)。五年制高职学生通过毕业设计是自己能够更加地贴近企业,适应企业,符合企业的用人要求。

开题报告是指开题者对毕业设计课题的一种文字说明,通过它开题者可以把自己对课题的认识理解程度和准备工作情况加以整理、概括,以便使具体的研究目标、步骤、方法、措施、进度、条件等得到更明确的表达,也为评审者提供一种较为确切的开题依据。由于学生起点低、基础差,针对这一特殊情况,我们要求选题的范围是已经在生产中使用,比较先进的产品或者是产品中的一部分。交通灯智能控制系统的设计成功,加深了学生对单片机和C语言的认识,充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。由于交通灯控制系统广泛应用于城市各个路口,交通灯控制电路有着很大的实用价值。交通灯智能控制系统设计的开题报告具体内容如下。

一、本课题的研究目的及意义

1.本课题的研究目的

①加强对单片机和C语言的认识,充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。

②用单片机模拟实现具体应用,使个人设计能够真正使用。

③把理论知识与实践相结合,充分发挥个人能力,并在实践中锻炼。

④提高利用已学知识分析和解决问题的能力。

⑤提高实践动手能力。

2.本课题的研究意义

交通灯控制系统广泛应用于城市各个路口,交通灯控制电路有着很大的实用价值。课题中采用STC89C52RC为主控芯片,双色发光二极管制成红绿灯标志,数码管倒计时显示时间。此毕业设计涉及单片机技术、数字电路知识、软件设计知识、Protel软件应用能力、手工制作PCB板技能,对于学生的动手能力和实践能力的培养具有重要意义。

二、本课题的国内外的研究现状

目前,设计交通灯的方案有很多,有应用CPLD设计交通信号灯控制器方法;有应用PLC对交通灯控制系统的设计;有应用单片机对交通信号灯设计的方法等。

在大中城市,十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令,是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前,国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯,它具有固定的“红灯―绿灯”转换间隔,并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中,通常要么东西、南北两方向各50秒;要么根据交通规律,东西方向60秒,南北方向40秒,时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示,以固定时间值预先“固化”在单片机中,每次只是以一定周期交替变化。但是,实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的,是高度非线性的、随机的,还经常受人为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费,出现绿灯方向车辆较少,红灯方向车辆积压。其最大的缺陷就在于当路况发生变化时,不能满足司机与路人的实际需要,轻者造成时间上的浪费,重者直接导致交通堵塞。

三、本课题的研究内容、拟解决的主要问题

1.本课题的研究内容

制作四岔路口道路的模型,演示交通灯及其智能控制系统。

2.本课题需要解决的主要问题

①如何选择性价比优良的发光二极管;

②如何控制高峰时段和普通时段的交通灯。

四、本课题的研究思路和方法

1.本课题的研究思路

设计并绘制交通灯控制系统原理图,动手制作电路板,编写控制程序,用仿真器对程序调试,最后用编程器把控制程序烧录到单片机中。单片机I/O口接双色光发光二极管和数码管,编写程序控制发光二极管的状态,数码管倒计时显示时间。

2.本课题的研究方法

主要采用单片机来完成正常的交通信号灯控制,实现交通的时序控制,同时采用将传感器与单片机相结合的方法来实现智能控制,从而有效地缓解了交通的拥挤,实现交通控制系统的最优控制。

五、本课题的预期效果

1.高峰时段:上午07:00―09:00、中午11:00―13:00、下午17:00―19:00,此时段的交通情况最为紧张,大多数的上下班人员都会在这个时段通过,为了缓解这种情况,对所有的指示灯进行全控制。

2.普通时段:非高峰时段时,交通情况不太繁忙,故对自行车和右转灯不进行控制。

3.夜间时段:夜间时段由于车辆行人较少,为了适应此时段的交通情况,黄灯将长时间闪烁。

4.节假日模式:充分考虑到节假日时段,行人比较多,容易发生事故,所以在节假日期间改为行人与车辆分时通过,即在车辆通过时所有行人灯全为红灯,在行人通过时所有车辆灯全为红灯。

5.紧急情况:当发生事故时,可由路口目击者或交通中心控制路口进入紧急状态,所以红灯闪烁,直到情况解除。

6.快速车道情况:如救护车、消防车等情况,即快速车道,快速车道控制要求快速车道信号受交通管理控制中心(上位机)控制,无急车时,信号灯正常时序控制,有急车来时,交通管理控制中心(上位机)将不管原来信号灯状态如何,一律强制让急车来车方向的绿灯亮,其他方向红灯闪烁,使急车放行,直至急车通过为止。急车一过,交通管理控制中心(上位机)将信号灯的状态恢复成正常时序。

六、本课题研究的进度安排

11月2日―11月8日:查资料,完成论文开题报告;

11月9日―11月15日:完成该课题的控制系统设计、绘制控制系统电路图、元器件采购;

11月16日―11月22日:完成印制电路板设计与制作;

11月23日―11月29日:完成上位机软件的设计仿真与调试;

11月30日―12月13日:完成硬件与软件的综合测试、能实现预定功能和主要技术指标;

12月14日―12月27日:整理论文;

12月28日―1月30日:实物制作、整理说明、答辩。

七、最后是毕业设计指导老师的评价及签字、专家组的签字和系领导的签字

八、结语

五年制高职学生通过开题报告的书写,知道自己在以后如何进行目标研究,知道设计的步骤、方法、措施、进度、条件等。五年制高职学生通过毕业设计的锻炼,能够更加贴近企业,适应企业,符合企业的用人要求。

参考文献:

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.

