单片机原理与接口技术范文第1篇

[关键词]课程教学 教学改革 独立实验 单片机

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）01-0158-03

随着计算机应用技术的迅速普及，单片机原理与接口技术课程是作为机电等相关专业的主干课程开设的，是理论与实践结合非常紧密的课程。[1]主要介绍一种典型类型单片机的基本硬件组成，指令系统和程序结构，单片机常用接口芯片的接口电路及编程，单片机的实际系统应用等。[2]通过该课程的学习，学生具有开发单片机应用系统的初步能力，包括软件、硬件及系统等，为后续的专业课程设计和毕业设计打下良好的基础。为了提高单片机的教学效果，人们也不断进行教学方法、内容、手段的改革与探索实践，取得了一定的成绩。[3] [4]不过学生仍感觉到课程内容抽象，建立单片机系统的概念困难。当然这与学生自身的相关知识储备有关，但从单片机教学的角度出发仍然有许多方面值得教师研究和探索，切实有效提高课程的教学质量。

一、单独开设单片机理论课程和实验课程

单片机课程的传统教学模式是把理论教学和实验教学作为一门课程来进行的，也就是常说的理论和实验混编课程，实验形式叫课内实验，这是大多数课程采用的教学模式。[5] [6]这种模式对实验内容多、实践要求很高的单片机课程教学明显不足。

首先，是实验学时数明显不足且难以协调。原来的单片机课程总学时为48，其中包括安排了10个学时的实验。这对于课程实验学时的占比来说已经是比较高的了，但对于单片机这类课程要进行较全面系统的实践训练是远不够的，只能安排少学时的验证性实验，同时也给出了参考程序和实验步骤。这样虽然加快了实验周期，但学生独立思考能力、动手实践能力和创新能力得不到有效的锻炼。同样随着单片机技术的发展，串行通讯及低功耗串行器件在微控制器中的广泛应用，要求掌握的内容也在增加和变化，38学时的课堂理论学时也是不够的。在课程总学时确定的情况下，调整实验与理论之间的学时分配也很困难。

其次，理论教学限定了实验时间的灵活性和内容的扩展性。对于混编课程，课堂理论教学和实验教学最终给出一个总成绩，理论和实验各占一部分，两者在时间上就存在制约。一般是课堂教学结束，实验也基本上要完成，否则将会影响考试的时间安排和成绩的评定。这样就造成实验周期较短且相对集中，在这段时间实验室的负荷非常高，实验的时间安排非常紧密，灵活性受到很大的限制，甚至影响正常的实验开展。

为了加强单片机课程的教学，特别是加强实验教学，将原单片机原理及应用混编课程改为单片机原理与接口技术理论课（学时48）和实验课（学时24），两门在形式上完全独立的课程。这不仅仅是学时数和内容的增加，而且使得课堂理论教学和实验教学能够根据各自的不同特点和差异，改革完善各自的教学模式及教学方法，有助于实验教学改革，改变实验长期作为课堂理论教学辅助地位的状况，实现理论教学和实践教学两条腿走路。

二、单片机课堂理论教学模式及方法探索

对初学者来讲单片机的内容抽象，同时需要一定的电子技术知识支撑，对知识综合性、实践性要求都比较高，学生总感觉内容零散难以构成系统应用。因此在大力加强实践教学的同时，对单片机课堂理论教学的模式及方法等许多方面同样需要改革和探索。

（一）模块及层次化的教学内容组合

单片机常规教学一般都是按照教材的先后顺序讲授单片机的硬件结构、指令系统，汇编语言程序设计方法和技巧、定时计数器及中断系统、串行口通讯，单片机的扩展、人机和机电接口应用等，知识点较多，前后知识有机联系弱，难以构成完整系统性的概念。为此，从系统角度出发将单片机内容划分为硬件结构、软件程序、外部扩展、应用实例等四大模块，每个内容模块中又划分有不同的知识层次子模块。[7]如硬件结构模块划分为单片机核心基础层（包括寄存器、存储器结构、端口等）和片内功能层子模块（包括中断、定时器、串口等）;软件程序模块包括指令基础子模块和基础程序设计子模块等。在课程讲授的开始就让学生对单片机三大模块的关系有初步的感受，并在后期交叉讲授过程中不断强化认识，建立知识与系统的概念。

如何建立软硬件之间的联系对理解单片机是非常重要的，教学中要加强软硬件模块之间联系的讲解。指令是编程的基础，但一条条指令的讲解又是非常枯燥的事情，因此要求学生强化课下的指令记忆，课堂上着重讲解典型指令、指令对比以及和硬件存储关系等。如传送指令MOV、MOVX和MOVC的区别和对应存储空间的位置;堆栈指令PUSH、POP对指针的影响及调整初始指针的原因;比较指令CJNE和减法指令SUB实现同样功能的编程等;对于功能部件及扩展器件则加强软件与硬件结合的讲解，如何实现接口的编程。这样使学生逐步建立单片机软硬件系统结合的方法。

