單片機畢業設計
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單片機畢業設計范文第1篇
【摘 要】文章介紹了應用單片機一體化教學設備進行技師畢業設計的案例實施，詳細分解了完成“循跡避障智能小車”各項功能的學習情境，真正實現了教、學、做一體化，為學生走上工作崗位從事單片機產品的開發和應用奠定了堅實的基礎。
【關鍵詞】循跡避障智能小車 單片機一體化教學設備 學習情境
為了改變傳統單片機教學中按照理論教材照本宣科，教師教得費力，學生學得辛苦的現象，我們研發了單片機一體化教學設備，將其應用于教學實踐中，采用“基礎教學―課程設計―畢業設計”三步驟進行分階段實施。在基礎教學中使用基本教學模塊，學習單片機I/O接口應用、數據采集、數據顯示、按鍵控制、在線仿真器和Proteus仿真軟件的使用，設計制作流水燈、模擬交通燈等項目。在課程設計中，學生仿照應用模塊，完成“0～99分倒計時定時器”單片機控制系統的設計、仿真、制作、調試，學習撰寫課程設計報告。在技師畢業設計中，以真實的產品8路搶答器、單片機萬年歷、超聲波測距、單片機溫度控制系統和循跡避障智能小車等作為載體，以產品功能開發的流程為主線，將單片機技術的學習融合到小型產品的開發與制作的工作中，實現與小型單片機產品的近距x接觸。
下面以“循跡避障智能小車”為平臺，介紹通過學習單片機一體化教學設備上的有關模塊，在技師班進行畢業設計的案例實施。
一、智能小車簡介
智能小車是一個集中運用單片機、傳感器、自動控制、機電一體化、數據通信、人工智能及機器人學等高新技術的綜合體，主要由系統的核心控制――單片機，運動方式――機械傳動結構，檢測方式――傳感器，控制方式――電機、舵機，通訊方式――串口、無線通信等部件組成，能夠實現自動識別路線（尋跡），判斷并躲避障礙（避障）等功能。
二、學習情境
我們選擇了上海益芯科技有限公司開發的產品套件“循跡避障智能小車”作為技師畢業設計的載體，將單片機一體化教學設備上有關中斷、定時、傳感器監測、數碼管顯示、1602顯示、12864液晶顯示、PWM控制、紅外發射/接收、直流電機驅動等內容進行綜合運用，采用兩輪差分驅動直流電機的驅動電路與PWM調速，利用紅外線傳感器反射接收，檢測智能小車車輪的偏轉情況，然后輸出高低電平傳送給單片機，控制小車能夠尋找具有一定黑白對比度的黑線，進行沿直線或沿弧線快速行駛；當小車探測到前方有障礙物時，能自動調整，躲避障礙物，從無障礙區通過；為了使智能小車具有良好的人機界面，采用數碼管或液晶屏作為顯示器，顯示小車行駛中的有關參數。我們將以上功能的實現分成4個學習情境，每個學習情境又由2～4個子情境組成。
（一）學習情境1：循跡避障智能小車的焊接與裝配
子情境1：組裝前的準備。包括了解循跡避障智能小車的功能和組裝智能小車電子元器件的選取檢測。
子情境2：電路板焊接及裝配。包括智能小車控制電路板的焊接和組裝。
（二）學習情境2：循跡避障智能小車各功能部件的檢測
子情境1：STC89C52單片機芯片程序寫入。包括STC89C52最小系統的搭建、單片機ISP編程工具的使用和程序寫入芯片。
子情境2：顯示系統檢測。包括兩位數碼管顯示、1602液晶顯示和12864液晶顯示。
子情境3：輸入系統查詢。包括獨立按鍵查詢和矩陣按鍵鍵盤查詢。
子情境4：傳感系統檢測。包括紅外發射管的檢測處理和紅外接收管的監測處理。
（三）學習情境3：循跡避障智能小車的運動控制
子情境（1）：仿真、編程軟件的使用。包括Proteus仿真軟件的使用和KEIL2/3/4編譯軟件的使用。
子情境（2）：路徑運行的定義。包括直線型路徑的前進與后退和S型路徑的前進與后退。
子情境（3）：定時運行。包括延時啟停控制和超時警報控制。
子情境（4）：避障與尋跡功能的實現。包括避障功能的實現和尋跡功能的實現。
（四）學習情境4：循跡避障智能小車其他功能的拓展
子情境（1）：語音識別功能。包括特定頻率的聲音控制和特定音色的聲音控制。
子情境（2）：遙控功能。包括智能小車運動紅外監控功能的實現和運動中數據傳輸功能的實現。
三、案例實施成果
技師畢業設計結束時，每個學生對自己設計制作的“循跡避障智能小車”進行總結，撰寫相應的技師畢業設計論文，內容包括方案設計、系統功能分析、硬件設計、匯編語言或C語言源程序設計、調試步驟、測試報告、實物圖片和視頻等。學生制作的“循跡避障智能小車”實物如圖1所示。
四、結束語
將單片機一體化教學設備應用于教學實踐，通過具體案例――“循跡避障智能小車”的開發與制作，訓練和培養了學生在單片機小型作品元器件的選用、產品的焊接與組裝、軟硬件的設計、仿真、調試與檢修等方面的能力，為學生走上工作崗位從事單片機相關工作奠定了堅實的基礎。
【參考文獻】
[1]姜志玲.簡易智能電動車的設計[J].華東交通大學學報，2005（04）：129-133.
