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单片机原理与接口技术范文1
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A
0引言
在“大众创业、万众创新”的新形势下，大学生创新能力的提高关系到我国创新型国家的建设。如何提高大学生的创新能力是一项重要职责和历史任务。尽管众多文献探讨了提高大学生创新能力的方法、策略和手段，然而这些文献均是站在宏观的角度，给出的建议均比较抽象，没有把如何提高大学生的创新能力与课程的具体教学活动结合起来，因而收效有限。本文结合《单片机原理与接口技术》课程，以培养“创新型”的新世纪大学生为目标，通过通信工程专业学生必修的《单片机原理与接口技术》课程作为平台，对如何实现创新型的《单片机原理与接口技术》课程教学活动进行探讨。
1面向“创新”的《单片机原理与接口技术》教学
1.1引导学生形成创新性思维
要培养学生的创新思维，就需要不断激发学生的学习兴趣，并引导他们去想象和推理。在进行《单片机原理与接口技术》教学时，教师可以举一些现实生活中的实际例子以激发学生的兴趣。如导弹的导航装置、计算机的网络通讯与数据传输、电扇遥控、电子宠物等等，这些设备里面都有一颗单片机芯片。笔者在上《单片机原理与接口技术》课程时曾经举一个例子。我们在学习模拟电子时，学习了P-N结，在P-N结的基础上构成了二极管和三极管。然后我们学习了三极管的特性，并且知道当三极管处于放大状态时形成各种形式的放大电路，然后在放大电路的基础上构成各种集成电路（芯片），如运放、稳压电源、各种CPU芯片等。这些芯片都是由半导体构成，进一步说是由由半导体构成的P-N结构组成，再进一步说是由P-N结构成的三极管组成。再进一步引导学生思维，如既然现在所有的芯片都是由半导体作为基础材料，那么这种材料的特性可能会限制芯片的使用温度和工作速度，能否寻求一种更好的可以替代半导体的材料（比如纳米材料）来制造芯片，让芯片的工作温度更高、功耗更低、速度更快？这些芯片与未来的量子计算机有什么关系？这样通过引导进一步激发了学生的创新性思维。
1.2激发学生的创新动力
教师在进行《单片机原理与接口技术》教学时，应注意从学生的内在和外在两方面不断激发学生的创新动力。
为了激发学生内在的创新动力，教师应从“以教师为中心”的教学方法转变到以学生自学为中心、以指导和服务学生为中心的教学方法上来。比如在上“定时器/计数器”章节时，可以利用多媒体手段，形象的解释定时器和计数器有什么不同。同时还进一步引导学生，单片机的计数器和大一时学习的数字电路基础中的定时器有什么区别？更进一步，教师还可以将《单片机原理与接口技术》课程的“定时器/计数器”与常用的PC机和手机中的“定时器/计数器”进行比较，单片机中的计数器与PC机中的计数器是总是对着干，比如单片机中的计数器是加法计数器，而PC机中的计数器属于减法计数器。如此等等。
为了激发学生外在的创新动力，教师在教授《单片机原理与接口技术》课程时，有意识地引导学生与考研、就业等结合起来。比如现有的《单片机原理与接口技术》教材内容安排中，对并口扩展和RS232串口总线讲得多，对I2C总线、CAN总线及USB接口技术却很少涉及。然而现在企业里面对I2C总线、CAN总线及USB接口的开发和应用比较多。为此教师可在课堂上适当向学生补充当前企业和社会使用比较热门的硬件接口和软件编程技术。教师需要收集一些与《单片机原理与接口技术》相关公司企业的招聘信息，然后引导学生，告诉学生学好了《单片机原理与接口技术》课程，一定会找到相应的岗位。这样学生学习的积极性和创新动力自然就具备了。同时可通过历届电子设计大赛中的优秀作品及创作者的介绍，或者成功校友的一些经历作为动力来激励学生的学习和创新动力。
1.3培养学生创新毅力
为了培养学生创新毅力，教师在讲解《单片机原理与接口技术》课程时，可以列举一些例子。比如第一台计算机是机械计算机，是一种系列齿轮组成的装置，它需要使用种钥匙旋紧发条后才能转动，只能够做加法和减法，功能非常弱小，而且无法普及使用，怎么办？需要一颗永不放弃的恒心继续创新。于是人们又发明了电子管计算机，但是电子管计算机体积庞大，而且速度太低，还是无法普及，怎么办？于是晶体管计算机又被发明了。晶体管比电子管小很多，不需要暖机时间、消耗能量较少、处理更迅速、更可靠，但是由于晶体管计算机价格太昂贵，主要用于商业、大学教学和政府机（下转第86页）（上接第80页）关，还是无法普及使用，怎么办？大规模集成电路（芯片）计算机又被发明了，包括现在的PC机、服务器、单片机、DSP和手机等，都属于大规模集成电路计算机。可是人们还没有停止探索创新的步伐，功耗更低、速度更高的量子计算机正在研究和实验中。
另外，教师在讲解《单片机原理与接口技术》课程时，可通过加强学生在动手能力上的培养，以增强他们的创新毅力。有科研课题的老师，尽量让学生参与，编写一些简单的程序模块，焊接一些简单的芯片和分离元件，让学生不要怕幸苦、不要担心失败。哪怕只是跑腿买元器件、画原理图和PCB图等，学生也能从中得到很大的收获。通过这些具体的动手，让学生不断的尝试，不断地改进和创新，从而培养学生的创新毅力。
2结语
通过通信工程专业学生必修的《单片机原理与接口技术》课程作为平台，结合具体的教学过程，从引导学生打好基础、形成创新性思维，激发学生的创新动力和培养学生创新毅力等角度多方面出发，积极引导学生学习《单片机原理与接口技术》课程的能动性和创造性，增加了学生学习该课程的气氛，提高了学生的创新能力。所培养的学生在课外科技活动、开放实验室课题、电子设计竞赛、毕业设计中具备了创新意识，并多次在国家大学生创新计划、挑战杯、节能减排比赛中获得奖项，取得一定效果。
基金项目：2014年，湖北省教育厅，湖北省高等学校省级教学研究项目（2014126）：以“人人卓越”为目标的《单片机原理与通信接口》教学改革与实践。
参考文献
[1] 陈永明.浅谈单片机教学方式改革[J].通讯世界，2015（2）：239-240.