（二）适当引入虚拟仿真教学

单片机的广泛应用使得其软件的虚拟仿真技术也得到了迅猛的发展。Keil软件是单片机开发软件，它支持包括51系列等流行单片机的宏汇编及C语言的程序编译、连接及仿真调试等;Proteus软件电路设计和分析软件，可以进行硬件电路原理图设计、PCB电路板布线及电路仿真，还可以结合单片机的软件实现软硬件的联合仿真。因此通过Keil软件环境中编写单片机程序，Proteus软件环境中设计相应的单片机硬件电路，然后通过两个软件的关联就可以模拟将程序加载到单片机中进行仿真了。[8]

在单片机的课堂教学中适当引入Keil和Proteus软件，用它们编写软件、设计电路和虚拟仿真，不仅可以培养学生严谨仔细地编写指令和设计硬件电路的态度，还可以使枯燥的单片机学习变得直观、形象和生动，激发学生学习的兴趣和主动性，提高教学的效果。当然，软件仿真和单片机的实际系统还是有差异的，只是验证其逻辑关系。但在单片机应用系统的开发过程中先在PC电脑上进行软硬件结合的虚拟仿真，不仅可以缩短开发时间，节约硬件成本，而且使开发的初期过程变得简单、直观，对于既要学习单片机并不需要进行实物开发的广大学生来说更是很好的学习软件。

（三）一个应用实例贯穿教学始终

学生对单片机比较困惑的是相关的内容学完后认识还是比较零散，不知道该如何应用。老师在讲授过程中，不同的章节也会举一些局部的应用实例，各个实例仅仅是局部详细的，但缺乏整体性，不同章节例题很少有关联性，老师感觉基本应用都讲解了，但学生仍难以有效建立整体系统应用的观念。

为了强化学生单片机系统应用的理解，在教学的开始就提出一个具体的应用实例，并贯穿整个课堂教学活动中。例如温度对学生来说是一个很熟悉的，因此就提出单片机温度测量系统设计的实例，可以是教室的、宿舍的温度测量，给出实时温度显示，并模拟给出控制信号（模拟空调电机控制）、超限报警等。教师还可将相关的内容分散到各个章节中介绍，最后构成一个完整的系统。在讲解软件程序设计时，介绍如何根据已知数（模拟采集的温度数据）通过查找比较编程来确定温度;在讲解中断及定时器时，介绍如何用定时中断的方法进行定时温度信号的采样;在讲解键盘及显示时，如何设定温度值，显示键盘功能及数据，然后再返回显示实时温度等接口编程;在讲解A/D时，以AD590集成温度传感器讲解电压与温度的关系（输出电压可以用电位器模拟），A/D转换后的数字量对应关系;在讲解D/A时，讲如何输出电压或电流信号，以模拟控制调节空调电机。然后进行问题实例总结，给出完整的软件编程和硬件电路，并进行Keil和Proteus软件的仿真。这样学生比较容易将单片机的知识点串成一个有机的系统，有效掌握设计的基本方法。

三、单片机独立实验教学模式改革

独立开设单片机实验课程的学时数大大增加了，实验内容的系统性得到了充分的保证，可以使学生对单片机的存储器结构、汇编程序编写设计、定时/计数器和中断应用、并行/串行通讯方式、A / D和D / A转换、键盘和显示、系统实际应用等方面得到较为完整系统的训练。与原来的单片机课内实验的模式相比优势是显见的，更能反映学生实验的本质特点。独立课程的实验使得实验在时间安排上更宽泛和灵活了，不再受课堂教学的严格束缚，实验时间可以安排在整个学期内。学生选做实验项目的自由度大大提高了，前期有充足的时间对实验内容进行预习和软件仿真，有助于学生自主实验的开展，实行开放式的实验教学[9]，也促进实验教学管理模式及方法的改革。

单片机的实验教学中除开发系统的使用及基本编程操作实验进行集中指导之外，大多数实验是学生以实验小组为单位自由与实验室联系，自主地决定实验时间。不再按课堂教学时间，而是按上、下午及晚上三个单元安排实验，这样使学生有充足的时间进行实验操作、分析，同时也考虑到学生快慢层次上的差异。

在单片机实验独立开设课程之前，实验的学时少且实验的时间跨度有限，实验内容一般都是由指导教师安排的，学生主动选择实验内容的机会很少。而独立开设实验课程后，大大增加了选修实验的内容，实验安排上指定实验和选做实验的学时数基本上各占50%左右。这样即能够保障学生对单片机主要内容实践的基本要求，又能让学生可以根据自己的兴趣选择不同的实验内容，培养自主实验的意识和主动探究知识的动力。

