主頁 > 技術(shù)文章 > 簡論單片機課程中單片機實驗教學(xué)探究 2024-10-09

簡論單片機課程中單片機實驗教學(xué)探究

摘要：單片機的開發(fā)與應(yīng)用、學(xué)習(xí)將造就一批計算機智能化控制的工程師、科學(xué)家。一些中等院校也相繼開設(shè)了單片機課程設(shè)計及相關(guān)的課程。在單片機及接口技術(shù)課程的教學(xué)過程中，實驗教學(xué)是重要的組成部分。針對單片機課程的教學(xué)改革，不斷加強單片機課程實驗環(huán)節(jié)，改革教學(xué)方法，虛擬仿真實驗在單片機教學(xué)中的應(yīng)用，實踐表明，該方法有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，提高了教學(xué)效果。
　　“單片機原理”是一門理論性、邏輯性、實踐性很強的學(xué)科，是電類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，把微機接口部分、匯編語言部分、通信技術(shù)部分的知識點等綜合在一起，屬于邏輯性、工程性、技術(shù)性、實踐性很強的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程作為電類專業(yè)最重要的核心課程之一，它是電類專業(yè)高素質(zhì)技能型人才所需全部自動控制類知識結(jié)構(gòu)的載體，占據(jù)著非常重要的位置。
　　然而，傳統(tǒng)的單片機教學(xué)一般注重課程本身的體系結(jié)構(gòu)和前后的邏輯聯(lián)系，均以學(xué)科體系為出發(fā)點，忽略了“可學(xué)性”，致使學(xué)生學(xué)得吃力，老師教得辛苦，教學(xué)效果卻沒有顯現(xiàn)出來。
一、研究背景及意義：
　　目前，全國將單片機列入單獨的比賽項目，在考查中注重學(xué)生的能力培養(yǎng)，學(xué)生的技能素養(yǎng)教育成為重中之重，加之社會需求高技能人才，許多學(xué)校為了適應(yīng)社會的發(fā)展和市場需求在不同的專業(yè)開設(shè)了單片機課程，然而單片機課程是一門實踐性很強的課程，要想在教學(xué)過程中取得很好的效果，就必須要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中多動手實踐，但有的學(xué)校教學(xué)設(shè)備有限，怎樣解決這個問題。仿真實驗課可以讓學(xué)生在單片機工作室里做中學(xué)，真正玩轉(zhuǎn)單片機，也同時解決了學(xué)生學(xué)起來枯燥，老師教起來吃力的尷尬局面。
　　目前單片機教學(xué)中存在諸多問題。如單片機課程理論為主，實驗教學(xué)多是進行驗證性實驗。單片機實驗室存在場地和時間限制，學(xué)生除了課上，很難有機會接觸到所需要的設(shè)備，如仿真器、實驗板等，個人配備成本太高，個體無法承擔(dān)。而且實驗箱只能驗證試驗的基本作用和意義，就無從談起學(xué)生動手能力的訓(xùn)練和提升。單片機在當(dāng)今社會中的應(yīng)用速度發(fā)展迅速，然而單片機教材陳舊，實驗設(shè)備很容易落后、老化等問題，必然會帶來耗資等問題。由此可見，構(gòu)建成本低廉的單片機仿真實驗系統(tǒng)對于單片機教學(xué)意義重大。它不僅可以降低實驗設(shè)備投資，而且能培提高學(xué)生的工程素質(zhì)，養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程中，我們不單要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，否則就無法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。
　　由于單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復(fù)雜的，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用必須長期穩(wěn)定、可靠地運行，否則將導(dǎo)致控制誤差加大，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失。
　　影響單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)果設(shè)計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。這些因素對控制系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個方面。（1）數(shù)據(jù)采集誤差加大。（2）控制狀態(tài)失靈。（3）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。（4）程序運行失常。
　　由于受到干擾后計數(shù)器的值是隨機的，因而導(dǎo)致程序混亂。通常的情況是程序?qū)?zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進入“死循環(huán)”，這將使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失靈。
　　隨著單片機及其接口技術(shù)的飛速發(fā)展，目前面對職業(yè)教育存在的突出問題：質(zhì)量能力與規(guī)模能力不相適應(yīng)，教學(xué)信息化程度低，古老的填鴨式課堂教學(xué)模式仍應(yīng)用普遍，“雙師型”教師隊伍建設(shè)機制缺乏完善性，科學(xué)管理水平和改革創(chuàng)新能力就提到了日程，管理制度不健全，學(xué)�；巨k學(xué)規(guī)范不健全，科學(xué)的職業(yè)教育評價標(biāo)準(zhǔn)和評價機制達不到標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生成長的“通道”不暢通。