[2]丁元杰.单片机原理与应用.机械工业出版社.

第2篇:单片机毕业设计范文

中图分类号:TN911-33; TP311 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)16-0074-03

Application of Proteus Software in Theoretical and Practical Teaching about Embedded Syetems

WANG Zhong, QIN Ying-lin

(Department of Computer Science and Technology, Shandong Jianzhu University, Jin’an 250101, China)

Abstract: The introduction of Proteus software into all the teaching steps in the course of the embedded systems is proposed to solve the problems of the teaching difficulties and high cost of teaching for the course of the embedded systems. The method proposed in this article is performed in the classroom teaching. The prupose is to let the students master the design of hardware systems gradually and improve the students' abilities. The model design of dynamic simulation can be applied to the graduation projects and innovative design. The application of Proteus software in embedded system teaching can reduce the teaching cost and improve the teaching effect.

Keywords: computer application; embedded system; Proteus; keil

0 引 言

嵌入式系统是一门涉及计算机体系结构、计算机软件以及其他相关电子技术的综合技术。目前,嵌入式系统技术已经成为最热门的技术之一,各类企业对具备嵌入式系统设计开发能力人才的需求量非常旺盛。在目前各高校开设的嵌入式系统课程中,普遍采用的微处理器是8位的单片机8051,32位ARM7TDMI核的飞利浦NXP LPC系列和三星S3C44B0芯片。首先以单片机作为嵌入式系统设计学习的入门,掌握了基本的概念和设计方法之后,再把ARM7内核CPU作为一种“功能更强大的单片机”,无缝升级到流行的ARM平台。

传统的嵌入式系统教学,课堂环节多是纯理论教学,实践环节一般也是使用传统的实验箱,实验项目较少,内容固定,创新手段不足,很难为学生的创新实践创造良好的实验平台。鉴于传统教学模式中面临的问题,在课堂教学、实验、毕业设计、创新设计中引入Proteus软件,可达到事半功倍的效果。

1 Proteus软件介绍

Proteus是由英国Labcenter公司开发的嵌入式系统仿真及开发平台,该软件具有以下特点[1-3]:

(1) 能进行智能原理布图;进行单片机软件调试和单片机与电路的协同仿真;满足单片机软件仿真系统的标准。

(2) 支持常见的单片机类型和飞利浦公司ARM7(LPC系列)处理器及常见的器件如8255,ADC0809。

(3) 可以与Keil μVersion 3,ADS1两个集成开发环境结合,把用汇编和C语言编写的程序编译后,进行软、硬件结合的系统仿真。

2 Proteus软件在教学中的应用

在教学环节中,教师可以将Proteus和Keil 建立的虚拟实验平台搬到课堂上,将实践教学与理论教学融为一体,从而改进教学效果[4]。下面是一个实际的课堂案例。

在讲述外部中断处理过程时,将Proteus 和Keil 联调,通过仿真步骤,可以将单片机处理中断的软件执行过程和单片机内部资源变化的情况以直观、清晰的画面呈现给学生,从而带来单纯理论分析难以达到的效果。

汇编程序如下:

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0003H

AJMP INT0

ORG 0100H

MAIN: MOV IE,#0FFH ;开中断

SETB IT0 ;INT0 为边沿触发方式

SJMP $INT0: CPL P1.0

RETI

END

全速运行Protues,可以看到Proteus 中电路的按键闭合时,P3.2 引脚产生一个下跳沿,PC=0x0003H,指向AJMP INT0 转移指令,堆栈指针SP=0.9H,数据存储器的08H 和09H 单元存放着01H 和05H,即存放了下一条指令的地址。由此学生可以知道,当发生外部中断请求时,程序会自动保存断点的地址,同时程序将会转移到中断服务程序的入口地址。由于是外部中断0产生的中断请求,因此程序会转移到外部中断0 的入口地址0003H 单元。而AJMP INT0 是一转移指令,所以程序会转移到标号INT0 处,即真正的中断服务程序。随着CPL P1.0 指令的执行,Proteus 电路图中的发光二极管会改变当前的状态。当程序执行完RETI后,PC=0x0105H,说明中断程序执行完后,程序又回到断点的位置。RETI 指令能把断点地址取出,送回到程序计数器PC 中去。至此,一个完整的中断处理过程执行完毕。

通过外部中断执行的例子可以看出,在课堂上使用Protues 和Keil 联调建立的实验平台[5],许多抽象概念都可以以直观的方式介绍给学生,使得学生不仅能够观察到软件执行时单片机内部的I/O 口和存储器的变化,还能够观察到软件程序和电路互动的过程。

3 Proteus软件在实验和课程设计中的应用

现有的单片机实验教学环节通常包括2个部分:课内实验和课程设计。所有这些实验都是在实验箱上完成的。由于硬件实验箱的结构固定,资源有限,学生在做实验时无法将所学的知识融会贯通。所以到课程设计阶段,很多学生无法完成综合性实验。采用Proteus 软件仿真可以弥补硬件实验的不足。基于Proteus的实验可以分为以下3个阶段逐步完成[6]。

(1) 验证阶段。主要让学生熟悉Proteus与Keil软件环境,使学生对单片机虚拟系统仿真有感性认识。实验指导书给出实验任务与要求、Proteus实验原理图、实验操作步骤、多媒体课件、程序流程图及程序源代码等。学生根据实验步骤或实验操作录像进行实验操作、实验调试,并观察程序运行结果。

