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单片机开发范文1
关键词： C语言；单片机；开发；应用
作为一种智能化工具，单片机的开发在传统上来说更倾向于使用汇编语言，而高级语言一直使用的甚少。但面对目前计算机领域技术发展的最新环境，汇编语言对于单片机开发来说已经不是最适合的编程语言了。从长远来看，将类似于C语言这样的高级计算机语言运用于单片机开发的技术虽然目前尚未成熟，但却是单片机开发技术更为完善和发展的大势所趋。
1 单片机的开发
近代计算机技术发展的突出特点是微电子技术的蓬勃兴起，作为微电子技术发展的代表，单片机逐渐被应用于生活的各个领域。它的出现使近代计算机技术向前迈进了一大步，更从系统分支上使计算机形成了两大系统分支：通用系统和嵌入系统。在现代电子系统中，单片机有其无可比拟的优越性：成本低、芯片体积小、性能好，因此，单片机的适用领域也非常广泛。在我们如今的生活中，单片机技术已成功被渗入到仪器仪表、家用电器、汽车机械等领域，是智能化工具的代表。
1.1 单片机开发的特征
目前单片机的开发主要具有以下特征：“扩展的串行方式、广泛的运用在片程序储存器技术、全盘CMOS化、8位机的主导地位、逐步使用C语言”[1]。上述特征概括性的展示了单片机技术目前的发展状况，其中，C语言的使用已经开始成为单片机技术开发的主要语言。
1.2 单片机开发的语言
应用于单片机开发的语言主要有两种：汇编语言与高级语言，其中高级语言以C语言为代表。汇编语言相较C语言来说具有较高的可控性，使用起来较为简便，因此在单片机开发中运用的较为广泛。随着目前处理器对C语言的运用逐渐增多，结合C语言相较于汇编语言来说具有更强的可移植性的特点，在对处理器内部结构的具体情况不甚清楚的状况下，处理C语言的编译器也可很快上手，因此，C语言比汇编语言更加适用于目前的单片机开发系统。
2 C语言应用于单片机开发
作为编译型语言，C语言兼具高级语言和汇编语言的特点和功能，因其自身强大的可移植性，C语言在单片机的开发应用中有很大的便捷性。C语言主导结构化的程序设计方式，自顶向下展开。使用C语言进行单片机开发，即使没有对单片机的硬件结构的详细了解，编译器也可以按照自顶向下的设计方式使变量储存单元得到合理有效的分配，如此设计出的单片机程序十分可靠易行。
2.1 特点
作为程序设计语言中的一种，C语言以其结构化的特征被广泛运用于程序开发。C语言具有以下特点：功能性强、结构性好、高度的可移植性（不同的机型都可运行，面向用户）。此外，相比于汇编语言，C语言这种编译型程序设计语言具有更强的可读性，这主要是得益于该种语言有功能强大的库函数、高效的编译能力和迅捷简便的运算。
使用C语言进行单片机开发程序的编写，程序开发者不用时时与硬件接触，能够将精力全部集中于思考程序的算法和功能，对于一些琐碎的细节问题可以大而化之不必过于在意，因此C语言比汇编语言更适应一般人的思维习惯，更能节省程序编写的时间。
除了上述两点之外，C语言在自身改进和扩充方面也是十分便捷的，这主要得益于它功能完善的程序结构，此种强大的程序结构很适合用来设计模块化程序。“自顶向下、逐步求精”是结构化程序设计的主要原则，C语言在应用于单片机系统开发时主要采用该种设计方法。这种方法的优势就在于可以使模块功能得到系统化的分工，每个模块有每个模块的任务。
2.2 C语言对单片机的优化
单片机开发目前被广泛应用于工业测控领域中的嵌入式系统，这是利用C语言对单片机系统资源的优化，这样的应用使得单片机开发所面对的工作环境和内容日趋复杂，最繁琐的便是软件的设计。由于工作任务艰巨，设计人员尤其需要考虑控制系统单片机的资源分配（软硬件方面），而单片机系统的资源量却不够充裕。这种不充裕主要体现为结构简单的CPU和片内结构以及缺少程序存储器等方面的资源。
基于以上原因，利用有限的资源做好C语言的程序设计成为单片机开发的关键环节。C语言作为高级计算机语言利弊并存，虽然优点很多，但是不能忽视的是，C语言由于生成代码长，造成占用存储空间大，基本在20%～50%左右，这就要求我们在具体操作的时候要知晓软硬件的任务所属，根据其不同的优势来分配任务，对系统任务也要做到预先分析。因此，当C语言运用于单片机开发时，对程序的优化是需要适当进行的。这不仅是C语言本身的特点所决定的，也是单片机开发的现状所决定的。
2.3 开发环境
以C语言编程的单片机应用开发软件有很多，其中KEILC51
以其完善的性能成为这其中的佼佼者。“这款软件既能编辑仿真，又能编译，它同时支持不同公司的以MCS51为架构的芯片，也支持汇编和C语言的程序设计”[2]。这款软件功能强大，尤其是在程序的调试和仿真软件方面具有卓越的功能，方便学习使用和投入工作。在这种单一却不失灵活的开发环境中，C语言被集成于统一的开发环境，“这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器”[3]。这种单一却不失灵活的开发环境有如下特点：
