單片機原理論文精選(九篇)

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第1篇：單片機原理論文范文

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力 培養(yǎng) 課程改革 實踐

黨的十報告中指出：“全面實施素質(zhì)教育，深化教育領(lǐng)域綜合改革，著力提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實踐能力”。同志提出的“中國特色、世界水平的現(xiàn)代教育”是“兩個一百年”奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興夢的重要組成部分。劉延?xùn)|同志在2014年高校咨詢會上也提出：“要把立德樹人、提高質(zhì)量貫穿綜合改革全過程，創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，切實落實人才培養(yǎng)中心地位”。當(dāng)前，高校在人才培養(yǎng)模式、課程教學(xué)內(nèi)容和方法、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面還存在著一些不足，如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才是高校教育工作者需要著重關(guān)注和實踐的課題。我校電氣信息類專業(yè)結(jié)合2014版培養(yǎng)計劃修訂，做了部分課程的教學(xué)改革與實踐嘗試，現(xiàn)與大家交流學(xué)習(xí)。

一、主要改革內(nèi)容及實施情況

（一）充分發(fā)揮培養(yǎng)計劃在引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新能力

在2014級電類學(xué)生培養(yǎng)計劃修訂中，對電類三個專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、專業(yè)方向課、專業(yè)選修課、集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行課程調(diào)整、學(xué)時調(diào)整。充分發(fā)揮培養(yǎng)計劃在引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的核心作用。

（1）2014級船舶電子電氣工程專業(yè)教學(xué)計劃修訂情況

在學(xué)科基礎(chǔ)課中：一是新增加了“電路原理圖與PCB設(shè)計”課程（32學(xué)時實驗）；二是將“單片機原理及應(yīng)用”課程（36+20）改為“單片機原理及應(yīng)用”課程（32學(xué)時理論）及“單片機原理及應(yīng)用實驗”課程（32學(xué)時實驗）兩門課程；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗分別獨立的兩門課程。

在專業(yè)核心課中：取消了“船舶通信與導(dǎo)航”課，改列為專業(yè)選修課。

在專業(yè)選修課中：取消了電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)（2學(xué)分、24+8學(xué)時、第5學(xué)期）課，新增加了“電子技術(shù)創(chuàng)新實驗輔導(dǎo)”實驗課程（1學(xué)分、32學(xué)時實驗、第5學(xué)期）。

在集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中：一是取消了“電子技術(shù)課程設(shè)計”（2學(xué)分、2周、第3學(xué)期）新增了針對性更強的兩門“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”（1.5學(xué)分、1.5周、第4學(xué)期）及“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計”（1學(xué)分、1周、第4學(xué)期）課；二是將“單片機課程設(shè)計”（1學(xué)分、1周、第5學(xué)期）改成（1.5學(xué)分、1.5周、第4學(xué)期）；三是取消了“船舶電氣設(shè)計與檢驗課程設(shè)計”（1學(xué)分、1周、第6學(xué)期），新增了“船舶機艙測控系統(tǒng)課程設(shè)計”（1.5學(xué)分、1.5周、第6學(xué)期）。

（2）2014級電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)計劃修訂情況

在學(xué)科基礎(chǔ)課中：一是取消了“電氣工程導(dǎo)論”課程；二是取消了“計算機輔助設(shè)計”，新增加了“電路原理圖與PCB設(shè)計”課程（32學(xué)時實驗）；三是將“單片機原理及應(yīng)用”課程（42+16）改為“單片機原理及應(yīng)用”課程（32學(xué)時理論）及“單片機原理及應(yīng)用實驗”課程（32學(xué)時實驗）兩門課程；四是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗獨立的兩門課程。

在專業(yè)核心課中：一是將“單片機原理及應(yīng)用”調(diào)整到學(xué)科基礎(chǔ)課；二是取消了“供配電系統(tǒng)”課程（2.5學(xué)分、36+4學(xué)時、第7學(xué)期），改增為“工廠供電”課程（3學(xué)分、40+8、第7學(xué)期）；三是將“檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)”（2學(xué)分、26+6學(xué)時、第4學(xué)期）學(xué)分調(diào)整為（2.5學(xué)分、28+12學(xué)時、第4學(xué)期）；四是將“自動控制原理”課程（3.5學(xué)分、48+8學(xué)時、第5學(xué)期）學(xué)分調(diào)整為（4學(xué)分、52+12學(xué)時、第5學(xué)期）。

在專業(yè)方向課中：一是取消了“變壓器應(yīng)用技術(shù)”課程（2學(xué)分、28+4學(xué)時、第7學(xué)期）；二是取消了“船舶動力裝置與輔助機械”（2學(xué)分、28+4學(xué)時、第6學(xué)期）課；

在專業(yè)選修課中：一是取消了6門課程，分別是：信號與系統(tǒng)、文獻檢索、企業(yè)管理、電氣工程專題講座、集散控制系統(tǒng)、電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)；二是新增“電子技術(shù)創(chuàng)新實驗輔導(dǎo)”（1學(xué)分、32學(xué)時實驗、第5學(xué)期）、“新能源技術(shù)”（1學(xué)分、16學(xué)時、第5學(xué)期）兩門課程；三是將“AUTOCAD”課程（2學(xué)分、16+16上機、第5學(xué)期）改為實驗課程（1學(xué)分、32學(xué)上機、第5學(xué)期）。

在集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中：一是取消了“專業(yè)綜合課程設(shè)計”（2學(xué)分、2周、第7學(xué)期）；二是新增了“測控技術(shù)課程設(shè)計”（1學(xué)分、1周、第5學(xué)期）及“電氣控制技術(shù)課程設(shè)計” （1學(xué)分、1周、第6學(xué)期）兩門課程。

（3）2014級電子信息工程專業(yè)教學(xué)計劃修訂情況

在學(xué)科基礎(chǔ)課中：一是取消“計算機輔助設(shè)計”（16+16）課，改成了“電路原理圖與PCB設(shè)計”課程（32學(xué)時實驗）；二是增加了由專業(yè)核心課調(diào)整來“單片機原理及應(yīng)用”課程（32學(xué)時理論）及“單片機原理及應(yīng)用實驗”課程（32學(xué)時實驗）；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論（56）與實驗（16） 兩門獨立的課程。

在專業(yè)核心課中：取消了“信息論與編碼”（24+8）課程并調(diào)整“單片機原理及應(yīng)用”課程（40+16）到學(xué)科基礎(chǔ)課。

在專業(yè)方向課中：一是在通信系統(tǒng)方向：將“程控交換”（32）課程換成為“移動通信”（22+10）課程；二是在嵌入系統(tǒng)方向：將“ARM處理器原理及應(yīng)用”改為“嵌入式系統(tǒng)”（22+10），新增“ 計算機操作系統(tǒng)”（16+16（上機））及調(diào)整來“ 電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)”（16+16）；而“DSP原理及應(yīng)用”、 “多媒體技術(shù)”、“ 電子設(shè)計自動化”調(diào)整到專業(yè)選修課中；三是取消了電子系統(tǒng)設(shè)計方向。

在專業(yè)選修課中：一是取消了“復(fù)變函數(shù)與積分變換”、“JaVa語言程序設(shè)計”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用”、“Linux軟件設(shè)計”、“計算機接口與通信”、“自動控制原理”、“電視原理”8門課程；二是由專業(yè)方向課調(diào)整來“DSP原理及應(yīng)用”、“多媒體技術(shù)”、“電子設(shè)計自動化”3門選修課；三是新增“專業(yè)導(dǎo)論”、“學(xué)科前沿信息”、“新能源技術(shù)”、“現(xiàn)代控制理論[雙語] ”、“信息論與編碼”、“集成電路設(shè)計”、“計算機網(wǎng)絡(luò)安全”7門課程。

在集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中：一是取消了“電子設(shè)計方向?qū)I(yè)課程設(shè)計”（2學(xué)分、2周、第7學(xué)期）；二是新增了“工程訓(xùn)練C”（1周，1學(xué)分），調(diào)整了“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”（2周，2學(xué)分）、“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計”（2周，2學(xué)分）、“單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計”（4周，2學(xué)分）。

（二）加強幾門關(guān)鍵課程的課改示范工作，提升課程在電子能力培養(yǎng)中的關(guān)鍵作用

（1）電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)課程的教改實施情況

電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)課程是訓(xùn)練學(xué)生綜合設(shè)計能力的課程。學(xué)院2009年起將原來的“電裝實習(xí)”改成（電子裝配）“工程訓(xùn)練”和“電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)”（2學(xué)分、24+8學(xué)時、第5學(xué)期）兩門課程，并結(jié)合課余電子制作訓(xùn)練作為補充。電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)課程每一年的設(shè)計制作內(nèi)容在原有的基礎(chǔ)上都有新增，加強設(shè)計內(nèi)容的新型性和實用性，至今實驗室已有50多個設(shè)計實訓(xùn)模數(shù)電路板。2014版培養(yǎng)計劃中“電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)”課程調(diào)整為實驗課程“電子技術(shù)創(chuàng)新實驗輔導(dǎo)”（實驗30學(xué)時）。

電子裝配工藝訓(xùn)練對學(xué)生的知識基礎(chǔ)要求較低，在原2010版教學(xué)計劃中安排在大一第二學(xué)期進行，重點是訓(xùn)練學(xué)生的電子電路焊接技術(shù)，為以后的電子裝配打下基礎(chǔ)。教學(xué)時數(shù)為一周，時間上分散進行，歷時半個學(xué)期。電子綜合設(shè)計輔導(dǎo)課程是學(xué)生進行電子設(shè)計的入門課，除公選課、選修課形式外，興趣小組形式的學(xué)習(xí)培養(yǎng)也是一個最有成效的環(huán)節(jié)，使得對電子設(shè)計有基礎(chǔ)、有興趣的同學(xué)得到充分發(fā)揮與提升能力。對電子制作訓(xùn)練做到有計劃性，一般分為四個階段：

第一階段：為電子制作基本能力訓(xùn)練。安排在入學(xué)后的第二學(xué)期，以興趣小組形式進行。內(nèi)容主要為：焊接技術(shù)訓(xùn)練、認(rèn)識基本元器件（學(xué)會萬用表的使用）、識圖、音頻放大電路制作。

第二階段：電子制作入門訓(xùn)練。安排在入學(xué)后的第三學(xué)期，以公選課的形式進行。主要學(xué)習(xí)繪圖、制作與測量（學(xué)習(xí)Protel（Altium Designer）軟件的使用，學(xué)會常用電子儀器的使用，利用波形圖分析電路的工作狀態(tài)，分析能力訓(xùn)練），內(nèi)容有：簡單電源電路、電動機驅(qū)動電路、光控?zé)糸_關(guān)電路、溫控加熱器電路等。

第三階段：電子設(shè)計基礎(chǔ)訓(xùn)練。主要是結(jié)合理論知識設(shè)計電路，安排在入學(xué)后的第四學(xué)期，以選修課的形式進行。內(nèi)容有：音響電路（含音調(diào)電路、功率放大器電路）、隔離放大器電路、充電器電路等。

第四階段：電子設(shè)計綜合能力提高訓(xùn)練。主要為綜合設(shè)計中、大規(guī)模電路，安排在入學(xué)后的第五學(xué)期，以選修課的形式進行。內(nèi)容有：搶答器電路、開關(guān)電源電路、數(shù)控電源電路、無線通信電路、鎖相環(huán)振蕩電路、轉(zhuǎn)速檢測電路、充電器電路。