四、结束语

单片机的理论教学和实验教学分别独立开课，使得理论和实验的教学内容得到了加强。特别是独立实验课的开设，除了实验内容更加系统化，时间更加灵活，提高学生做实验的主动性和兴趣，还有效提升了实验教学的地位，有利于加强学生对实验教学的重视。教学课堂采用软件仿真和系统的实例，使得枯燥呆板的指令、电路变得生动形象，有效提高学生单片机知识的综合和实际应用能力。单片机课程的教学改革虽然也取得了较好的效果，但对于这类实践性要求很强的课程，需要进一步加强实验和实验室教学，改变传统的课堂与实验的认识，深化高等教育的改革。

[ 注 释 ]

[1] 胡晶晶，李娟.虚实结合的单片机实践教学探讨[J].赤峰学院学报（自然科学版），2013（4）：206-208.

[2] 李朝青，刘艳玲.单片机原理及接口技术（第4版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[3] 姜宁，樊延虎.单片机教学改革与实践[J].延安大学学报（自然科学版），2011（1）：45-46.

[4] 张江印.高校单片机教学模式的研究[J].实验室研究与探索，2011（9）：103-106.

[5] 陈向奎，李元臣.单片机教学的思考与探索[J].洛阳师范学院学报，2012（5）：84-86.

[6] 汪万维.单片机课程教学改革探讨[J].武汉大学学报（理学版），2012（S2）：95-97.

[7] 朱敏杰，罗珩，余亚东.改革单片机教学培养应用型人才[J].实验室研究与探索，2012（2）：144-147.

单片机原理与接口技术范文第2篇

近几年论文联盟，笔者一直担任电子专业单片机原理与接口技术课程的教学，在教学过程中发现了如下问题：首先，不少学生对电工基础、模拟电路、数字电路等电子专业基础课的内容掌握不牢，影响了该课程的学习；其次，单片机原理与接口技术课程内容抽象，理论性、实践性和综合性很强，又同时涉及软件和硬件知识，对学生的综合素质要求比较高，而学生水平跟不上，教学难度大。针对这些问题，怎样才能让学生比较容易地理解和掌握这一门课程，成为本课程教学研究与改革的重点任务。因此，笔者在教学实践中，通过不断试验，多次与单片机教研组老师交换意见，总结教学经验，认为一体化教学能让学生在做中学、学中做，把复杂的知识直观化、项目化，有效地调动学生的学习兴趣，可以收到较好的教学效果。

一、传统教学与一体化教学比较

传统教学一般先理论讲授，后实践操作，在理论指导下完成实操。理论教学通常在教室进行，实践教学实训室进行，理论与实践分开授课。这种模式的突出弊端在于理论教学与实践教学脱节，导致理论知识难以及时消化，操作训练不能连续，学生虽然经过多次训练仍不能掌握操作技能，教学效果不理想。

一体化教学是指在同一空间和时间内同步进行的教学，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实顺序，而是做中学，学中做。一体化教学具有三个特性：①空间和时间的同一性；②认识过程的同步性；③认识形式的交错性。

下面，以“输入/输出接口技术”为例，具体说明这两种教学方法的区别。

传统教学：教学以老师讲解为主，先介绍输入/输出端口名称、作用、特点等各知识点，让学生在识记的基础上做作业，并利用单片机实验箱验证各知识点。

一体化教学：教学以老师为主导，学生为主体。教师先下达项目书（制作霓虹灯），然后组织学生研究讨论，制订方案，补充制作过程所需要的知识（输入/输出端口名称、作用、特点等），然后进行项目制作，完成作品，并在教师指导下进行项目评价和总结，最后针对学习成绩好、有兴趣的同学布置技能拓展项目。

二、一体化教学实施

为培养培养技能过硬的单片机实用型人才，学校单片机教研组以教学改革为手段，以单片机实训室为依托，将单片机原理及应用技术课程内容分解为单个彩灯闪烁（单片机基本知识介绍）、霓虹灯（输入/输出接口技术）、键盘接口显示（键盘接口技术）、计费器（定时/计数器）、报警器（中断技术）、秒表（数码静态显示）、学号显示器（数码动态显示）、数字温度计（a/d转换器）、信号发生器（d/a转换器）、密码锁（i2c总线）等10个项目，采用边讲边演示边操作的教学模式，让学生通过实践操作掌握相关理论知识和基本技能，做到实践中有理论，理论中有实践，使学生既掌握理论知识又懂得实践操作，将理论教学与实践教学真正融为一体，实现理论教学与实践教学的高度融合。