　　從新的教學(xué)要求來看，這類課程僅在課堂上講授基本原理是不夠的，必須在教學(xué)中加強實踐環(huán)節(jié)，開出一定數(shù)量的高質(zhì)量的配套實驗課活獨立的實驗課程，讓學(xué)生有足夠的實驗機會。那么對于單片機實驗教學(xué)環(huán)境建設(shè)就相應(yīng)提出了高要求。怎樣解決這個問題，單片機仿真實驗應(yīng)運而生。
二、“單片機仿真實驗”初探：
　　伴隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，在各個領(lǐng)域都出現(xiàn)了各種仿真系統(tǒng)，為各種實際系統(tǒng)的開發(fā)提供了準(zhǔn)確可靠的保證，同時為很多學(xué)校、企業(yè)等節(jié)約了大量的人力和物力。在電子信息技術(shù)領(lǐng)域也同樣出現(xiàn)了大量的仿真工具，如課堂上用到的各種EDA工具；模數(shù)混合仿真的Protel、Multisim等常見的電子應(yīng)用仿真軟件，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的Fundation、Maxplus II、Expert等。
　　所謂“仿真”，就是通過開發(fā)工具真實地模擬用戶系統(tǒng)的運行環(huán)境，使用戶能夠在透明和可控的條件下觀察系統(tǒng)運行過程中的狀態(tài)和結(jié)果，仿真實際上也是一種軟件和硬件的綜合調(diào)試手段，它能提高應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的效率。
　　用通俗的話來描述“單片機仿真實驗”就是在一塊虛擬電路板上按照真實電路的設(shè)計構(gòu)想放置一些虛擬的元器件，并模擬實際燒ROM的過程鏈接上程序代碼，“接通”電路觀察效果，如果不理想的話可以反復(fù)修改電路或程序代碼，直至符合設(shè)計要求為止。
　　仿真實驗的好處是顯而易見的。在沒有仿真實驗的年代，每架構(gòu)一個真實的電路都需要費時費力費錢，稍有不慎還有可能前功盡棄，再加上單片機中的ROM芯片是有擦寫次數(shù)的，而一段程序可能需要修改擦寫多次，無形中減少了ROM芯片的使用壽命。仿真實驗是在計算機上進行的（可能會費點兒電），以上問題都不存在，而且就現(xiàn)在的仿真軟件來說，仿真出來的電路效果與真實電路一模一樣，毫不夸張地說，只要仿真是成功的，就可以直接下工廠的流水線生產(chǎn)了。
三、單片機仿真實驗效果：
新課程的核心理念是：“關(guān)注每位學(xué)生的進步與發(fā)展，使每位學(xué)生在課堂上都能積極主動地參與交流、參與探索、參與匯報，都能動起來，使每位學(xué)生都能進入最近發(fā)展區(qū)，都能有所收獲，具有成功感。”為使這一核心理念能得到有效落實，經(jīng)過近一段時間的教學(xué)實踐，逐漸發(fā)現(xiàn)單片機仿真實驗是一種較為有效的教學(xué)手段。不僅解決了學(xué)生的只學(xué)不練的矛盾，也緩解了部分學(xué)校的單片機實訓(xùn)設(shè)備建設(shè)壓力。
首先，學(xué)生有濃厚的興趣。職業(yè)學(xué)校專業(yè)不一樣，男女比例天差地別，在上課過程中的反應(yīng)也不盡相同，但是，由于在仿真實驗里所見即所得，同學(xué)們學(xué)習(xí)的熱情高漲。仿真實驗中減少了實驗中實驗板，實驗內(nèi)容不能更改的局限性，可以擴展學(xué)生的思路和為不同層次的學(xué)生提供良好的實驗虛擬基地。在教學(xué)中，要努力創(chuàng)造適合學(xué)生發(fā)展的情境，讓學(xué)生主動發(fā)展，關(guān)注學(xué)生的獨特感受，以此培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。其次，學(xué)生可以自行設(shè)計實驗，鍛煉了解決實際工程問題的能力，提高了學(xué)生的動手能力。實驗?zāi)芰驮O(shè)計能力的培養(yǎng)，也是職業(yè)學(xué)校學(xué)生解決實際問題的能力中較為重要的。傳統(tǒng)的實驗中往往忽略學(xué)生的設(shè)計能力，只是一個驗證的過程，學(xué)生學(xué)習(xí)的理論無法真正應(yīng)用到實際的工作實踐中，有一些學(xué)生有些許的遺憾。采用仿真后，采用建設(shè)工程的形式將設(shè)計理念融合到軟件中，投入少，實際問題卻能得到驗證和推敲，節(jié)省了硬件的損耗。再次，硬件投入少，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。單片機的課程除了開設(shè)8051系列單片機課程之外，還開設(shè)AVR系列與MCS51等系列的課程，三菱、西門子等不同系列和型號的單片機。要想保證相應(yīng)實驗的開設(shè)，必須要有配套的實驗系統(tǒng)而且要保證一定的實驗硬件設(shè)備套數(shù)，那么這將是一筆非常大的經(jīng)濟支出。所以這將使單位和企業(yè)面臨著很大的經(jīng)濟壓力，硬件設(shè)備的更新和硬件設(shè)備的維護等工作�？紤]經(jīng)濟和其他方面的種種因素，引入單片機軟件仿真系統(tǒng)，就可以大大降低經(jīng)濟的支出，減少硬件設(shè)備的購置，同時也大大降低了對硬件設(shè)備維護的工作量。為單位和企業(yè)減少了不必要的麻煩和經(jīng)費，緩解了很大的壓力。