單片機畢業設計范文第2篇
【關鍵詞】proteus仿真技術;單片機教學;改革;問題;作用
因為“單片機技術”課程是電子信息工程，自動化和機械等專業的重要部分，所以如果能熟練掌握單片機系統設計和熟悉相關先進技術將對該專業學生的發展和就業產生積極影響，也會對proteus仿真技術和單片機系統的創新有很大幫助。如果想要更詳細和深入地了解單片機教學改革，就要對單片機的基本概念和單片機教學問題進行分析，根據基本認識對改革后的單片機教學的作用和做法進行闡述。單片機技術是一門對實踐性要求較高的課程，不僅要求老師在教學中注重培養學生動手能力和操作能力，使學生具備軟硬件開發的綜合素質，還需要學生在學習中激發興趣和保證質量，使得提高教學質量和培養全能性人才的目標得以實現。
1 基于proteus仿真單片機教學的概述
由于社會經濟和科學技術發展飛速，使得傳統的單片機教學脫離了發展趨勢，逐漸被現階段教學所拋棄。為了挽救這種消極的教學狀態，研究人員和老師在實際操作和實驗嘗試中發現了proteus仿真技術的有效作用。所以，為了給單片機教學研究進一步深入做好鋪墊，就需要對傳統教學模式和proteus仿真技術及其在單片機教學改革中的應用進行初步了解。除此之外，proteus仿真技術已經在實際應用中有了顯著效果，通過把課堂教學流程分類區別，搜集與proteus仿真技術有關的教學案例，總結傳統教學中出現的問題，為單片機教學改革的措施執行與作用體現打好基礎。
1.1 傳統單片機教學的問題
雖然單片機教學已經十分普及，但是其傳統僵化的教學模式使得學習效率和教學質量都不能得到保證，出現了許多問題。根據單片機教學的流程，可以在四個環節上總結出現的問題。第一，課堂教學。單片機教學中片內資源，程序設計和接口電路是主要內容，但是由于缺乏實際操作而使得學生在學習后也會對知識一知半解。第二，課內實驗。驗證性實驗較多的特點使得操作實驗時只是按照連接導線和觀察效果的步驟來做，使得程序編寫和電路設計完全被忽略，增加了出現錯誤的幾率。第三，課堂設計。老師在設計課堂時，偏重于講解和實驗，不重視學生個體的差異化。第四，畢業設計。一方面，學生對基礎原理和知識不理解，使得實物制作十分困難;另一方面，操作能力和實踐機會的缺乏使得儀器破壞的事件頻發。
1.2 基于proteus仿真單片機教學的改革
隨著科技的快速發展，針對傳統教學中的問題，對單片機教學中應用proteus仿真技術的呼聲越來越大。首先，proteus的仿真CPU和電路以及資源庫可以頂替硬件仿真器進行前期實驗，進行調整后再實際操作，減少實驗中出現偏差和問題的可能性。其次，單片機教學中直接應用proteus仿真技術。比如，把proteus引入課堂，通過更加真切的仿真技術使得學生對單片機系統有一個完整的概念;還可以運用proteus仿真技術系統中的內外模型，針對課堂實驗進行自主設計再進行檢驗，學生就能在實驗整體過程中對編寫程序和電路設計有深刻的認識;另外在畢業設計中，老師要給學生充分的學習自主性，在學生進行選題和仿真時進行技術指導，既減少硬件投入的浪費和元器件的損壞，又能提高學生的綜合能力。
2 基于proteus仿真單片機教學改革的作用
基于對proteus仿真技術在單片機教學中應用的了解，老師在進行教學時要在基本理解和創新發展中提高教學質量和培養學生能力。所以，為了更好地對proteus仿真技術進行應用，就需要相關人員在研究中實際操作，熟悉單片機教學應用仿真技術的做法，總結出有效的措施和積極的作用，才能在以后的發展和創新中緊跟教學改革的潮流，迎合技術發展的趨勢。根據現階段已經獲得信息和技術進行進一步研究，為學生的學習降低難度，為老師的教學開發創新，為proteus仿真技術的發展和單片機教學的改革總結教學經驗，提高積極影響。
2.1 提高教學質量，實現教學目標
單片機教學需要改革一方面是因為教學方法的落后，另一方面是課程本身特點的難度。如果在課堂教學中只是進行講解和多媒體展示，學生對相關知識不理解，學習積極性就會下降。而引進proteus仿真技術使得課堂實驗變得實際可操作，學生在把知識具象化的同時鍛煉了操作能力，提高了綜合能力。例如，中斷優先級是眾所周知的難點和重點，老師可以在proteus仿真技術的幫助下對實驗進行程序和電路的設計，通過操縱不同的開關演示“高優先級中斷能中斷低優先級中斷”的現象，學生在實驗過程中參與思考和實際操作，從而使得學生能自主學習。這種先進技術的引用不但為課堂教學和教學計劃的順利實施提供幫助，而且在促進教學事業的發展，提高教學質量，實現教學目標方面有積極作用和良好影響。
2.2 學生學用結合，加強動手能力
針對單片機教學中學生時間機會少，動手能力得不到鍛煉的情況，引進proteus仿真技術使得教學實驗的操作更加方便，結果更加直觀，學生在學習到理論知識的同時能進行實驗，這種學用結合不但提高了教學質量和學習效率，而且對于綜合能力的培養有很大的幫助。比如，在“拓展單片機RAM技術”的實驗中，傳統教學方式通常會因為出現實驗箱顯示和信號出錯等問題，實驗操作不達標，導致實驗結果出現偏差，學生把各種知識弄混。但是proteus仿真技術避免了這些問題，實驗過程和結果的清晰呈現在幫助學生完成學習計劃的同時，增強學生學習的信心，對學生未來的成長和發展起到良好作用。
2.3 完成獨立操作，培養創新能力