下面以报警器的制作为例，具体介绍“中断技术”一体化教学实施过程。

（一）课前准备

在实施一体化教学前，要做好充分的教学准备，首先要购置编程器、89c51cpu、电路板和发光二极管等常用单片机实训元件，然后安装proteus、编程器、伟福等单片机常用软件，组建一体化单片机教学场地。

（二）下达项目书

目前技工学校在校生素质普遍较低，因此，设计项目时，难度不能太大，难度较大的章节，须将内容分散到各个小项目中，否则会导致学生失去信心。“中断技术”是单片机原理与接口技术课程的教学难点，为了减轻学生的学习难度，笔者实际教学时，要求学生先制作一个接触式闪光灯，再制作报警器，这样每个项目包含的新知识点就不会太多。制作接触式闪光灯所需要用到的知识点有：① 发光二极管的使用；②中断控制。报警器隐含的知识点有：①中断控制（旧知识点）；②探测器的使用；③报警声的产生。

（三）分析项目

项目下达后，先让学生自行分析，遇到难题时，教师应当启发学生思考、提问，与学生共同分析项目，并制定具体的实施方案和详细的项目指导书。

例如，在接到制作报警器项目后，教师可让学生先停下来，引导学生思考：电路中的扬声器如何报警？报警灯如何点亮？如何识别报警信号？抛出学生当时迫切想知道的几个问题，这样，学生的好奇心和求知欲必将受到极大的激发，他们便会主动探索，去寻找解决问题的最佳途径。

（四）项目实施

学生按照项目指导书的要求进行操作，在老师的指导协助下，通过查找图书和网络资源，与同学探讨，完成报警器的制作，培养学生的协作意识、交流能力以及主动思考、解决问题的能力。

在项目制作过程中，针对学生提出的问题，教师可进行筛选，采用不同的教学方法。对于简单问题，可以鼓励学生自己讨论解决；对于复杂问题，教师应当主动引导学生，应用知识，启发思路；对于涉及的新问题、新知识，可与学生共同研究，再由学生去完成项目。比如：在制作报警器时，会涉及到三个知识点：其中，中断控制属于旧知识范畴，在制作接触式闪光灯中已经学过，可以根据学生的反应，采用不讲或串联回忆式教学；而探测器的使用、报警声的产生属于新知识范畴，教师应当及时补充此内容，让学生现学现用。

（五）项目评价、总结

在一体化教学中，学习效果主要由完成项目工作的质量来衡量，主要包括自我评价、学习小组评价和教师评价。围绕学生在项目设计过程中，从项目剖析、任务分解、知识点学习、知识点应用、目标搭建、目标组合等项目完成的一些列活动中，通过师生间的互动交流、学生间的互助协作，考察学生对项目的理解、知识点的学习领悟、单片机知识的应用以及语言表达能力。

（六）知识拓展、能力提升

对于学有余力的学生，可布置多路报警器等项目，通过制作多路报警器扩展项目，巩固“中断技

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术”学习内容，开拓多任务设计思路，通过查找资料，与同学和老师交流，提升学习能力和知识的应用能力。

三、实施一体化教学需要注意的几个问题

（一）教学计划、教学大纲与教材

按照传统教学模式编写的教学计划、教学大纲和教材难以满足一体化教学要求，一体化教学要按照企业发展需要和技能人才的培养规律，根据国家职业标准，以综合职业能力为培养目标，通过典型工作任务（即项目）分析，构建课程体系，并以具体工作任务为学习载体，按照工作过程和学生自主学习要求设计和安排教学活动的课程。

教材是教师组织教学、学生学习的主要依据和信息来源，因此，一体化教材是实施一体化教学的基础。一体化教材一般由学校教师和企业技术人员共同编写，教材主要以典型项目组织内容，注重教材实用性和可操作性，强调学生的实践技能、技巧的培养。

（二）教学过程设计与教学准备

一体化教学既要理论讲解、示范操作和操作训练，同时还要突出学生的主体地位，让学生按照既定目标有序地“动”起来。因此，一体化教学与纯粹在讲台上的理论授课或在实训室的实践操作有很大区别。因此，设计好教学过程是上好一体化教学课的关键，可以从以下几个方面考虑：1、明确教学目的：学生需要掌握哪些知识点、技能点，掌握到什么程度，达到什么样的效果，哪些需要讲解。2、准确把握教学对象：学生基础怎样，前导课程有哪些，学生有何特点等。3、确定教学重点和难点，做到重点突出，难点分解。4、设计教学策略：建议采用项目教学、任务驱动等教学方法。5、合理组建项目小组，每组以3～5人为宜。分组时要充分考虑小组成员的综合素质、动手能力，做到好、中、差搭配。

（三）教学硬件与软件条件

1、硬件条件。一体化教学强调的是空间和时间的统一，即在同一场所和同一时间内完成教学的多种任务。所以，要实施一体化教学，就必须具有既能满足理论教学，又能满足实践教学的一体化教学场所。