　　先通過軟件模擬成功后再投入硬件，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯改善，在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中實驗板的投入，接口的投入，系列的不同，儀器的投入等，僅儀器的維護也是非常繁瑣的，更何況資金的投入了。因此采用軟件仿真，其經(jīng)濟優(yōu)勢很明顯。
　　單片機仿真實驗的瓶頸之痛。長時間的課程教學(xué)之余，總覺得留下了許多遺憾。雖然單片機仿真實驗讓筆者和學(xué)生們獲得了一些成功的體驗，但久而久之，也產(chǎn)生了一絲厭倦，畢竟假的成不了真的，整天面對著這些毫無生氣的電路圖，無法接觸電路實物的痛苦與日俱增。
　　有鑒于此，兼顧教學(xué)設(shè)備的投資現(xiàn)實，儀器老化問題及國家對職業(yè)教育的投入，在下面兩個方面學(xué)校可以參考改革。
　　一是改革辦學(xué)形式。通過“聯(lián)合辦學(xué)、合并小的機構(gòu)、多校共建”等方式推動規(guī)�；k學(xué)，加強建設(shè)，建成規(guī)模大、實力強、聲譽好的示范學(xué)校；組建職教集團，發(fā)揮對農(nóng)村和民族地區(qū)薄弱學(xué)校及西部的幫扶作用。
　　改革教學(xué)形式，積極采取場景教學(xué)、案例教學(xué)、項目教學(xué)、模擬教學(xué)等多種教育教學(xué)方式，增強教育教學(xué)的實效性和教學(xué)形式的針對性。
　　改革培養(yǎng)形式，深入推行校企一體、頂崗實習(xí)、工學(xué)結(jié)合；改變單一，強調(diào)連續(xù)學(xué)習(xí)，為連續(xù)學(xué)習(xí)和分階段培養(yǎng)相結(jié)合，探索以就業(yè)為導(dǎo)向的職業(yè)人繼續(xù)學(xué)習(xí)模式。
　　創(chuàng)新專業(yè)設(shè)置。建立專業(yè)設(shè)置動態(tài)調(diào)整機制，重點建設(shè)面向先進制造業(yè)特別是裝備制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)的精品專業(yè)；加強貼近區(qū)域產(chǎn)業(yè)、民族藝術(shù)、民間工藝等領(lǐng)域的特色專業(yè)。
　　二是創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境。重點建設(shè)現(xiàn)代化的專業(yè)技能性教室，創(chuàng)設(shè)功能齊全、校園文化和企業(yè)文化都并存的，緊密結(jié)合的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生感受到課堂和企業(yè)的文化和專業(yè)的融合。改革教學(xué)形式，建立導(dǎo)向性的學(xué)校評價模式和能力性的學(xué)生評價模式；努力探索職業(yè)教育質(zhì)量評價的新措施、新途徑，引導(dǎo)學(xué)生向更高的目標(biāo)全面發(fā)展。
　　創(chuàng)新教學(xué)方法，強化實踐教學(xué)的導(dǎo)向性；更新教學(xué)手段，構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，能夠支撐隨時學(xué)習(xí)；創(chuàng)設(shè)生產(chǎn)實習(xí)的模擬現(xiàn)場設(shè)置，特別是通過模擬流程、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字仿真等方式生動直觀地展示知識性、技術(shù)性和生產(chǎn)服務(wù)崗位的可行性。
　　創(chuàng)新教材的應(yīng)用能力，開發(fā)延伸性、補充性的教輔資料；依托企業(yè)研發(fā)適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)、新職業(yè)和崗位的校本教材；實現(xiàn)多種教材的立體化融合，使學(xué)生用發(fā)散的思維去思考問題。
　　改革隊伍建設(shè)，聘用企業(yè)工程技術(shù)人員、有實踐經(jīng)驗的行業(yè)專家和社會中的能工巧匠等擔(dān)任兼職教師；落實教師在職進修和企業(yè)實踐制度的可行性和有效性，加強專業(yè)帶頭人和骨干教師的培養(yǎng)方向和多元化。
　　改革管理制度，建立多方參與的決策機制和教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測機構(gòu)；創(chuàng)新人事分配制度；完善招生、教學(xué)、資助、免費、就業(yè)、財務(wù)和資產(chǎn)等學(xué)校業(yè)務(wù)管理辦法。
　　虛擬仿真實驗系統(tǒng)是單片機教學(xué)的優(yōu)秀實驗平臺，很好地彌補了傳統(tǒng)單片機教學(xué)的不足，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性，提高了教學(xué)效果，降低了實驗成本，是現(xiàn)代計算機技術(shù)與先進的教學(xué)理論在單片機教學(xué)中的應(yīng)用，有著廣泛的應(yīng)用前景。
通過一段時間的虛擬仿真實驗，電子專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、認(rèn)知水平、專業(yè)技能等有了明顯提高。利用仿真系統(tǒng)，可以節(jié)約開發(fā)時間和開發(fā)成本；利用仿真系統(tǒng)，具有很大的靈活性和可擴展性；減少了成本，也是學(xué)校提升實驗室建設(shè)水平有益的嘗試，不必為了比賽換新機型而惶惶然，更不必為時間的局限性，地點的局限性而擔(dān)憂。有利于促進課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)；從經(jīng)濟性、可移植性、可推廣性角度講，建立這樣的實驗室是非常有意義的。

