单片机课程设计精选(九篇)

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第1篇：单片机课程设计范文

关键词：MSP430；教学改革；课程设计

0引言

随着时代的进步和微电子技术的发展，以及目前物联网产业的应用，单片机技术作为物联网产业的关键技术之一，得到了更广阔的发展机会和应用前景。为适应这个市场对人才的需要，高校单片机课程的教学内容也逐步由MCS－51系列过渡到相对复杂但功耗更低的MSP430系列。首先，在MSP430单片机的教学内容上，目前的教材基本是以单片机生产商提供的技术手册为主，大体上延续了以往传统MCS－51系列的教学思路，即以单片机的知识点为主线进行单元技术教学。这对短时间集中实践环节课程设计类的教学明显不太适用。所以在教学内容的组织上需要根据学生理论课知识掌握的具体情况和实践课程的特点，重新组织教学内容。其次，在教学方法上，由于学生在前期已经完成了MSP430单片机的理论学习，如何在短时间内把学过的知识应用到实践当中去，把理论学习中分散的各个知识点通过一个个由浅入深的设计题目系统有机地组合在一起，使得学到的知识在系统上和深度上有质的提高。这也是课程设计不同于理论教学而需要重新设计整合的地方。最后，在学生成绩评定方法上，为了调动学生主动学习的积极性，发掘每个学生的潜力，在成绩的评定上做了一定的探索和尝试。

1教改实施的主要内容

1．1教学内容与教学方法的改革

相比于MCS－51系列单片机，MSP430系列单片机不仅在理论上有一定的难度和深度，而且在设计的灵活性和创新性上有更大的可操作空间。课程设计环节在实践教学中起着承上启下的关键性作用，一方面是将所学的基础知识（模拟电路、数字电路、C语言等）融会贯通综合运用的过程，另一方面也是为以后的毕业设计以及电子设计类竞赛打下良好的实践基础。有鉴于此，在教学内容的编排设计上，既要体现对MSP430单片机重点知识的理解把握，又要结合设计题目对所涉及的知识点更进一步深化学习。所以在本次教改中，对教学内容和方法做了一定的调整，主要在以下几个方面进行尝试和探索：（1）理论与实践教学环节的衔接整合。由于学生对MSP430单片机理论在学习和理解与实践上有一定的距离，所以在课程设计的前期有必要对在设计过程中常用的模块做进一步的强化学习，快速解决理论上的难点和疑惑。在教学方法上，也不同于以往的理论教学，突出了以关键模块为主要掌握内容，通过对模块电路图逻辑关系的深入细致的讲解，加强了学生对MSP430单片机关键模块的功能理解。为此，在讲授每个模块时，都给学生发一张清晰放大的模块逻辑功能电路图，以逐个过关的考核方式，使学生能在很短的时间内迅速掌握MSP430单片机的主要内容。同时，也着重强调该模块在实际设计当中的一些具体的应用以及一些注意事项，在这点上，由于MCS－51单片机的内容和功能相对比较简单，所以在以往的理论教学中大都是简单介绍一下，其应用设计部分学生通过自学的方式来掌握。而MSP430单片机由于其结构更复杂、应用更广泛，虽然学生在理论教学过程中也学过相关的知识并做过一些验证性实验，但是对大多数学生来说知识的掌握还是停留在理论上，对基本知识理解深度不够，导致学生困惑的问题还有很多。致使学生综合性实验能力较弱，完成课程设计和实际应用设计的难度较大。因此要注重研究实际应用中典型问题背后的原因，深化和细化基本知识的讲授，这对实际应用和提高可起到至关重要的作用。因此需要强化理论与实践衔接环节的教学，不断挖掘基本知识内容的深度，特别是实际应用这一部分很有必要在老师的指导下完成。比如，在讲授最常用的也是最重要的定时器A捕获功能的时候，除了讲述定时器A的逻辑结构和使用规则外，对其输出端口的八种工作模式，还通过重点补充在每种工作模式下常用的设计实例的分析讲解加以介绍和总结。这种重点讲授和逐一考核相结合的教学方法在本次教改过程中取得了很好的教学效果，使学生能在此基础上更容易地进入到高级层次的应用设计当中。（2）实践开发平台的选择。目前各高校大都使用各种功能完备的实验箱或开发板，其明显的弊端就是由于实验箱上各接口的连接都是固定的，学生大多数不会主动去了解这种连接后形成的电路工作原理；没有经历过从设计、元器件连接、调试到完成全过程的锻炼；而且实验箱上资源有限，对一些能力比较强的学生来说不能进行更多种硬件方案的设计和创新。基于上述原因，本次教改没有使用以往MCS－51单片机那样各种功能和结构都固定的实验箱，而是选用了MSP430单片机核心板外加按键输入模块和数码管显示输出模块等构成的最小系统，这样的选择是因为MSP430单片机的引脚复用功能非常普遍，把MSP430单片机的所有外接引脚都空出来供学生选择使用一方面可以增强学生对端口的认识，也使学生更深刻的体验MSP430单片机强大的实现功能。而且也为以后外加温度模块、红外线模块、重力感应模块等更多模块的选择提供了坚实的基础。另一反面也使学生在课程设计过程中有更大的自由度和选择空间，创造了一个宽松的硬件实验环境和发挥创造性的空间，增大了课程设计的吸引力。通过应用这个开发平台促使学生主动去熟悉引脚的各项功能、自己设计电路的实验方案、自己选择应用的设计模块以及最终完成的功能，同时，这些实验手段的综合应用，促进了学生对理论教学的理解，使学生的实际动手能力得到了提高和锻炼，从学生最终的设计成果上看也确实达到了这种效果。（3）基于项目引领的实验模式。课程设计不同于一般的验证性实验课程，它是在理论教学的基础上，以实践和创新为主线，以提高学生综合能力为目标的教学环节。以往MCS－51单片机课程设计由于硬件结构相对简单、外围接口功能单一，留给学生自由设计的空间比较有限，所以教学模式采用传统“灌输式”的教学方法，给学生的设计任务大都是相对单一的题目。本次教改借着硬件开发平台更新换代的机会，有条件在教学模式上做了进一步的探索，采用了基于项目引领的实验教学模式。该教学模式旨在提高学生的综合素质，从宏观教学的角度考虑，是一种以学生为中心的教学模式，将整个课程设计的教学内容设计成一个基本涵盖了本课程重点教学内容的设计项目库，其中对每个重要知识点都有多个难度等级不同的设计项目，学生可以根据自己的能力和兴趣选择并完成基本涵盖每个知识点的多个设计题目。设计项目库中的题目难度系数的差异化、多样化既是因材施教教育理念的一种体现，也是以往课程设计教学经验的一种总结。通过这样的教学设计，加大了学生对课程的兴趣，逐渐地积累成就感，并最终能较快地进入设计者的角色，能较好地完成实际应用的设计。

1．2教改效果的评定

教改效果主要通过学生成绩的评定来考察。因此，对学生成绩的评定方法也进行了初步的探索。学生成绩评定是教师教学过程的重要环节，对教师的“教”与学生的“学”具有重要指导作用。传统的教学评价模式显然不能够体现学生在课程设计过程中的全部工作，因此，需要建立多元化评价体系，既要重视学生在设计过程中体现出来的创意、创新等能力水平的评价，又要考虑到每个学生的基础和能力的差别，保护学生的学习积极性，设立合理的考核分数比值，提高学生在设计过程中的分值。这种多元化的考核办法既能够充分调动学生的主观能动性，提高学生的创新意识以及竞争意识。同时也从不同角度动态地反映了学生在课程设计过程中的学习情况以及学习效果。在此次教改过程中也对此进行了初步探索，取得了一定的效果。