(2) 设计阶段。主要培养学生用Proteus绘制系统原理图,以及用Keil进行源程序设计的能力。实验指导书给出实验任务与要求、实验原理图。学生根据实验原理图用Proteus绘制硬件电路图,按照实验要求设计程序,在Keil环境编写源代码,调试成功,加载程序到Proteus硬件图仿真。仿真成功后按照实验原理图在实验箱上搭建硬件电路,加载程序,观察实验现象,并与仿真结果相比较。

(3) 综合阶段。主要激发学生学习兴趣及主观能动性,提高学生创新能力。学生根据实验任务及要求设计硬件电路(包括CPU选型、元器件选型及参数设置、电路连接等)并绘制Proteus硬件原理图;根据硬件功能模块进行软件设计(包括系统原理框图、程序流程图及源代码编写等)。软硬件设计完成后,进行两者间联调,充分利用Proteus与Keil的联合仿真功能,及时发现并改正硬件电路或程序源码的错误。系统仿真成功后,再制作实物。

在课程设计环节中,要求学生在Proteus 中绘制硬件电路图,在Keil 中编写程序,同时在设计硬件电路时尽可能考虑实验箱的资源,以便在Keil 中编写的程序能够很好移植到实验箱上。这样学生可以随时进行课程设计和课题研究,在联合仿真验证成功后,再进入实验室使用实验箱做进一步验证。

学生可以针对不同的应用,选择最适宜的单片机,而不用局限于课堂上常讲解的51系列单片机。学生可以在联合仿真成功之后,再进行电路焊接、系统调试和程序固化,避免因设计方案不正确所造成的浪费。同时也可以使学生了解与本课程相关的科技发展最新动态和成果,掌握自己不熟悉的单片机,提高实验能力和开发能力[7-8]。

4 Proteus软件在毕业设计和创新设计中的应用

在毕业设计中,单片机控制类的设计由于时间短,人数多及实验设备缺乏,给毕业设计带来了一定的困难。采用Proteus仿真软件后,只需要一台电脑就可以开展工作。学生前期的仿真工作可以利用Proteus仿真软件在电脑上完成,再进入实验室进行现场调试,┮环矫妾可缓解设备不足的问题,也可不影响正常的教学。

在项目研究和创新设计中,利用Proteus软件进行辅助设计,可以做到缩短研发周期,减小硬件成本的投入。动态元器件仿真模型是Proteus 的特色动态模型,具有动画效果[9],如LED发光管、按键开关等。这是Proteus 的特色。但有些动态模型在库中没有,Proteus在创建动态模型方面给予用户广阔的创作与发挥空间,可以设计自己的动态模型,展现出Proteus 在动态仿真方面的无限魅力。它不但使人机交互式仿真得以实现,而且使仿真形象、生动,创造出极为接近现实的课程教学与产品研发的情境。

5 结 语

采用Proteus仿真软件作为单片机和ARM的教学平台[10],可充分利用机房的现有设备,减少实验设备的硬件维护、实验环境,又与实际工程系统非常接近,拉近了学习与就业的距离。

近年来,将Proteus 仿真软件应用在教学、课程设计、毕业设计、山东省大学生电子设计大赛中,使用该开发环境对学生进行培训,在不需要硬件投入的情况下,学生普遍反映比以往单纯学习书本知识更易于接受,更易于提高,增加很多实践经验。实践证明,这种教学方法不但可以降低成本,经济优势明显,且具有较高的推广价值。

参考文献

[1]万军,马正华.嵌入式系统及应用课程实践教学的研究[J].中国现代教育装备,2009(15):77-79.

[2]李芳,李家庆.基于Proteus+Keil的单片机实验仿真平台 [J].中国教育技术装备,2009(4):78-79.

[3]乔建华,李临生,田启川.Proteus在单片机教学中的应用分析[J].电气电子教学学报,2008(3):70-73.

[4]陈燕,李娜娜.Proteus 和Keil 在单片机教学中的应用[J].中国科技信息,2009(20):194-195.

[5]孙凌燕,黄允千.Proteus与Keil软件的整合在单片机实验开发中的应用[J].实验室研究与探索,2008,27(4):33-34.

[6]伍冯洁,谢斌.基于Proteus与Keil的单片机实验教学改革[J].实验室研究与探索,2009,28(7):35-37.

[7]王玮,曹会宁.Proteus仿真软件在单片机一体化教学中的应用[J].机电产品开发与创新,2009,22(5):12-15.

[8]冯友谊.Proteus软件仿真技术在单片机教学中的应用[J].武汉职业技术学院学报,2008,7(2):5-7.

第3篇:单片机毕业设计范文

结合我校教学工作的实际情况,我主要从选题、开题环节、毕业设计指导,论文答辩等方面,提出了改进毕业设计工作的措施。

立足实际 ,科学选题

选题是毕业设计工作的龙头,选题质量是影响毕业设计质量的重要因素,精心挑选毕业设计题目,是搞好毕业设计的第一步。结合我校实际情况,我认为当前选题工作存在着一些问题:1、有的选题缺乏综合性、新颖性,深广度不够;2、有的选题对学生显得难度较高,工作量过大;3、有的选题虽然有较高的研究价值,但学生由于怕难或者因就业等原因而不愿选;4、有的选题虽然取自实际生产,但学生并不能完全弄明白生产实际的具体情况,设计就有脱离实际的情况出现;5、有的选题虽然很好,但是学生都选同一类型的题目,相互之间,互相借鉴的比重太大,使的设计变相的成了一种具体的形式。