（2）單片機原理及應(yīng)用課程的教改情況

單片機作為電子自動化控制的主要手段，其作用越來越重要。我院該課程為省級精品課程，課程組老師進行了一系列的教學(xué)實踐，編寫了新的教學(xué)文件，每年修改電子教案、課件，出版新的教材與實驗指導(dǎo)書，不斷完善學(xué)習(xí)資源，實施電子考試等等，為學(xué)生的自動化電子設(shè)計起到了重要的支撐作用。在2014版教學(xué)計劃中理論學(xué)時改為32，實驗改為獨立設(shè)課，學(xué)時為32，課程設(shè)計為1.5周。單片機實驗電路板全部為校內(nèi)老師設(shè)計制作，實驗室至今有單片機綜合應(yīng)用設(shè)計電路板30多件。

（3）新增電子技術(shù)實踐公選課

針對大學(xué)生電子設(shè)計競賽中發(fā)現(xiàn)的理論教學(xué)與學(xué)生實踐應(yīng)用能力脫離現(xiàn)象比較嚴(yán)重的問題，從2014年下半年開始學(xué)院在二年級學(xué)生中設(shè)立“電子技術(shù)實踐”公選課程，從學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)知識的初始階段就引導(dǎo)學(xué)生向技術(shù)應(yīng)用方向發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、實際凝練為理論知識的能力，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。電子技術(shù)實踐課程在一定程度上打破課程的專業(yè)界限、學(xué)科界限，使得知識、技術(shù)、信息等多方面融會貫通，在還不能完全打破現(xiàn)有教學(xué)模式的情況下，以教學(xué)實驗班的形式增加一個補充教學(xué)環(huán)節(jié)，以音頻功率放大器的設(shè)計制作為立足點，從應(yīng)用目標(biāo)出發(fā)搜索知識點，解決技術(shù)問題，培養(yǎng)思維方式。電子技術(shù)實踐公選課作為教學(xué)模式創(chuàng)新探索，在教學(xué)過程中最大程度地改變學(xué)生被教師控制之下被動地學(xué)習(xí)的局面，改變單純死記硬背完成學(xué)業(yè)的局面，轉(zhuǎn)而讓學(xué)生養(yǎng)成從解決問題的角度去思考、查找知識，提高學(xué)生的主觀能動性、創(chuàng)新意識。在教學(xué)環(huán)節(jié)上將實驗教學(xué)、理論教學(xué)、課程設(shè)計三點連成一線。在教學(xué)效果上力求學(xué)以致用，學(xué)有所用，以適應(yīng)大學(xué)生電子設(shè)計競賽的要求，適應(yīng)技能考證的要求，適應(yīng)用人單位對應(yīng)用型人才的需求。

（三）編寫、修訂教材、教案，建立完善教師與學(xué)生教學(xué)學(xué)習(xí)資源

編寫出版《電子綜合設(shè)計常用模塊與實例指導(dǎo)》、《單片機設(shè)計實例集》等實踐指導(dǎo)教材；為學(xué)生開展考證培訓(xùn)修訂《電子工程師考證培訓(xùn)講義》等；編寫新的教學(xué)文件及電子教案、課件等，建立完善教師與學(xué)生教學(xué)學(xué)習(xí)資源。

一是修訂出版了《單片機實驗與課程設(shè)計指導(dǎo)（Proteus仿真版）》、《電子設(shè)計常用模塊與實例》、《單片機設(shè)計實例選集（一）》、《51系列單片機原理及應(yīng)用》等實踐指導(dǎo)性強的教材；二是在原網(wǎng)絡(luò)課程的基礎(chǔ)上進行了單片機慕課網(wǎng)站的建設(shè)，新編了150題左右的作業(yè)練習(xí)題庫；三是修改2014級教學(xué)大綱、電子教案及課件；四是設(shè)計開發(fā)2014級用的新實驗電路板并用于每年的學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練。

（四）加強實踐能力培訓(xùn)，提高學(xué)生的綜合能力

加強實踐能力培訓(xùn)，提高學(xué)科競賽的獲獎數(shù)量、提高學(xué)生、專利證書數(shù)量、提高學(xué)生電子工程師/板級工程師/電工等從職證書數(shù)量。

（1）加強了學(xué)科競賽的輔導(dǎo)力度。一是組織學(xué)生電子協(xié)會，每周至少開展一次活動，以加強低年級同學(xué)的基礎(chǔ)技能訓(xùn)練；二是與飛思卡爾智能汽車競賽相結(jié)合，利用各種提高學(xué)生能力的資源，充實學(xué)生的實踐活動；三是培養(yǎng)充實指導(dǎo)教師力量，2014年學(xué)院的指導(dǎo)教師隊伍擴大至9人，落實了組隊學(xué)生與指導(dǎo)教師的互選環(huán)節(jié)，密切指導(dǎo)教師與參賽學(xué)生的聯(lián)系，特別是在暑期中通過明確訓(xùn)練計劃、訓(xùn)練內(nèi)容增加指導(dǎo)教師的投入精力；四是針對大學(xué)生電子設(shè)計競賽中發(fā)現(xiàn)的理論教學(xué)與學(xué)生實踐應(yīng)用能力脫離現(xiàn)象比較嚴(yán)重的問題，從2014年下半年開始在二年級學(xué)生中設(shè)立電子技術(shù)實踐公選課程，在教學(xué)效果上力求學(xué)以致用，學(xué)有所用，以適應(yīng)大學(xué)生電子設(shè)計競賽的要求。

（2）重視指導(dǎo)學(xué)生、申報專利工作，培養(yǎng)科學(xué)研究能力 。通過學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、電子競賽、省創(chuàng)新研究項目等實踐，指導(dǎo)學(xué)生以論文或?qū)＠男问焦袒芯砍晒?，近年來學(xué)生發(fā)表的電子設(shè)計類論文、實用專利、省大學(xué)生科技創(chuàng)新（電子電氣類）項目、國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目增加明顯。

（3）加強校內(nèi)電子工程師等考證培訓(xùn)工作。學(xué)院培訓(xùn)中心通過了市職業(yè)技能鑒定條件驗收，成立了市“職業(yè)技能鑒定所”和電工方面考證員，可進行中、高級電工，中、高級維修電工，初級電子設(shè)計工程師、板級設(shè)計工程師、單片機C語言程序設(shè)計師7種電子電氣類證書的證書認(rèn)定，為學(xué)生培訓(xùn)考評提供了極大的便利。

（4）加強了畢業(yè)設(shè)計真題實做的要求。學(xué)院將畢業(yè)設(shè)計任務(wù)早計劃、早布置，以提高畢業(yè)設(shè)計論文的真題實做時間，現(xiàn)一般是在第7學(xué)期初就布置任務(wù)，畢業(yè)論文答辯分二次進行，在較長的時間內(nèi)可給學(xué)生留出較多時間完成高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計論文，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計真題實做的比例在90%以上。

（五）落實考證考級替代學(xué)分考試的制度

落實考證考級替代學(xué)分考試的制度，將提高從職能力的技能考證、考級、競賽獎等納入到教學(xué)學(xué)分中。

學(xué)院出臺了關(guān)于《本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）替代管理辦法》（試行）的文件，規(guī)定了5類學(xué)生學(xué)業(yè)成果（考證、考級、論文、專利、競賽獎）或經(jīng)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）工作小組認(rèn)定可以代替畢業(yè)設(shè)計（論文）的其他成果可替代畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)分。

二、實踐成果

兩年間，學(xué)生在電子工程師、電工考證、學(xué)科競賽獲獎方面成績提高明顯，取得電子工程師證書30 人；電工證書192人；在大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，獲省一等獎學(xué)生為9人，二等獎學(xué)生為18人，三等獎學(xué)生為21人；在全國（?。╋w思卡爾智能汽車競賽及智能機器人大賽中獲一等獎6人，特等獎2人，二等獎9人，三等獎24人。兩年間，學(xué)生發(fā)表電子設(shè)計類論文10篇，取得電子設(shè)計類實用專利35項。

三、不足分析

一是教學(xué)計劃改革后課時量壓縮造成教師“搶課”現(xiàn)象，并由課程門數(shù)增多及投入精力不足造成教學(xué)改革的實踐效果下降；二是團隊精神在學(xué)院教改項目中體現(xiàn)不夠，大多數(shù)教師還是安于老的教學(xué)方式，教改積極性不高，大范圍的教改項目推進困難。

提高教學(xué)質(zhì)量不僅需要領(lǐng)導(dǎo)重視，更需要教師的人人參與。教學(xué)改革不能停留在口號上，更應(yīng)建立在教師行動上。高校要把提高教師的影響力與學(xué)生的競爭力作為學(xué)校發(fā)展的基本目標(biāo)，以社會需求為導(dǎo)向，進一步改革人才培養(yǎng)模式，為社會輸送合格的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型應(yīng)用人才。

參考文獻：

[1] 唐樹森，李維. 電氣信息類專業(yè)基礎(chǔ)課程綜合改革的研究與實踐[J]. 中國電子教育，2004，03：44-46.

[2] 張軍國，劉西瑞，張健，燕飛，闞江明. 以電子設(shè)計大賽為契機 加強大學(xué)生創(chuàng)新能力與實踐能力的培養(yǎng)[J]. 中國林業(yè)教育，2009，S1：93-95.

第2篇：單片機原理論文范文

關(guān)鍵詞：單片機；電氣信息類；教學(xué)改革

作者簡介：楊盛（1973-），男，湖北公安人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，工程師；陳星（1988-），女，湖北仙桃人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，助教（湖北 宜昌 443002）

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0118-02

單片機以其體積小、價格低、功能齊全、抗干擾性高、可靠性好、易于開發(fā)擴展等獨特特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化及智能儀器儀表、通信設(shè)備、家用電器等各種設(shè)備儀器中。[1]“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程是本校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程等電氣信息類專業(yè)的主干課程，內(nèi)容豐富，實踐性強。本文在分析本校電氣信息類專業(yè)“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了課程教學(xué)中存在的問題及相應(yīng)改革措施，切實提高學(xué)生運用單片機解決實際問題的能力。

一、“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

1.課程教學(xué)現(xiàn)狀

作為電氣信息類專業(yè)必修專業(yè)基礎(chǔ)課，本校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程四個專業(yè)開設(shè)了“單片機應(yīng)用綜合實驗”課程，3.5學(xué)分，總計56學(xué)時，其中理論課24學(xué)時，實驗課32學(xué)時。該門課程旨在使學(xué)生通過實驗加深對單片機結(jié)構(gòu)及單片機指令系統(tǒng)的理解，培養(yǎng)學(xué)生運用單片機知識解決實際問題的能力，力求使學(xué)生在完成本門課程的相關(guān)實驗后，在分析問題的能力、動手能力及創(chuàng)新能力方面得到較大的提高，在今后的工作實踐中具備獨立設(shè)計、開發(fā)小型單片機應(yīng)用系統(tǒng)及產(chǎn)品的能力。