獨立操作和創新能力的重要性一般體現在畢業設計的完成上。由于操作能力不足，實驗設備易損和創新思維缺乏等的問題出現，使得學生在完成設計時沒有信心和決心，這就直接影響了學生未來的發展和教學目標的實現。舉例來說，在單片機接口技術的實際操作中，首先利用proteus技術對設計圖進行仿真檢驗，對出現的錯誤進行糾正;其次是進行實物制作。一般來說，如果仿真結果正確，安裝和調試不出錯，就能完成一件優秀的畢業設計。所以，在進行實驗課堂和畢業設計時，需要在正確運用prouteus仿真技術的前提下，給學生自主鍛煉和獨立操作的機會，注重創新能力和新型人才的培養，為我國信息技術教育和相關先進技術運用的發展打下良好的基礎。
3 總結
綜上所述，基于proteus仿真單片機教學改革的研究對轉變傳統教學理念和優化教學模式有很大幫助。首先需要對單片機教學的傳統方法和改革進行了解和研究，針對出現的問題進一步分析，才能系統地闡述出應用了proteus仿真技術的單片機教學的作用。雖然proteus仿真技術有積極影響，但是在教學中不能拋棄已有的教學模式和實驗手段而僅僅依靠虛擬實驗環境。在應用proteus仿真技術時，既要避免出現其他問題，也要重視其產生經濟效益，提高教學效率和培養學生軟硬件開發能力的作用。基于proteus仿真單片機教學改革的研究不僅促進了單片機教學水平的提高，還為信息技術教學課程未來的發展和創新提供了新思路。
參考文獻：
[1] 王京港，張翠平.基于項目驅動及Proteus仿真的單片機教學改革探索[J].中國電力教育，2013，（22）：138-139，143.
單片機畢業設計范文第3篇
我所做的單片機串行通信發射機主要在實驗室完成,參考有關的書籍和資料，個人完成電路的設計、焊接、檢查、調試，再根據自己的硬件和通信協議用匯編語言編寫發射和顯示程序，然后加電調試，最終達到準確無誤的發射和顯示。在這過程中需要選擇適當的元件，合理的電路圖扎實的焊接技術，基本的故障排除和糾正能力，會使用基本的儀器對硬件進行調試，會熟練的運用匯編語言編寫程序，會用相關的軟件對自己的程序進行翻譯，并燒進芯片中，要與對方接收機統一通信協議，要耐心的反復檢查、修改和調試，直到達到預期目的。
單片機串行通信發射機采用串行工作方式，發射并顯示兩位數字信息，既顯示00-99，使數據能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊，由AT89C51和多個按鍵組成的控制模塊，包括時鐘電路、控制信號電路，時鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來組成內部時鐘方式，控制信號用手動開關來控制，P1口來控制，P2、P3口產生信號并通過共陽極數碼管來顯示，軟件采用匯編語言來編寫，發射程序在通信協議一致的情況下完成數據的發射，同時顯示程序對發射的數據加以顯示。
畢業設計的目的是了解基本電路設計的流程，豐富自己的知識和理論，鞏固所學的知識，提高自己的動手能力和實驗能力，從而具備一定的設計能力。
我做得的畢業設計注重于對單片機串行發射的理論的理解，明白發射機的工作原理，以便以后單片機領域的開發和研制打下基礎，提高自己的設計能力，培養創新能力，豐富自己的知識理論，做到理論和實際結合。本課題的重要意義還在于能在進一步層次了解單片機的工作原理，內部結構和工作狀態。理解單片機的接口技術，中斷技術，存儲方式，時鐘方式和控制方式，這樣才能更好的利用單片機來做有效的設計。
我的畢業設計分為兩個部分，硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹：單片機串行通信發射機電路的設計，單片機AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結構和每個管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容，4K字節可編程閃爍存儲器，壽命：1000次可擦，數據保存10年，全靜態工作：0HZ-24HZ，三級程序存儲器鎖定，128*8位內部RAM，32跟可編程I/O線，兩個16位定時/計數器，5個中斷源，5個可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內震蕩和時鐘電路，P0和P1可作為串行輸入口，P3口因為其管腳有特殊功能，可連接其他電路。例如P3.0RXD作為串行輸出口，其中時鐘電路采用內時鐘工作方式，控制信號采用手動控制。數據的傳輸方式分為單工、半雙工、全雙工和多工工作方式；串行通信有兩種形式，異步和同步通信。介紹了串行串行口控制寄存器，電源管理寄存器PCON，中斷允許寄存器IE，還介紹了數碼顯示管的工作方式、組成，共陽極和共陰極數碼顯示管的電路組成，有動態和靜態顯示兩種方式，說明了不同顯示方法與單片機的連接。再后來還介紹了硬件的焊接過程，及在焊接時遇到的問題和應該注意的方面。硬件焊接好后的檢查電路、不裝芯片上電檢查及上電裝芯片檢查。軟件部分：在了解電路設計原理后，根據原理和目的畫出電路流程圖，列出數碼顯示的斷碼表，計算波特率，設置串行口，在與接受機設置相同的通信協議的基礎上編寫顯示和發射程序。編寫完程序還要進行編譯，這就必須會使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過程中遇到的問題，及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA，后來的加電調試，及遇到的問題，在沒問題后與接受機連接，發射數據，直到對方準確接收到。在軟件調試過程中將詳細介紹調試遇到的問題，例如：通信協議是否相同，數碼管是否與芯片連接對應，計數器是否開始計數等。