[2] 白璐，田晓柱，牛炳韬，冯虎元.大学生创新性实验对创新型人才培养的研究[J].实验室研究与探索， 2015，34（4）：161-164.
单片机原理与接口技术范文2
（山东省劳动职业技术学院，济南 250300）
摘要： 高技能人才“高”在有很高的职业素质和敬业精神，“高”在有较强的动手能力和实践能力，“高”在有较强的适应能力和后续学习能力，“高”在既会动手又能动脑。技能从其特点和表现特征可分为心智技能和操作技能，传统的技能注重经验技术的运用和动作技能的熟练，新型工业化时代的技能人才应该是既掌握理论知识又具备先进的经验技术，既掌握熟练的操作技能又善于运用心智技能，具备较强动手能力和分析问题的能力是高级应用性人才的标志。
关键词 ：任务驱动；一体化教学；项目教学法
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）24-0195-02
作者简介：吴倩（1979-），女，山东聊城人，山东省劳动职业技术学院电气及自动化系讲师，研究方向为机电一体化，现教授模拟电子技术课程、单片机原理课程、自动检测转换课程。
0 引言
高等职业教育以培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的德、智、体、美、劳等方面全面发展的高等技术应用性专门人才为目标，所以实训技能是高等职业教育的重点内容。高校应该根据实训目标合理调配专业课程，重点突出课程及教学方法的实用性，以提高教学质量，使职业教育规范、有序地发展下去。
在传统教学模式下，理论教学与实习训练是相互独立、彼此之间没有实质联系的两个模块，在实际教学过程中存在诸多弊端，理论讲师不懂实习，自然就不知理论教学该讲哪些内容，够用尺度无从把握；实习指导教师理论基础片面，无法进一步开展新材料、新器件和新知识的实训，甚至有理论和实习重复讲解或遗漏教学重点内容的现象。一体化教学模式在职业教育中得到广泛认可。要践行一体化教学模式，首先要建立专业教室，根据教学内容完善室内专业设备，使理论课堂与实验课堂有机融合，以动手实践的方式将古板的理论知识分解成易于理解的小项目，由教师逐步引导学生自主实践。一体化教学模式以“双师型”教师为主导，以理论学习与实践训练的一体化授课模式来优化调整课程内容，突出学生的主体地位，全程构建素质训练与技能培养双模式的教学框架，以全面提升教学质量。在单片机原理与接口技术课程教学改革过程中，我们尝试了以任务驱动为指导的项目教学法，取得了较好的教学效果。
1 项目教学法的介绍
1.1 指导思想 高技能人才“高”在有岗位要求的专业知识和职业素质；“高”在既具有独立思维能力，同时又具有出色的动手实践能力；“高”在具有很强的自主学习能力和环境适应能力。技能从其特点和表现特征可分为心智技能和操作技能，传统单一化教学模式下，技能训练以经验传授和动作技能熟练为标准，而新型工业化时代对学生的技能要求则不仅仅是具有扎实的基本功和经验技术，还应该具有出色的动手实践能力和较强的创新意识，能够独立处理问题，这是高级应用性人才的标志。面对课堂教学中学生“学了却不会用”的问题，面对如何提高学生心智技能的问题，项目教学法按照先用后懂，边用边学的授课模式，先培养学生的专业兴趣，然后逐步引导学生动手实践，并且在实践过程中及时解决随时出现的问题。一体化教学模式不仅要求学习教材内容，而且要求学生主动搜索相关的课外的或其他专业的知识内容，以充分理解本专业内容的精髓。在课程结束后，学生应该懂得如何自主查阅和分析相关资料，掌握独立解决问题的思维和能力，以切实提高学生的心智技能。
1.2 主要特点
1.2.1 积极引入工程项目作为授课内容 项目教学法基于任务驱动授课思路，从工程项目中找教学内容，在课堂上通过引导学生分析和设计工程案例来培养其专业兴趣，使其在分析、设计的过程中体验养成独立自主的思维习惯，并获得成就感。最终，在任务驱动模式下，学生不仅能透彻理解教材内容，全面掌握了相关理论知识，并且能够掌握实用性的专业节能，这对于提高其心智技能大有裨益。
1.2.2 培养学生的综合学习能力 项目教学法是整合了多门学科、技能的一种综合技能教学方法。它强调知识是一套综合型的系统，重在培养综合技能型人才。例如在用单片机控制的生产线系统中，包含模电、数电、传感器、电机拖动、微机原理等课程的内容，用到传感器、点阵显示器、报警器、继电器、单片机、电动机等多种元器件，能够培养和训练学生对知识的综合运用能力。