第2篇：单片机课程设计范文

随着我国社会经济的发展，城市化、城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。本文就控制交通灯的方法进行了讨论，分析了各种方案的性价比，并用软、硬件加以实现。而后，对六车道以上道路的“十字交叉路通灯控制”进行了分析。最后，还对城市交通灯网的控制进行了展望。希望能给有关政府部门一些参考，更好地改善我们的城市交通。现今的交通发展迅速，车辆极具增加，马路不断扩宽，人行横道相对较少。在车流量较大的地段即便有人行横道，行人也很难通过马路。行人自控指示灯系统可以有效的改善这种状况。特别是像北京这样的大都市，经济飞速发展，车辆繁多，人口密集。缓解交通已成为当务之急.例如在我们新校区西门口(塔南路)就是这种情况,每天进出校门的学生特别多,大多还需要穿过这条繁忙的高速公路,这为学校师生带来大大的不便.该系统主要应用于交通领域，具有较高的实用价值。该系统利用红灯,黄灯,绿灯来指挥车辆和行人，以达到车辆停止，行人通行的目的,减少了交通拥挤现象,为行人节省了时间,即保证行人过马路时的安全，也减轻了交管部门的负担。本产品面对公共交通设施，并不注重经济收益，而是注重以后潜在的发展，从而带动相关产业。用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法，以及各个按键的作用科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会，计算机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域.

第二章设计要求与任务

第一节目的和要求:

1、实验要求：

编写程序，以89c52的端口作为输出口，控制4个双色LED灯(可发红、绿、黄光)，模拟十字路通灯管理。

2、实验目的：

(1)学习I／0口扩展方法；掌握89c52的工作原理以及编程方法，了解软件与硬件的调试技术。

(2)学习模拟交通灯控制方法；(3)学习双色LED灯的使用；

第二节设计任务和设计内容:(CPU均采用89c52)

1.软件延时实现模拟路通灯控制：(如图1)

实验效果:软件延时控制A﹑C路口红灯，B﹑D路口绿灯亮60秒；然后A﹑C路口不变，B﹑D路口绿灯闪5下，然后B﹑D路口黄灯亮；再变为A﹑C路口绿灯，B﹑D红灯延时3秒；然后A﹑C路口绿灯闪5下，再黄灯亮，B﹑D不变。再循环······。并将绿灯剩余时间显示在LED上(该项编程可将其结果显示在计算机屏幕上代替)。

初始化

设置89c52

为输出

C口为输出

清LED

BD,AC四个方向全为红短延时

BD方向亮绿灯60秒

AC方向亮红灯

BD方向绿灯闪五次，AC方向灯不变

BD方向为黄灯延时

AC方向灯不变

有键按下？

有键按下？

BD方向亮红灯并延时3秒，AC方向亮绿灯

有键按下？

有键按下？

状态0

状态1

状态2

状态3

有键按下？

BD方向灯不变，

AC方向绿灯闪五次

状态4

BD方向灯不变，

AC方向黄灯延时

状态4

返回DOS

状态1

状态3

状态4

状态2

循环

运行

（图2流程图）

2.89c52定时器控制模拟交通灯:

实验效果:软件延时控制A﹑C路口红灯，B﹑D路口绿灯亮50秒；其余要求和第1点中的相同。

第三章设计方案及评估论证

第一节题意分析：

虽然题目是四个路口，其实这是用于人行横道处的

交通灯，也可用于不允许拐弯的主﹑副街道的交叉口处。

如图1所示，B、D方向是双向车道；A、C方向是人行横道。或者将BD看作主街道，而AC看作副街道，也是可以的。

第二节工作原理说明：

1.工作原理说明：

此方案是通过并行接口芯片89c52A和计

算机的硬件连接，以及通过软件延时的方法进行软件

编程，来实现十字路通灯的模拟控制。如图2（89c52A芯片）所示，1.主控制单片机

第3篇：单片机课程设计范文

［论文摘要］文章分析了电子信息工程专业单片机原理与接口技术课程教学的现状，认为提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点，指出设计性实验开设中要注意理论与实验的衔接、验证性实验与设计性实验的衔接、课堂与课外的衔接，并不断完善适合设计性实验的评价体系，提高人才培养的质量。  

电子信息工程专业作为实践性、应用性非常强的理工科专业，学生必须具备扎实的基础理论知识，具有较强的实验技能，今后才能顺利地从事电子设备和信息系统的维护和研发。要实现这个目标，必须十分重视相关课程的建设，搞好实验教学改革。而单片机原理与接口技术课程作为电子信息专业的一门专业主干课程，其应用性非常强，设计性实验开设质量对于学生今后就业、工作至关重要。

一、教学现状

单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业核心课程之一，理论的重要性不言而喻，但在实验教学方面大都还是停留在传统的实验模式上，离培养学生实践动手能力和创新精神还有差距。很多学生反映，课程学习下来理论基本掌握了，验证性实验也能顺利完成，但要真正完成一个实际项目时，却无从入手。出现这种现象原因是多方面的，笔者认为主要有：

1.教学模式方面的原因。传统教学方式中，教师主要注重于理论的完整性和知识结构的完备性。理论上从单片机的结构讲起，然后讲汇编指令和c语言编程，再讲硬件接口及相关的程序编写，最后讲一两个实例，课时也就差不多用完了，再想讲其他东西就没有时间了。实验也注重基本原理和基本方法的训练，为了让学生认识单片机的基本组成和基本指令，所开出的实验就占了大部分实验课时，最后只能做几个综合性实验或做一个简单的设计，这样就结束了整个课程的学习。

2.教师方面的原因。自从高校扩招以后，学生的数量剧增，而教师并没有同比例增长，教师承担的课时量太大，教学压力过重。具体到单片机原理与接口技术这类专业性和实验性都非常强的课程，存在着精力投入不够的问题。如果要改革实验教学的模式，以设计性实验为主的话，教师就要投入非常多的精力。

3.评价体系方面的原因。就评价体系而言，目前通行的仍然是以分数的高低来评价学生学习成绩的好坏。一般采用平时成绩、实验成绩、考试成绩各占总成绩的一定比例来得到学生课程的最后得分。对有些课程来说这种方法是比较科学的，但对单片机原理与接口技术课程，就会存在这些问题：学生成绩不低，但一旦面临实际问题时，无从入手，没有达到本课程的教学目标。

二、解决对策

为提高单片机原理与接口技术课程教学质量，培养学生解决实际问题的能力，笔者认为，提高设计性实验开设的质量是教学改革的重点，应该从以下几点来改革：

1.教学模式。提出和采用新的教学模式，实验开设要特别注重开出的设计性实验质量。新的教学模式主要包含理论教学和实验教学两个方面。在理论教学中，单片机的结构和基本指令讲解要精，应通过实例来将相关的知识串起来，力求通过具体实例的讲解达到以较少的理论课时就让学生真正掌握单片机的结构和指令的目的。在实验方面，则采用以开设设计性实验为主、验证性实验为辅的方法，并提高实验课的课时数。适量开设验证性实验，在课堂内只做1～2个，而将大部分实验内容放在课堂外，由学生通过开放实验室单独完成。增加较多的设计性实验，供学生选做，在教师精心指导下，让学生在课外准备，课内完成，切实提高学生的实战技能。

2.教师自身的定位。教师应自觉提高自身做项目的能力，并保证足够的精力投入到教学中去。教师要注重平时积累，一方面，要自己动手，精心制作好几个作品。另一方面，也可以通过提出选题，指导学生去做，将完成后的作品及文档全部存档。只要通过2～3年的积累，就可以形成难度、层次区分较为合理的项目选题库和作品库，既为后续班级的教学创建了良好的条件，对后续学生的实验起到示范和引领作用，又为今后的教学工作减轻了负担。要做好这些，就要求教师充分明确自身职责，牢固树立以教学为中心的观念，保证有足够的精力投入教学中。