課程一般在大二下學(xué)期和大三上學(xué)期開設(shè)，學(xué)生先選擇理論教學(xué)班（每班120人左右）學(xué)習(xí)單片機理論知識，理論部分以介紹51系列單片機為主，內(nèi)容包括：單片機概論（2學(xué)時）、MCS-51單片機結(jié)構(gòu)（4學(xué)時）、單片機指令系統(tǒng)及匯編語言程序設(shè)計（8學(xué)時）、MCS-51系列單片機的擴展（2學(xué)時，含最小系統(tǒng)與程序存儲器的擴展、數(shù)據(jù)存儲器的擴展、輸入/輸出口的擴展）、單片機機接口技術(shù)（8學(xué)時，含LED顯示接口、8255可編程I/O擴展、鍵盤與單片機接口、ADC0809的原理與應(yīng)用、DAC0832的原理與應(yīng)用）。理論課結(jié)束時教師對學(xué)生該課程的評定成績占課程總成績的30％。

理論部分學(xué)完后學(xué)生進入實踐教學(xué)環(huán)節(jié)（每班60人），二人一組，利用實驗箱完成10個基礎(chǔ)驗證型實驗，1個綜合型實驗，1個設(shè)計型實驗，主要實驗內(nèi)容：實驗系統(tǒng)的組成及軟件編程、I/O口應(yīng)用及擴展、定時器/計數(shù)器應(yīng)用、串并轉(zhuǎn)換、8155的應(yīng)用、A/D與D/A轉(zhuǎn)換、直流電機轉(zhuǎn)速測量與控制等。實驗課程結(jié)束后每人一組進行開卷考試，考試內(nèi)容為實現(xiàn)單片機系統(tǒng)一個小的功能，成績占課程總成績的70%。

2.“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)存在的主要問題

（1）課程定位不準(zhǔn)確，課程體系存在缺陷。長期以來，把“單片機應(yīng)用技術(shù)”定位為專業(yè)基礎(chǔ)課，沒有考慮學(xué)生所學(xué)專業(yè)和今后就業(yè)去向，認(rèn)為該門課程主要是了解掌握匯編語言、51系列單片機基本原理及編程基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，為后續(xù)掌握其他單片機的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。但實際情況是除了參加各種學(xué)科競賽的學(xué)生自學(xué)其他單片機知識外，由于沒有后續(xù)課程支撐，大部分學(xué)生基本上只學(xué)了“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程中所涉及的內(nèi)容，缺乏對單片機知識更進一步的綜合訓(xùn)練，往往到畢業(yè)找工作時就表現(xiàn)出了這方面的缺陷。

（2）考核方式不合理。理論課環(huán)節(jié)采用隨堂測試的模式，理論平時成績和測試成績占課程總成績的30％，由于采用大班制教學(xué)，教師往往無法客觀評價學(xué)生真實的理論水平；實踐環(huán)節(jié)部分考勤占課程總成績的20％，考試占課程總成績的50％。目前的課程考核方式?jīng)Q定了學(xué)生重視實踐教學(xué)而輕理論教學(xué)，學(xué)生往往在理論課上不學(xué)習(xí)而來實驗室惡補，且學(xué)生理論基礎(chǔ)的缺失給實踐環(huán)節(jié)帶來很大困難，存在理論與實踐教學(xué)脫節(jié)現(xiàn)象，教師對學(xué)生實驗過程缺乏評價。

（3）實踐教學(xué)條件不足。目前本校每年有近千名學(xué)生進入實驗室完成單片機實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，原有40套實驗設(shè)備（實驗箱+電腦）僅能勉強滿足教學(xué)要求，無法對學(xué)生開放；由于實驗箱內(nèi)部硬件資源和結(jié)構(gòu)固定，學(xué)生實驗時只需用導(dǎo)線連接部分模塊、輸入程序即可調(diào)試觀察實驗結(jié)果，并不能真正理解其硬件電路原理，更談不上硬件電路設(shè)計，限制了學(xué)生綜合分析設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（4）實驗教學(xué)模式落后。實驗課以教師為主，學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)按照實驗指導(dǎo)書要求完成規(guī)定實驗內(nèi)容，實驗程序大多參考實驗指導(dǎo)書所附參考程序，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀積極性，部分學(xué)生是懾于實驗考核的嚴(yán)格性來完成實踐環(huán)節(jié)；由于實行選課制，各專業(yè)學(xué)生混選，水平參差不齊，實驗課上指導(dǎo)教師要花大量的時間來講解實驗原理，無法針對專業(yè)要求進行專項訓(xùn)練，更勿論因材施教。

二、“單片機應(yīng)用技術(shù)”課程教學(xué)改革措施

針對課程教學(xué)中存在的主要問題，結(jié)合實驗室建設(shè)情況，本校從以下幾方面著手進行了課程教學(xué)改革：

1.明確課程定位，完善課程體系

課程定位為電氣信息類專業(yè)必修專業(yè)基礎(chǔ)課，經(jīng)教師討論認(rèn)為由于各專業(yè)依托行業(yè)背景不同，應(yīng)區(qū)別對待：該門課程應(yīng)作為自動化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課，強調(diào)工程實際應(yīng)用能力培養(yǎng)，增加單片機系統(tǒng)的實踐環(huán)節(jié)教學(xué)；而對電氣工程及其自動化專業(yè)，由于其就業(yè)方向的特殊性，可以僅定位為專業(yè)基礎(chǔ)課。

課程內(nèi)容上，隨著各種高性能、新型號單片機地推出，任課教師都有一個疑問：繼續(xù)給學(xué)生講授51單片機嗎，是講C語言還是繼續(xù)講匯編語言？經(jīng)探討認(rèn)為：目前51系列單片機在高校課堂仍屬主流，要把51單片機講好講透，確實提高學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)，課堂上可引入其他型號單片機及單片機最新動態(tài)，通過引導(dǎo)學(xué)生完成綜述性論文開拓其視野，至于是用C語言還是用匯編語言的問題，認(rèn)為作為基礎(chǔ)，學(xué)生應(yīng)掌握匯編語言，更加清楚地了解單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其中內(nèi)容變化，對有興趣有能力的學(xué)生可以作更高要求，如對畢業(yè)設(shè)計學(xué)生和參加各類學(xué)科競賽的學(xué)生要求可用C語言或C語言與匯編語言混合編程。

課程體系上，作為基礎(chǔ)內(nèi)容將原來“單片機應(yīng)用綜合實驗”課程理論部分剝離出來成為“單片機原理及應(yīng)用”課程，32學(xué)時2學(xué)分，單獨考試，實踐課程仍為“單片機應(yīng)用綜合實驗”，維持32學(xué)時不變；對自動化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)“課程設(shè)計”（1學(xué)分，必修）、“DSP技術(shù)與應(yīng)用”（2學(xué)分，選修）、“嵌入式系統(tǒng)”（2學(xué)分，選修）作為進階，電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生亦可選修；高階部分鼓勵學(xué)生積極參加校內(nèi)外各項學(xué)科競賽和課外科技創(chuàng)新活動，激發(fā)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

2.改革課程考核方式

原來“單片機應(yīng)用綜合實驗”課程分成兩門課后，“單片機原理及應(yīng)用”課程在上半學(xué)期學(xué)習(xí)，單獨考試，平時成績占30%，考試成績占70%，學(xué)生考試合格后下半學(xué)期再修“單片機應(yīng)用綜合實驗”課程，確保學(xué)生進入實驗室之前已具備相應(yīng)的理論基礎(chǔ)?！皢纹瑱C應(yīng)用綜合實驗”成績由平時成績（占20%）、作業(yè)成績（占20%）、考試成績（占60%）三部分組成，其中平時成績綜合實驗出勤、預(yù)習(xí)報告、實驗操作和實驗成功率等情況評定；作業(yè)成績主要考量學(xué)生實驗完成后相關(guān)知識的掌握情況；考試為一人一組上機開卷考試（資料僅限考生本人使用，不得使用移動存儲設(shè)備），評分內(nèi)容含操作、硬件連接、程序編寫和實驗結(jié)果?？己朔绞降母母锘敬_保了學(xué)生成績評定的客觀公平，杜絕了渾水摸魚的現(xiàn)象，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.改善實踐教學(xué)條件

本校新增了40套雷邁特公司的DPJ-H型單片機實驗箱及配套模塊，實驗箱采用“仿真式”設(shè)計思想，所有實驗?zāi)K及CPU資源均對使用者開放，可結(jié)合Keil C51 μVision軟件和Proteus仿真軟件進行程序調(diào)試、固化，聯(lián)機或脫機驗證實驗結(jié)果，充分滿足“驗證式—模仿式—探索式—開發(fā)式”的由淺入深的各種實驗要求；購置了部分51實驗開發(fā)板和凌陽單片機開發(fā)板供學(xué)生選用，同時可提供分立器件和開放的創(chuàng)新實驗室，由學(xué)生自己制作系統(tǒng)版，完成感興趣的實驗內(nèi)容，極大地激發(fā)了學(xué)生對單片機的興趣，提高了其硬件設(shè)計能力和動手能力。

4.改革實驗教學(xué)環(huán)節(jié)

（1）根據(jù)新的實驗設(shè)備，重新編寫了實驗指導(dǎo)書。筆者設(shè)計編排了軟件實驗、硬件實驗、系統(tǒng)設(shè)計三個方面共計16個實驗內(nèi)容，其中驗證性實驗10個，綜合性實驗4個，設(shè)計性實驗2個，每個實驗均附有作業(yè)題，取消了參考程序，但驗證性試驗仍給出了參考程序流程圖。實驗指導(dǎo)書后附上了實驗?zāi)K原理圖和仿真、開發(fā)工具使用說明，學(xué)生可以參考直接進行實驗。

（2）在理論和實踐教學(xué)中引入仿真開發(fā)工具Proteus。Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真軟件，可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計等功能，是目前唯一能對各種處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的EDA工具。[2]對于各層次的實驗，學(xué)生都可結(jié)合Proteus與Keil C軟件進行仿真，基本了解掌握實驗內(nèi)容，加強了對學(xué)生系統(tǒng)硬件設(shè)計能力的訓(xùn)練。

（3）開放實驗室，提高學(xué)習(xí)過程的開放性。除了驗證性實驗外，在完成實驗作業(yè)、綜合性實驗和設(shè)計性實驗時實驗室對學(xué)生開放，指導(dǎo)教師主要通過啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生進行思考和討論，讓學(xué)生建立“從頂向下”的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和設(shè)計思維以及“從底向上”的系統(tǒng)構(gòu)建方法，實現(xiàn)從以教師為主到以學(xué)生為主的教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

（4）實行分專業(yè)選課，小班制試點。學(xué)生分專業(yè)選擇實驗教學(xué)班，有利于教師根據(jù)專業(yè)特點指導(dǎo)學(xué)生選擇完成相關(guān)實驗內(nèi)容，針對專業(yè)應(yīng)用方向加強訓(xùn)練；考慮到自動化專業(yè)學(xué)生相對較少（每屆80人左右），對自動化專業(yè)試行小班制教學(xué)，實驗時每班40人，每人一組，教師可以很好地把握每個學(xué)生的情況，做到因材施教。

（5）以課外實踐促進學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。對有進一步學(xué)習(xí)單片機應(yīng)用技術(shù)要求的學(xué)生，采用“競賽+項目”的模式，鼓勵學(xué)生積極參加校內(nèi)外各項學(xué)科競賽和課外科技創(chuàng)新活動，參與教師的科研項目，由淺入深提升學(xué)生應(yīng)用單片機的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)束語