单片机原理与接口技术范文第3篇

[关键词]单片机教学模式

[中图分类号]TN312.8[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0114-01

1 单片机课程的安排

近年来,我院把《单片机原理与接口技术》这门课作为电气类专业的必修课程,以前对高职学生在入学第二学期开设这门理论课,第六学期再开始实践课程。这样的课程安排是有原因的,作为理论教学方面,第一学期由于开设了《微机原理》,第二学期自然就开设《单片机原理与接口技术》,便于课题衔接。但单片机的实训课题作为控制单元只能放在相关专业课程之后,并且有了一定的技术基础才能进行实训。如经过电工的基本技能、模拟电子、数字电子等相关专业课程的训练之后才进行。这样我院就把单片机的实训课程安排在第六学期进行实训,理论课程结束太长时间,给实训教师和学生都带来了很大的压力和困难,并且学生普遍感觉到这么课程难学,部分学生产生厌学情绪。对此近年来我院对许多专业课程进行了调整,采用模块式教学。单片机也采用模块式教学。

2 教学方法

所谓模块式教学是把理论课与实训课放在一起进行,边理论边实训。

2.1 课程结构安排

单片机的概述;MCS-51单片机的基本结构;单片机的最小系统扩展;MCS-51单片机的指令系统;汇编语言程序设计;中断系统;MCS-51定时器/计数器;串行接口;MCS-51单片机的I/O口扩展;接口技术。

2.2 教学课程结构分析

在讲第一章单片机的概述的同时,就把单片机发给学生,我院采用的是启东计算机厂生产的DVCC-52JH++单片机箱。这样就比理论课单纯的一支粉笔一块黑板凭学生想象的教学容易多了,使教学直观化。

在讲第二章MCS-51单片机的基本结构的时候。有些内容如P1、P3口便对于学生进行实际演示,(1)、P3.3口做输入口,外接一脉冲,每输入一个脉冲,P1口按十六进制加一。(2)、P1口做输出口,编写程序,使P1口接的8个发光二极管L1―L8按16进制加一方式点亮发光二极管。实训说明由于P1口是准双向口,它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同,由准双向口结构可知:当P1口作为输入口时,必须先对它置高电平,使内部MOS管截止,因内部上拉电阻是20KΩ―40KΩ,故不会对外部输入产生影响。若不先对它置高,且原来是低电平,则MOS管导通,读入的数据是不正确的。这样由原来的理论教学抽象的概念变得直观化。

在讲第三章单片机的最小系统扩展时,对全书的结构进行了调整,现在单片机原来与应用的教材琳琅满目,种类繁多。但课程结构大同小异,在讲完上述第一、二章后,第三章便是指令系统。但我感觉这时候讲指令系统会增加学生学习的难度。如果这时候讲单片机的最小系统扩展让学生先学习硬件系统,由于硬件系统直观、简单、易学,对单片机硬件工作原理和结构有了进一步的认识和理解后,有了一定的硬件基础,更容易让学生上手。为后续的课程实行一体化教学打下良好的基础,如在后面讲指令的时候,就可以做到边讲边练。课题就这样一环套一环的进行下去,把看不见的软件程序通过硬件显示出来。

后续的课题安排和其它书籍安排的一样,并且根据职业技术教育的特点和要求,在教材的使用上应适当降低教材的理论深度和难度,精选内容,突出重点,多举实例,多做实际训练,对于学生不易理解和容易混淆的概念,力求做到通俗易懂,边讲边练,理论与实际紧密的联系在一起。

2.3 采用多媒体和黑板结合授课

有些内容用黑板讲解效果好,有些采用多媒体讲解好,利用自己制作适用于课堂教学的多媒体课件。例如,在讲解堆栈等内容的时候,通过多媒体演示入栈操作和出栈操作的过程,可以取得良好的教学效果。其他知识点的讲解同样可以仿效。集动画、声音、图片、文本于一体的多媒体课件不仅能够使抽象的理论知识变得直观易懂识,而且能够活跃课堂气氛,从而激发起学生的学习兴趣。

2.4 活跃课堂氛围,调动学生的积极性

在单片机教学过程中,课题本身难度大,课堂气氛容易沉闷。因此应注意调动学生的积极性与主动性。教学的主体是学生,老师讲的再好,学生不认真听,不认真训练效果同样不好。只有学生对此课程产生兴趣,这门课程才有可能学好。因此在教学过程中要注意以下几点:(1)语言要生动,风趣。尽量联系实际,多举实际例子,多让学生的动手。对于难理解的内容,教师尽量用自己理解后的语言告诉学生。(2)树立榜样,建立激励机制,鼓励、激发学生学习的兴趣和热情。(3)课题开始的时候,课题内容由浅入深,待学生掌握以后可逐步加大难度。