3.评价体系。作为评价体系，要改变传统的基本是以分数论英雄的模式。单片机原理与接口技术课程如果只是掌握了一些理论知识而没有实战能力，分数再高都不能算是学好。作为对学生的评价，笔者认为一定确立以实践能力为主体的评价体系，通过对学生做的项目难易程度、项目完成的效果等验收情况来给出合适的评价。

三、设计性实验开设与评价体系建立中要注意的几个问题

想搞好单片机原理与接口技术课程建设，提高学生的实战能力，就要以设计性实验的开设为重点来进行整体设计。笔者认为需要特别注意抓好以下四个衔接：

1.理论与实验的衔接。理论教学是单片机原理与接口技术课程教学中必不可少的组成部分，但其开设方式不能采用传统的教学方法，而应设计出一种项目教学或称为专题讲授的形式来进行。首先，要讲透基础部分，笔者认为可以分成单片机的内部结构、单片机的指令系统、程序编写的基本思想、硬件接口构建等四个专题进行。其次，要针对课程特点，做好五个简单项目，如外部中断的使用、定时器中断的使用、并口的扩展、串口通信、ad和da转换。最后，要对相关知识点全面整合，综合演练，实战2～3个较为复杂的综合性项目，进行原理图分析、算法设计和程序分析，并制作出作品进行演示。按这种思路设计，理论教学大致课时数为36～48个课时，实验课时数为24～36个课时。

据此分析，实验教学则应充分重视设计性实验的开设。与理论教学相对应，每讲完一个项目，就要依托该项目开设一个设计性实验，每个实验3～5个课时。通过简单的5个项目和较复杂的2～3个项目的训练后，学生能掌握单片机开发和设计与实物制作的基本方法和技能。当积累了2～3年后，有了很多已成功的项目可参照时，不同的学生就可以选做不同的设计性项目。在进行单片机原理与接口技术的课程设计时，则应要求学生在设计性实验的基础上进一步深化，将多个部分综合在一起设计制作一个更复杂、具有较完备功能的实际系统。这是一个由理论出发，通过基础实验、简单的设计性实验、复杂的设计性实验，最后完成复杂的课程设计过程，符合循序渐进的教学规律，实现了该课程理论与实践的完美结合。在此过程中，设计性实验的开设基本覆盖了单片机原理与接口技术课程的所有知识点，使学生牢固掌握基本理论，熟练掌握基本设计思路，综合应用基本设计方法，从而达到学以致用的根本目的。

2.验证性实验与设计性实验的衔接。验证性实验是指为验证已经学习过的理论知识所设置的实验；设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。验证性实验作为一种传统的教学方法，在现在的实验教学中也还有一定的作用，可为设计性实验的开设提供一些必要的基础。现在的验证性实验一般是在相应的实验箱上完成，通过开设1~2个验证性实验可让学生了解单片机的基本构成和基本工作原理，所以在开设设计性实验前开设验证性实验是非常必要的。同时，一些设计性实验的开设可在实验箱上对验证性实验进行改造而成，特别是对于开始的简单的设计性实验更是如此。比如一些验证性实验，所有的电路硬件在实验箱中是现成的，同时给出相应的实验程序范例，学生就可以在实验箱上进行验证，对所做实验的功能进行分析。教师只需要在理论教学时将程序流程图和涉及的算法讲述清楚，最后要求学生去编写程序，然后再进行功能验证即可。采用这么一种由验证性实验作为基础并进行改造的方法对于以基本原理的掌握为目标的简单的设计性实验具有很强的可操作性，有利于验证性实验到设计性实验的自然衔接。

3.课堂与课外的衔接。设计性实验开设要做好课堂与课外的衔接。因为设计性实验是要学生自行设计实验方案并加以实现的实验，所有的实验方案不可能仅在几个课时的实验课上完成，主要工作要在课外完成。一方面，实验方案的制订、原理图的设计、实物的制作等主要在课外完成，实验课中主要是在教师的指导下进行调试和测试。另一方面，设计性实验很难一次性成功，往往需要多次尝试、反复修正才行，这些必须在课外完成。要使设计性实验真正达到较好的效果，除了在理论教学中要注重和实验教学衔接外，课外的衔接尤其重要，要做好实验室开放，让学生在课外能够较方便地利用实验室的资源，也应鼓励学生采购一些比较简单的单片机开发工具，如简易开发版、烧录器等。

4.评价标准的再定位与评价体系建立的思路。验证性实验往往只涉及一门课程的一个章节或一个知识点的内容，学生通过验证性实验，可以使所学理论知识具体化和形象化，加深对所学知识的理解与掌握，培养基本动手能力。设计性实验突出它的自主设计性，可以是单一知识的运用，也可以是多知识点的综合运用，给出实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现，所以设计性实验带有试探性、研究性，在时间上也需要课内与课外相结合。

由于验证性实验与设计性开设的目标不同，所以最终的考核方式也不同。对于验证性实验，教师可以直接根据学生所做的实验报告评判其实验成绩。传统的做法是百分制。一般每个实验成绩包括三个部分：实验预习（20分）、实验操作（40分）、实验报告（40分）。使用传统的百分制，可以评价学生是否掌握了基本理论和设计方法。但设计性实验所涉及的知识点数量不同，综合运用的效果不同，设计方案是否得当，步骤是否简易可行，实验的成本、效率是否令人满意等等，都不能一概而论，因此需要结合各方面进行综合的评定。设计性实验的考核要贯穿这样一个原则：淡化结果，注重过程。对于设计性实验我们更重视学生在整个设计过程中的表现，而测定结果只作为考核的次要因素。学生在设计方案中是否有独到新颖的想法，整个实验思路逻辑是否清楚，实验过程是细节严密还是顾此失彼，结果是否可信等都是评定设计实验成绩的重要因素。考核中要充分鼓励和肯定学生在设计过程中所表现出的敢于挑战、主动学习、大胆创新的精神，以及由此带来的思维水平和实践水平的全面提高。

因此，设计性实验不宜采用传统的百分制，笔者认为，宜采用优、良、中、及格、不及格5个档次来进行评定。首先明确“优”和“及格”的标准，在“优”的标准下，适当下降一点作为“良”的标准，“及格”标准高一点作为“中”，达不到“及格”标准的就判定为“不及格”。比如，每一个项目都设定多个指标，完全达到指标并有所创新的评为“优”；完全达到指标而无创新的可评为“良”；实现主要指标可评为“中”；实现部分指标，能体现设计者掌握了基本相关基础知识则可评为“及格”；没有实现任何指标，或没有做的评定为“不及格”。这样就应在设定实验指标上着手，针对具体的实验进行不同的设定，才能比较准确地定性评价学生的实验能力，这一点仍需在实践中不断探索和改进。

四、结语

单片机原理与接口技术课程是电子信息工程专业至关重要的专业核心课程之一，必须更加重视设计性实验教学的改革，提高设计性实验开设的质量，做好理论与实验的衔接，验证性实验与设计性实验的衔接，课堂与课外的衔接，完善设计性实验的评价体系，才能培养出符合社会发展需要的高素质人才。

第4篇：单片机课程设计范文

论文关键词：单片机原理及应用技术；设计理念

《单片机原理及应用技术》是机电一体化技术专业的一门必修专业技术核心课程。该课程是根据“机电一体化技术”专业职业岗位要求设置的一门实践性和综合性非常强的专业技能课程，是基于职业标准和工作过程开发的理实一体化的学习领域课程，是属于职业学习领域课程之一，它担负着帮助毕业生在未来职业生涯中从担任单片机程序的编制、控制系统的自动化控制等岗位的重任。通过本课程的学习，旨在培养学生学习单片机的结构和原理、单片机的指令系统、程序设计、单片机的硬件结构及其扩展、单片机的应用等，培养学生具有单片机的编程、硬件的结构设计的能力及团队协作、沟通表达等综合素质，这对提高机电一体化专业人才培养质量、提升毕业生就业能力与就业质量具有重要意义。