针对以上问题,可以从三个方面综合考虑选题。

(1)  毕业设计选题要尽可能做到一人一题,相互之间的共性尽可能少一些,这样就可以避免学生之间互相抄袭、引用,让他们能够真正从设计的角度去思考问题,达到锻炼和学习解决实际问题的能力,达到这个教学环节实施的意义。

(2)  毕业设计选题要尽可能联系生产实际和工程应用的研究。这样有利于调动学生的积极性,由于是真做实干,他们就会主动去了解、熟悉有关企业生产的实际情况,积极主动的去分析实际问题,找到解决问题的方法和途径,使学生的综合能力得到提高。因此,我们在为2004级机电一体化专业的学生选题时,选择了“20Kg铝锭自动装箱系统的设计”,“擦黑板机械人的设计”,“简易倪红灯控制系统的设计”,“十层电梯的PLC控制系统设计”,“电子抢答器的设计”等新颖的又结合生产、生活实际的设计题目,这些题目不仅能够反映当代科技发展水平,而且能够让学生能进一步了解、把握国内外在机电一体化领域的一些最新成果和发展动态,使学生能够积极主动的参与到实际课题的研究中来。

第4篇:单片机毕业设计范文

关键词:单片机;PROTEUS;EDA

中图分类号:TP368.1 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 15-0000-01

PROTEUS Simulation Software Role in MCU Education Reform

Wang Jian

(Xi'an University of Science&Technology Institute of Electronic Control,Xi'an710003,China)

Abstract:Based on the MCU teaching reform,teaching analysis of single-chip drawbacks,we propose a new teaching method,in practice,part of the introduction of EDA technology to the new Proteus EDA software platform to design a line needs of the times of the experimental system,and use examples of co-simulation methods and processes.

Keywords:MCU;PROTEUS;EDA

前言:从上个世纪70年代第一只单片机面市,短短二三十年的时间,单片机技术已成为计算机技术的一个重要分支,广泛应用到工业控制、汽车、办公自动化和通信等领域。但是,如此重要的课程却存在实验设备陈旧、学生上课效果不理想等许多不尽如人意的地方,因此单片机课程教学改革就成为许多学校非常重视的一项教研课题。

一、单片机课程教学的特点

单片机课程是一门综合性、实践性很强的课程,其教学具有如下特点。(1)单片机的概念多、专有名词多,内容抽象,对于初学者来说难以适应,由此会感觉入门较难。(2)单片机的编程语言指令多,且需要掌握每条指令的功能及操作数来源。(3)单片机的逻辑性和完整性强,各部分知识衔接紧密。(4)单片机课程的图示说明多。基于单片机教学的这些特点,在对单片机课程的教学中,对教学内容、教学方法和实验教学及培养学生创新能力方面进行了改革与探索,这对提高单片机课程整体教学水平和教学质量起到了很好的推动作用。

二、PROTEUS软件在单片机实践教学中的应用

单片机的实践教学主要包括实验教学和单片机课程设计,另外在毕业设计中也有许多课题要使用单片机,在这些教学活动中如果引入PROTEUS软件进行辅助教学也会起到事半功倍的效果。在做实验之前要求学生预习,通常学生只能看看实验指导书,实验的过程只能想象。如果引入PROTEUS软件的话,学生就可以在寝室的电脑上通过PROTEUS平台进行仿真实验,从硬件的搭建,软件的设计,到软硬件的联合调试都可以亲手做一遍,到了实验室,学生就可以通过实物平台进行验证。通过这种方式进行实验的话,学生对整个实验的原理、过程和现象就有一个深刻的认识和理解,效果很好。在单片机课程设计和毕业设计中,要求学生根据自己的课题先在PROTEUS平台上进行设计,在仿真运行正确无误以后,再购买元器件进行电路的搭建、软件的设计和系统的调试,最终完成一件作品。采用这种方式可以节省因方案不正确所造成的硬件投入浪费,而且可以大大缩短开发产品的时间,提高学习和工作效率。下面以一个彩灯控制器为例,我们看看PROTEUS在教学中的实际应用。首先是电路图的绘制如图所示:

图1:彩灯控制器

在备课时,授课教师应先根据教学内容准备好PROTEUS仿真模型,上课开始时,先运行PROTEUS仿真模型,使学生看到实实在在的运行现象或结果,让学生产生一种好奇感。教师还要提出与上课内容相关的几个问题,让学生带着问题思考上述现象或结果是如何产生的;然后,教师把课堂要讲授的内容讲清楚,学生带着兴趣和问题听课,效果就比较好;理论知识点讲完以后,再把PROTEUS仿真模型的硬件设计原理和软件设计流程给学生讲授清楚,这样学生就比较容易理解和接受了。以上文中的彩灯控制器仿真模型为例说明PROTEUS软件的仿真过程和仿真效果。这个模型要实现的功能就是:通过软件的编写控制电路图中的发光管依次、或按照一定的次序点亮。首先从器件库中选择器件:单片机AT89C51、22pF的电容、10uF的电解电容、10K的电阻、220欧的排阻、12MHz的晶振等,这些器件选出来后放在器件列表中;再从器件列表中把这些器件拖放到原理图编辑窗口进行摆放,摆放好后进行连线,再加上电源端子、地线端子就构成了一个完整的单片机应用系统的硬件电路,如图1所示。硬件电路搭建好以后就可以开始编辑软件。软件经过编译生成HEX文件,并把这个文件装载到单片机中,然后启动仿真,在硬件和软件都正确的情况下,系统就会运行。然后改变软件,调整发光管的点亮次序重新运行,以此类推。运行效果一目了然,这对学生的学习是很有帮助的。