我所設計的單片機串行接口現在已經發展到無線收發的階段，本文參考無線發射部分就是參考南華大學黃智偉、朱衛華的《單片機與嵌入式系統應用》一文，該串行無線發射電路結構簡單、工作可靠，可方便地在單片機與單片機之間，構成一個點對點、一點對多點的無線串行數據傳輸通道。單片機無線串行接口電路由MICRF102單片發射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成，工作在300~440MHzISM頻段；具有ASK調制和解調能力，抗干擾能力強，適合工業控制應用；采用PLL頻率合成技術，頻率穩定性好；接收靈敏度高達－96dBm，最大發射功率達－2.5dBm；數據速率可達2Kb/s；低工作電壓：4.75~5.5V；功耗低，接收時電流3mA，發射時電流7.75mA，接收待機狀態僅為0.5μA，發射待機狀態僅為1.0μA；可用于單片機之間的串行數據無線傳輸，也可在單片機數據采集、遙測遙控等系統中應用。
最后介紹了畢業設計做完后的結論以及自己的心得體會。
2硬件
2.1硬件的基本組成：
單片機89C51、6M晶震、30pF電容、22uf/10V電容、1K電阻、共陽極數碼顯示管、按鍵。
2.2電路圖
（見附錄A）
2.3硬件介紹
2.3.1單片機概述
單片機也被稱作“單片微型計算機”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機一詞最初是源于“SingleChipMicrocomputer”,簡稱SCM。隨著SCM在技術上、體系結構上不斷擴展其控制功能，單片機已不能用“單片微型計算機”來表達其內涵。國際上逐漸采用“MCU”(MicroControllerUnit)來代替，形成了單片機界公認的、最終統一的名詞。為了與國際接軌，以后應將中文“單片機”一詞和“MCU”唯一對應解釋。在國內因為“單片機”一詞已約定俗成，故而可繼續沿用。
2.3.1.1單片機的發展歷史
如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發展歷史大致可以分為以下幾個階段：
第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。
第二階段（1978—1982）：單片機的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。
1.完善的外部總線。MCS-51設置了經典的8位單片機的總線結構，包括8位數據總線、16位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。
2.CPU功能單元的集中管理模式。
3.體現工控特性的地址空間及位操作方式。
4.指令系統趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。
第三階段（1982—1990）：8位單片機的鞏固發展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機，將一些用于測控系統的模數轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中，體現了單片機的微控制器特征。
第四階段（1990—）：微控制器的全面發展階段。隨著單片機在各個領域全面、深入地發展和應用，出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。
2.3.1.2單片機的發展趨勢
目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發展，今后單片機的發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗化、低電壓化、低噪聲與高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低價格化、電路內裝化和串行擴展技術。隨著半導體集成工藝的不斷發展，單片機的集成度將更高、體積將更小和功能將更強。
2.3.1.3單片機的特點
單片機主要有如下特點：
1.有優異的性能價格比。
2.集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環境下工作。
3.制功能強。為了滿足工業控制的要求，一般單片機的指令系統中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。
4.低功耗、低電壓，便于生產便攜式產品。
5.外部總線增加了I2C（Inter-IntegratedCircuit）及SPI(SerialPeripheralInterface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。
6.單片機的系統擴展和系統配置較典型、規范，容易構成各種規模的應用系統。
2.3.1.4單片機的應用