2.5 教学媒体

一体化教学的教学媒体相对于理论教学有天然的优势,我们有大量的仪器、设备、元器件可以使用。本课程主要用到的教学媒体有计算机机、软件系统、单片机仿真系统。目前市场上单片机实训设备种类繁多,但总的来说,都能够完成相关的软件实训和硬件实训。我院采用DVCC-52JH++型单片机实训设备,我们从中精选了几个软件实训和硬件实训。软件实训可以提高学生编程水平,培养学生逻辑思维能力;硬件实训可以培养学生实践动手能力,两者相得益彰。

事实证明,通过以上教学方法的改进,我所教授的单片机课程,在教学质量方面有了显著地提高,教学效果收效明显,学生普遍反映良好。以上是我在教学过程中积累的一点经验,希望各位专家及同行予以批评指正!

[参考文献]

[1] 李明,毕万新.《单片微型计算机及接口技术》.大连理工大学出版社.

[2] 张振荣,平.《单片机原理及实用技术》.人民邮电出版社.

单片机原理与接口技术范文第4篇

关键词：应用型本科院校 单片机原理及应用 教学方法

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0148-01

单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元（Center Processing Unit，也即常称的CPU）和RAM、ROM及其他I/O接口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断、定时及A/D等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。因此单片机教学在电气信息类相关专业中越来越重要，“单片机原理及应用”课程必须理论结合实践，才能取得较好的教学效果。根据本课程的特点，结合应用型本科院校以培养应用性人才的宗旨，课题组对该课程的教学内容、教学模式和实践训练三个方面进行了探索与研究。

1 单片机原理及应用教学现状

目前大多数高校的理论教学过程都是采用先基础后应用的模式，即单片机硬件结构、指令系统、汇编语言设计、外部系统扩展、接口技术和应用系统设计，这种方法虽然思路清晰，但是存在着过于机械性的弊端，缺乏生动、直观的实物等辅助教学手段，这样便使学生觉得学习单片机枯燥乏味，没有现实意义，缺乏兴趣，严重影响了教学效果。主要体现有以下两个方面的问题。

（1）理论教学中主要讲述51单片机的硬件结构和相关组成部分的工作原理及接口设计，软件编程多是以汇编语言为主。汇编语言语句不直观，为完成一个非常简单的操作，汇编语言需要写许多条命令，理解起来很有难度，很容易让学生失去学习单片机的兴趣。

（2）实验教学中多以验证性实验为主，学生编程后进行编译，将程序下载到单片机实验箱上演示。实验指导书上已经写好了连线方式和程序资料，学生很少独立分析程序及其编写代码。大多数学生只追求实验结果，对于整个硬件系统设计和软件调试过程模糊。

2 单片机原理及应用教学改革初探

针对单片机教学和实验中存在的问题，以培养应用型本科学生为目标，结合工程与应用实际需求，从教学内容、教学模式和实践训练3个教学环节进行改革。

2.1 教学内容的改革

在单片机原理及应用课程第一次授课时，给学生展示单片机行业的发展情况、单片机产品以及单片机开发公司的招聘信息。让学生真正体会到单片机技术的实用性，激发他们学习的兴趣和求知欲。学生在看到企业招聘信息后，能够明确本门课程的学习目标。

随着时间的推移和科学技术的进步，51单片机已经有了很大的发展和变化，已经派生出来很多51系列产品，其内部资源也变得非常丰富，如看门狗、PWM、SPI、A/D等。因此，更新单片机教学内容势在必行。在教学中增加新产品、新技术的知识，使得学生能够满足企业人才的技术需求。如可以增加I2C总线、SPI总线、CAN总线等内容。

为了让学生与企业开发接轨，在讲授完汇编语言程序设计之后，加入C51语言的相关知识。由于学生已经在大一时期学习过C语言程序设计的课程，只需要在课堂上加以引导，如：C51库函数、C51的存储结构、C51扩展关键字等强调介绍。同时，在介绍过程中采用汇编语言与C51语言对照的方式讲授，学生就能够很快掌握单片机编程。

2.2 教学模式的改革

采用项目驱动教学法，先简单后复杂，将各个知识点的学习融入到各个实际工程模块中，让学生在每一个项目中学会各个模块的使用。如：单片机的并行接口技术可以通过舞台灯光系统、国际交通灯、抢答器项目来介绍；定时器和中断系统可以通过电子琴、音乐盒、万年历项目来介绍；串行通信接口可以通过GPRS通信来介绍；单片机与A/D、D/A转换器接口可以通过农业大棚温湿度采集系统，电子压力秤来介绍。这种教学将“老师讲，学生听”的被动教学模式转变为“学生主动参与，教师指导”的主动教学模式。教师的教学和学生的学习都围绕这些项目来完成，强调学生“学中做、做中学”的新型学习过程，极大地激发了学生的学习兴趣，创新了教学模式。