1.2.3 发挥教师的积极性和创造性 高校应该全面贯彻落实民主管理理念,针对教师管理工作制定更为人性化的规章制度,以一体化教学指标来衡量教师的授课能力，充分调动每个教师的积极性,使校园充满生机活力。
1.2.4 降低教学成本 项目教学法旨在理论分析和专业设计提高学生的心智技能。基于中高级维修电工的职业要求，我们在教学中应该适当摒弃一些技巧训练，加强学生对单片机的进行调试过程和故障维修的训练，以合理调配教学资源，避免课程重复，增加不必要的成本支出。
1.2.5 深化教学改革 在“提高教学质量，深化内涵建设”的总体要求下，高等职业教育必须审时度势，改革旧的教学思路，使教学质量有质的突破。不求变，一味的墨守陈规、照本宣科，即使备课仔细、教学认真、批改作业严谨、考试纪律严明，教学质量也不会有本质的提高。提高教学质量的本质在于改善教学理念，创新教学方法，最终才能推动教学改革，推动高等职业教育的发展。实践证明项目教学法能够有效的提高教学质量，推动教学改革。
1.3 项目教学法在课堂教学中的方案设计（以单片机教学为例）
1.3.1 每一节设计一个简单实例 讲课中先介绍实例的用法和作用以激发学生的学习兴趣，然后与学生一起利用已学知识分析电气原理图和程序，发现并提出几个不懂的问题，学会教材本节的教学内容就能解决实例中提出的几个问题，达到既学会一个小项目又学会本节基本概念和原理的目的。
1.3.2 每一章分析或设计一个完整的实用工程项目 项目主要采用原理分析的方法，主要目的在于引导学生学会设计系统电路、查阅资料和分析故障。主要教学内容包括：电气原理图设计和分析、程序设计与分析、模拟仿真调试、故障分析与排除（如能指导学生完成实物制作更好）。
1.4 教学效果比较（表1）
2 项目教学法的案例
2.1 单片机编程器的制作
编程器是单片机应用中不可缺少的工具，主要作用是把编写好的程序写入单片机或存储器中。买一个成品的品牌编程器需要几百甚至几千元，在编程器网上查到一款售价60元的编程器，买到的是电路板、元器件和软件，买回来后自己动手焊接和调试，制作成一个单片机编程器，既可以练习焊接工艺，又可以使学生掌握单片机的用法，更重要的是教会学生如何从网上查找资料，介绍给学生一些好的电气专业网站，引导学生从网上学知识，改变学生上网只知道打游戏、聊天看电影的不良习惯。
2.2 电动门上“山东劳动职业技术学院欢迎您”显示器的设计
在银行、车站经常看到的 “点阵式LED显示屏”学生很感兴趣，项目“电动门上‘山东劳动职业技术学院欢迎您’显示器”通过查找专业资料设计好原理图，从IT168下载站下载一个“字模生成器”，然后指导学生用PROTEL画图软件绘出电路板，找专业厂家制作，从电子大楼买回元器件制作调试完成。该作品在山东劳动职业技术学院第二届大学生科技文化艺术节科技制作活动中获得一等奖。
2.3 “红外微机遥控器”的设计
在多媒体教室的遥控器只能遥控投影机而不能遥控微机，需要调整幻灯片时经常要回到电脑旁点击鼠标，一名学生在电脑报上查到一个“红外微机遥控器”的电路，又从网上下载一个串行口检测的专用软件，指导学生大胆实践，成功实现了利用原来投影机遥控器控制微机的功能，现已成功的应用在多个多媒体教室中，仅用5元的制作成本。
3 项目教学法的展望
当前高等职业教育把立德树人做为根本任务，那么专业教学中也要注重对学生道德品质和职业素养的引导教育。专业课在教学过程中都可以使用项目教学法，但实践项目不一定只是局限于专业教学方面，高校可以有目的的开发德育项目，聘任在本校有一定影响力的专业课教师负责德育课，引导学生树立正确的人生观和价值观，并培养高尚的职业道德。比如，在“低功耗设计”的专业课上，可以适当增加“和谐发展、节约型社会”的德育内容；在讲解“反馈信号”时，可增加不断自省、改正错误和缺点、完善自身人格、提高综合素质的话题；在纠正学生上课睡觉错误时提出“时间管理，大学生生涯规划”的话题等等。项目教学法倡导把培养学生的综合素质贯穿于教学中，不但每节课设计小项目，整个课程要有一个大规划；不但提高操作技能，还要训练心智技能；不但设计专业项目，还要设计育人项目。希望项目教学法能够在高等职业教育发展的探索中成熟壮大，在提高教学质量中发挥作用。
参考文献：
[1]孙宇丹，成宝芝，郭宗光，刘开绪，张丽丽.单片机课程教学改革探究[J].大庆师范学院学报，2014（06）.