一、课程整体设计理念与思路

（一）设计理念

打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为基于工作过程的项目课程开发与设计，工作任务为中心、项目课程为主体，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。

1、以岗位需求为依据：依据自动化控制系统实践能力要求，设置课程内容，实现课程内容和职业岗位需求紧密结合；2、以工作过程为基础：按照工作过程中活动与知识的关系来设计课程，突出工作过程在课程框架中的主线地位，按照工作过程的需要来选择知识，以工作任务为中心整合理论与实践内容；3、以职业能力为主线：真正以“能力”为主线来设计课程。要按照工作的相关性，而不是知识的相关性来确定课程设置。

（二）设计思路

本课程从应用的角度出发，依据由简到难的原则，以典型工作任务为主线，设立教学项目，通过教师指导学生开展自立学习完成工作任务或项目，实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验，从而形成职业能力。共设置9个学习项目， 每个学习项目均应从知识技能等方面达到教学的标准。

二、课程整体设计

（一）课程目标设计

确定课程目标的依据是根据人才培养方案中岗位具体工作对能力、知识、素质的基本要求。通过教学，本课程总体目标是实现学生能力、知识、情感态度与价值观等不同层面职业素养的综合提升和协调发展，培养可持续发展的满足企业需求的高技能人才的目标。 　1、能力目标：（1）具备单片机硬件图的表达、阅读、分析能力；（2）具备单片机汇编语言编程的能力；（3）具备单片机硬件扩展的能力；（4）初步具备单片机的应用能力。

2、知识目标：理解单片机的结构及其工作原理，了解单片机的特点及其发展过程；掌握单片机的指令格式、寻址方式、数据传送类指令、算术运算类指令等各种指令系统。掌握单片机软件编程的方法；掌握单片机的硬件结构及其硬件扩展的方法。

3、态度目标：具有实事求是的科学态度和吃苦耐劳的实践意识；具有开拓和创新精神，具有良好的职业道德和职业素质。

（二）课程内容设计

为了保证学生毕业后能够胜任有关岗位的要求，我们依据专业人才培养方案经过反复研讨后，选择了贴近实际的5个典型项目作为教学内容，以保证学生可持续发展能力的培养。并根据学生的认知规律以及职业能力成长规律，将教学项目组织为5个对应的能力训练项目。

（三）教学方法设计

1、基于教与学的教学方法。一方面以学生为主体，以专业课程和专业技能提高的需求为目的确定综合案例、单项任务和理论知识。通过课堂练习与测验、课后研究报告、课后综合案例及课程实验与学生一起“学中做、做中学”。另一方面，以教师为主导，老师指出课程学习目标和学习方法，进行正确引导（课堂、实验、课后研究报告），了解学生困惑，进行正确指导（课程学习、作业、实验报告、课后研究报告书）；2、创造真实氛围的工作环境，实施一体化教学法。注重学生职业素质的养成，创设真实氛围的工作环境，开展一体化教学，将教室与实训室合二为一，形成仿真的工作场所，使教学过程变为生产过程，学习任务变为工作任务，使学生通过学习亲身体验工作。教学组织过程实施“学做一体”。采用行动导向教学模式，教、学、做过程中，实行以学生为主体的教学互动，以活动为导向的自主学习；3、案例教学法。如讲解单片机编程知识时，引入生活、工业控制实例等开展案例教学，如电动玩具的前进后退、走廊灯光的延时熄灭、仓库货物数量统计、交通灯制作等案例，增加学习兴趣和动力，又为学生利用所学知识解决相应的实际问题奠定基础；4、项目教学法。以生产过程为载体开发教学项目，整个教学围绕各个项目的解决而展开，教师提出引导性问题，学生查找资料进行决策分析，制定出计划，并进行实施，引导学生自主思考。

另外，还充分利用现代化多媒体教学手段，提高教学效率。充分利用网络教学手段，提供了网络教学平台，提高学生自主学习的能力。

三、课程资源设计

使用高等职业教育时空技术专业“双证课程”培养方案规划教材、高职高专系列教材等作为教学参考教材，实行以多媒体技术为主的网络教学环境；推荐优秀网站，建立包括课程标准、教学内容、课件等内容的教学资源库。鼓励、引导学生利用网络自主学习，利用校内实验实训教学条件，让学生有目的的，主动地去学习。

第5篇：单片机课程设计范文

关键词 单片机；任务驱动教学；比较教学；Proteus

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）16-0089-04

现代机电一体化产品或系统都包含测控部分，很多测控装置采用单片机作为控制器，因此在从事这些机电产品或系统的维修调试、日常维护、售后服务与升级改造等工作时，需要具备一定的单片机系统的硬件电路检修与制作、程序编写与调试能力[1]。高职机电类专业的单片机应用技术课程旨在为这些职业活动提供所必需的基本技能和知识，该课程属于职业能力课程，综合性、实践性都很强，一般在大二下学期或大三上学期开设[2]。在教学实践中，为了让学生掌握知识、形成技能、提高能力，笔者对课程教学内容进行了精细化设计与开发，在理实一体化教室采用任务驱动教学，综合运用各种教学硬件平台，取得较好的教学效果。

1 课程教学内容的设计

单片机应用领域广泛，教学内容非常丰富，不同专业对单片机技术的侧重点不尽相同，在设计与开发教学内容时主要考虑以下三点因素[3]。

一是结合校本专业人才培养方案。培养方案体现了“以就业为导向”的方针，因此应从机电类职业岗位需求分析入手，参照国家相关职业标准的要求，精细化选择教学内容。

二是要适合学生学情。根据高职生的学习风格和认知特点，课程内容的编排以典型工作任务为学习单元，并贯彻“管用、够用、适用”的教学指导思想。

三是要适应课堂教学。该课程一般是在理实一体化教室展开教学，教学内容要能较好地处理理论教学与技能训练的关系，体现“做中学、学中做”理念。

对于机电类专业，单片机的主要作用是控制器件，并实现一定的通信和数据处理。因此，笔者以单片机的内部硬件资源、常用器件为出发点，将教学内容设计成九个模块：发光管、数码管、按键、定时/计数器、直流电机、步进电机、舵机、串口、模数转换和数模转换（以下简称A/D和D/A）。每个模块含有2～3项基本任务，每项基本任务都有一项拓展任务，设计拓展任务的目的是巩固与深化基本任务中的知、技、能。任务名称的叙写尽量具体到直观可操作的程度，如表1所示。

2 任务驱动教学的实践

任务驱动教学模式的特点是“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”[4]，笔者在教学实践中一般按任务提出、分析、实施、评价、拓展等五个基本环节展开教学。

在任务提出环节，教师通过日常生活、工业生产中学生见过的一些实例，创设学习情境，引出基本任务，并展示出某个解决方案的结果，让学生对任务有直观清晰的认识。在这个环节，教师还应强调解决方案并不是唯一的，解决同一项任务可能会有好几个方案，鼓励学生从多个角度去探索解决方案。

在任务分析环节，不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的任务，而是由教师向学生提供解决该任务的有关引例和线索，引导学生“独立思考、自主探索”；同时倡导学生分组进行讨论和交流，培养学生协作学习能力。学生经过反复分析后，会提出一个或几个解决方案。

在任务实施环节，学生将解决方案付诸实施，从硬件、软件两方面实现，经过软硬联调，得到结果。教师要强调实施方案也不是唯一的。

在任务评价环节，有教师点评、学生自评互评。既要对结果进行评价，也要对过程进行评价，还要对学生的专业素质进行评价，譬如7S管理（整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全、节约）。