經(jīng)過近幾年來的不斷改革與探索，逐漸健全了“單片機應(yīng)用技術(shù)課程”體系和教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生考評機制，改善了實驗教學(xué)條件，加大了實驗室開放力度，學(xué)生理論水平進步明顯，實驗效率和效果較以前得到大幅提高?！案傎?項目”的模式鼓勵了一批動手能力較強的學(xué)生進一步提升自我，參加各類學(xué)科競賽和課外科技活動均取得了較好的成績。課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的改革帶動了本校其他電氣類專業(yè)實驗教學(xué)模式的改革，后續(xù)將進一步擴大小班制實驗教學(xué)的范圍、加大實驗室開放力度，不斷提高學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1]高健.目標(biāo)教學(xué)法在單片機實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教育，

第3篇：單片機原理論文范文

關(guān)鍵詞： 《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué) 課程改革 具體思路

1.引言

《單片機應(yīng)用技術(shù)》是電氣工程及自動化類專業(yè)的核心專業(yè)課程，也是一門硬件與軟件相結(jié)合的實踐應(yīng)用性極強的綜合性課程。這門課程涉及數(shù)字電路、微機原理、匯編語言程序設(shè)計等相關(guān)知識，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容抽象，不容易理解。教好《單片機應(yīng)用技術(shù)》這門課程，是對教師在學(xué)識、能力、技巧諸方面的一種嚴(yán)峻考驗。目前，我校電專業(yè)《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)普遍存在的問題是，大部分學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上，只能看懂教師寫的程序，自己動手編寫程序普遍比較困難。因此，課程教學(xué)改革的目標(biāo)是讓學(xué)生能積極動手，將所學(xué)的知識運用到單片機產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)上，能獨立設(shè)計制作一般的單片機控制電子產(chǎn)品，使這門課程成為學(xué)生所感興趣的課程。筆者以“培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高實踐動手能力”為目標(biāo)，在《單片機應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)中從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法三個方面作了一些探討。

2.教學(xué)內(nèi)容的探討

在單片機課程教學(xué)過程中，將單片機應(yīng)用系統(tǒng)作為教學(xué)主線貫穿始終。在講授第一堂課時，首先向?qū)W生展示并演示單片機應(yīng)用系統(tǒng)在日常生活中的典型應(yīng)用實例，如電子時鐘系統(tǒng)、音樂電子琴系統(tǒng)等。通過演示學(xué)生建立了單片機應(yīng)用系統(tǒng)的初步概念，直觀地感受到了單片機應(yīng)用系統(tǒng)的實際應(yīng)用，從而明確了本課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

改革教學(xué)內(nèi)容，最重要的是對教學(xué)內(nèi)容進行精選，突出實踐性環(huán)節(jié)。在教學(xué)中，教師應(yīng)力求做到縱觀全書，抓住關(guān)鍵，突出重點，解決難點；把主要時間花在講解重要概念、基本原理和基本方法上，注重講清難點，分析并引導(dǎo)學(xué)生掌握課程內(nèi)容的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，而不是把一本書一堂課從頭講到尾。

《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程體系包括理論知識講授、實驗和課程設(shè)計三大部分，理論知識64課時，實驗12課時，課程設(shè)計2周。在理論課教學(xué)中，按照“理論教學(xué)以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度”的原則，精選教學(xué)內(nèi)容。單片機理論講授涵蓋的內(nèi)容包括以下幾個方面的內(nèi)容：

（1）單片機概念、發(fā)展概況、以51為核心的MCS-51系列及其廣泛應(yīng)用。

（2）MCS-51單片機的邏輯結(jié)構(gòu)，信號引腳，以及內(nèi)部存儲器；單片機的I/O口的功能，以及時鐘電路與時序、復(fù)位方式和復(fù)位電路。

（3）單片機的尋址方式、指令系統(tǒng)和偽指令。

（4）程序設(shè)計的基本方法，要求學(xué)生能獨立編寫一些簡單的程序。

（5）中斷的基本概念、中斷源、中斷控制、中斷響應(yīng)過程；定時/計數(shù)器的功能、控制寄存器及工作方式的應(yīng)用。

（6）串行通信的基礎(chǔ)知識；MCS-51單片機串行口的UART結(jié)構(gòu)及串行通信控制、MCS-51單片機串行口通信工作方式及其應(yīng)用。

（7）I/O口的直接使用，I/O編址技術(shù)和I/O控制方式、簡單I/O擴展及用8155可編程接口芯片實現(xiàn)I/O擴展。

（8）鍵盤的接口設(shè)計和程序設(shè)計、LED顯示器的接口設(shè)計和程序設(shè)計。

（9）存儲器擴展機構(gòu)及其實現(xiàn)、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展及其地址映像范圍。

（10）單片機與A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的接口及其應(yīng)用。

在設(shè)計實驗教學(xué)時，針對教學(xué)要點設(shè)計實驗內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生用不同的方法實現(xiàn)同一個任務(wù)，讓枯燥的理論知識融會貫通到實踐中去。具體實驗安排為：單片機實驗箱、仿真系統(tǒng)的認(rèn)識；廣告燈實驗；定時/計數(shù)器實驗；中斷系統(tǒng)實驗；數(shù)碼管顯示實驗；串并口實驗六個實驗。

兩周的課程設(shè)計是學(xué)生進行單片機應(yīng)用能力的綜合訓(xùn)練，是建立在學(xué)生已學(xué)完理論課程及實驗教學(xué)和相關(guān)課程之后所進行的綜合實訓(xùn)?？山o出若干題目，學(xué)生按照長處、性格，采取自愿的原則，組織若干個小組。在實施過程中，要求嚴(yán)格按照軟件工程的要求，完成實物的制作。要求給出具體的階段計劃、人員分工、設(shè)計說明書、原理圖、PCB圖、程序、測試計劃、測試方案、測試結(jié)果等。學(xué)生通過設(shè)計初步了解項目立項、方案論證、電子元器件的選型和焊接、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試等全過程，充分發(fā)掘?qū)W生的潛能和創(chuàng)新意識。另外，組織學(xué)生到實習(xí)基地實習(xí)，通過多種形式的實踐環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學(xué)生對于單片機系統(tǒng)的綜合分析能力和實際應(yīng)用能力。

3.教學(xué)方法的探討

在教學(xué)方法上，教師不僅要向?qū)W生傳授知識，更要教會學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)學(xué)生的知識處理及知識轉(zhuǎn)換能力和分析問題、解決問題能力及創(chuàng)新能力。

（1）在講解一個新的理論時，強調(diào)以實際應(yīng)用引入理論體系。以一個具體的項目實例為主線，理論教學(xué)和實踐教學(xué)均圍繞如何實現(xiàn)這個項目進行。

比如在講MCS－5l單片機匯編語言程序設(shè)計時，通過具體的課題提出問題，比如“廣告燈如何控制？”“十字路通燈如何控制？”在講定時計數(shù)器時，給學(xué)生提出“電子鐘如何實現(xiàn)”的課題。每一章節(jié)圍繞“提出問題，思考問題，解決問題”的思路，使學(xué)生達到理解和靈活應(yīng)用知識的目的，引導(dǎo)學(xué)生在不同的設(shè)計方案中尋求設(shè)計程序的最佳方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感。學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機知識的同時學(xué)會解決實際工程應(yīng)用問題的思路和手段，通過采用“教”“學(xué)”“做”合一的方法，筆者不僅向?qū)W生傳授了知識，而且教會了學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，鍛煉了學(xué)生動手能力。

（2）在教學(xué)手段上，多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合，教學(xué)內(nèi)容中涉及邏輯圖、原理圖、結(jié)構(gòu)圖等圖、表之類的知識時，采用多媒體教學(xué)更加直觀，比如單片機內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、中斷控制系統(tǒng)等內(nèi)容采用多媒體教學(xué)。另外，用MCS-51仿真軟件直接在課堂上對程序進行運行調(diào)試、與理論配套的相關(guān)器件的演示等?；镜闹匾母拍罘磸?fù)強調(diào)，貫穿整個教學(xué)活動。

（3）硬件和軟件結(jié)合緊密是《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程的特點之一。在教學(xué)上筆者采取了一些教學(xué)方法，比如直觀教學(xué)法。在介紹“什么是單片機”時，將單片機芯片實物展示給學(xué)生，使學(xué)生了解到在這樣一個小小的集成電路芯片中集成了微型計算機的主要部件，用這種方法給學(xué)生建立起單片機的感性認(rèn)識。在硬件知識的講解上，力求教學(xué)內(nèi)容的條理性。比如，在講授“單片機中斷系統(tǒng)”時，畫出中斷過程結(jié)構(gòu)圖，將中斷系統(tǒng)所有的知識點全部標(biāo)識在結(jié)構(gòu)圖中，按照“中斷源―中斷控制寄存器―中斷響應(yīng)―中斷處理―中斷返回”的思路講解中斷系統(tǒng)，使學(xué)生有一個明確的學(xué)習(xí)思路。

在講解“程序設(shè)計”這一章時筆者作了這樣的處理：在順序、分支、循環(huán)三種結(jié)構(gòu)的程序中各舉一個例子，重點放在講述解題思路上面，而將其它各種類型的程序設(shè)計的內(nèi)容放在習(xí)題課中進行講解。這樣使得學(xué)生能夠及時將所學(xué)的理論應(yīng)用于實踐，使前面提到的教學(xué)規(guī)劃得以實施。

（4）在組織課堂教學(xué)時，注意調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，啟發(fā)學(xué)生，多用提問的方式，讓學(xué)生自己動腦筋解決問題。在每一章節(jié)中為幾個知識點設(shè)計提問和討論，使學(xué)生不是完全被動地聽課，而是邊學(xué)邊想、邊學(xué)邊問。另外，交互式教學(xué)方法在實踐中也是切實可行的。以學(xué)生為中心，進行分組教學(xué)，這樣既可以提高學(xué)生的自主性學(xué)好知識，又可以因材施教，更可以提高學(xué)生的團結(jié)與協(xié)作能力，而這種能力在產(chǎn)品開發(fā)過程中更是不可缺少的。

4.考核方法的探討

目前的考試形式尚存在諸多問題：

（1）考試內(nèi)容不合理。考試內(nèi)容局限于教材，每到期末復(fù)習(xí)時給學(xué)生劃范圍、定重點，這樣助長了一部分學(xué)生的惰性，有些學(xué)生會認(rèn)為平時可以不來聽課，只要最后一節(jié)復(fù)習(xí)課來了劃好范圍就能過關(guān)，造成了學(xué)生實際掌握知識的程度和卷面成績不相一致的后果，嚴(yán)重降低了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)意義。

（2）考試方式單一?？荚囬]卷多，開卷少；筆試多，口試、答辯方式少，理論考試多，技能、操作、實踐能力考查少；一次考試定結(jié)論多，數(shù)次考試綜合評價少。

（3）考試題型不合理?？陀^性試題比例大，而綜合性題少，這很不利于學(xué)生思維、分析、綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新精神的形成。

針對以上幾點問題，筆者對《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程的考核方法的改革提出以下幾點思考：

（1）豐富考試方法。根據(jù)《單片機原理及應(yīng)用》課程的特點，我們可以采用筆試、口試、做設(shè)計、寫論文、進行實際操作，以及開卷、閉卷等多種方式?？荚嚾绻軌驈娬{(diào)能力，必然會引導(dǎo)教學(xué)走上“打好基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、發(fā)展智力”的正確軌道。