单片机原理与接口技术范文3
关键词：单片机；通信接口技术；应用；分析
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 10-0083-01
在整个电气信息专业的课程中，单片机通信接口技术是一门重要的专业课，由于主要是对单片机接口应用进行研究的学科，因此具有很强的实践性，在日常的学习过程中，需要依赖一个先进的实验室作为基础，在电类专业课程中，尤其是弱电类的专业，单片机知识贯穿在整个学习过程中，几乎所有的智能设备，都是建立在单片机基础上的，甚至在毕业设计中，还是有很多单片机的题目，由此可以看出单片机接口技术学习的重要性，除此之外，单片机接口技术在学生毕业后的工作中，也有很大的帮助，例如在一些研发工作中，目前的很多电器还使用单片机作为核心，利用单片机来组建一个电路，从而实现相应的功能。
一、单片机通信接口技术简述
（一）单片机简介。在目前的图灵计算机中，其结构都是由计算器、控制器、存储器、输入和输出组成，计算机的出现对于各个领域来说，改变都是革命性的，但是受到计算机体积的影响，在很多领域应用的不是很好，虽然随着科学技术的发展，计算机经过几代的更新，超集成电路的出现，笔记本电脑使得计算机的体积大幅减小，但是在一些工业领域中，希望计算机的体积能够进一步缩小，单片机就是在这种背景下产生的，从本质上来说，单片机就是一种微型的计算机，是将计算机的几个主要结构，都集成在一个芯片中，这样性能上虽然比计算机差很多，但是体积却得到了最大程度的控制，能够满足更多领域的需要，从需求分析上来看，这种牺牲性能为代价，缩小计算机体积的方式，也符合加工业等需求，对于这些急需小体积计算机的环节中，通常都是只是一些简单的控制功能，例如控制整个生产线的速度，加工模式的改变等，这些简单功能的实现，并不需要复杂的计算功能，对于计算机性能的需求也不高，因此单片机可以很好的胜任，而且随着科技的发展，单片机自身也在不断的更新换代，目前常用的单片机有51系列和52系列，这两种单片机都是Intel公司生产的，每个系列都有多个型号，可以满足各个领域的需要。
（二）单片机通信接口技术简介。研究单片机通信接口技术，主要就是对单片机每个接口的功能进行分析，由于目前市面上的单片机型号较多，而且每种单片机的接口都会有一定的变化，这在一定程度上提高了单片机通信接口技术学习的难度，在目前的单片机通信接口技术的学习中，通常都会选择一种单片机作为参考，在日常的教学过程中，单片机接口的功能都是根据选择的单片机进行实例教学，然后根据单片机自身的特点，虽然单片机型号的不同，接口的功能会有一定的差异，但是总体的变化不大，单片机接口的整体功能相同，只是相同功能接口的位置会有所变化，这样实例教学时，在单片机通信接口的功能介绍完成后，只需要进行一定的拓展，学生们就能够很清楚的了解到其他单片机的接口分布，而且在单片机应用之前，通常需要一些软件对单片机接口的功能进行测试，由于单片机在实际的应用过程中，需要通过一些软件来进行程序的编译，并写入到单片机中，为了保证编写程序的准确性，通常都会在模拟软件中，对单片机的运行情况进行模拟，这样在模拟的过程中，也能够知道单片机每个接口的功能。
二、单片机通信接口技术的应用分析
（一）单片机通信接口的功能。以目前使用最多的51单片机为例，按照通信接口的功能可以分成几种类型，如显示接口、模拟信号和数字信号的转换接口、键盘接口、串行接口等，通过这些接口的配合，可以组成一些特殊功能的电路，也可以利用单一的通信接口，组成具有简单功能的系统，单片机的每个通信接口，都可以得到很好的应用，从而实现特定的功能，由于单片机的应用范围很广，在机械制造、加工业、微电子生产领域中，很多环节都是利用单片机来进行控制，由此可以看出单片机通信接口应用的重要性，而且每个接口都有很重要的功能，但是单片机体积比较小，也在一定程度上限制了其应用，无法担任一些复杂计算的核心，在单片机进行实际应用的过程中，要想实现一定的控制功能，就需要写入相对应的程序，如果要改变控制功能，就要改变单片机的程序，而单片机程序的写入，需要借助计算机来完成。
（二）单片机通信接口技术的应用。单片机通信接口技术在很多范围内都进行了很好的应用，但是在实际的应用时，在具体的控制环节中，单片机通常作为控制系统的核心，被集成在系统中，甚至是直接焊接在电路上，这样单片机内的程序就固定了，无法通过改变单片机的程序，从而实现控制功能的改变，一些经常需要改变的加工环节中，单片机就不能采用焊接的方式，而是插在系统的电路板上，这样在进行程序改写时，就可以将单片机拿下来，写入程序后，再将单片机插入到电路中，但是考虑到单片机的接口是有插拔次数的，插拔到一定次数时，单片机就无法继续使用，虽然利用最新的单片机通信接口技术，可以实现在线写入程序，极大的改善了单片机通信接口技术的应用环境，但是在实际的应用过程中，还是需要注意单片机通信接口的寿命问题，当单片机出现问题需要换一个单片机使用时，应该注意型号必须与之前的完全相同，为了保证单片机通信接口功能的相同，应该对每个接口的功能进行测试。
（三）单片机通信技术的发展前景分析。单片机通信是计算机通信技术中主流的通信技术之一，其存在的意义重大，并且能够在很大程度上现实远程通信。其主要的优势在于方便、精确，能够在多个领域进行应用，并起到了非常广泛的控制作用。未来发展中，单片机通信将更加自动化以及智能化，从而实现智能化的单片机通信技术。
三、结语
通过全文的分析可以知道，单片机是在工业生产领域需要的基础上，将计算机的几个部分，集成到一个电路中，从而形成的一个微型计算机，虽然在性能上，单片机与计算机有很大的差异，但是考虑到实际的应用环节中，需要的只是一些简单的控制功能，并不需要复杂的计算，因此对单片机的性能并没有过高的要求，但是在实际的应用过程中，需要对单片机每个通信接口的功能进行分析，在这个基础上才能进行深度的应用。
参考文献：
[1]郝小江，单片机和PC机串行通信系统设计[J].攀枝花学院学报，2007（03）：29-31.