在任务拓展环节，在基本任务的基础上，循序渐进、一脉相承地引出拓展任务，再对拓展任务进行分析、实施、评价。教学过程中笔者还有以下几点心得体会。

1）知识讲授。完成每个任务都需要一些相关的理论知识，知识讲授没有单独设置成一个教学环节，分散在五个基本环节中。实例和引例中涉及的知识一定要讲透彻，没有涉及的知识暂时不讲或稍微提一下。知识体系的深入与扩展把握一个“度”的原则，对于基础较好、学有余力的学生，教师可以在课堂巡回指导时与他单独交流或者课外与他单独交流。

2）水平思考法。水平思考法是英国学者爱德华・德・博诺提出的一种思维方法[5]，具体操作可采用“六顶思考帽”[6]。在任务分析环节，需要确定一个解决方案，笔者采用这种方法，取得良好效果。典型步骤是：客观陈述任务要求（白帽），提出解决任务的方案（绿帽），评估该方案的优点（黄帽），评估该方案的缺点（黑帽），对该方案进行主观情感判断（红帽），总结加权，做出决策（蓝帽）。下面以“用两个按键控制直流电机的加速、减速”的任务为例进行简要说明。

白帽：转速有四种状态，最低速、次低速、次高速、最高速。单片机上电后电机为最低速，每按一下加速键，转速升一个档，直到最高速；每按一下减速键，转速降一个档，直到最低速。

绿帽：硬件电路如图1所示，程序框图如图2所示。

黄帽：硬件系统中的电机驱动模块采用三极管分立元件，电路简单、成本低。程序框图结构清晰，使用的语句种类不多，大量使用简单的if语句。

黑帽：分立元件的硬件制作麻烦，容易接触不良，工作可靠性低。程序的一个周期时间较长，快速性不好。采用延时子程序，定时不精确，转速精度不高。

红帽：①我不喜欢这个方案，像个“小儿科”“菜鸟”，没有什么实用价值；②我挺喜欢这个方案，简单、清晰，有效果；③谈不上喜欢，好像也不讨厌，没什么特别感觉。

蓝帽：这个方案总的来说，能够解决任务，可以采纳。当然还有很多其他的方案，不妨在深入理解、掌握了这个方案之后，再进一步探索其他方案。

在任务实施、评价、拓展环节，亦可采用“水平思考法”，不赘述。教学实践表明，这种思维方法颇受学生欢迎，经过重复训练、刻意练习，学生基本上能够掌握这种方法。

3）比较教学法[7]。在众多的教学法中，笔者对比较教学法情有独钟。在任务驱动教学过程中，可采用比较教学法，将“单片机应用技术”课程中的基本任务与前导课程“PLC应用技术”中的基本任务进行比较，将拓展任务与基本任务、后面任务与前面任务进行比较。通过比较，找出异同，使学生对原有的知识与技能掌握得更加深刻、牢固，新获得的知识与技能更加鲜明、准确，并能体会和掌握其中的核心技能。

譬如将任务“用两个按键控制步进电机的加速、减速”与任务“用两个按键控制直流电机的加速、减速”进行比较。键控四相六线制步进电机的硬件电路如图3所示，程序框图如图4所示，可引导学生与图1、图2进行仔细比较，使学生体会到单片机电路设计与程序设计的核心技能。另外还可以利用示波器观测比较两种电机的供电电压波形，使学生对两种电机的PWM调速原理有更加直观深入的理解。

3 教学硬件平台的运用

目前机电类专业单片机课程的教学硬件平台主要有三种：一是单片机实验板加器件；二是采用Proteus硬件仿真；三是采用面包板及套件[8]。这三种平台各有特点。

单片机实验板的优点是硬件资源丰富、电路稳定可靠，学生对硬件平台充分信任，可以腾出时间更多地关注“软件编程”；缺点是电路都是厂家设计的，学生只能适应厂家电路，不能按自己的想法搭建电路，硬件电路制作与检修的机会较少。

Proteus硬件仿真的优点是学生可以按自己的想法任意搭建电路，灵活性强、成本低；缺点是仿真电路和实物毕竟有区别，譬如有的仿真正常而实物不通过，有的实物正常而仿真不能通过。

面包板及套件的优点是学生可以按自己的想法一步一步地搭建实物电路，能很好地训练和提高硬件电路制作与检修能力；缺点是电路容易接触不良，工作不可靠，有时一个简单的任务，初学者可能花了很多时间来搭建面包板电路，却调试不出效果，容易产生挫败感，失去耐心和兴趣。

初学者是否应该使用Proteus仿真软件来学习单片机应用技术？目前有两种截然不同的观点。

一种观点认为初学者不要使用Proteus软件，刚开始只有把硬件摆在你面前，亲自操作它，才会有深刻的体会，也才能掌握它[9]，因此刚开始宜使用面包板套件或实验板，待达到一定程度后才使用Proteus软件。

另一种观点则认为刚开始最好是使用Proteus软件，因为面包板电路容易出问题，使初学者失去耐心和学习兴趣；实验板尤其是开发板，容易使初学者将“硬件系统”看成“黑箱子”，对电路失去探索兴趣；而Proteus软件容易使初学者产生“成就感”，有利于深入学习。

笔者认为在教学实践中，宜具体情况具体分析。有的学生喜欢动手操作，使用面包板套件就比较合适；有的学生喜欢编程调试，使用Proteus软件比较容易上手；有的任务比较复杂，若一开始就制作面包板电路，既费时又费力，不如先做Proteus仿真；有的任务拓展性很强或视觉效果突出，不妨将面包板电路制作出来。另外，用不同的硬件平台来完成相同的任务，可使学生体会到应用电路设计与编程的核心方法。总之，只有综合运用这几种平台，才能取得较好的教学效果。

4 结语

单片机应用能力是一种较通用的工程能力，也是机电领域从业人员的重要核心能力，笔者从课程教学内容、任务驱动教学、教学硬件平台三个方面对高职机电类专业“单片机应用技术”课程进行设计与实践。经过对这门课程几轮的教学实践，取得良好的教学效果，学生能够较好地理解并掌握单片机技术的基本知识和技能，并进一步提高专业综合应用能力。

参考文献

[1]成立平.高职专业人才精细化培养研究[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]杨翠明，陈志勋，徐先海.论高职院校机电双高人才的培养[J].湖南师范大学教育科学学报，2008，7（2）：71-73.

[3]教育部职业教育与成人教育司.高等职业学校专业教学标准（试行）：制造大类[S].北京：中央广播电视大学出版社，2012.

[4]丛国进，李传伟，董先.任务引导型教学法在单片机课程教学中的应用[J].中国教育技术装备，2014（12）：88-89.

[5]Bono E D.水平思考法[M].冯杨，译.北京：北京科学技术出版社，2006.

[6]Bono E D.六顶思考帽[M].冯杨，译.北京：北京科学技术出版社，2004.

[7]谢芳芳，胡邦南.比较式项目教学在单片机课程中的应用[J].电气电子教学学报，2014，36（5）：114-116.