该软件的工程由三部分组成：源文件、开发工具选项、编程说明。该软件的特点就是一对多（一个工程对应产生一个或N个目标程序），从而构成多个组。
该软件可以满足用户浏览源文件的需求，且方便快速，可以寻找文件，全局搜索文件，在集成开发的环境下也可保证用户功能得以启动。“另外KEILC51可以在编辑器内编辑、调试程序，它能提供一种自然的调试环境，使你更快速地检查和修改程序”[4]。
2.4 C语言在单片机开发中运用的步骤
C语言在单片机开发中运用的步骤主要有：编写编译源程序和连接转换目标代码。除了这两方面的主要内容之外，当程序设计结束之后，还应该将“源程序转换成在单片机上能运行的HEX件，使单片机能执行编写好的程序”[5]。具体的C语言在单片机开发中的步骤如下所述：
1）安装软件。作为商业软件，我们在KEIL的网站上可以下载到软件的安装包，这个过程很简单，只要跟随软件提示安装即可。首先对安装包进行解压，然后打开SETUP.EXE文件，点击安装，按照提示输入序列号并在询问是否接受版权信息时点击接受按钮，最后按要求完成安装。
2）进行C源文件的创建工作。第一步建立新项目，在新项目中添加以前就有的程序文件或者建立新文件。第二步建立一个新的程序文件，找到新文件的文字编辑窗口，在其中编写程序，即可生成C源文件。
3）编译并调试。编译调试是C语言运用于单片机开发的中间阶段。这一阶段首先要求软件操作者调整到调试模式，然后使用仿真器在源程序的一级进行程序调试，调试的时候要注意对已建立的源文件纠错，同时编译源程序，在使用C51编译器的基础上生成目标文件或浮动的目标码模块。最后，将编译好的模块连接，生成文件。
4）最后进行生成HEX文件的工作。作为整个步骤的最后一步。生成文件对C语言的运用有着非常重要的作用，也使单片机开发在性能、功效上有了现实的意义。进行这一步首先要把目标文件生成HEX文件，该文件的主要功能是烧写芯片。该文件以Intel公司所提出的数据宽度为字节，“文件转换后所生成的HEX文件可以通过编程器写入单片机的程序存储器，也可以用仿真器进行调试”[6]。
3 总结
C语言在单片机开发中的运用目前比较广泛，它使单片机应用于生产生活的时候更为有效，同时极高的开发效率将单片机的使用推广到了生产生活的各个方面。面对目前计算机领域技术发展的最新环境，汇编语言对于单片机开发来说已经不是最适合的程序编写技术了。综上所述，C语言应用于单片机的开发对单片机在未来运用于更广阔的空间具有很大的促进作用。
参考文献：
[1]居水荣，单片机开发系统综述[J].半导体情报，2011（01）.
[2]张亚力、贾英布，基于C语言在单片机技术的应用[J].农业网络信息，2011（05）.
[3]董蕴宝、潘旭君，浅谈C语言在单片机中的程序设计[J].科学与技术信息，2009（11）.
[4]牛余朋，谈谈C语言在单片机开发中的应用[J].电子制作，2009（01）
[5]赵亮、候国锐，单片机C语言编程与实例[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[6]范寿康、王宁，单片微型计算机的应用开发技术[M].北京：人民邮电出版社，2009.
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单片机开发范文2
关键词：仿真技术；单片机；开发应用
现阶段，随着我国科学技术的发展，使得电能路径技术、仿真技术等在单片机的开发以及利用过程中发挥着重要的作用。事实上，单片机仿真技术在实际的运用过程中主要借助集合有解决机器以及多类I/O暂停系统的硅片而展开相关的工作。一般情况，需要相关的技术人员将仿真技术的数据存放在硅片之上，继而以此为基础推动系统化、全面化以及层次化的仿真技术系统的构建，并由此带动单片机的开发以及发展。
一、单片机仿真技术概述
近年来，随着我国科学技术的发展，尤其是计算机通讯技术的发展以及运用，使得单片机仿真技术逐渐产生，并在实际的应用过程中实现相关效益的取得。
事实上，在构建单片机智能化体系的过程中，微小解决机器作为该体系中的重要组成部分，其在实际的运用过程中不仅能够控制、检测复刻电能路径，还能够对电能路径的电阻力进行适时的调节，继而由此推动相关环节的有序进行。基于此，就使得相关部门以及人员在进行单片机仿真技术研究的过程中，控制好电阻力对于微小解决机器的影响，继而由此实现对于电能有效调节。