2.3 实践训练的改革

通过课内实验教学、课程设计、大学生电子设计竞赛等多种渠道实现真正的创新型实践教学。课堂上引入Proteus和keil软件的使用，使学生在课堂上可以对相关的软硬件有一个直观的了解，课内实验要求学生将理论授课中的项目通过Proteus设计出仿真的电路图、用keil软件编写实验程序、最终能实际仿真到效果图。

课程设计周期为2周，在课程设计中，学生选择教师所给的题目，根据题目目的和要求查阅相关资料，学生从元器件选择、电路设计、PCB板绘制、电路焊接、程序编写到调试都需要独立完成。对于学生在实验中出现的问题教师给予指导，在解决问题的过程中加深了学生对单片机应用系统软硬件设计的理解。

鼓励学生参加大学生电子设计竞赛、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛、“毕杯”全国电子创新设计及物联网应用系统设计竞赛等面向大学生的群众性科技活动，提高学生创新能力、协作精神、理论联系实际、动手能力和工程素质的培养。

3 结论

对于应用型本科院校而言，学生除了要掌握扎实的理论基础知识，更需要培养较强的实践能力、独立学习能力和独立工作能力。培养学生单片机实践能力是一个长期而复杂的过程，我们只有立足单片机原理及应用教学的实际，逐步深入，取长补短，推陈出新，新的教学方法才能日趋完善，也才能更好地适应时展的需要。

参考文献

[1] 贾玉瑛，陈波.单片机实验教学改革与探索[J].天津：实验室科学，2008（6）：26-28.

[2] 程跃，史延枫.应用型本科院校单片机原理教学改革初探[J].成都：教育与教学研究，2012（8）.

[3] 魏丽娜，管力锐.论单片机原理及接口技术教学改革研究[J].山东：考试周刊，2011（41）.

[4] 陈卉.单片机原理及其教学创新技术研究[J].北京：科技创新导报，2011（32）：144-145.

[5] 陈晓雷，陈燕，杨永双.《单片机原理与接口技术》教学改革的几点思索[J].天津：信息系统工程，2012.

单片机原理与接口技术范文第5篇

关键词:液晶显示模块;单片机;keil;串口

中图分类号:TJ012.1 文献标识码:A

The Design of Liquid Crystal Monitor with LCD 12232

GAO Jian, XIN Chang-fan

(Electromechanical Engineering College, North University of China, Taiyuan Shanxi030051, China)

Abstract: Liquid Crystal Display (LCD) is a high-tech infrastructure components. It uses the liquid crystal electro-optic effect, LCD put on electric and magnetic fields. light and temperature changes in the external conditions under certain conditions for the conversion made visual signals to the display. LCD with a low voltage, low power consumption, and CMOS IC match. Through the common LCD module 12232F specific analysis, given the LCD module with SCM AT89S52 how to achieve serial link.

Keywords: liquid crystal display module; scm; keil; serial port

引 言

随着信息社会的发展,要处理的信息量越来越庞大,信息的交换也日益频繁,人们更广泛、更经常地接触各种显示设施与显示装置。显示装置与显示技术已经越来越成为人们生活中不可或缺的一部分,而电子工业,尤其是集成电路、计算机业的发展,使得信息处理、器件的制造等越来越容易[1,2]。显示技术的发展首先体现在显示器的发展上,其发展趋势是向着大信息量、平板化、彩色化、低功耗、实时显示的方向发展[1,3]。

现今市场上显示器种类繁多,功能各有不同,常见的显示器有:阴极射线管(CRT)、电致发光显示、发光二极管显示、液晶显示(LCM)、等离子显示、荧光显示、电泳显示(EPID)以及压电显示(PLZT)等等[4]。

随着液晶显示器件本身技术的成熟,产品的更新换代,一些原有的缺陷被不断克服,使其应用领域进一步扩大。液晶的应用大致可以分为四大类:显示、光学、传感和其它类。本文主要介绍液晶显示的相关内容[5]。

1 KM12232F字库系列汉字图形点阵液晶显示模块的显示原理

由深圳市炜烨兴电子公司推出的KM12232F字库系列汉字图形点阵液晶显示模块,内部电路工作简单,经济实用,其内部电路图如图1所示。

图1中IC1是带控制器的行列驱动器,IC2为列驱动器。KM12232F引脚有并行口、串行口之分。模块对液晶显示的控制和驱动都由模块内部的芯片及电路来完成,因此它与外部连接只有控制线和数据线,主控CPU通过设置数据线和控制线的值来实现所需要的显示方式,其它功能由模块自动完成。