[2]罗大晖.TMS320VC5416与89C51的串行通信设计[J].常州信息职业技术学院学报，2007（03）：28-30.
单片机原理与接口技术范文4
但是由于该课程的特殊性，在传统的教育教学过程中存在不同专业对该课程的要求不同，教学目标定位与实际教学过程存在差异，教学难点与重点处理，8086芯片在实际使用中的局限性等诸多问题。面对这些问题，对该课程的教学改革探讨就显得尤为重要。尤其是定位为应用型本科院校，对该课程的思考可能更加紧迫。
《微机接口技术》是工程学科教学的一门非常重要的专业基础课程，在学生的知识体系构建过程中承担了计算机底层工作原理与应用的知识体系支撑，为学生在将来的工作过程中利用微型计算机或者单片机解决相关领域的应用问题奠定了基础[1]。但是由于该课程的特殊性，在传统的教学过程中也存在一些需要深入思考的问题。
一、微机接口技术的现状分析
由于《微机接口技术》课程的教学内容通常是讲述Intel公司的8086芯片及外围接口技术，教学重点随着教学目标和教学对象的不同而存在差异，比如：通常本科院校与高职高专校学生都会学习该课程，但是由于学生知识的结构性差异，讲授内容的基本相同的情况下，学生对该课程中解决问题的方法和系统构建的思路掌握程度相差较大。再比如，某些重点高校学生与应用型本科院校学生同样会安排改课程的学习，尽管一些院校课程名称是《微机原理》，但是教学内容基本一致。
通过作者调研发现，这两类院校相同专业学生安排课时数基本相同，但是由于学生的培养目标不同，学生基础差异性决定了学习该课程之后，对知识的掌握程度差别较大。因此，该课程在教学过程中存在较多的问题[2]。尤其是在聆听了国防科技大学邹逢兴教授关于该课程的理解后，认为该课程的教学需要改进和思考的地方较多。
1.计算机基础教学的定位。计算机基础教学通常情况下是指为计算机专业或者非计算机专业学生提供计算机基础知识的教学。具体情况因专业不用而设置课程有别，这里主要是强调非计算机专业的计算机基础教学工作。
一般来说，非计算机专业的计算基础教学从大学一年级的《大学计算机信息技术基础》开始，学习计算机基本知识。并且通过学习一种计算机编程语言，掌握计算机程序设计的基本思路和方法，为学生将来在实际工作中的应用打下基础。通常情形下，在大学三年级开设《微机接口技术》或者《微机原理》课程，使学生对计算机的理解深入到芯片级的底层。
2.非计算机专业学生对该课程的要求。通常情况下，对非计算机专业的学生来说，该课程的目标是通过8086底层芯片的和外围接口技术的原理学习，理解微型计算机在搭建控制系统时的思路和方法。由于不同的专业，对计算机技术的基础程度不同，比如非计算机专业的近电专业通常情况下会学习较扎实的电工学知识或者类似的课程，而某些学科专业则相关课程的学习相对较少，因此这两个不同专业的同学在学习《微机接口技术》这门课程的时候，接收知识的速度和思维方式的转变过程差异较大，学生对待该课程的要求和出发点也不会相同，这样就要求教师在教学前需要详细的分析学生的实际情况和不同专业的学科特点与该课程之间的联系。
3.学以致用。学习的目的一方面是为了提高学习者自身的素质和能力，另一方面从工程角度出发则是为了实际工作中的应用。目前就该课程的开设情况，各高校也不尽相同，就是同一所高校，不同的专业所开设的内容也存在区别，比如：某些高校的非计算机专业开设《微机接口技术》课程，主要讲解Intel公司的8086和8088系列CPU及外围芯片。但是在实际的工程应用背景下，8086已经很难买到，取而代之的则是大量使用的单片机，于是基于实际的使用需求，一些高校的非计算机专业已经开始开设《单片机原理与应用》课程，代替原先的《微机接口技术》，使学生从一开始就从实际使用角度出发，解决问题。但是这类学校的学生在学习了《单片机原理与应用》后又会面临其他问题，如：在计算机三级偏硬的考试中，涉及到单片机的内容较少，而大量的是8086的相关内容。再如：一些学校的研究生入学考试会考《微机接口技术》，但是开设《单片机原理与应用》课程学校的学生必须要自学该课程，这就带来了很多问题，由于《微机接口技术》实践性很强，因此，自学的效果可想而知。
另外一些学校的解决方法是：在大三第一学期开设《微机接口技术》，大三第二学期开设《单片机原理》，但是在课时数非常紧张的情况下，对相似的体系结构重复上课无疑会带来巨大的浪费。
正如国防科技大学的邹逢兴教授所言，无论是开设《微机接口技术》还是《单片机原理》，他们的体系结构是类似的，解决问题的方法也是类似的，思路是相同的，只学习其中一门课程即可。对于类似体系结构教学内容的选择，无论是从实际的工程应用角度出发，还是从理解底层系统的搭建方法出发，或者是从实际问题出发，只要授人以渔，应该说都可以达到教学目标。