第6篇：单片机课程设计范文

关键词：工作过程；单片机；教学改革

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）05-0199-02 一、课程设置

本课程是电气自动化技术专业课程体系中的专业专项能力课程之一。先修课程有：模电、数电及检测技术等专业基础能力课，学完本课程可继续学习计算机控制、机器人控制等技术课程、进行毕业设计，参加顶岗实习。所以本课程教学目标是：正确理解单片机系统组成、硬软件设计；能够进行单片机控制系统开发、现场维护，诊断故障；培养独立、负责任、在团队条件下有效完成工作任务的能力。

二、教学内容的设计与选取

设计教学内容之前，需要先深入企业调研，明确就业岗位群以及培养目标；然后分析职业岗位的需求，形成了工作任务分析表，确定课程目标；接着以岗位需求和职业能力为核心设置项目内容。[1]具体设置项目内容时，一方面以工程应用为背景，以典型电路为载体设置项目任务。另一方面遵循认知规律及高职人才培养规律，项目从简单到复杂，逐渐提高能力要求。教材选用江苏省精品教材，训练项目共九个[2]。

三、课程实施

本课程采用CDIO工程教育模式，构建优良工程实践环境，教学流程主要依据典型的单片机应用产品开发工作过程进行制定。[3]典型的单片机应用产品开发工作过程主要有：项目任务书撰写、需求分析、方案设计、硬件设计制作、程序设计、系统调试、功能改进、交付使用、项目总结等。由此在教学过程中，需要让学生先明白做什么（下达任务书、分析需求）；再考虑怎么做（方案设计）；然后学中做，做中学（硬件设计制作与程序编制调试，深化知识，边学边做，不断完善功能）；接着提交作品，总结；最后完成项目。下面以“项目四模块2[2]采用定时器计数方式的转速测量电路设计与仿真”的教学为例进行说明。

1.做什么。教师先通过播放流水线计数视频，展示手机定时功能来展示定时/计数功能。然后教师发放任务书，阐明任务1的工作目标，介绍本设计需实现的功能。通过ppt展示转速测量电路功能，详细讲授定时/计数器用途。

2.怎么做。教师以独立工作法、扩展小组法方式组织各组学生制订、讨论、修改、完善转速测量电路设计方案，即学生先独立设计方案，接着再2人一组讨论，最后4人一组完善方案。

3.学中做，做中学。用案例教学法与示范训练法，教师提供电气原理框图，在PROTEUS软件上示范操作任务1转速计数器。学生通过自我负责的搭档合作，学习定时计数器结构、工作方式，专用寄存器TMOD、TCON、IE、IP的设置。教师收集学生学习过程中遇到的问题，针对重点与难点使用课件FLASH动画进行讲解。学生通过组内交流，讨论设计电路，然后绘制硬件电路图，合作编程。

教师在这过程中进行个别辅导，引导学生解决软硬件调试中遇到的问题；深入讲解定时计数器工作方式特点；使用课件演示讲解16位定时/计数器T2；采用卡片复习法，即让学生抽取写有关键词的卡片，向其他人简短清晰的阐述有关该词的信息，然后全班一起评价并补充答案，帮助学生加深了解本项目中应掌握的基础知识。

4.完善。通过小组拼图法，各小组派两位同学到其他两个小组参与讨论学习设计方案、电路设计图与程序，然后回到自己小组继续完善方案、电路设计与程序，将程序下载至开发板调试。

5.总结。学生进行作品演示，总结完成此次工作任务的经验，并进行小组自评、组间互评。接着教师对完成的任务进行评分。此外，因为我们关注学生学到了什么，所以要求学生评估教学效果，提出修改教学方法的意见与建议，老师根据反馈意见修改教学方法。

6.项目完成。学生按照6S标准做好安全与卫生工作。教师检查器件整理、卫生清理工作的完成情况并评分。

四、课程考核

课程考核由过程性考核、阶段性考核和综合性考核组成，分别占课程考核的20%、30%和40%。过程性考核有常规考核和任务完成质量考核两部分组成。常规考核是考核学生的参与积极性、安全意识、卫生状态。任务完成质量考核需要针对不同任务制定详细的表。阶段性考核是在每个项目结束后，考核学生对本项目中涉及新技能的掌握能力。综合性考核分理论考核与实践考核，在本课程结束时考核学生对本课程的掌握能力。

五、总结

课程教学实施一段时间后，获得了学生、行业企业专家好评，2010年本课程被评为国家级精品课程。学生与教师也在学与教的过程中积极参加各项比赛并获得优异成绩，在2011年全国大学生电子设计大赛中获得江苏省一等奖1个，二等奖1个。2011年全国高校电子信息实践创新作品评选中获得一等奖2个。不过本课程还需不断更新教学内容，不断完善以能力考核为主的评价体系，不断深入开展与企业的项目合作，与时俱进，保证教学水平和质量。

参考文献：

[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007.

[2]耿永刚，陶国正，等.单片机与接口应用技术[M].上海：华东师范大学出版社，2008.

第7篇：单片机课程设计范文

关键词：单片机技术；教学资源库；课程建设；大学城空间

一、《单片机技术》课程空间教学资源库建设背景

随着高职教育信息化的不断改革与发展，教学资源建设也成为了高职院校教学工作的一项重要组成部分，我院于2011年引进了世界大学城，为每位教师和学生都分配了一个大学城空间地址，从此老师和学生都投入到了这场空间教学建设革命。《单片机技术》课程是我院高职电类专业一门专业核心课程，开设对象为高职电气自动化、应用电子技术、机电一体化技术专业大二学生，通过本课程的学习，培养学生小型电子产品的开发与应用能力。传统的教学，知识面相对较窄，更新较慢，教学资源也多以教材、教案、课件PPT等为主，缺乏多样性、实效性和交互性。而空间教学使课堂教学的内涵和外延得以扩充和发展，世界大学城空间拥有文本、图像、声音、视频、动画等多种形式，丰富的信息资源，图文并茂，生动形象。如何在传统教学的基础上，建立基于世界大学城的空间课程教学资源库，让知识信息化、共享化、共建化，充分激发学生的学习兴趣，引导学生进行自主学习成为单片机技术课程教学中的一个新课题。

二、《单片机技术》课程空间教学资源库建设目标

2015年6月前，以信息技术创新教与学，依托世界大学城，校企共建功能齐全、便捷高效的数字化学习资源与应用平台，完成首次基于大学城空间平台的《单片机技术》课程教学轮回，建成集教学、培训、技能鉴定、自主学习“四位一体”“优质、开放、共享”教学资源库，促进学生自主学习，提升学生综合素质，拓展社会服务功能。

三、《单片机技术》课程空间教学资源库建设思路

遵循共建共享、边建边用的原则，满足高职在校师生、同行的需求，切实做到校企合作、行业引领、要素打包、虚实结合。

四、《单片机技术》课程空间教学资源库建设内容

单片机技术课程以专业人才培养方案和专业课程体系为依据，结合专业建设和课程改革需要，构建了课程教学资源库，主要包括课程教学资源、技能考证资源、课外学习资源、学生作品资源及网上交流五大模块。

1.课程教学资源模块包括网络课堂资源、实践教学资源、教辅资源三部分内容。其中网络课堂资源部分包括：课程介绍、课程标准、授课计划、学习指南、电子教案、电子课件、习题库及试题库、考核方法等栏目。实践教学资源部分包括：实践教学条件、实训指导书、学习指南、实训报告、实训教案、实训课件等栏目。教辅资源部分包括：常用开发工具（Keil、Protues）、常用MCU资料、常用器件资料、应用案例、参考书籍等栏目。

2.技能考证资源模块中，结合维修电工、家用电子产品维修工的要求，提供国家职业标准，试题库及习题库，帮助学生轻松实现互动学习和自主测试，具有良好的操作性和交互性。

3.课外学习资源模块中，搜集其他高职院校《单片机技术》课程的相关资源以及学习视频和素材，以此拓展教学空间，拓宽学生视野，丰富课程教学，提升教学效果。

4.学生作品资源模块包括：学习实训作品、课外提升作品、电子兴趣小组作品及参赛作品。本课程的作业通过空间进行布置，取代传统的纸质作业，学生作品及时上传至空间，不断充实现有教学资源，构建可持续完善的教学资源库。