三、课程设计在单片机教学中的应用

作者在课程教学的中期下发了几个课题设计性题目,如:简易数字钟设计、数字温度计设计等,以项目形式组建模块化实践课,使实践教学模块化、实践课题小组项目式,模拟企业真实环境,将实践课教学分为:收集信息阶段、独立制定工作计划阶段、决定阶段、实施阶段、检查阶段、评估阶段,各个阶段都确定相对应的培训目标。

四、结束语

为了开拓学生视野,教师在授课过程中及时把教改教研成果或学科最新发展成果引入教学,既保证了课程内容新颖,信息量大,又恰当地处理了课程内容的基础知识与应用的关系。

参考文献:

第5篇:单片机毕业设计范文

一、电子信息工程专业能力

电子信息工程专业作为新兴专业,顺应了知识经济、信息时代的教学、科研和生产发展的需要。但随着我国经济和科学技术的快速发展以及开设电子信息专业的院校逐步增多,未来毕业生的就业形势会更加严峻,竞争会更加激烈。毕业生的质量是电子信息专业竞争成败的关键。从培养规格看,本专业学生应具备各方面的能力,由此我们将培养规格中的各种能力进行分类,整理出与之相对应的各门课程,具体分类如下:

1.工程计算基础能力。主要包括:数学计算及应用能力,主要涉及的课程有:中职数学、中职物理。

2.外语应用能力。包括:听、说、读、写能力,但对中职生来说,主要是专业术语和常用元器件型号识别。主要涉及的课程有:中职职业模块英语。

3.计算机应用能力。主要包括:计算机基础应用能力、程序的设计能力、protel制图能力,主要涉及的课程有:计算机应用基础、计算机C语言程序设计、单片机原理与应用、单片机技术及应用综合训练。

4.电子工程基本分析与应用能力。主要包括:常用电子仪器使用能力,电子电路分析、应用能力,单片机应用能力,阅读与绘制电气图能力。主要涉及的课程有:电装实习、ptotel2004、电路原理、模拟电子技术基础、数字电路、电路原理实验、模拟电子技术实验、数字电路实验、单片机原理与应用、单片机技术及应用综合训练。

5.电子信息产品的分析、设计、安装、运行维护等应用能力。主要包括:工业标准的理解能力,电子信息产品分析、方案的理解及初步的设计能力,方案实现和系统测试能力,电子设备维护检修能力,跟踪新技术能力。主要涉及的课程有: 通信电子线路、电视技术、电子测量、家用电器技术实训、传感器与检测技术、计算机网络与通信、通信电子线路实验与设计。

6.专业综合能力。主要包括:根据实际应用需求,综合运用所学知识进行电子系统方案设计与实现,创新意识和实践能力,获取新知识的能力。主要涉及的课程有:数字电视、家用电器技术实训、无线电调试中级工实训与考工、毕业设计。

7.研究与创新能力。主要包括:培养学生独立思考、探求真理的科学精神,培养学生的创新意识和创业精神,提高学生的科学研究能力,巩固和扩展学生所学的基础理论、专业知识和基本技能,提高学生运用理论知识分析、解决问题的实践能力。主要涉及的课程有:电子应用基本模块训练、数字化测量的实践训练、常用控制系统的设计实践。

二、专业能力实现的三个层次

1.基础训练。主要通过课堂实验、电子工艺实习等环节,训练学生识别选用电子元器件,使用常用电子仪器仪表,测试简单电路、掌握焊接安装工艺等。通过对电子元器件的识别、性能测试和对各种电路性能指标测量,巩固学生所学电子技术理论知识,学会正确使用仪器仪表和科学测量电路方法,为后续实训环节打下基础。

2.模块训练。就是对某一门或几门课程进行专项实训,也就是课程设计,目的是提高学生的实践动手能力,使学生能掌握一些专项技能,积累一些实际电路知识和工程知识。通过以模拟电路、数字电路、单片机电路等为主的实际应用电路的设计、制作安装、检测与调试,训练学生的基本技能,并为后面的综合训练做好准备。

3.综合训练。主要采用项目、大型设计竞赛、毕业设计等形式。项目主要是在教师指导下,申报校级项目,或是参与教师课题等;大型设计竞赛指的是,参加全国、省市中职生电子设计竞赛等;毕业设计是在教师指导下完成最后阶段的教学实践环节。目的是训练学生综合运用知识的能力。通过查阅资料、选择方案、设计电路、制作电路板、安装调试、撰写报告等环节,系统地进行电子电路工程实践训练,从而进一步提高学生分析问题、解决问题的工程应用能力和创新能力。

第6篇:单片机毕业设计范文

关键词:综合实训;单片机;LabWindows/CVI;电子线路设计;语音信号处理

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)07-0117-03

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:

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[2]王建新,隋美丽.LabWindows/CVI虚拟仪器测试技术及工程应用[M].化学工业出版社,2014.