4.该课程的实践性特点。《微机接口技术》课程的教学内容是讲解芯片的使用方法，讲解底层系统的建立方法。因此具有很强的实践性，从学习的角度，理解了书本上面的内容还需要在实际的动手过程中消化知识，只有这样才能变为学生自己的知识能力[3]。
由于该课程的实践性特点决定了在课程的实践环节中，教师应该予以足够的重视，通过设计多种试验方法，尽量减少验证性试验，增加设计性试验和综合性试验，通过在试验中反复遇到问题—思考问题—查找资料—解决问题这个过程，学生最终才能够深入理解这部分内容。这里也可以借鉴的做法还有教师先做一些预先有错误的试验，让学生通过实际动手来找出错误，并且最终解决问题，提高动手能力和分析问题解决问题的能力[4]。
5.课程的重点与难点。该课程的难点较多，但是重点与难点重合度随着不同的专业要求有差异。在课时数相对有限的前提下，重要的是解决重点问题，解决思路和方法问题，理解结构和使用方法问题，对于较复杂的原理性知识点，比如分页存储等学生不容易理解的难点，可以适当的引导，或者点到即可，不必花费太多宝贵的时间。但是某些既是重点又是难点的方面，最好能够利用多种方法进行讲解，甚至可以在实验室通过学生自己动手理解知识点[5]。
6.该课程的考核方式。该课程的考核不同的学校也不相同，通过调研发现，相对较好的方法是：试题中课后习题占15%左右，实验占15%，其余试题约占70%左右，平时成绩由于考核的标准不同，差异较大，因此平时成绩反应在课后习题的试题上面。
二、教学改革的再思考
1.培养定位思考。从学生进入不同的院校开始接受高等教育阶段开始，不同的培养目标决定了培养过程的和培养结果。因此立足于自身的教学要求，按照培养目标开设和改革相应的课程已经势在必行。落实到《微机接口技术》课程中，一定要从学生的培养定位出发，只有这样才能有的放矢。
2.学生学习习惯思考。不同专业的学生由于受到专业相关知识的引导，对问题的思考方式不会完全相同，甚至相同专业的不同学生也有不同的学习习惯。想讲好这门课程，需要从学生的思维方式开始，了解教学对象的思考方法，才能事半功倍。
3.教学内容与实际应用的思考。教学过程中往往存在着教学内容与实际应用过程存在差异的问题，这主要是因为教学过程突出基本原理和基本方法的讲授，而实际工程中往往是多种复杂情况的组合。但是无论是基本原理还是实际工程应用，问题的分析方法是一致的，这就要求教师在讲解过程中，突出的是解决问题的思路，解决问题的步骤，遇到问题后的分析思路和解决方法。一般来说，如果教师能够具有相关的工程背景，就会大大增强课堂上的说服力，教给学生更多的解决问题的技巧，往往这样的教师深受学生的爱戴。
4.课程定位再讨论。该课程与其他技能性课程类似，在许多地方性本科院校面临转型的机遇中，需要对服务于学生能力与知识构成起到支撑作用的教学内容，教学体系和课程定位做出相应的变革。目前众多高校在探索高职加本科对接过程。其中面临了诸多需要解决的难题，类似于《微机接口技术》类的技能性课程的定位与教学方法、教学定位的改革也迫在眉睫。
单片机原理与接口技术范文5
介绍了MCS51系列两单片机之间采用单向并行通信接口、主从双向并行通信接口、无主从双向并行通信操作实现双机互连的方法,分析了在每一种并行通信接口方式下数据传送的特点,为单片机系统互连提供了新的方法。
关键词:
单片机;并行通信;接口;数据传送
中图分类号:TP368.1文献标识码:A文章编号:16723198(2009)21028001
MCS51系列单片机具有性能稳定、工作可靠、价格低廉等优点。以8051为例,其包含有256B的RAM、4KB的ROM、5个中断源、四个并行I/O口和一对通用串行通信接口等资源。但即便如此,在一些复杂的单片机应用系统中,常常需要两个以上的单片机同时工作,并要求他们之间能够进行数据通信。MCS51系列单片机都带有串口,利用串口进行通信极为方便,但如果系统要求通过串口扩展其他系统资源,或对单片机之间的数据传送有一定的速度要求时,串口就不能再用作多个单片机间的通信接口了,这时我们可以利用单片机的并行端口来进行数据通信。根据单片机并行接口的特点,这些端口可以不用其他外设而直接相连,并可以按照不同的通信要求,采用以下三种连接方式进行数据通信。
1 单向并行通信
在应用中,如果只需单方向传送数据,则可以采用单向并行通信接口方式,
这种方式较为简单。根据接收机工作原理的不同又可分为中断方式和查询方式。由于查询方式下单片机工作效率低,所以一般均采用中断工作方式。图1所示即为中断工作方式下单向并行通信接口的组成方法。图中,单片机A为数据发送方,单片机B为数据接收方,8位端口可以使用P0口。数据传送的流程是:单片机A将数据送到端口后,通过STB信号中断单片机B,单片机B进入中断并从端口读取数据,读完后,利用BUSY信号进行应答,单片机A在检查到端口线CLK上的应答信号后,就可以发送下一个数据了。
2 主从双向并行通信
主从双向并行通信接口的特点是两单片机都能够将数据发送到对方,