（2）改革考試成績評定分布?？记安粍澲攸c，嚴(yán)肅考場紀(jì)律。堅持集體閱卷，閱卷后對試卷進行分析。平時成績占40%，包括出勤、作業(yè)、課堂回答問題的能力；實驗占30%，包括實驗報告成績及實驗考試成績。這些在課程開始即告之學(xué)生。由于平時成績占比例較高，學(xué)生從一開始就會注意避免重理論、輕實際，重考試、輕能力的傾向。另外，教學(xué)結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的專業(yè)，以及學(xué)習(xí)情況讓學(xué)生按要求完成一個綜合設(shè)計實驗，作為學(xué)生本門課程總成績的加分項。

（3）合理分配考試題型。針對大綱的要求，教師應(yīng)合理分配客觀題目和主觀題目的比例，注重考核學(xué)生熟悉運用知識的能力。

（4）建立考試結(jié)果分析制度，不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時，教師應(yīng)及時糾正，拓寬、疏通教學(xué)質(zhì)量的有效反饋渠道，建立健全溝通機制。

5.結(jié)語

《單片機應(yīng)用技術(shù)》是高職電專業(yè)學(xué)生一門重要的技術(shù)課程，學(xué)好該課程不但要掌握硬件知識，還要掌握軟件知識，是學(xué)生感到最難學(xué)的一門技術(shù)課之一。筆者本著激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴大學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神的原則，提出了《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程改革的具體思路，所探討的教學(xué)的內(nèi)容、方式和考核方法已經(jīng)部分在實際教學(xué)過程中得到貫徹，有了一些初步的成果。《單片機應(yīng)用技術(shù)》發(fā)展極快，要講好該門課程，教師要具有相當(dāng)?shù)膶嵺`經(jīng)驗和科研能力，并且要不斷地學(xué)習(xí)充實自己。教學(xué)是一門藝術(shù)，教學(xué)過程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要建立一個完善的、更加合理的單片機課程教學(xué)體系，我們還需要不斷地進行探索和實踐。

參考文獻：

［1］謝敏.單片機應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.

第4篇：單片機原理論文范文

電氣工程及自動化

基于單片機的風(fēng)扇速度控制設(shè)計

一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

單片機因其體積小，抗干擾能力強、而且使用靈活方便，成本低等特點，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，尤其是他強大的面向控制能力，已深入工業(yè)控制、軍事裝置、家用電器等各個領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。單片機按照應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，可分為總線方式和非總線方式。采用總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬于較復(fù)雜的系統(tǒng)，比如智能儀表、工控系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等。非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬于小型控制。按照應(yīng)用范圍的不同，可分為通用型和專用型。

目前我國普遍采用4位、8位或16位，對于單片機還處于低檔的應(yīng)用，而對于那些宏單片機、DSP等高檔的應(yīng)用還是空白。而國外很多公司都推出了自己的單片機系列，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。目前單片機的應(yīng)用領(lǐng)域有以下四大領(lǐng)域：一是家用電器業(yè)。單片機個傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品結(jié)合，構(gòu)成新型的機、電、儀一體化產(chǎn)品，如洗衣機、電腦空調(diào)機等。二是通訊行業(yè)。最有代表性的就是手機。三是智能儀表應(yīng)用。單片機的體積小、成本低、控制力強等特點，使儀器儀表重量大大減輕，又有很高的性價比，如數(shù)字式RLC測量儀。四的在計算機外設(shè)中的應(yīng)用。如在接口中采用單片機進行控制管理、數(shù)據(jù)采集、多路分配管理等。

我國在將來很長的一段時間里，8位單片機還將是主流產(chǎn)品，因為8位單片機很好用，有豐富的功能，現(xiàn)在無論是國內(nèi)還是國外，都還是以8位為主。4位單片機由于功耗較低，在國內(nèi)也有一定的市場比例。目前世界各國的單片機發(fā)展各有不同。美國單片機的發(fā)展趨勢主要是從8位到16位和DSP過度，歐洲等國家單片機主要應(yīng)用于工業(yè)，因此仍以8位為主，主要以功能和運行速度的發(fā)展為主。我國對于單片機的需要目前主要是家電類等消費品為主，8位單片機有很大的市場分額和發(fā)展空間。國內(nèi)也急需這方面的人才。

盡管單片機的發(fā)展迅速，其發(fā)展方向不外忽以下幾點：一是微型單片化?，F(xiàn)在的產(chǎn)品普遍向小型化、輕型化發(fā)展，就需要單片機在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看門狗（Watchdog）、LCD控制器等。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，片上系統(tǒng)（SOC）的發(fā)展前景很好。二是低功耗CMOS化?，F(xiàn)在單片機的功耗普遍在100mW左右，許多生產(chǎn)廠家采用CMOS工藝，使單片機更適合在電池供電場合，今后也是單片機發(fā)展的主要趨勢之一。三是大容量、高性能化。隨著CPU的發(fā)展，單片機的處理數(shù)據(jù)能力大大提高，內(nèi)部時序也加以改善，ROM的存儲容量也大大提高，又加入了低噪聲技術(shù)，加強了中斷、定時控制。四是在接口方向的發(fā)展?，F(xiàn)在許多新型單片機的接口，從類型和數(shù)量上有了很大的發(fā)展，如有些可以直接驅(qū)動液晶顯示管LCD、有些可以直接輸出大電流和高電壓等。

21世紀(jì)是“數(shù)字化”的時代，單片機的發(fā)展有著翻天覆地的變化，各種型號、功能的單片機應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活中的各個領(lǐng)域。單片機的發(fā)展逐漸取代了由傳統(tǒng)模擬電路作為電機的控制器，因此單片機在家電方面的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，比如電風(fēng)扇、洗衣機、空調(diào)等。+電動機是將電能轉(zhuǎn)換成機械能的機電裝置。1821年英國科學(xué)家法拉第首先提出電動機原理。1834年，德國的雅可比第一個發(fā)明了直流電動機。1879年，西門子公司用直流電動機驅(qū)動電車。1888年發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動機。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動機構(gòu)想。至今為止，電動機發(fā)展迅速，電機理論、設(shè)計及制造工藝得到逐步的完善和提高，廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代的各種機械生產(chǎn)領(lǐng)域。如在機械制造工業(yè)、輕重型制造工業(yè)、運輸行業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，電動機以不同的種類和功能發(fā)揮著重要的作用?？梢赃@么說，電動機的出現(xiàn)使社會生產(chǎn)力大大提高，促進了社會的發(fā)展。

隨著時代的進步和科技的發(fā)展，電機調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調(diào)速的研究有著積極的意義.長期以來，直流電機被廣泛應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中，而且一直在調(diào)速領(lǐng)域占居主導(dǎo)地位，這主要是因為直流電機不僅調(diào)速方便，而且在磁場一定的條件下，轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，轉(zhuǎn)矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經(jīng)濟地調(diào)節(jié)速度。因此采用直流電機調(diào)速可以得到良好的動態(tài)特性。由于直流電動機具有優(yōu)良的起、制動性能，宜與在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速。在軋鋼機、礦井卷機、挖掘機、金屬切削機床、造紙機、高層電梯等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。近年來交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流控制系統(tǒng)畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流系統(tǒng)的基礎(chǔ)，長期以來，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)優(yōu)于交流調(diào)速系統(tǒng)。因此，直流調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)占重要位置。

選取本課題的意義在于單片機的發(fā)展極為迅速，以其獨特的結(jié)構(gòu)和性能，滲透到各個領(lǐng)域，產(chǎn)生了極大的影響。研究單片機、學(xué)習(xí)單片機，是社會發(fā)展的必然趨勢，單片機有著其廣闊的發(fā)展空間和社會價值。通過研究用單片機遠程發(fā)射紅外線來控制電動機的轉(zhuǎn)速，從而達到控制風(fēng)扇速度控制，能使使用者操作起來更加方便。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：

1、單片機主芯片的選擇；

2、電機控制系統(tǒng)設(shè)計；

3、遙控器的設(shè)計；

4、用數(shù)碼管顯示檔位；

5、PWM的產(chǎn)生；

6、按鍵開關(guān)的設(shè)計。

三、研究步驟、方法及措施：

1、學(xué)校提供硬件材料、有關(guān)工具器件和實驗制作場所；

2、查閱大量的相關(guān)資料和書籍；

3、與同類的論章進行對比，完善自己的設(shè)計思路；

4、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計：發(fā)射部分和接收部分；

5、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計；

6、系統(tǒng)的軟件設(shè)計

7、論文的修改及潤色。

四、參考文獻

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於丹.春風(fēng)化雨芽將萌——談我國單片機的發(fā)展[J].北京:微電腦世界,1998:9-13.

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張俊漠.單片機的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].北京:電子世界,2001:3-5.

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楊靖.用單片機控制的直流電機調(diào)速系統(tǒng)[J].廣西：機床電器,2008.11:

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[5]

樓然苗.胡佳文.李光飛,等.51系列單片機原理及設(shè)計實例[M].北京:高等教育出版社,2004.

第5篇：單片機原理論文范文

關(guān)鍵詞:單片機系統(tǒng);綜合實踐課程;實踐教學(xué)

    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

    單片機系統(tǒng)設(shè)計是一門實踐性、應(yīng)用性很強的課程。傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)設(shè)計實驗教學(xué),具有:①實驗應(yīng)用機會少;②缺乏具體的實驗教學(xué)內(nèi)容和完善的考試、考核方法;③驗證性多,創(chuàng)新性少;④實驗教學(xué)內(nèi)容與實踐應(yīng)用脫節(jié)的弊端[1]。這樣的教學(xué)模式和方法,很難讓學(xué)生完全掌握單片機系統(tǒng)設(shè)計的基本原理和開發(fā)方法,更不用說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此,為了培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生具備獨立設(shè)計簡單的單片機應(yīng)用系統(tǒng)、編寫系統(tǒng)控制程序的能力和技能,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,我校在學(xué)生完成了《單片機系統(tǒng)設(shè)計》的理論課和匯編程序設(shè)計、七段數(shù)碼顯示、鍵盤掃描、ad轉(zhuǎn)換、串行通訊等實驗教學(xué)后,特開設(shè)了為期2周的綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。此教學(xué)環(huán)節(jié)讓學(xué)生完成一個單片機系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試的完整過程,整個綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)完成后,學(xué)生對單片機系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用興趣更濃了,而且具備了自行設(shè)計、開發(fā)簡單的單片機系統(tǒng)的能力。

    2  任務(wù)與要求

    利用偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)構(gòu)成簡單實用的單片機系統(tǒng),要求如下:

    (1)充分應(yīng)用mcs-51系列微處理器和偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)所提供的硬件資源,自由選題實現(xiàn)一個簡單實用的單片機系統(tǒng)。

    (2)要求具備必需的人機接口。

    (3)可以選用匯編或c51語言進行控制程序開發(fā)。

    設(shè)計的系統(tǒng)性能如下:

    (1)系統(tǒng)運行穩(wěn)定,具有一定的抗干擾和故障自測能力。

    (2)系統(tǒng)設(shè)計安全可靠,具有出錯報警和應(yīng)急關(guān)閉能力。

    (3)系統(tǒng)精度達到一般民用品的基本要求。

    (4)人機接口界面友好、直觀、操作簡單。

    另外,我們提供了一些選題供學(xué)生拓展思路,主要有:

    (1)出租車計價器。

    (2)溫度控制系統(tǒng)。

    (3)可編程交通燈系統(tǒng)。

    (4)pwm電機調(diào)