第7篇:单片机毕业设计范文

关键词:单片机原理及应用;教学改革;CDIO工程教育理念

作者简介:王金波(1976-),女,黑龙江依兰人,黑龙江科技学院机械工程学院,副教授;姜华(1976-),男,满族,辽宁凤城人,黑龙江科技学院电信学院,工程师。(黑龙江 哈尔滨 150027)

基金项目:本文系黑龙江科技学院教学研究项目“基于CDIO理念的单片机课程教学模式改革与实践”的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0077-03

“单片机原理及应用”是机械、计算机及自动化等专业一门重要专业基础课,该课程多基础、多理论、实践性较强,在教学过程中必须软件硬件结合,强调培养学生利用已学单片机知识解决实际工程问题的能力。但是传统的教学模式存在课程内容设置不合理、教学方法单一、重理论轻实践、理论教学与实践教学脱节等诸多问题,再加上课程内容较抽象,没有直观的教学仪器和设备,学生很容易产生厌烦心理、放弃学习,无法达到预期的教学效果,严重影响了人才培养质量。本文旨在运用CDIO工程教育理念,采用先进的教学方法和手段,切实改善“单片机原理及应用”课程的教学效果,提高人才培养质量,为企业培养“留得下、用得上、出得去”的单片机系统设计及开发人才。

一、传统教学模式存在的主要问题

现阶段,在具体的教学过程中,不但学生普遍感到难学,授课教师也存在许多困惑。问题的症结主要表现在以下几点:

1.课程内容设置不合理

具体的授课内容是以单片机的结构与原理为主线,先介绍单片机的硬件结构,其次是指令、软件编程,然后是单片机系统扩展和各种器件的应用,最后列举一至两个实例。然而,当教师讲到单片机抽象的内部结构、七种寻址方式以及烦杂的111条指令时,大部分学生就已经望而生畏了,渐渐失去了学习的兴趣和信心。实际上,此时课程的核心部分,如软、硬件开发的技巧学生还没有开始学,他们甚至对一个单片机系统开发的全过程都不了解。试想,如此这般的教学效果与课程的教学目标是相背离的,完全抹杀了学生的学习兴趣,同时,对于学生的自信心会造成极大地摧残,同时,为学生以后的学习设下障碍,进而使培养单片机系统开发的技术人才终将成为一句空话。

2.学生存在差异,教学方法单一

自1999年我国高校扩招以来,高等教育规模迅速扩大。然而,扩招使得学生综合素质下降,对专业知识的理解和掌握存在较大差异;尤其是学生的学习质量出现严重滑坡,主要表现在:学习氛围不浓、学习态度不端正、学习方法不科学。[1]同时,教师在授课过程中无视学生个体之间的差异,对学生施以相同的教学方法,主要以单一的灌输为主,无法激发学生的学习兴趣,学生的求知欲、主动学习意识严重缺乏,课堂教学效果很差。

3.实验设备不足,理论教学与实践教学脱节

课程总学时为48学时,其中理论教学44学时,实验环节设置2个实验总计4学时,理论教学与实践环节是脱离的。教学采用的实验设备是实验箱,但只有六个,且部分箱子已经损坏,学生无法进行电路的设计与搭接,只是简单地连线,所以对于硬件设计无法进行锻炼;电脑也只有三台是好使的,学生对软件编程更是无法涉猎。实际上,两个实验就是演示性的实验,学生只是看下效果,同时,没有设置课程设计环节,仅在下学期的期末设置一周(5天)工程实训,而且在后续课程里没有与“单片机原理及应用”这门课相关的课程。据不完全统计,机电专业学生毕业设计有近一半用到单片机相关知识,同时毕业生有近30%从事单片机系统设计相关的工作。由此不难看出,这种实践条件根本就无法培养学生的实践动手能力,严重影响了学生的毕业与就业。

4.教师队伍年轻化

目前,本课程教师大部分是学校到学校的理论型、学术型青年教师;同时,由于教学任务繁重,教师缺乏机会和渠道接触实际的工程项目;对于本学科的前沿知识匮乏;独立承担及完成单片机开发的科研项目能力比较弱。因此,在具体教学过程中,教师理论联系实际的能力一般,很难调动学生学习的积极性,学生的理论与实践脱节,实际动手能力、分析问题、解决问题的能力较差,极大地影响了人才培养质量。[2]

二、CDIO工程教育理念

CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)是由美国麻省理工学院、瑞典哥德堡查尔姆斯技术学院、瑞典皇家技术学院和瑞典林雪平大学等4所工程技术大学发起的一项工程教育改革计划,以产品生命周期上的四个环节――构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运行(Operate)代表四个教育和实践训练环节。换言之,CDIO是产品从研发到运行的生命周期。[3]CDIO改革的主要目标是以C-D-I-O的产品生命周期为教育背景,以工程实践为载体,使学生掌握基础工程技术知识,培养动手操作能力,使学生在新产品的开发过程中引导创新,并理解研究和技术发展对社会的重要影响,承担培养工程科技人才的社会责任。

CDIO工程教育理念是一整套符合工程科技人才成长规律和特点的教育模式,是全面培养发展创新型工程科技人才的有效途径和方法。在“单片机原理及应用”课程教学中运用CDIO工程教育理念,将理论与实践相结合、教育与工程实际相结合、知识与技能相结合,改进课堂教学、启发学生思维、增强学生的思考能力和动手能力,为学生学好后续专业课程、更好地完成课程设计、毕业设计奠定坚实的基础;同时,可强化黑龙江科技学院的“大德育、大工程、大实践”的教育理念,[4]彰显办学特色;能够大力培养思想道德素质高,基础理论扎实、知识面宽、实践能力强,具有创新精神的应用型高级专业人才,为人才更好更快地服务地方区域经济,起着重要的指导作用。