由于單片機具有顯著的優點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，主要表現在以下幾個方面：
1.單片機在智能儀表中的應用
2.單片機在機電一體化中的應用
3.單片機在實時控制中的應用
4.單片機在分布式多機系統中的應用
5.單片機在人類生活中的應用
單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，另一方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能通過單片機來實現了。這種用軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是對傳統控制技術的一次革命。
A：由單片機組成控制器的結構和特點：
單片微型計算機是微型計算機發展中的一個重要分支，是把構成一臺微型計算機的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲器(RAM/ROM)和各種功能I/O接口集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機(SingleChipMicroComputer),簡稱單片機.由于它的結構與指令功能都是按工業控制要求設計的,且近年來單片機著力擴展了各種控制功能如A/D、PWM等,因此我們更多時候稱其為一個單片形態的微控制器(SingleChipMicroController),或直接稱其為微控制器(MicroController)。
B：用單片機組成的微機控制系統具有以下特點:
1.受集成度限制,片內存儲器容量較小,一般片內ROM小于4—8K字節,片內RAM小于256字節;但可在外部進行擴展,如MCS—51系列單片機的片外可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、靜態隨機存儲器(SRAM)可分別擴展至64K字節。
2.可靠性高。單片機芯片本身是按工業控制環境要求設計的,其抗工業噪聲的能力優于一般通用CPU;程序指令及其常數、表格固化在ROM中不易破壞;常用信號通道均在一個芯片內,故可靠性高。
3.易擴展。片內具有計算機正常運行所必須的部件,芯片外部有許多供擴展用的總線及并行、串行輸入/輸出端口,很容易構成各種規模的微機控制系統。
4.控制功能強。為了滿足工業控制要求,單片機的指令系統中有極豐富的條件分支轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般來說,單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。
5.一般的單片機內無監控程序或系統管理軟件,軟件開發工作量大。但近年來已開始出現了片內固化有BASIC解釋程序及FROTH操作系統的單片機,使單片機系統的開發提高了一個新水平。
此外,單片機成本低、集成度高、控制功能多,可靈活地組裝成各種智能控制裝置,并能有針對性設計成專用系統,解決從簡單到復雜的各種需要,實現最佳的性價比。特別是單片機與傳統機械產品相結合,使原有機械產品的結構簡化、控制智能化。如數控機床就是典型實例。近年來,單片機發展極快,其產量占微機產量的70%以上。目前，至少有50個系列400余種機型，性能和結構各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列單片微型計算機。國內普及的幾乎都是INTEL公司的產品。
單片機畢業設計范文第4篇
關鍵詞：單片機教學；仿真資源
1現狀
目前高職院校電子信息工程、應用電子、微電子技術、光電技術、通信技術、計算機應用、數控設備維修和自動化等專業都開設了《單片機原理及應用》課程，學院一般都配套建成了單片機硬件實訓室，但存在硬件實驗費用和實驗室維護開支高，應用范圍有限等問題，很有必要在教學中引入教學仿真資源，建成基于單片機仿真軟件的單片機虛擬實驗室，與已有的單片機硬件實訓室結合，實現仿真和實踐相結合，相輔相成，提高實驗、實習和實訓教學效果，同時降低教學成本，減少硬件實驗費用和實驗室維護開支。
2研究價值
在長期的單片機教學過程中學生普遍反映《單片機原理及應用》課程難懂，難學。一方面是因為上理論課時很難現場演示，學生對一些知識點不容易接收，不能理解；另一方面是因為該課程是一門實踐性很強的課程，只學理論知識是學不好的，必須進行實踐操作和訓練，而學校能提供的實踐機會只有一些生硬死板的實驗臺、實驗箱電路連線，這是很不夠的。如果在教學中引入單片機仿真技術就可以大大地提高教學質量和教學效果：
2.1將單片機仿真演示教學引入課堂教學，其極為接近實際的動態演示可以激發學生興趣、提高了學習的積極性，使抽象變形象，使重點易懂、難點化解。
2.2教學仿真資源只需一臺電腦就可以仿真大量元件和儀器設備，并且效果非常好。建立以此為基礎的單片機虛擬實驗室，學生就有機會完成更多的實驗項目和內容，免費使用大量元件和儀器設備，從而提升了學生的知識面和應用能力，并且虛擬元件和儀器設備不存在損壞和維護問題，也就降低了教學成本，減少了硬件實驗費用和實驗室維護開支
2.3單片機教學仿真資源對學生實驗的預習、單片機課程設計、全國大學生電子競賽以及畢業設計等都有非常大的幫助，對提高他們的學習和工作效率，減輕勞動強度都有非常大的好處。