5.网上交流模块：为增强师生互动，及时为学生答疑，学生可登陆自己的账户进行留言，或者在线与老师进行交流沟通。

传统的教学方式，在老师离开课堂后，学生希望和老师交流，想再次查看老师上课时使用的教学资源相当困难。但有了职教新干线个人空间后，学生可以利用空间与老师实现交流互动、在课后查看老师的教学资源、利用空间上交作业、实验实训报告、作品等。老师则直接在空间中实现资料的上传与作业等的批改。这样一来，教学和学习不仅仅局限于课堂45分钟的时间，只要有网络，随时随地都可变成课堂。根据我院《职教新干线空间建设方案》的要求，教学课堂可以一直延伸到学生离校毕业实习期间，通过实习指导老师和实习生的交流互动，老师可以通过个人空间指导学生在实习期间遇到的各种问题和困难，加强对学生毕业实习的指导和监管工作。

空间教学资源建设任重而道远，我们会继续努力，抓住机遇，充分利用现代信息技术教育手段，依托职教新干线个人空间，把空间建设与专业和课程教学资源建设、管理与运用紧密结合起来，真正实现教育教学方式、管理方式、育人方式的转变与提升。

第8篇：单片机课程设计范文

单片机具有体积小、价格低、应用方便、稳定可靠等优点，在工业控制、农业生产、仪器仪表、汽车电子等领域得到了广泛的应用[1-2]。单片机是高校电气、电子、自动化等专业一门重要的专业基础课程，其理论性、实践性、应用性较强。单片机课程主要培养学生的实践动手能力和利用单片机以及所学知识进行产品设计的能力，课程设计是单片机课程实践教学的重要环节，显得尤为重要。在单片机课程设计实践教学环节中引入CDIO先进教学理念，对其进行改革和创新，以便能更好地提高学生的实践动手能力、工程思维、创新意识、团队协作能力等，从而提高教学效果。

1单片机课程设计教学现状

单片机课程设计是培养学生运用所学知识解决实际问题和提升学生动手能力的重要环节。目前单片机课程设计教学主要存在以下几个方面的问题[3]。

1.1时间安排不合理

单片机课程设计通常安排在学期末的最后一周，时间短，再加上学生花时间进行期末考试复习，往往疏于做单片机课程设计，导致教学效果不理想。

1.2单片机课程设计选题单一

单片机课程设计选题来源单一，没有让学生参与，题目通常由老师布置给学生，题目数量少，往往一个班多个学生共用一个题目，忽略了学生间的个体差异，没有让不同能力的学生发挥所学之长，不能有效地激发学生的学习兴趣。

1.3单片机课程设计的组织实施不合理

单片机课程设计往往由老师统一组织实施，虽然有的也进行了分组，但是小组没有有效的组织，没有培养学生的团队合作能力；由于课程设计时间短，学生通常只在Proteus软件中进行仿真，并没有进行实物制作，学生的实践动手能力没有得到有效的提高，课程设计的作用没有得到有效的体现。

1.4单片机课程设计的考核方式不合理

考核是检验学生学习情况的重要手段，单片机课程设计的考核方式单一且不合理，课程设计的成绩通常由课堂出勤和设计报告组成，不能全面、客观地反映学生的真实情况。

2CDIO工程教育理念

CDIO理念是一种先进的工程教育理念，其包含构思（concept）—设计（design）—实施（implement）—运行（operate）4个方面，也是这4个英文单词首字母的缩写。CDIO理念是“做中学”和“基于项目教与学（PBL）”模式的概括集中体现，它以实际的工程项目为背景，以产品从研发到运行的生命周期为载体，将理论知识融入工程项目实践中，让学生在工程实践中对知识理解并应用，培养学生的实践动手能力、工程思维、创新能力和团队协作能力[4-8]。

3基于CDIO理念的单片机课程设计教学改革与实践

将CDIO先进的工程教育理念应用到单片机课程设计实践教学环节中，从课程设计的时间安排、选题、组织实施、考核等方面进行改革。将项目构思、项目设计、项目实施和项目运行贯穿课程设计全过程，以学生为主体，以教师为主导，通过课程设计帮助学生加深对单片机和相关课程知识的理解和应用，培养学生的工程素养。

3.1课程设计时间安排

以往的单片机课程设计通常安排在学期末最后一周集中时间进行，由于设计时间短、任务重，加上学生还要进行期末考试课程的复习，不能专注单片机课程设计，导致效果不理想，因此将单片机课程设计提前3周布置给学生，让学生有充足的时间去完成。第1周：学生查阅相关资料，确定实施方案并交老师进行可行性审核；第2周：进行硬件和软件设计，并在Proteus中仿真，仿真通过后方可进入下一个环节；第3周：实物制作，发放项目所需的电子元器件，学生在万能板上完成制作并调试；第4周：答辩考核环节，学生汇报演示作品，教师提问1~2个问题，答辩结束后，学生上交作品和设计说明书[9]。

3.2课程设计选题

选题是单片机课程设计的重要环节，课程设计不同于课程实验，也不同于毕业设计，因此，选题既要结合单片机应用领域，尽可能覆盖单片机课程的主要知识点，又要注意与其他课程的衔接。选题还要充分考虑学生个体差异，在难易程度上要有层次性，以满足不同层次学生的需要。选题来源主要有[10-11]：①教师自选，教师可以从自己的科研项目或企业项目中选取，也可以参考电子设计竞赛题目；②学生自主选题，学生可以根据自己的兴趣自主选择题目，经与指导老师协商后确定。可选课题有交通灯远程控制系统、波形发生器、数字温度计设计与制作、电机转速测量与控制、数字钟等。课题确定后，教师设计好课程设计任务书发放给学生，让学生了解项目具体要求。表1是以波形发生器为例，将CDIO理念融入学生的知识、能力、情感等方面的培养。

3.3课程设计组织实施

课程设计采用分组方式进行，每组3人，设组长1名，每组自由选题，共同完成。每组由组长组织组员完成从项目方案设计到项目完成的各项工作，如组织讨论设计方案、遇到的问题以及硬件设计、软件设计、实物制作、设计说明书撰写等组内分工。教师从旁指导，让学生自我组织、自我管理，充分调动学生的积极性，培养学生独立分析问题、解决问题的能力以及团队协作能力。组织实施过程以学生为主、教师为辅，将CDIO理念充分融入课程设计的全过程。根据CDIO工程教育理念组织项目实施，实施流程。

根据CDIO理念，以波形发生器的设计与制作为例，项目的具体实施过程如下。

（1）项目构思阶段（concept）：学生根据波形发生器的功能和具体技术指标要求（能生成的波形种类、周期等）查阅相关资料，组内成员根据相关要求和资料提出各自的实施方案，由组长组织小组内讨论，初步确定实施方案。采用5个按键分别生成5种波形（正弦波、锯齿波、三角波、方波和梯形波），采用DAC0832数模转换器将单片机输出的数字量转换为模拟量，由于DAC0832是电流型输出器件，需要增加I-V转换电路，输出波形引脚与示波器连接。具体电路模块有单片机最小系统、按键接口电路、DAC082接口电路、I-V转换电路等。教师对小组提交的实施方案可行性进行审核，提出指导性意见，最终确定实施方案。

（2）项目设计阶段（design）：本阶段包括硬件设计和软件设计，学生根据实施方案列出详细的元器件清单并设计各模块电路，编写相关程序，调试、编译生成HEX文件。首先在Proteus软件上进行仿真，以熟悉各电路的具体连接，仿真通过后，再绘制原理图，生成PCB图，为下一阶段作准备。

（3）项目实施阶段（implement）：学生根据PCB图，选择元器件，并在万能板上焊接实施，焊接完成后，将程序下载到单片机中，通电进行调试，观察能否实现功能要求，不能实现的查明原因并及时修正。焊接调试完成后，撰写作品的设计说明书。

（4）项目运行阶段（operate）：硬件电路调试完成后，学生以组为单位，制作PPT，公开汇报和演示作品，重点汇报实施方案的形成过程、项目实施过程中遇到的问题、如何解决等。汇报后，演示相应的作品，并回答老师和学生的提问。