其他產(chǎn)品鏈接：
加強中職學(xué)生對弱電與強電認(rèn)識
好氧堆肥實驗裝置使用說明
電機及電氣技術(shù)實訓(xùn)裝置
傳感器實驗臺溫度控制儀表操作說明
太陽能光伏發(fā)電綜合實訓(xùn)系統(tǒng)使用說明
電動機技術(shù)工作原理及運行維護
電機與拖動實驗實訓(xùn)報告
光機電一體化實訓(xùn)設(shè)備實驗室介紹
機械設(shè)計實驗室
齒輪范成儀使用說明書
基礎(chǔ)電工電子實驗室設(shè)備
定制熱管換熱器實驗臺
家用電器之電子消毒柜實驗指導(dǎo)書
物聯(lián)網(wǎng)射頻識別綜合應(yīng)用實驗箱
初級維修電工實驗臺
臭氧氧化脫色實驗說明書
萃取精餾教學(xué)實驗指導(dǎo)書
二氧化碳PVT關(guān)系測定實驗指導(dǎo)書
空氣絕熱指數(shù)測定裝置實驗指導(dǎo)書
填料吸收實驗裝置使用指導(dǎo)書
超濾、納濾、反滲透多功能膜分離實驗裝置說明
孔口管嘴實驗儀說明書
熱電偶制作校驗儀說明書
好氧堆肥實驗裝置實驗說明書
沿程阻力系數(shù)測定裝置說明書
文丘里除塵器性能實驗指導(dǎo)書
制冷壓縮機性能測試實訓(xùn)裝置指導(dǎo)書
化工傳熱實驗裝置使用說明書
數(shù)據(jù)采集板式靜電除塵器指導(dǎo)書
《臺虎鉗》實測繪圖組合訓(xùn)練裝置
自由對流橫管管外放熱系數(shù)測試裝置使用說明書
流體力學(xué)綜合實驗裝置使用說明書
《典型零件》實測繪圖訓(xùn)練裝置
制冷制熱工作原理及實驗?zāi)康?/u>
挖掘機液壓模擬訓(xùn)練平臺操作說明
中溫法向輻射率測量儀實驗裝置的介紹及使用說明
傳感器實驗臺的特點及維護
熱電偶校驗儀使用說明
熱電阻校驗裝置使用說明
做燃料電池教具實驗要注意什么
電機及電氣技術(shù)實驗的基本要求及安全操作規(guī)程
交流及直流電源實驗操作說明
傳感器實驗臺溫度控制儀表操作說明
沖擊水浴除塵器實驗裝置使用說明
變壓器耦合推挽功率放大器實驗說明
平面磨床面板器件布局圖及電路實訓(xùn)單元故障現(xiàn)象
定時兼報警記錄儀的使用方法
淺談職高《電子線路》教學(xué)中學(xué)生能力的培養(yǎng)
試析自動化專業(yè)實驗實訓(xùn)室建設(shè)與實踐教學(xué)體系改革
淺析創(chuàng)新電工電子實訓(xùn)教學(xué)模式提高學(xué)生自主操作能力

上一篇：研究做好配網(wǎng)自動化建設(shè)的必要性
下一篇：《電工基礎(chǔ)》課程教學(xué)實踐探討

超清制服丝袜无码av福利网_2020极品精品国产_熟妇性爱视频无码在线_国产一级a 在线观看

簡論單片機課程中單片機實驗教學(xué)探究

我們的優(yōu)勢：