速系統(tǒng)。

    (5)數(shù)字溫度計。

    (6)數(shù)字頻率計。

    3  設(shè)計范例

    3.1  pwm電機調(diào)速系統(tǒng)

    pwm電機調(diào)速系統(tǒng)如圖1所示,系統(tǒng)包含電機驅(qū)動電路和測速電路,兩者構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。電機驅(qū)動采用脈寬pwm調(diào)壓電路,測速電路的核心部件是霍爾元件。

    圖1  pwm直流電機調(diào)速系統(tǒng)原理圖[2]

    霍爾元件是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。在外磁場的作用下,當(dāng)磁感應(yīng)強度超過霍爾元件導(dǎo)通閾值bop時,霍爾元件輸出管導(dǎo)通,輸出低電平。若外加磁場的b值降低到brp時,輸出管截止,輸出高電平。在直流電機的轉(zhuǎn)盤上粘貼著一枚小磁鐵,霍爾元件安裝在轉(zhuǎn)盤附近,每當(dāng)磁鐵靠近霍爾元件時霍爾元件導(dǎo)通,輸出低電平,遠離時霍爾元件截至,輸出高電平。這樣,直流電機轉(zhuǎn)動一圈,霍爾元件就會輸出一個脈沖,通過這個原理能夠測出電機的轉(zhuǎn)速。

    pwm是單片機系統(tǒng)中常用的模擬量輸出方法,通過外接的轉(zhuǎn)換電路,可以將脈沖的占空比轉(zhuǎn)化成電壓。直流電機的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動電壓呈近似線形關(guān)系,改變脈沖的占空比,就可以改變直流電機的轉(zhuǎn)速。

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2,閉環(huán)工作時,測速電路測得的轉(zhuǎn)速和給定的轉(zhuǎn)速相減獲得差值e,根據(jù)差值e運用pid增量控制算法獲得控制量,即占空比,通過mcs-51的口線輸出給定占空比的脈沖,再通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成電壓來驅(qū)動直流電機。系統(tǒng)控制算法采用增量型pid控制算法,如果k時刻電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速是y(k),給定轉(zhuǎn)速是r(k),pid控制器輸入信號為e(k),輸出信號為u(k),則離散的pid遞推算法如下:

    圖2  pwm直流電機調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    3.2  數(shù)字溫度計數(shù)字溫度計的核心電路——溫度傳感器調(diào)理電路如圖3所示,溫度傳感器采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(ntc),ntc的阻值隨著溫度的上升而非線性下降,具體溫度-阻值特性為

    (4)

    式中,rt 、 rt0是溫度分別為t、t0 時的電阻值;b為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的材料常數(shù)[3]。

    固定電阻和ntc組成的電阻橋輸出電壓隨ntc阻值的變化而變化,這種變化經(jīng)過差動放大器的放大后送給ad轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,具體轉(zhuǎn)換遵循以下公式:

    (1) 電橋輸出電壓u

    (5)

    (2) 差動放大器輸出電壓 u'(一般r7=r8,r9=r10)

    圖3  數(shù)字溫度計原理圖[2]

    一般情況下,會事先根據(jù)ntc的溫度-阻值特性計算出一張溫度-阻值對應(yīng)表。根據(jù)ad轉(zhuǎn)換的數(shù)字值逆運算獲得當(dāng)前ntc的阻值,再根據(jù)ntc的溫度特性表運用分段查表和表項間線性運算就可以獲得當(dāng)前溫度值,把當(dāng)前溫度在輸出設(shè)備(如七段數(shù)碼管、lcd)上顯示出來就構(gòu)成了完整的數(shù)字溫度計。本范例也可在其他溫度測量的系統(tǒng)中應(yīng)用。

    3.3  出租車計價器

    出租車計價器是一個較實用的設(shè)計范例,它的結(jié)構(gòu)如圖4。出租車計價器包含里程測量電路、實時時鐘電路和人機接口。

    出租車計價器里程測量的核心部件是霍爾元件,具體電路和圖1的測速電路一樣。在輪胎的轉(zhuǎn)軸上粘貼了6個小磁鐵,輪胎轉(zhuǎn)動一圈,霍爾元件就會輸出6個脈沖,對脈沖進行計數(shù)就可以獲得輪胎轉(zhuǎn)動的圈數(shù),圈數(shù)乘以輪胎的周長就可以獲得車輛行駛的里程數(shù)。

    圖4  出租車計價器結(jié)構(gòu)框圖

    一般情況下,出租車白天和晚上的里程單價并不一樣,因此需要一個實時時鐘來獲得當(dāng)前時間。ds1307是一個i2c總線的實時時鐘(rtc),在外部電池的供電下,它能提供高精度的年月日時分秒bcd碼時間。另外,它還包含56字節(jié)的非易失性sram(nv

sram),可以用來保存系統(tǒng)的設(shè)置信息。

    顯示設(shè)備可以采用七段數(shù)碼管或lcd,用來顯示當(dāng)前時間、行駛里程數(shù)、里程單價、和行駛 

    里程價格等信息。還需要少量的按鍵或矩陣式鍵盤用于輸入里程單價、開始計價、清零、時間設(shè)置等操作。

    4  實施過程

    4.1  根據(jù)任務(wù)與要求進行總體規(guī)劃與設(shè)計

    這個過程包括:

    ⑴ 課題選擇。

    ⑵ 硬件模塊的選擇和設(shè)計。

    ⑶ 軟件整體流程的設(shè)計。

    ⑷ 查找各種所需資料。

    綜合實踐課題題目是不是新穎,是不是能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和好奇心,直接影響學(xué)生實驗的積極性,有的學(xué)生覺得做實驗非常無聊,就是因為他們的好奇心和熱情沒有被激發(fā)起來。而集知識性、趣味性、創(chuàng)造性于一體,能應(yīng)用所學(xué)知識解決具體問題的綜合實踐課題,是本綜合實踐的最大亮點,也是本教學(xué)環(huán)節(jié)區(qū)別于其他教學(xué)環(huán)節(jié)的標(biāo)志。我們要求學(xué)生思考在實際生活中能應(yīng)用單片機系統(tǒng)技術(shù)能解決的具體問題,并且考慮偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)所能提供的硬件資源,選擇一個有自己特色、能在兩周內(nèi)獨立完成的題目,題目要求新穎,鼓勵創(chuàng)造性的思維,并且能解決實際生活中的具體問題。

    受限于實驗條件,硬件設(shè)計無法完全按照單片機系統(tǒng)設(shè)計的一般方法和標(biāo)準(zhǔn)步驟來實施。在教學(xué)過程中,我們要求學(xué)生可以根據(jù)偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)所提供的硬件資源自主地完成硬件部分的理論設(shè)計,也可以不完全局限于此實驗平臺進行理論設(shè)計。理論設(shè)計完全遵循單片機系統(tǒng)設(shè)計的一般流程,學(xué)生自己查閱資料,設(shè)計硬件電路圖。指導(dǎo)老師對硬件部分的理論設(shè)計進行評審后,再根據(jù)具體的實驗平臺指導(dǎo)學(xué)生完成課題。

    軟件設(shè)計可以采用匯編語言或keil c51高級語言開發(fā)環(huán)境來實現(xiàn),這兩種軟件開發(fā)環(huán)境是當(dāng)前mcs-51系列單片機系統(tǒng)開發(fā)的主流環(huán)境。根據(jù)學(xué)生選題的特點,指導(dǎo)學(xué)生選擇較為容易實現(xiàn)的開發(fā)環(huán)境。

    4.2  根據(jù)總體規(guī)劃實施軟硬件的開發(fā)與設(shè)計

    這個過程包括:

    ⑴ 硬件連接。

    ⑵ 軟件編程。

    ⑶ 軟硬件聯(lián)調(diào)。

    在這一過程中主要培養(yǎng)學(xué)生的硬件設(shè)計能力、編程能力和積累軟硬件調(diào)試經(jīng)驗,熟練掌握單片機系統(tǒng)中人機接口的設(shè)計、控制算法設(shè)計、硬件驅(qū)動程序設(shè)計,體會理論與實踐之間的差別,對單片機系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)由理性認(rèn)識轉(zhuǎn)化為感性認(rèn)識,激發(fā)學(xué)生的求知欲望,鍛煉學(xué)生克服困難解決問題的能力。

    4.3  交流總結(jié)

    在2周的綜合實踐中抽出一天時間讓能力較強的學(xué)生陳述他的設(shè)計思想和設(shè)計過程、設(shè)計中的難題和解決方法以及自己的心得體會。讓進展不順的學(xué)生提出他在設(shè)計中沒能解決的難題,全班同學(xué)共同討論,集思廣益,找到解決問題的方法。這樣可以使學(xué)生互相學(xué)習(xí),取長補短,拓寬知識面,活躍思維,能在以后的工作和學(xué)習(xí)中更好地完成任務(wù)。

    4.4  完成實踐報告及驗收評分

    最后兩天是綜合實踐報告的完成階段,在進行了兩周的綜合實踐以后有必要好好地總結(jié)一下,把自己在綜合實踐中所學(xué)到的知識以文字的形式表述出來,這樣更有助于水平和能力的提高。

    實踐報告完全按照畢業(yè)論文要求書寫,包含中英文摘要、設(shè)計任務(wù)與要求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理、主要單元電路的設(shè)計過程、控制軟件的編寫及調(diào)試、測試數(shù)據(jù)及調(diào)試中故障分析、收獲和體會、參考文獻等部分。要求學(xué)生重點講述清楚故障分析和收獲體會。

    綜合實踐成績由平時表現(xiàn)、實踐報告、設(shè)計成果、創(chuàng)新點4部分組成,成績構(gòu)成比例是2:3:4:1[4]。

    5  效果

>    經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐,單片機系統(tǒng)綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)取得的效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

    (1)讓學(xué)生掌握了單片機系統(tǒng)設(shè)計的一般原理及其基本的實現(xiàn)過程,實現(xiàn)了從理論向?qū)嶋H的遷移,強化了學(xué)生所學(xué)的知識。

    (2)讓學(xué)生掌握了單片機系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計的基本方法,具備了軟硬件相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計的基本能力和調(diào)試經(jīng)驗。

    (3)本綜合實踐的課題真實性很強,讓學(xué)生經(jīng)歷了單片機系統(tǒng)設(shè)計的全過程,提高了學(xué)生的研制開發(fā)能力和創(chuàng)新能力。

    (4)本綜合實踐涉及到多學(xué)科、多知識點,是計算機軟硬件知識的大綜合。經(jīng)過綜合實踐,學(xué)生運用所學(xué)知識分析解決問題的能力有了較大的提高,完成了多學(xué)科知識的融會貫通。

    參考文獻

    [1] 羅鈞,廖紅華,付麗,黃勇.單片機實驗教改與創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的關(guān)系[j]. 實驗室研究與探索,2006,25(8):958-959

    [2] 南京偉福實業(yè)有限公司. 偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)實驗說明書[eb/ol] . 