三、教学改革的主要环节

1.制定课程的人才培养目标

深入从事单片机开发及应用企业,了解企业对人才的需求;走访同类院校,进一步搜集、整理“单片机原理及应用”教学中好的做法,系统制订课程的人才培养目标。

2.课程体系的改革

打破原有的课程体系。根据CDIO工程教育理念,构建理论与实践相结合、教育与工程实际相结合、知识与技能相结合的课程体系。

3.教学内容的改革

打破原有以教材内容为主的教学内容。通过对企业进行调研,了解企业对单片机技术人才需求状况,经过座谈、讨论由企业专家和教师共同确定课程面向的工作岗位,形成若干个教学项目,把每一个教学项目分解为若干个学习性工作任务,最后形成以项目为导向、以任务为驱动、将知识传授与能力培养融为一体的教学内容。

4.教学模式的改革

本课程将采用“全过程工学结合”的教学模式,即将传统教学中的教室移至校内实训室,以实训室真实的场景、真实的设备为背景,按照教、学、做一体化的教学模式进行仿真教学,使学生在校内就可进行单片机产品设计与开发等能力的训练,并将职业道德和情感态度有机地融合,为学生毕业与就业的“零距离”对接奠定基础。

5.教学方法和手段的改革

在具体教学环节中,主要采用“任务驱动”、“小组合作学习”及“案例分析”等先进教学方法,让学生“学中做、做中学”,重点培养学生的创新能力、实践动手能力及团队合作精神,同时对学生的人文素养、职业道德和法律知识进行强化。

运用模块化机器人、单片机实验箱及开发板等实训设备,进行仿真一体化教学,将现代教育技术,即PPT技术、Flash技术及视频技术,网络技术引进课堂教学,通过大容量的信息和丰富多彩的形象描述与实物展示,将课程中抽象的内容形象化、真实化,有效地化解教学中的重点和难点,从而提高教学质量及教学效果。

整合、优化实验室现有资源,利用Proteus等仿真软件建立虚拟实验室,继续加强校内实训基地的建设,为学生在校体验单片机系统开发全过程奠定良好的基础。同时,充分调动企业的积极性,建立校企合作机制,采取“校企合作”的方式,建立校外实训基地,实现“校企双赢”的目标。

建立单片机学习网站,让学生课下也能自主地学习和交流。同时,开展学生科研训练计划,使学生接受特定的科学研究方法训练,进而培养学生的工程意识及工程实践能力。

聘请企业专家作为兼职教师,定期开设与单片机系统研发技术相关的学术讲座使学生了解、掌握行业最前沿的科技动态,从而为培养高质量应用型人才奠定坚实基础。

6.评价与考核方式的改革

为了更好地调动学生学习的积极性、主动性,全面客观地考查学生的综合素养,课程采用过程评价与课程评价相结合的方式,即根据学生在学习性工作任务实施过程中的表现、学习成果等进行任务评价,每个教学项目完成后,组织一次项目评价;当所有教学项目完成后进行课程评价。过程评价与课程评价的成绩比重为6∶4。[5]

四、教学设计

有效的教学设计有助于学生开展具体学习活动,纠正学生行为以帮助学生有效地完成学习目标。“单片机原理及应用”课程教学设计坚持以项目为导向、以任务为驱动、基于完成任务的工作过程进行设计;以学生职业能力培养为主线,突出综合素质培养。其中包括:制定教学内容、教学目标、教学方法与组织形式以及评价是否达到教学目标的方法。下面通过具体设计一次课来阐述相关环节。

教学内容――学习项目:模拟汽车转向灯;任务单元:转向灯的闪烁。

教学目标――专业能力目标:了解单片机I/O口的结构,掌握单片机与发光二极管接口电路的设计方法;引入延时的概念,掌握延时子程序的作用。方法能力目标:具备自学能力、理解能力与表达能力。社会能力目标:具备团队协作能力、计划组织能力与安全意识。

教学方法与组织形式――教学方法:在校内实训室,运用多媒体及实验室教学资源,采用“以项目为导向,以任务为驱动”的教学方法,融教、学、做于一体。组织形式:全程采用“任务驱动”的形式,让学生在完成“任务”过程中掌握知识、技能和方法;真正体现教学中学生的主体地位和教师的主导地位;充分发挥学生的主观能动性,培养他们自主学习能力,锻炼他们的创造性思维,全面提升他们的综合素质。教学过程:具体教学过程如图1所示。

情景导入(5分钟):播放正在路上行驶汽车转向时的视频,引入具体学习项目,分成两个工作性任务,本次课只完成第一个任务――转向灯的闪烁。任务分析(5分钟):明确具体任务要求――AT89C51单片机作为主控机,用发光二极管模拟汽车转向灯,设计发光二极管与单片机的接口电路,编写软件流程图。小组讨论(20分钟):学生分小组讨论,自行完成相关任务,教师给予必要指导。任务完成后,选派一组来陈述任务具体完成情况。教师点评(15分钟):根据学生陈述情况,采用鼓励、赞许等语气进行点评,指出其设计中可取的方面以及存在的不足。同时,对于小组讨论时发现的共性问题进行分析、讲解相关知识。任务设计(40分钟):其他各组根据教师讲解的相关知识点进一步完善任务,在此基础上完成硬件电路的焊接,源代码的编写、编译、下载以及演示。最后,教师对学生的学习成果进行评价。任务拓展(1分钟):要求学生利用课余时间,完成单片机与继电器接口电路的设计。回顾总结(3分钟):由学生总结本次课的重点内容,教师加以归纳、补充。任务布置(1分钟):布置下次课任务――按键模拟转向开关控制转向灯闪烁,同时,布置预习及查找的相关内容。