但这种方法必须有一个单片机处在主机状态,另一个单片机处在从机状态。图2为主从并行通信接口原理图。单片机A是主机,单片机B是从机,该接口使用了一个8位端口(可以使用P0口)和4根控制信号线。在主从工作方式下,该接口的工作方式包括主机发送从机接收和主机接收从机发送。
2.1 主机工作流程
(1)主机发送从机接收。
①主机设置数据传送方向控制位DIR为0,以表示主机有数据发送到从机;
②主机在STB端口产生一个负脉冲,以使从机进入中断,并准备接收数据;
③主机将数据送8位数据端口,再设定ACK信号表示数据有效;
④主机检查CHK端口,等待从机从8位端口取走数据;
⑤数据发送完成返回。
(2)主机接收从机发送。
①主机设置数据传送方向控制位DIR为1,以表示主机将从从机读取数据;
②主机在STB端口产生一个负脉冲,以使从机进入中断,并准备发送数据;
③主机查询CHK端口,等待从机将数据送到8位端口上;
④主机从8位端口上读取数据,再设定ACK信号以表示数据已被读取;
⑤数据接收完成返回。
2.2 从机工作流程
(1)进入中断服务程序。
(2)检查数据传送的方向。
(3)如果DIR为0,则等待CHK信号有效,再从8位端读取数据,读完后设定ACK信号有效。
(4)如果DIR为1,从机将数据送到8位端上,再设定ACK为有效,并等待主机取走数据(即CHK信号有效)。
(5)退出中断服务程序。
3 无主从双向并行通信
无主从双向并行通信接口的特点是两个单片机处在平等的地位,
两个单片机均可随时提出申请,向对方发送数据,当然也可通过简单的接口协议从对方读取数据。这种情况下,就有可能出现两个单片机同时提出申请而发生冲突,从而影响双方数据的传送。要解决这个问题,就要求每一方必须在数据传送之前进行检查,以判断8位端口是否被对方所使用,从而避免冲突的发生。图3是无主从双向并行通信接口的原理图。该接口中采用了5根控制信号线,其中CHK/ACK控制信号线的功能可以复用,8位端口可以使用P0口。
在无主从双向并行通信接口中,由于单片机A与单片机B没有主从关系而处在平等位置,所以单片机A与单片机B的数据接收发送流程完全相同。这里以单片机A为例讨论数据接收发送的流程。
3.1 数据发送流程
(1)检查CHKREQ,判断单片机B是否提出了数据传送申请。
(2)如果单片机B提出了申请,则转(1)继续等待;否则,单片机A提出申请,将REQ置为有效。
(3)再次检查CHKREQ,判断单片机B是否同时提出了申请。
(4)如果单片机B提出了申请,则发生冲突;清除REQ并延时;然后执行(1)。
(5)将数据送8位端口,设定STB有效。
(6)检查CHK,等待单片机B将数据取走。
(7)检查单片机A的数据是否全部送完,如没有则转执行(5)。
(8)撤销REQ信号,释放8位端口。
(9)数据发送完成,退出流程。
3.2 数据接收流程
(1)进入中断服务流程。
(2)从8位端口读取数据。
(3)设置ACK信号有效,表示数据已成功读取。
(4)退出中断服务流程。
4 三种并行接口方式的特性分析
本文介绍的三种并行通信接口连接方式能够适用于不同的要求。下面分别对三种工作方式的优缺点分析如下。假设单片机的工作时钟频率为12MHz,系统中每一个单片机只使用一个中断源。在单个中断源情况下的中断响应时间为3-8μs。在单向并行通信接口工作方式下,线路结构最简单,数据只从单片机A向单片机B传送,假设接收方单片机B以中断方式接收。其数据发送程序的一般写法为:
MOV P0,#DATA
CLR STB
JB CHK,$
那么在这种方式下,一个字节的传送时间在10μs左右,最短可到5μs,因此数据的数传率较高,但同时该方式也只能进行单一方向的数据传送。
在主从并行通信接口方式下,线路结构相对复杂,数据传送包括接收和发送两个方向,由于数据传送均在主机控制下进行,且数据的接收和发送两个方向的时间大体相等。根据其数据传送流程,主机发送数据的程序如下:
CLR DIR
CLR STB
MOV P0,#DATA
SETB ACK
JB CHK,$
这种方式下一个字节的传送时间在12μs左右,最短可到7μs,可见仍有效高的数传率。但该方式下已经可以进行两个单片机之间的数据交换了。
在无主从并行通信接口方式下,线路结构最复杂,此时两个单片机之间可以自由的进行数据交换,。根据图3和其数据发送流程可知,在没有8位数据端口使用冲突的情况下,其数据传送的基本步骤与主从方式数据传送的步骤基本相同,但需要对8位端口的使用进行声明确认的撤销,这需要执行至少4条指令,时间约需4μs,因此,这种方式单字节数据的传送时间在11-18μs。当遇上8位数据端口使用有冲突时,则数据传送的时间还会受8位数据端口被占时间的影响,因而变得不确定。
参考文献
[1]
余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.