第6篇：單片機原理論文范文

關(guān)鍵詞: 單片機 Proteus 網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機 開放實驗室

1.引言

高校實驗室不僅要滿足課程實驗的需要,而且要為科研和學(xué)生的個性化發(fā)展提供基地。它是培養(yǎng)具有工程實踐能力應(yīng)用型人才的重要保障,直接影響著創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。實驗室的建設(shè)和管理是教學(xué)改革的重中之重,其中實驗室的開放是實驗室生命的源泉,而這一點常常被人們忽視[1]。我通過分析所在學(xué)校單片機專業(yè)實驗教學(xué)的特點,以及單片機實驗室教學(xué)中存在的問題,提出了網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機開放實驗室的建設(shè)方法,并根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)狀,對實驗室的網(wǎng)絡(luò)化和單片機實驗平臺的虛擬化,以及實驗室開放管理等方面進行了探索研究。

2.單片機實驗室現(xiàn)狀

《單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計》課程的特點是應(yīng)用性強,要求有較多的動手實驗。實驗室的開放性與硬件實驗資源的充足程度是讓學(xué)生有更多動手實踐機會的關(guān)鍵所在。目前,我校單片機實驗教學(xué)平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要存在如下不足。

2.1實驗條件不足,開放度不夠。

目前,很多學(xué)校都嘗試開放實驗室,希望能夠讓學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動探索,這有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)的創(chuàng)新精神和實踐能力,提高綜合素質(zhì)。但是,由于實驗條件所限,往往效果都不盡如人意。以我院為例,《單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計》實驗室的硬件情況是約20臺套實驗硬件平臺,開設(shè)實驗時,每組3―4人。這樣,每次操作的學(xué)生只有1―2人。另外,實驗課程平均每學(xué)期80學(xué)時,而實驗室開放時間大約50學(xué)時/學(xué)期,其他時間基本都是空閑的。顯然,由于實驗硬件條件、時間和空間所限,該實驗課程的開設(shè)條件不能為學(xué)生提供更多的動手機會。

2.2實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊,實驗缺乏創(chuàng)新。

由于實驗教學(xué)時數(shù)所限,學(xué)生在實驗課程中的教學(xué)內(nèi)容都相對簡單,并且大部分的實驗都是驗證性實驗。按照實驗指導(dǎo)書提供的操作步驟,學(xué)生在整個實驗過程中都是“傻瓜式”操作。對于不善于思考的學(xué)生,不能很好地起到思維訓(xùn)練的教學(xué)目的。另外,學(xué)生所做的實驗內(nèi)容都相對較固定。由于硬件實驗箱所限,學(xué)生不能靈活完成綜合性的設(shè)計性實驗內(nèi)容。這一點不足,在每學(xué)期學(xué)生做課程設(shè)計的時侯,顯得尤為突出。

2.3設(shè)備管理維護困難。

由于在實驗過程中,學(xué)生的流動性比較大,常常出現(xiàn)實驗箱中元器件燒壞、實驗臺式電腦的軟件平臺丟失文件和其他的一些問題。這些問題給實驗室的管理和維護都增加了不少人力和硬件成本。另外,對于開放實驗室時間,需要額外為安排工作人員負(fù)責(zé)管理實驗室,這也增加了管理成本。

3.基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機開放實驗室

通過以上對我院《單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計》實驗室、實驗課程與管理方面存在問題的分析,論文下面對具有網(wǎng)絡(luò)化的單片機開放實驗的建設(shè)方案進行了研究和探索。

3.1 Proteus的功能。

Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析、實物仿真與印制電路板設(shè)計軟件,它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路,軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件與外部設(shè)備,以及各種虛擬儀器,特別是它具有對單片機及其電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。它支持的單片機類型很多,支持大量的存儲器和芯片,并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢,是未來單片機系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的新趨勢之一[2]。Proteus有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)版產(chǎn)品,支持局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工作,這使得建立虛擬開放的單片機仿真實驗室成為可能。

3.2網(wǎng)絡(luò)化單片機虛擬實驗平臺。

針對現(xiàn)有實驗平臺存在的不足,充分利用Proteus軟件的強大單片機和電路仿真功能,以及支持網(wǎng)絡(luò)平網(wǎng)功能的特性,結(jié)合我院實際情況,我構(gòu)建了以下網(wǎng)絡(luò)化單片機虛擬開放實驗室平臺,如圖2所示。

網(wǎng)絡(luò)化的單片機虛擬開放實驗室總體上包括3部分內(nèi)容。第一部分是整個網(wǎng)絡(luò)的管理部分,即圖中的網(wǎng)絡(luò)管理中心部分。該部分的主要功能是完成整個網(wǎng)上開放實驗室的服務(wù)器部分。Proteus服務(wù)器上需要安裝網(wǎng)絡(luò)版的Proteus軟件,該軟件是進行校園內(nèi)網(wǎng)上單片機系統(tǒng)設(shè)計和模擬仿真的基礎(chǔ)軟件。整個網(wǎng)絡(luò)管理中心網(wǎng)絡(luò)通過校園網(wǎng)與學(xué)生宿舍和實驗室(教師辦公室)相連,以便于用戶隨時可以在網(wǎng)絡(luò)上進行“開放”的單片機系統(tǒng)仿真實驗。第二部分是校園網(wǎng)部分。該部分基于我校現(xiàn)成的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,提供虛擬開放實驗室的網(wǎng)絡(luò)和計算機平臺。第三部分是分布在校園內(nèi)的各種Proteus客戶終端?？蛻艚K端主要由兩大類用戶構(gòu)成,即宿舍內(nèi)的學(xué)生個人電腦和實驗室、辦公室的電腦。所有的客戶端需要安裝Proteus的客戶端程序?？蛻舳送ㄟ^校園網(wǎng)絡(luò)可以隨時使用網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器上的資源包。

3.3網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機開放實驗平臺的優(yōu)點。

首先,現(xiàn)有電子類實驗室是封閉式的實驗教學(xué)模式,即在規(guī)定的課時時間內(nèi),學(xué)生在規(guī)定的場地內(nèi),進行規(guī)定的實驗內(nèi)容;現(xiàn)有的各種電子類教學(xué)實驗,基本是進行固定程式的驗證式實驗,實驗所用的元器件,線路板已選好,學(xué)生所做的工作僅是對實驗箱連連線,使用一下測試儀器、儀表,建立相應(yīng)概念而已。理論上,以上不足都不利于鞏固所學(xué)內(nèi)容、提高實驗效果;不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。當(dāng)采用基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室,有利于克服以上不足。

其次,在實踐方面,基于Proteus的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室,一方面,解決了時間與場地的限制(建立Proteus的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,只要有網(wǎng)絡(luò),隨時隨地都可以登錄服務(wù)器學(xué)習(xí)),使學(xué)生能有充夠的時間深入了解及研究實驗的內(nèi)容,學(xué)生對實驗的興趣也得到了鼓勵和保護。另一方面,有利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)?；诰W(wǎng)絡(luò)的Proteus虛擬實驗室,使得以下過程成為可能:學(xué)生從有一個概念(或想法)開始,然后著手電路原理圖的設(shè)計、編寫程序代碼、調(diào)試、PCB設(shè)計,最后形成產(chǎn)品的整個開發(fā)過程的訓(xùn)練。

最后,利用Proteus軟件建立的單片機虛擬實驗室,只要配備相應(yīng)的軟件,就可以作為電路分析、電子技術(shù)、嵌入式等課程的虛擬實驗平臺。因此,該實驗平臺將是一個多功能的、先進的、創(chuàng)新型的、易于管理和維護及低投入高回報的實驗平臺。

4.結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)化虛擬單片機開放實驗室不僅合理利用了學(xué)生個人的電腦資源,在開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)化的實驗環(huán)境中學(xué)生隨時都可以做實驗,而且網(wǎng)絡(luò)化的平臺降低了管理人員的數(shù)量和維護工作量。該平臺能給予學(xué)生更大的自由度,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,極大地提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻:

[1]謝玲等.高校開放嵌入式實驗室的探索[J].計算機教育,2010,(7):55-57.

第7篇：單片機原理論文范文

關(guān)鍵詞 交通事故隱患檢測自動報警裝置；道路交通事故；單片機

中圖分類號U12 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0170-02

1研究背景

目前，雖然交警部門可通過監(jiān)控實時掌握交通事故現(xiàn)場狀況，但根據(jù)對北京交通控制中心調(diào)查發(fā)現(xiàn)[1]，雖然北京的數(shù)字監(jiān)控點有400多個，但大屏幕上一次只能顯示48個，需要人工不斷地切換，很多事情報告還是依賴“122接處警”系統(tǒng)，然后通過調(diào)出數(shù)字監(jiān)控核實，確定之后安置警力去解決。如果采用隱患檢測自動報警裝置，可提前將汽車出現(xiàn)的非正常運行狀態(tài)反饋到監(jiān)控中心。國外研究表明，自動切換監(jiān)控屏幕進行可能發(fā)生事件車輛的重點監(jiān)控能夠減少事件持續(xù)時間5min~8min。因此設(shè)計自動報警裝置，讓大屏幕進行自動切換屏幕和監(jiān)控，具有重要價值。

2本文設(shè)計思路

事故隱患檢測自動報警裝置安裝在汽車發(fā)動機和汽車車頭處，根據(jù)已知汽車制動加速度和紅外線測速模塊所測得的汽車行駛速度計算出安全距離，再通過超聲波測距模塊檢測出本汽車與前方汽車的距離，若小于安全距離時，自動報警。

報警裝置設(shè)計思路及結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

3安全距離的確定[2]

1）駕駛員反應(yīng)時間經(jīng)過的距離,t1為反應(yīng)時間，取為0.3s；

2）制動器作用時間t2經(jīng)過的距離；

3）持續(xù)制動時間t3經(jīng)過的距離,為附著系數(shù)，本文取為0.8；

4）汽車的安全距離:。

4測距模塊設(shè)計

系統(tǒng)主要由單片機[3]系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。采用AT89S52來實現(xiàn)對紅外接收芯片和超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。

4.1超聲波測距原理[3]

單片機用P1.0端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動，位碼用PNP三極管驅(qū)動。超聲波測距原理框圖：

4.2超聲波發(fā)送和接受電路設(shè)計

壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能是利用壓電晶體諧振工作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，這時它就是一超聲波發(fā)生器；如沒加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時，這時它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。

超聲波接收器的電路采用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。

4.3軟件設(shè)計

如圖4所示，首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器T0工作模式為16位的定時計數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端P0和P2清0。然后送出一個超聲波脈沖，延遲0.1ms后，打開外中斷0接收返回的超聲波信號。當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離。

5轉(zhuǎn)速測量模塊設(shè)計

測量轉(zhuǎn)速的模塊由信號預(yù)處理電路、單片機STC89C52、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲電路和系統(tǒng)軟件組成。

5.1信號調(diào)理電路設(shè)計[4]

光電傳感器首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。論文選用紅外光二極管做系統(tǒng)測量的光源。本設(shè)計采用高性能集成四運放LM324來進行光電信號調(diào)理電路設(shè)計。為了達到預(yù)定效果，對系統(tǒng)運動MULTISIM 8進行模擬仿真，并利用模擬仿真結(jié)果對有關(guān)元器件進行參數(shù)設(shè)定。如圖5所示是模擬仿真圖及其仿真結(jié)果。

5.2單片機

圖6是AT 89S52單片機引腳分布和最小系統(tǒng)圖。單片機的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設(shè)置的。

5.3無線傳輸模塊設(shè)計

如圖7顯示的是用于無線傳輸?shù)臄U展示意圖，將單片機所有引腳引出，便于進行無線傳輸模塊的擴展。

6結(jié)論

本文進行了道路交通事故隱患檢測自動報警裝置的設(shè)計。該設(shè)計將時時檢測汽車的行駛速度和汽車與前方汽車的距離，當(dāng)其與前方小車距離小于單片機計算所得的安全距離時，會自動通過GSM模塊報警提醒駕駛員注意并且將報警信息傳遞給指揮中心。

參考文獻

[1]揚兆升.城市道路交通系統(tǒng)智能協(xié)同理論與實施方法[M].中國鐵道出版社.