3.4课程设计考核

考核是检验学生课程设计完成情况的重要手段，不仅要能检验学生的知识掌握情况，更重要的是还要能检验学生的实践动手能力、团队协作能力、工程素养等。通过考核促进学生积极主动地学习、积极动手参加实践，充分调动学生的积极性和主动性。改革传统只有考勤和设计说明书成绩作为学生最终成绩的考核方式，采用过程考核方式为主、答辩考核相结合的考核方式。过程考核主要由学生自评、小组内互评、教师评价组成，过程考核贯穿项目实施的全过程，根据课程设计的时间安排，每周安排一次考核[12]。

学生自评：学生结合自身情况从学习态度、职业素养（是否按要求操作、维护实验室环境卫生、文明礼貌等）、工作能力（资料收集能力、分析问题与解决问题能力、工作思路清晰）、阶段任务完成情况等方面对自己评价。学生自评占过程考核的20%。

小组内互评：小组内成员之间从学习态度、团队协作能力、职业素养（是否按要求操作、维护实验室环境卫生、文明礼貌等）、工作能力（资料收集能力、分析问题与解决问题能力、工作思路清晰）、阶段任务完成情况等方面相互评价。小组内互评占过程考核的30%。教师评价：教师根据学生的出勤情况、操作是否规范、操作熟练程度、分析问题与解决问题的能力等方面进行评价。教师评价占过程考核的50%。

课程设计完成后组织答辩考核，学生制作汇报PPT，首先从设计方案、设计构思、设计创意等方面汇报；其次进行实物演示；最后老师、其他学生对设计提问。教师根据学生答辩情况、回答问题情况、作品完成情况以及设计说明书撰写情况给学生评分。学生课程设计的成绩由过程考核（70%）和答辩考核（30%）组成。

第9篇：单片机课程设计范文

关键词 单片机 教学 仿真

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

单片机课程是电子信息、自动化和机电等专业的一门专业必修课，成为电子信息类专业学生就业的一个主要专长。而单片机又是一门实践性很强的课程，加强实践教学环节，使学生充分掌握单片机应用系统设计的基本概念和方法，是提高教学质量和培养实用型人才的一个重要内容。

1传统教学中存在的问题

目前，涉及单片机方面的主要教学环节是单片机课堂教学、课内实验、课程设计及毕业设计中的单片机应用系统设计。而在这几个方面都不同程度存在一些问题。

在单片机课堂教学中，主要介绍的是单片机片内资源、程序设计及接口电路。学生在一开始接触这些问题时，缺乏感性认识，对片内资源的应用、程序的执行及接口的意义总是有些不明就里，甚至有些学生在学完课程后，还不知道中断服务程序是什么时候开始执行的，其原因之一是缺乏某种有效的演示方法。即使在多媒体教学广泛应用的今天，光有几幅幻灯片还不能解决这些问题。通常，在课内实验和课程设计中，一般都是采用实验箱或实验成。课内实验主要是一些验证性实验，实验过程主要是：连接导线一运行程序一观察效果。学生按部就班做完实验后，对实验的具体硬件电路和程序编写却知之甚少。比如问及本实验中包含哪些模块或芯片，或某条语句的作用等，就无法回答了。一旦实验出现问题，原因查找更为困难。如存在实验箱和使用软件的通讯问题；实验箱本身的线路通断、焊点虚实及芯片好坏等问题。由于实验箱系统比较大，维护也很困难。因难以对损坏的设备维修，只能更换设备。

使用实验箱的另一个问题就是，设计只能在现有系统上完成，使得很多设计结果有些牵强附会。学生也不能针对具体的功能要求进行设计。对于可以简化的问题，也以为只能通过总线模式来完成，误认为无论是怎样的系统，都得设计成一个庞大的结构。对于学生的毕业设计，一般要求在原理结构的基础上设计实物。这时原理图的正确性就成为一个至关重要的问题。原理图不正确，就会给以后的设计工作带来很多问题，甚至做出的印制板不能用。另外，对于没有实践经验的学生来说，设计过程中容易造成器件和仪器仪表的损坏。故学生的课程设计和毕业设计需要购置的元器件数量增多，开支增大。

2 Proteus在单片机教学中的应用

2.1 Proteus在单片机教学中的意义

目前企业单位对单片机应用人才的需求量仍然很大，但对技术水平的要求也越来越高。面对传统教学中存在的诸多问题，Proteus等仿真工具为我们的教学提供了一个很好的辅助手段。借助Proteus的对CPU和电路强大的仿真能力以及丰富的资源库，可以有效替代硬件仿真器进行先期的软硬件调试。等到仿真结果基本理想时再进行实际的硬件调试。这样的开发过程不仅高效，而且会尽可能地减少损失，这对于解决实验室资源紧张的问题是一个很好的思路。

2.2将Proteus引入单片机课堂教学

在单片机课堂教学中，首先，采用Proteus可以进行实例演示，增强教学生动性和直观性。比如教师可以制作一些典型的应用系统，如流水灯、交通灯、数字钟及LCD显示等实验。让学生对单片机应用系统有一个感性认识，明白一个完整系统的含义，清楚单片机在一个系统中的作用和地位以及应用情况。其次，采用Proteus有助于明确概念，解决难点。在单片机教学中，P口作为准双向口的这个概念以及如何应用是较难掌握的一个问题。还有如中断如何产生，LED灯的位选和线选如何区别，串行通信如何实现等等教学中的重点和难点，都可以通过Proteus的演示让学生掌握清楚。而且，Proteus具有用色点显示芯片管脚状态的功能，教师可通过单步调试的方法让学生观察引脚的高低电平变化。另外，也可通过示波器、逻辑分析仪和发光二极管进行观察。还有，Proteus也有助于理解指令含义。通过改变某段程序或指指令，观察运行效果，从而理解语句含义。

2.3用Proteus改进单片机实验教学

单片机课程的实践性很强，实验环节的教学应引起高度重视。而单片机课程的课内实验学时有限，使用实验仅停留在演示性及验证性实验的层次。为了解决这个问题，可以应用Proteus所提供的元器件模型和外设模型按照实验内容来设计原理图，再利用仪器仪表的输入输出效果对实验结果进行检测。这样，学生一方面了解了单片机应用系统硬件电路结构，锻炼了编程技术，也学习了仪器仪表的使用，提高了设计水平。

2.4用Proteus单片机课程设计和毕业设计

在课程设计中，要求学生首先应用Proteus自主设计仿真，在设计硬件电路时最好能考虑实验箱的资源状况，以使仿真的结果可以在实验箱上实现。等编程调试通过后可以移植到实验箱上实现，验证实物效果。在进行毕业设计时，也可以让学生根据爱好和掌握知识的程度自由选择设计题目，培养学生的自主创新意识。教师与学生共同探讨方案的可行性之后，由学生在Proteus中设计硬件电路，编制程序并调试。等仿真成功之后，再购买元器件进行电路焊接、系统调试和程序固化，最终每组独立完成一件作品。这种方法可以节省因方案不正确所造成硬件投入的浪费，并且在实验过程中不会出现元器件的损耗问题。而使学生实验能力和开发能力都得到较大提高。

Proteus仿真软件在单片机教学中的应用，有利于促进课程和教学改革，提高学生的学习兴趣和创新能力。利用Proteus提供的可靠的虚拟仪器和仪表，不但经济优势明显，而且大大提高了教学效率，对学生实践能力的培养具有现实意义。但必须指出，仿真不能完全代替实物，在实际应用中会遇到很多新的问题，我们不可能抛弃已有的教学模式和实验手段而仅仅依靠虚拟的实验环境。只有将Proteus的仿真结果应用于具体电路系统，才能真正锻炼学生的软硬件综合开发能力。

参考文献