3重點研究內容
3.1研究單片機教學仿真資源的開發與利用方法。
3.2研究在單片機、微處理器控制技術相關課程實驗、實習和實訓教學中引入單片機虛擬實驗室，實現仿真和實踐相結合，相輔相成，提高實驗、實習和實訓教學效果，同時降低教學成本，減少硬件實和驗實驗室維護開支的方法。
3.3研究基于單片機仿真軟件Proteus的單片機虛擬實驗室建設方案。
3.4 研究在單片機相關課程課堂教學中引入Proteus軟件對難點和重點進行實時演示，增強課程生動性和更易理解的方法。
3.5研究引導學生通過單片機虛擬實驗室自學單片機相關課程的方式方法，及通過單片機虛擬實驗室應用，在單片機課程設計、全國大學生電子競賽和畢業設計中引入Proteus仿真軟件提高學習效果和工作效率的方法。
4思路方法
4.1先進的教學理念融入教學資源：推廣應用“四環相扣”國家教學成果一等獎的教學模式，開展電子信息專業教學整體改革，在教學整體解決方案中做到：依托行業企業開發能力標準（典型工作任務與職業能力分析）；面向職業崗位設置模塊課程（學習領域課程歸并）；立足真實任務組織工學交替（全程工學交替以保障教學實施效果）；基于工作過程實施職場鑒定（開放多元的考核方式，引入社會評價）。
4.2“五步工作機制”選取仿真項目：采用“534”課程設計方法優化課程體系、整合教學內容。即“五步工作機制”：通過“行業專家確定典型工作任務學校專家歸并行動領域行業專家論證行動領域學校專家開發學習領域校企專家論證課程體系”，以實現校企專家共同參與課程體系設計；“三階段轉換”：通過工作任務實現“典型工作任務到行動領域”轉換，通過工作過程實現“從行動領域到學習領域”轉換，通過工作任務實現“從學習領域到學習情境”轉換，以構建基于工作過程的專業核心課程教學內容；“四項主要成果”：人才培養方案、課程體系、課程教學方案和優質教材。
4.3搭建立體教學資源體系：主動適應行動導向教學模式轉型的需求，搭建資源平臺，為工學交替教學和定單培養的教學模式提供運行的環境和資源的支持。引進了虛擬教學系統模擬真實的環境，包括三維交互式設備結構演示、虛擬操作、虛擬編程軟件等。建設真實企業環境，即“真實的工作崗位”、遵守“真實的行業規范”、操作“真實的設備”、采用“真實的工藝”、生產“真實的產品”等，營造了“虛實互補”的教學環境。
4.4仿真與實作結合的創新教學組織形式：以仿真與實作結合的形式組織教學，倡導理實一體，使學生經歷單片機系統設計的全過程，使師生的分析與解決等方面能力全面提升，積累豐富的實踐經驗，為學生向單片機設計開發工作者身份的轉變搭好了橋梁。
5研究目標
通過研究與實踐，使單片機教學仿真資源內容更為科學系統合理，更能適應師生和社會人員的需要，并能提高教學質量和學生的實踐能力。在學校現有單片機實訓室硬件基礎上，建成一套基于單片機仿真軟件的虛擬實驗室系統，投入單片機相關課程實驗、實習和實訓教學使用，在不增加硬件投入負擔的前提下，通過自主完成配套軟件系統，提升教學效果和工作效率，降低教學成本，減少硬件實驗費用和實驗室維護開支。
總之，“單片機教學仿真資源開發與利用研究”對單片機課程教學環節改革，促進教學工作、提高教學質量，降低教學成本，減少實驗維護開支，提高實驗效果有重要的作用和意義。研究完成后，可將研究成果推廣到各種類似課程建設中，為高職教育的課程建設和實驗實習改革帶來新的思路。
參考文獻：
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作者簡介：
單片機畢業設計范文第5篇
關鍵詞：單片機；教學模式；教學過程；實踐教學
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0201-03
單片機又稱為微控制器（MCU），由于其體積小、功能強、價格便宜等優點，得到了廣泛的應用，現已被應用于自動測量、儀器儀表、工業控制及家用電器等各個方面。民辦高校電子信息工程專業是培養電子信息工程領域中的應用型人才，單片機課程是該專業重要的專業技術基礎課程；同時本課程所研究單片機技術是電子工程師必備的應用技能，因此本課程在專業人才培養中占有非常重要的地位與作用。
一、民辦高校電子信息工程專業單片機課程教學目標
根據民辦高校電子信息工程專業單片機課程教學大綱的要求和學生實際，單片機課程的教學目標如下：
1.知識目標：使學生掌握單片機的基本概念、典型應用電路、程序設計方法等知識。
2.技能目標：使學生具備單片機控制系統電路分析、設計，程序編寫，仿真，安裝，調試的能力。
3.素質目標：培養學生獨立思考、資料查詢、溝通協調、團隊協作、科技創新的素質。
二、傳統單片機課程教學的弊端與民辦高校電子信息工程專業學生的特點
（一）傳統單片機課程教學的弊端
1.理論與實踐脫節。傳統單片機教學都是以教學為主，實驗為輔。學生們對單片機的系統結構、硬件接口、編程語法都能學得很好，可是一提到利用單片機系統開發產品時，真正能動手的學生就寥寥無幾了。
2.教學內容與社會需求脫節。在教學過程中，往往單片機課程教學大綱得不到及時的更新[1]，教材得不到及時的更換，因此出現教學內容跟不上社會對單片機人才的需求。
3.教學方法與教學手段落后。單片機課程授課過程中，仍是以教師為主，學生為輔，學生被動地學習知識，缺乏學習興趣，學習效率較低。