与此同时,教师还采用国际通用的PDCA(戴明环)循环管理系统,即Plan(制定计划)、Do(具体实施)、Check(检查与分析)及Action(评价与调整)对整个教学过程进行管理,采取反思性教学,这样每一轮下来都有不同的收获,不但逐渐提升了课堂教学质量,而且自身的教学水平也得到了显著提高。具体步骤如图2所示。

经过全体课题组教师的不断努力,“单片机原理及应用”课程教学改革已经取得了初步成效,教学效果得到了显著提高。通过对黑龙江科技学院2008级和2009级学生进行试验,结果证明学生实践动手能力、主动学习的意识得到了极大增强,由原来的怕学、厌学转变为喜欢学这门课程。课程结束后,一些学生成为本校航模协会、大学生科技协会等社团组织优秀队员;部分学生通过导师制参与到教师的科研项目中,在这一过程中,学生的工程意识、实践能力、创新能力和职业素养得到了进一步的加强,缩短了与企业之间的距离,进而得到了用人单位的认可。同时,教师的教学水平也得到了明显提高,对加强师资队伍建设起到了积极的作用。今后还将继续努力,不断研究、探索更为先进的教育理念和方法,进一步提高人才培养质量,为企业培养更优秀的单片机系统设计开发人才。

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第8篇:单片机毕业设计范文

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第9篇:单片机毕业设计范文

关键词:智能小车 单片机 辅助教学

中图分类号:G642.1 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(b)-0134-01

The Application of Intelligent Car System in SCM Auxiliary Teaching

Li Jie

(Dept of Computer Science and Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui,China 232001)

Abstract:Intelligent car system auxiliary teaching of single-chip microcomputer is teacher-led,student-centered,with the smart car as a carrier,carrying out teaching activities,deepening students’ understanding of SCM monolithic structures,through a variety of signal acquisition and processing, and improving students’ independent reseach and development ability through creative experiments.

Key Words:Intelligent Car;SCM;Auxiliary Teaching

单片机作为一门应用设计类课程,具有较强的应用性、实用性等特点,单片机的教学不仅仅是理论知识的讲授,更注重的是学生实际动手的能力。智能小车系统辅助教学是以智能小车作为教学的载体,辅助教师和学生从事教学的活动。

1 单片机教学面临的问题

单片机教学在很多方面沿袭了传统的教学模式,即以教师讲授知识为主,学生被动接受知识,教学中强调理论知识体系的完整性、严密性。比如传统的单片机教学以单片机的知识结构为主线,把单片机知识系统分成硬件结构、指令系统、软件编程、扩展等,按照这种顺序教学,学生刚开始学习就感到抽象难懂,枯燥无味,导致学生厌学,教师难教,如此形成一个恶性循环。如何让学生积极的学习,较好的掌握单片机技术,是当前单片机课程面临的急需解决的问题。笔者对单片机教学方法进行探索,并多次带领学生参加智能小车竞赛,觉得采用智能小车辅助教学,可以使学生克服畏难情绪,寓教于乐,使学生在自主的研究探索中,自然而然的提高单片机的理论水平,取得良好的教学效果。

2 智能小车系统辅助教学的特点

单片机属于硬件范畴,课堂教学也仅仅是将单片机的原理和结构教授给学生,且实验课中所做的实验也多是验证性实验,很少有让学生自主开发创造的实验项目。这就造成了一门课讲授完,学生仍旧学了个云里雾里,考试过了关,却不会自己开发,甚至连单片机相关的毕业设计都无法自主完成。而智能小车系统的应用恰恰能很好的解决这个问题。智能小车系统是一个软硬结合的综合体,组装了各种各样的传感器,利用丰富的传感器采集光线、图像、磁场等各种参数,对各种各样数据进行接收和处理,这不仅需要单片机来控制,更需要各种算法对各项参数进行调整,这就要求学生既要了解单片机的原理和结构,又要掌握单片机的编程技巧,如此才能使得小车顺利的行驶起来,在这个过程中,学生才真正掌握了单片机。

3 智能小车系统辅助教学的过程

智能小车系统是辅助教师从事教学活动,使学生更快的对学习产生兴趣,加深学生对知识技能的掌握。智能小车系统辅助单片机教学,基本上可分为准备阶段、研发阶段和创新阶段。在这三个阶段中,以教师为主导,以学生为主体,以智能小车为载体,进行教学活动。

准备阶段,教师要调查学生的基本情况,制定教学计划,对智能小车系统编程;学生要明确学习目标,制定学习计划。教师指导学生了解智能小车系统的构造,和运行模式。

研发阶段,学生在已初步编程的智能小车系统上学习、研究、探索,掌握单片机编程方法以及整个智能小车系统的运行模式。整个过程分成两步,首先,学生要做一些验证性的实验,如,编写程序控制小车左转、右转、上坡、转圈等,通过这些练习,熟悉单片机的编程方式、操作步骤和小车性能。其次,做一些开发性的实验,在验证性实验的基础上,增加功能或提高性能,如转圈,学生可以在验证性实验完成后,自行更改相关参数,提高小车转圈的速度,同时加强小车的稳定性等等。

创新阶段,在这个阶段,学生对智能小车已经有了整体的认识,对单片机控制也已经有了清晰的思路,能够对整个智能小车系统进行改造,自行增添、删除、修改源程序,自行安装、拆卸传感器,并调整单片机的信号采集过程。彻底掌握单片机研发的技能。

参考文献

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