[2]葉瑋瑋.高速公路上汽車行駛的安全距離研究[J].技術(shù)物理教學(xué).

第8篇：單片機原理論文范文

實驗操作是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，實驗報告必須在科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上進行，實驗報告的撰寫是知識系統(tǒng)化的吸收和升華的過程，實驗報告應(yīng)該體現(xiàn)完整性、規(guī)范性、正確性、有效性?，F(xiàn)將撰寫實驗報告的有關(guān)內(nèi)容說明如下：

1．實驗名稱

2．實驗?zāi)康?/p>

本次實驗所涉及并要求掌握的知識點。

3．實驗內(nèi)容與實驗步驟

實驗內(nèi)容、原理、原理圖分析及具體實驗步驟。

4．實驗環(huán)境

實驗所使用的器件、儀器設(shè)備名稱及規(guī)格。

5．設(shè)計實驗數(shù)據(jù)表格

6．實驗過程與分析

詳細記錄在實驗過程中發(fā)生的故障和問題，并進行故障分析，說明故障排除的過程及方法。

根據(jù)具體實驗，記錄、整理相應(yīng)數(shù)據(jù)表格、繪制曲線、波形圖等，并進行誤差分析。

7．實驗結(jié)果總結(jié)

對實驗結(jié)果進行分析，完成思考題目，總結(jié)實驗的心得體會，并提出實驗的改進意見。

注：1．前5項必須在做實驗之前完成，并由指導(dǎo)教師簽字后才能做實驗。

2．對于學(xué)生自擬實驗題目、參與科研、創(chuàng)新實驗等形式實驗項目的實驗報告可采用論文、實驗總結(jié)報告等形式完成。

3．此封皮標(biāo)準(zhǔn)頁面為16K，實驗報告：實驗名稱：

熟悉PIC系列單片機的開發(fā)環(huán)境及簡單編程

實驗?zāi)康模?/p>

1. 通過順序結(jié)構(gòu)的簡單程序設(shè)計，熟悉PIC系列單片機的開發(fā)環(huán)境，掌握基本應(yīng)用步驟和命令；

2. 熟悉匯編語言指令，掌握基本的程序設(shè)計方法。

實驗環(huán)境：

PC計算機 MAPLAB編譯環(huán)境

實驗原理 ：

實驗一：交換兩個寄存器內(nèi)容（例如交換f10H和f11H的內(nèi)容） 實驗過程比較簡單，無分支程序，而且思路十分清晰，難度不大。

實驗二：(選作)將某一寄存器內(nèi)容中的奇偶位數(shù)據(jù)交換。

本實驗的思想是：將寄存器中數(shù)據(jù)同10101010二進制數(shù)相與，得到原數(shù)據(jù)的奇數(shù)位，并向右移一位后存至一個寄存器，作為結(jié)果數(shù)據(jù)的偶位數(shù)；再將寄存器中數(shù)據(jù)同01010101二進制數(shù)相與，得到原數(shù)據(jù)的偶數(shù)位，并向左移一位后存至另外一個寄存器，作為結(jié)果數(shù)據(jù)的奇位數(shù)。最后，將這兩個寄存器中的數(shù)字進行或運算，得到結(jié)果。

實驗中，使用了RO作為記錄原數(shù)奇位數(shù)的寄存器，RE作為記錄原數(shù)偶位數(shù)的寄存器，RN作為記錄員數(shù)據(jù)的寄存器，RR作為記錄結(jié)果的寄存器。

實驗程序：

實驗一：

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

實驗二：(選作)

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

調(diào)試結(jié)果：

實驗一結(jié)果：

1、賦值后

2、調(diào)換中

3、調(diào)換后

實驗二結(jié)果：

1、賦值后

2、取奇數(shù)位的數(shù)值存入RE

3、將奇數(shù)位的數(shù)值右移一位

5、取偶數(shù)位的數(shù)值存入RO

6、將偶數(shù)位的數(shù)值左移一位

7、得到最后結(jié)果

實驗分析與實驗體會：

本實驗通過順序結(jié)構(gòu)的簡單程序設(shè)計，我基本掌握了PIC系列單片機的開發(fā)步驟和命令，熟悉了PIC系列單片機的開發(fā)環(huán)境MAPLAB，并在具體變成過程中，熟悉匯編語言指令，掌握基本的程序設(shè)計方法。

雖然本實驗是基本練習(xí)，目的是為了熟悉實驗環(huán)境，但是，在實驗中還是學(xué)到了很多東西：

第9篇：單片機原理論文范文

關(guān)鍵詞 家用救生艙；控制系統(tǒng)；傳感器；單片機

中圖分類號：TP2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）22-0040-02

如今，自然災(zāi)害頻頻，人們對安全措施的需求越來越大，所以出現(xiàn)了救生艙的研究。雖然對礦用救生艙等的研究由來已久，例如Syste MineARC ms煤礦安全避難艙的研制，但對于家用救生艙的研究甚少。針對以上問題，本文利用單片機控制傳感器的方法設(shè)計了一套控制裝置并將其配置于家用救生艙，當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時控制執(zhí)行機構(gòu)動作達到報警和保護人身安全的效果，滿足家庭防護基本需求。由于救生艙設(shè)計為災(zāi)后危險環(huán)境作業(yè)，艙內(nèi)環(huán)境與外界隔絕，因此在設(shè)計控制系統(tǒng)時，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內(nèi)人員的人身安全。

1 家用救生艙的整體設(shè)計

家用救生艙的整體設(shè)計包括控制系統(tǒng)設(shè)計，外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計以及生命維系系統(tǒng)設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計主要包括系統(tǒng)組成分析以及各部分的材料選型；外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括討論家用救生艙的功能定位，確定其防護結(jié)構(gòu)形式，家用救生艙防護結(jié)構(gòu)三維造型、尺寸優(yōu)化及有限元驗證以及家用救生艙防護結(jié)構(gòu)二維圖紙繪制；傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計分別對蝸輪蝸桿機構(gòu)、連桿機構(gòu)、皮帶輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、三相異步電動機進行分析設(shè)計；生命維護系統(tǒng)設(shè)計包涵對家用救生艙的功能定位，確定其生命維護系統(tǒng)的組成并對各組成單元選型及參數(shù)計算，最終對家用救生艙內(nèi)部設(shè)施的人體工程學(xué)優(yōu)化。

2 家用救生艙控制系統(tǒng)功能分析

作為家用救生艙的重要組成部分之一，控制系統(tǒng)首先要保證傳感器模塊的正常工作，傳感器能檢測到被測量的信息，并能將檢測采集到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出；信號調(diào)理電路對傳感器輸出的信息進行放大、濾波、線性化補償、隔離、保護等措施后，再送入A/D轉(zhuǎn)換器，將電壓信號轉(zhuǎn)換成中央控制器可以識別的數(shù)字信號；作為控制系統(tǒng)的核心部分，控制芯片（單片機）和電路能接收到經(jīng)信號調(diào)理電路處理過的數(shù)字信號，并對信號進行分析處理，將處理后的信號輸出到報警器和步進電機；報警器接收到信號，根據(jù)信號情況報警與否；步進電機根據(jù)信號，保持靜止或是啟動、停止、正反轉(zhuǎn)。

由于救生艙設(shè)計為災(zāi)后危險環(huán)境作業(yè)，艙內(nèi)環(huán)境與外界隔絕，因此在設(shè)計控制系統(tǒng)時，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內(nèi)人員的人身安全。因此本文選用了ATmega128單片機作為系統(tǒng)控制核心模塊，它屬于AVR單片機，穩(wěn)定性極高。

3 家用救生艙控制系統(tǒng)組成

家用救生艙控制系統(tǒng)主要分成電源模塊、傳感器和主單片機模塊、外部振蕩和復(fù)位電路模塊以及執(zhí)行模塊。其具體組成以及工作流程如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)組成及工作流程

這些模塊都是以主單片機為控制芯片，外部振蕩和復(fù)位模塊、電源模塊是單片機能夠正常工作的前提，單片機接收到傳感器模塊發(fā)出的信號，并對其進行分析、處理，并把處理結(jié)果輸出到執(zhí)行部件，執(zhí)行部件做出相應(yīng)的動作。當(dāng)ATmega128單片機系統(tǒng)接入電源后，接入二極管，主要是防止正負(fù)電源短接。使用LM7805CK穩(wěn)壓芯片，提供系統(tǒng)工作的+5 v電源，如圖2所示。電源接口輸入交流9 V電源，交流輸入后經(jīng)VD4半波整流，C8，C9濾波，LM7805穩(wěn)壓，C10大電容濾波后直流5 V輸出。

控制系統(tǒng)具體電氣原理圖如圖3所示。

圖2 電源電路模塊

4 傳感器選型

溫度傳感器DS18B20采用的是外部電源供電方式，外部電源供電是DS18B20傳感器最佳的工作方式，工作穩(wěn)定和可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20電源電壓寬的優(yōu)點，即使電源電壓VCC降到3 V時，依然能夠保證溫度量精度。

濕度傳感器AM2301數(shù)字溫濕度模塊是一款含有己校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度數(shù)字傳感器。它使用專門的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。

MQ-2氣體傳感器模塊本設(shè)計是利用單片機技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0804構(gòu)建一個可燃氣體的檢測報警器。當(dāng)環(huán)境中的可燃氣體或是有毒氣體泄漏時，檢測元件檢測到額可燃氣體濃度達到報警器設(shè)置的臨界點，可燃氣體報警器就會發(fā)出報警電流信號，來提醒人員作出相應(yīng)的安全措施。

1-DS18B20溫度傳感器模塊；2-AM2301傳感器模塊；3-MQ-2氣體傳感器和報警模塊；4-CDM4161氣體傳感器模塊；5-電源模塊；6-外部振蕩和復(fù)位電路；7-步電機模塊

圖3 控制系統(tǒng)電氣原理圖

圖4 MQ-2軟件設(shè)計流程圖

CDM4161傳感器模塊atmega128單片機具有8路10ADC，使用單片機端口PF0引腳讀取CDM4161引腳2輸出的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；同時引腳3與繼電器Relay相連，輸出高電平時報警器報警。

5 結(jié)論

論文分析了家用救生艙控制系統(tǒng)的物理機制，對硬件軟件等各個模塊的設(shè)計，建立了控制系統(tǒng)的理論模型，并對各個模塊元器件進行分析篩選，最終詳細闡述了家用救生艙控制系統(tǒng)，分析比較了系統(tǒng)各項需求和一同實現(xiàn)原理的特性特點；針對家用救生艙應(yīng)急救援使用環(huán)境特殊性，分析了相應(yīng)的控制系統(tǒng)功能特性，對其進行功能定位；根據(jù)控制系統(tǒng)功能需求及定位建立控制系總體方案，對總體方案進行功能模塊劃分和優(yōu)化設(shè)計。

基金項目

江蘇科技大學(xué)青年科研基金，張家港校區(qū)青年科研基金。

參考文獻

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