2液晶中显示汉字的编码原理

2.1汉字的输出显示

汉字的输出主要是指汉字字形的输出,方式主要是显示和打印两种。实际上,每一个汉字都是一个特定的图形,用一个点阵来表示。点阵的每个点位只有两种状态:有点或无点。若用二进制代码来表示即该位取值为1 表示有点,取值为0表示无点。

所有汉字和各种符号的点阵信息就组成汉字的“字模库”(简称字库)。字模的表示顺序为:先从左到右,再从上到下。也就是先画第一行左上方的8个点,再是右上方的8个点,然后是第二行左边8个点,右边8个点,以此类推。

2.2汉字的显示原理

(1)读入汉字的机内编码。

(2)经过检索,查到机内码对应的点阵信息在字模库的地址。

(3)从字库中检索出该汉字的点阵信息。

(4)利用显示驱动程序将这些信息送到显示卡的显示缓冲存储器中。

(5)显示器的控制器把点阵信息整屏依次读出,并使每一个二进制位与屏幕的一个点位相对应,就可以将汉字字形在屏幕上显示出来。

3液晶显示的串口实现方案

在本文中主要实现液晶模块与单片机的串口连接。

3.1液晶与单片机串口连接

如图2所示,L-为背光阴极,接地;L+为背光阳极,接5V电源,也可以不接。本文中,时钟、数据、片选分别接单片机的P3.5、P3.4、P3.3, KM12232F与单片机连接引脚定义如下:

格式: sbit 元件名_引脚名=要接至的单片机引脚

sbit CS=P3.3

sbit SID=P3.4

sbit SCLK=P3.5

3.2单片机实验模块

单片机实验模块的电源用USB口,与PC数据连接用9芯串口接头;使用单片机内部时钟,外接12MHz晶振;单片机程序写入用P1口的P1.5、P1.7引脚;芯片MAX232CPE是16针SMD封装IC,用于完成计算机232端口的数据电平转换,并连接CMOS电路,其主要功能是实现串口通讯功能的驱动与串口数据接收,工作电压+5V。电路如图3所示。

3.3单片机调试

在此设计中,程序用类C语言实现,用到的单片机编译工具为keil。设计方案如下:

(1)用9芯串口线将89ISP的印制板(PCB板)与计算机相连。

(2)拨动单刀双掷开关(SW),使单片机的复位脚(RESET)接地。

(3)启动软件,拨动单刀双掷开关,将单片机的复位脚接到电源上。

(4)注意:掉电或复位脚接地后,需要重新启动软件,方能正常工作。

4显示模块实验数据

单片机实验板如图4所示,图中两根导线连接在液晶的背光阳极与背光阴极上,其中红线接背光阳极,蓝线接背光阴极。

将开关拨至serial位置,运行软件89ISP.exe,选择串口和文件,将编译好的“.hex”文件点击自动,将程序通过串口写入单片机,如图5所示

程序写入过程中有时会出现“校对错误”提示,可能原因是串口选择错误或串口不同,检查无误后,需要将模块重新上电,并关闭烧录软件,重新打开。

程序写入成功后,将开关拨至program就可以看到在程序中要显示的内容了,如图6所示。图6为实现汉字在此液晶模块中的显示。

如果环境光源较好,液晶的背光电源可以不加,背光主要是为了在外部光源环境不好的情况下能清楚看到显示内容而设。

5结论

本文对基于AT89S52单片机和12232液晶显示模块的实现方法进行了探讨,设计了硬件电路和软件,从而对显示控制模块12232进行了有效地控制,所应用程序均在Keil软件编译环境下调试通过,且该显示方法已经在某工业测控系统上得到成功验证。该液晶显示屏能够正常显示连续的汉字、字符,与同类型的其它图形点阵液晶显示模块相比, 其硬件电路结构简单、控制方式灵活,对于其它型号的接口芯片也有参考价值。通过对计算机通信设计、虚拟仪器的开发以及外部存储器的扩展, 非常方便地形成主从机的多机通信监控系统[6]。因此, 本文所研究的液晶显示模块的硬件接口和软件设计在测控系统的液晶显示中有很高的实用价值。

参考文献

[1] 丁建军,王曦华等.基于8051 单片机的液晶屏接口设计[J]. 计算机工程应用技术, 第5 卷第34 期(2009 年12 月).

[2]周一恒, 严家明. 基于单片机控制的液晶显示原理与设计[J]. 机电工程技术,2008年第37卷第10期.

[3] 李维,郭强. 液晶显示应用技术[M]. 北京:电子工业出版社,2000.

[4] 何立民.单片机应用系统设计[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社,1990.

[5] 于龙成,史延龄. 仪表用中文LCD与单片机的接口技术[J]. 仪表技术,2003(3).