4.實驗簡單。許多高校都增加了實驗課的比重，盡管學生們可以在實驗設備上進行一些實驗，但由于實驗設備大多是由生產廠家做好的試驗設備，程序大多數也是由廠家提供好的，許多學生做實驗只是將現成的程序下載到實驗設備上，觀察一下結果，學生的動手能力得不到真正的提高。
5.實踐少，動手能力不強。目前許多高校都認識到提高學生動手能力的重要性，也鼓勵學生參加各種電子類競賽。但對于大多數學生來說，由于之前的實踐機會很少，動手能力不強，就沒有勇氣參加競賽。因此，在平時的教學當中就應該多為學生提供實踐的機會。
（二）民辦高校電子信息工程專業學生的特點
民辦高校電子信息工程專業學生男生比例大，思維活躍，愛動手操作，對喜聞樂見的實例感興趣，可塑性強，但是一部分學生缺乏良好的學習習慣，學習主動性不高，與專業相關的知識有限。
三、單片機課程教學模式的構建與實踐
根據民辦高校電子信息工程專業單片機課程的定位與學生的特點，對單片機課程教學內容、教學方法、教學手段及實踐教學進行了研究和改革，構建出了適合民辦高校電子信息工程專業單片機課程的教學模式[2]，并且在我院電子信息工程專業進行了實踐，取得了非常好的教學效果。具體內容如下：
（一）教學內容的研究與改革
1.教材。教材的選擇上，應選擇應用性強、案例分析多的教材。例如，我院選用了哈爾濱工業大學出版社的、張毅剛主編的《單片機原理與應用》作為教材。該教材論述清楚、實例豐富、通俗易懂，適合民辦高校學生。
2.教學內容。單片機課程教學內容可分為單片機基本原理與單片機接口技術兩大部分。根據課程目標，以實際工程應用能力要求為核心、以工作項目為基本參照點、以學生的個性發展為根本，突出實用性與應用性，作為教學內容的選擇依據，舍去了第七章存儲器的擴展，因為現有的單片機片內存儲器資源已經足夠用了，不用再擴展，同時增加了編程仿真軟件的使用與單片機應用領域中的一些前沿知識。如果完全按教材順序進行授課，各知識點的學習相對獨立，因而學生很難掌握單片機開發的完整過程。本著“以應用能力開發為教學目標，以學習項目為教學載體，以行動導向進行教學過程”這些原則為依據，打破現有的教材體系，把教學內容重新整合為10個學習項目，具體有流水燈、電機控制器，鍵控彩燈、雙機通信，簡易計算器、數字電壓表、波形發生器等。這些項目從簡單到復雜，從單項到綜合，其教學目的具體而明確，能夠激發學生濃厚的學習興趣，有利于學生知識的掌握，更有利于學生動手能力及工程實際應用能力的培養。
（二）教學方法及手段的研究與改革
1.教學過程的研究與改革。傳統的教學方式以“教師中心，教材中心，課堂中心”的“三中心”為理論核心，強調教師的主導作用，這種教學模式不利于學生實踐能力與創新能力的培養。在單片機課程教學改革中，根據教學目標、課程體系及學生特點，為了更好地提高教學效果，精心構建了教學過程[3-4]。下面以鍵控彩燈項目為例說明教學過程的設計，整個教學過程共分為5個階段。
第一階段：任務布置。在上一個學習項目完成時，利用20分鐘布置下一個學習項目。具體操作為首先用單片機開發板或實驗箱演示鍵控彩燈項目實驗現象，讓學生感受控制現象，從而激起學生的濃厚的學習興趣，調動學生學習的積極性，提高學習效率；然后下達項目任務書，每個項目任務分為4個層次，以滿足不同層次學生的需要。項目4的任務描述：沒有鍵按下時，控制8個LED循環點亮（流水燈）。通過按鍵（采用外部中斷方式）隨時改變彩燈的運行方式。（1）基本任務1：按一次K1，8個LED同時閃爍4次，然后恢復按鍵前的狀態。（2）基本任務2：按一次K2，8個LED反向循環點亮一次。（3）提高任務3：按兩次K1，LED以自定義花樣閃亮1次。（4）發揮任務4：K2按下后，同時按下K1，中斷嵌套。（5）課后電子創新：音樂彩燈。這樣學生就可以利用課余時間自己去查資料，發揮自己的能動性和想象空間來完成任務。同時可以提高學生獨立解決問題的能力，學生有很大的發揮空間。第二階段：知識學習。分為三方面：（1）理論講解。講解中斷系統的結構、原理及使用方法等必需的知識點。（2）示例分析。通過實例分析，引導學生掌握中斷的應用模式，同時突出重點，突破難點。（3）課堂提問。通過課堂隨機提問，檢查和強化學生對中斷知識的學習效果。第三階段：系統設計。具體實施分為三步：第一步分組討論，以小組為單位進行討論，論證鍵控彩燈項目設計方案；第二步共同決策，老師下到每一組，對設計的方案進行評價，師生共同決策，選擇最佳方案；第三步分工合作，每小組根據分工分別設計硬件電路和程序。第四階段：操作實施。分為三步：首先用軟件仿真驗證軟硬件設計的正確性，調試直至成功，然后使用實驗箱進行軟件調試，調試直至成功，最后學生可以利用課余時間制作電路板實物。第五階段：評價總結。可以分為三步：第一步教師檢查每組學生的實際完成情況；第二步根據考核標準進行評分，考核標準見表1；最后總結本項目中學生的完成情況，提出優點和不足，并總結本項目涉及的知識點，強調重點。
鍵控彩燈項目的學時安排為第一階段和第二階段2學時，第三階段2學時，第四階段和第五階段2學時，共計6學時。