单片机原理与接口技术范文6
【关键词】太阳能；半导体制冷；单片机；控制器
1.设计背景
温室效应的加剧，生活水平的提高，人类对空调的需求急剧上升。以中国为例，普通空调发展很快，大部分使用的空调技术是一种以电能为动力，把室内热量加以吸收排除到室外的循环系统，但这种空调系统具有耗电大、热岛效应严重的问题，在世界能源日益紧张的今天，采用更为节能的空调系统是人类的共同需要。本太阳能半导体制冷控制器正是基于这种节能的思想而设计，由于该装置是半导体制冷控制，半导体制冷是利用热电制冷效应的一种制冷方式，借助各种传热器件，使热电堆的热端不断散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，产生低温，达到制冷的效果。它具有低速、中速、高速和自动制冷的功能，能实现实时显示制冷温度，同时该系统还具有自检测功能，能实时检测并显示关键元件或部位的相关参数，例如温度、电压、电流、频率等，制冷效果显著又安全。
2.总体方案设计
2.1总体方案
2.2方案选择
2.2.1太阳能电池的选择
太阳能光电转换器[3]可以选择晶体硅太阳能电池或纳米晶体太阳能电池，按照制冷装置容量选择太阳能电池的型号。晴天时，太阳能光电转换器把照射在它表面上的太阳辐射能转换成电能，供整个系统使用。
2.2.2储能设备的选择
储能设备一般使用蓄电池，它把光电转换器输出的一部分或全部能量储存起来，以备太阳能光电转换器没有输出的时候使用，从而使太阳能半导体制冷系统达到全天候的运行。
2.2.3温度传感器的选择
DS18B20相比其他温度传感器如AD590具有很多优点：如采用单总线专用技术，测温范围为-55℃～+125℃，测量分辨率为0.0625℃，片内自带AD转换，硬件接线简单等。鉴于DS18B20这些优点，选择它作为温度检测的元件。
2.2.4存储芯片的选择
存储芯片有很多种，相比于其它存储芯片，AT24C01具有独特的功能。它的价格便宜，掉电后数据不丢失，存储的容量也符合设计的要求，而且它具有I2C功能，硬件接线非常简单。不过和DS18B20一样，对AT24C01的编程也较困难，但原则上能用软件实现而又能减少硬件复杂度的功能就用软件实现，所以选择AT24C01作为存储器。
3.半导体制冷装置硬件线路介绍
本设计主要分为四个硬件部分：单片机电源、供应部分、电机控制部分以及单片机控制部分，频率电压变换电路部分，MCS-51单片机与ADC0809接口部分。
3.1单片机电源供应部分
3.2电机控制部分
单片机的输出脚P0.7经240Ω电阻和光耦来控制电机的转动，这里光耦起隔离的作用，9V稳压管使场效应管的栅极G和源极S保持在9V，以防过高的回馈电压损害管子，二极管能消去电机的回冲电流，对电机起保护作用，电机的电压是12V。电机是通过直流电机脉冲宽度调制来控制[2]。
3.3单片机控制部分
单片机在整个控制单元中处于核心地位，控制着各个元器件的工作，这是整个电路硬件设计[4]中最为复杂的部分。
半导体制冷装置主程序的结构比较复杂，程序[13]开始后先要初始化，然后再判断开始键有没按下。若开始键位=1则表示已经开了风扇，此时每按动一次设置键则改变一次风扇的状态；若开始键位=0则表示已经关了风扇，若此时没有按动设置键，那么程序不会去判断加减一键，即是说加减一键处于失效状态，程序只是一直在判断设置键有没按下。
当按动了设置键后，SET=1表示程序仍处于设置状态，这时加减一键是处于有效状态而开始键无效。如果没有按动加减一键则重新去判断开始键状态，如果按动了加减一键就改变设置的状态，例如温度上、下限加1或减1的操作，定时时间改变的操作。 [科]
【参考文献】
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［8］何立民．单片机应用技术选编．京航空航天大学出版社，2000：301-360，494-514．
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［10］何希才，姜余祥．新型稳压电源及其应用．国防工业出版社，2002．
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