2.教學方法的研究與改革。以“實用、有趣、建立學生自信”為指導思想，本課程采用了多種教學方法。（1）項目教學法。它的關鍵是緊緊圍繞這10個學習項目組織教學。通過這種教學方法確實激起了學生極大的學習興趣，從而在教學內容的掌握和動手能力的培養方面取得了顯著地效果。（2）分層次教學法。考慮到學生學習基礎的差異性，對于學習基礎好的，提高要求；對于學習基礎差的，只要求達到基本目標。例如在學習項目4中，項目任務分為四個層次，即基本任務、提高任務、發揮任務、課后電子創新。（3）啟發式教學。為了讓學生順利完成相關學習任務，在教學中注意通過“設計問題”、“引導思考”、“假設結論”、“探索求證”等過程啟發學生，從而使學生積極主動地探索問題、解決問題。（4）分組教學與角色扮演法。在完成學習項目時，以3人為一個團隊，讓每個學生扮演相應的角色，如項目經理、軟件工程師、硬件工程師，通過這種教學方法能夠激起學生的學習興趣，而且進一步培養了他們的團隊協作能力。（5）案例教學法。興趣是學好單片機這門課程的前提和基礎。如果我們能夠通過引入一些有趣的教學案例，讓枯燥的知識趣味化，就可以引發學生的學習激情，激發學生的學習潛能，點燃學生的智慧火把。例如在講授PWM知識時，我們引入“小星星”播放控制的教學案例，學生面對的不再只是寄存器、分頻、占空比等一些抽象枯燥的概念理論，而且可以欣賞到一段美妙的音樂。他們對所學的內容立即會變得興趣盎然，甚至躍躍欲試。這樣學習的興趣和積極性就調動起來了。
3.教學手段的研究與改革。為了提高教學效果，本課程采用了多種教學手段輔助教學。（1）實物教學。課堂上利用實驗箱、仿真器、開發板等實物輔助教學，有利于學生動手能力的培養。（2）虛擬仿真技術。虛擬仿真技術受到了學生的普遍歡迎。例如，傳統的單片機控制交通燈實驗，需要購買元器件，并進行焊接，然后進行調試，成本較高，耗時較長，效率較低。若設計方案有誤，還要重新進行制作。給學生實驗帶來了一定的困難。通過虛擬仿真技術，可以有效克服這些問題，學生想做什么實驗，都可以完成。而且通過仿真驗證后的控制系統，可以直接做成電路板實物。因此虛擬仿真技術可以有效地激發學生的成就感，從而提高學生的求知欲和學習興趣，提高學習效率。（3）技能競賽。組建電子協會、鼓勵學生積極參加校內外競賽，有利于學生單片機系統應用水平和創新能力的提高。（4）板書與多媒體的和諧配合。對需要精講的重點內容用板書邊講邊寫，而對一般性的內容、理論聯系實際的大電路圖、動畫及模擬仿真電路等用多媒體講，以提高課堂實效。（5）網絡技術。制作單片機教學網站，為學生提供了豐富的網絡資源，如授課課件、授課計劃、項目任務書等，有利于學生課前預習與課后復習，網站還提供了“在線答疑”、“常見問題解答”等內容。
通過教學過程的精心設計與教學方法和教學手段的改革和創新，能夠很大程度上踐行因材施教，有效調動學生學習的積極性和主動性，提高學生的學習興趣，受到學生的普遍歡迎，教學效果明顯。
（三）實踐教學的研究與改革
單片機是一門技術性很強的課程。為了使得學生的應用能力符合社會對單片機人才的需求，設計了多層次的實踐環節，提供了大量的實踐機會，提高了學生的實踐水平。
1.精心設計課程實驗。通過在實驗室授課，把課堂實驗貫穿在整個教學過程的10個學習項目中，使它由原來的20學時變為現在的40學時，大大增強了課堂實踐環節。
2.充分重視課程設計。課程設計是在課程結束后對課程內容進行綜合性應用。要求學生在兩周時間內以小組為單位協作完成一個簡單的實際單片機課題開發，包括資料查閱、方案設計、軟硬件開發。通過一些實際的例子，讓學生系統掌握單片機系統的設計方法，具有單片機系統設計開發的實踐能力以及獨立分析、解決問題的能力。
3.加強科技創新。科技創新是學生自發組隊，利用課余時間預約實驗室，自主開發創新項目。目前參加科技創新的學生積累了豐富的單片機開發經驗，進一步培養了創新能力。最近兩年我院學生在全國大學生電子設計競賽、飛思卡爾智能車競賽、全國電腦鼠競賽等中都取得了優異的成績。
4.鼓勵學生參與競賽與科研課題。為了更好地培養學生從系統角度設計和開發單片機產品，積極培養和組織學生參與各種層次的競賽，通過準備和參與競賽，學生完成方案確定、元器件選擇、原理圖設計、PCB板繪制、程序設計和調試整個開發過程，使得學生充分增強了自身的實踐創新意識、團隊協作意識和理論聯系實際的綜合應用能力。另外，教師根據自身的科研課題可以設計多個功能比較完善、規模較小的子課題，讓感興趣與有能力的學生參與進來，充分培養學生的自主學習、科技創新和知識綜合應用的能力。
5.選擇提供畢業設計課題。畢業設計是大學四年所學知識的綜合檢驗。教師可結合單片機的實際應用，提供與學生實踐創新及實際工作相關、受益面大的畢業設計課題，比如監控系統、智能家電等，不僅要求學生從系統的角度進行分析與設計，還要求考慮系統的可靠性、準確性等功能要求。通過畢業設計，學生的綜合應用能力大大提高，為畢業生擇業奠定基礎。
四、根據自身條件改善師資
單片機專業的知識更新很快，民辦高校需要鼓勵參與單片機教學的任課教師參加各種單片機技術專題的會議和培訓，使其了解行業技術發展的動態。定期派遣教師到相關企業進行學習，把實際的工程經驗和企業的技術發展方向引入到單片機教學中，從而豐富教學內容，同時更多地參加工程和科研項目，把最新的應用技術和最前沿的研究成果吸納到課程中。因此也培養出了適應民辦高校學情和培養目標的雙師型青年教師。
五、結語
根據單片機課程的教學目標、課程體系的自身特點以及學生特點，在教學中整體采用基于工作過程的項目驅動法，具體實施采用教、學、做結合，理論、實踐一體化模式，同時根據實際需要采用多種教學方法與手段，能夠取得較好的教學效果，提升學生的就業能力。
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