一般而言，计算机技术、数字技术的发展和运用促进了我国单片机发掘技术的发展，并促进了仿真技术模拟体系的构建。事实上，相关的专家以及技术人员在进行单片机发掘技术的研究过程中，逐渐加强了对于协调技术的使用，继而以此为基础，推动仿真技术在模拟平面的正常运用。
相关的实践显示，在单片机开发的过程中使用模拟仿真技术，其不仅能够实现单片机生产成本的降低，还能够促进单片机生产风险的降低。总的来说，随着相关技术人员以及专家在进行单片机开发的过程中加强了对于仿真技术的使用，从而促进了单片机的发展，继而由此推动相关效益的取得。
二、Proteus仿真软件的引入
事实上，随着计算机技术、通讯技术的不断发展以及应用，催生了大量的仿真技术以及模仿体系。事实上，这种情况的出现一方面实现了相关部门以及人员在进行单片机仿真软件研发的过程中，相关的人力、物力以及财力的节约，而另一方面则高效促进了单片机仿真技术的诞生。
作为单片机仿真模拟体系中最为常见的一环，Proteus仿真软件在实际的运行过程中，实现了虚拟电能路径以及数据电能路径的一体化。而这一状况的出现不但能够促进电能路径与模拟体系的有效结合，还能够在此基础之上，实现对于电能路径的结构、单片机数据编码等方面内容进行虚拟的制定和演练，并最终以此为依托，推动PCB检测体系的构建以及相关作用的发挥。
目前，Proteus单片机仿真软件在实际的运用过程中，逐渐与课堂教学试验融为一体。这种情况的出现就使得相关的教学质量得到了显著的提升，并促进了仿真技术与计算机合成技术的有效整合，推动软件开发费用的降低。现阶段，我国的相关部门以及技术人员在进行Proteus仿真软件开发的过程中，主要依托计算机开发、数字化等多种先进技术展开相关的工作。除此之外，在实际的软件开发作业过程中，需要相关的技术人员加强对于模拟研发环节期间的管控，从而以此为基础，促使商品的初始状态在模拟模仿氛围中得以真实展现。
三、单片机开发中仿真技术应用
现阶段，我国的相关部门在实际的生产管理过程中加强了仿真技术在单片机开发过程中的应用，继而以此为基础推动了相关作业效率以及质量的提高。关于仿真技术在单片机开发的应用过程中所需关注的相关的内容，笔者进行了相关总结，具体内容如下。
（一）性能要求
在推动仿真技术在单片机开发过程中的运用，需要相关技术人员在实际的操作过程中严格遵循单片机仿真技术的相关原理。不仅如此，在实际的运用过程中，还需要相关技术人员加强对于单片机仿真机器性能要求的了解以及把握，继而在此基础之上，实现多向研发应用器材的构建。事实上，这一措施的实施，不仅仅能够促进单片机器材使用效率的提高，还能够对单片机的器材在研发过程中反复投资现象的规避，继而以此为核心，为单片机的开发以及运用创造良好的条件。
（二）多路开发器整体结构
此外，在借助仿真技术进行单片机的开发过程中，需要加强相关研究人员对于多路开发器整体结构的构建。事实上，上述相关措施不仅可以为单片机完成仿真技术提供原理，还可以帮助多路开发器在模拟模仿计算机体系中达到仿真技术标准。
通过对仿真多路开发器的研究以及分析可以得知，技术人员在进行相关的开发过程中，加强了对于仿真多路开发器的开发，并在此基础上开设了多个开发用户，其目的就是在于能够以此为依托，推动仿真技术使用效益的不断提高。事实上，多路控制器的构造，能够在正常运行过程中对开发用户、多路请求电路等方面进行有效的控制。不仅如此，由于单片机开发板位于仿真多路开发器中的核心位置，所以能够推动单片机仿真技术在实际的作用过程中朝着标准化、合理化、科学化的方向发展。
（三）多路开发器电路设计
事实上，相关技术研究人员在对仿真多路开发器的原理进行研究分析的过程中发现：多路控制器在实际的运行过程中能够对多种客户主体机器进行科学、合理的控制。而客户主体机器能够在这种控制之下，依据单片机开发板的相关规定进行远程操控，一般情况下，其能够以“多对一”、“一对一”的形式推动模仿应用任务的完成。
所谓的“多对一”，指的就是多类客户主体机器对应一个单机片开发板，基于此就可以得知，所谓的“一对一”，指的就是一个客户主体机器对应一个单片机开发板。
一般情况下，多路开发器电路在实际的设计、构建过程中，主要依托电磁继电器以及74LS04反相器推动相关作业有效进行。不仅如此，多路开发器作为构建一类单片机远程控制电能的数字化通讯设备，在实际的使用过程中能够推动前文所述的“多对一”、“一对一”的模仿应用任务的完成。
结语：
随着科学技术的不断发展，尤其是计算机技术以及通信技术的进步，使得仿真技术应运而生，并在单片机的开发过程中发挥着重要的作用。本文基于此，主要分析了单片机开发的内涵，并就现在常用的protues仿真技术软件进行了具体的阐释，最后又针对仿真技术在单片机开发中的作用进行了分析。笔者认为，随着相关技术的使用，我国的仿真技术必将获得长足的发展，推动单片机的开发以及运用。
参考文献：
[1]薛晓鲲.仿真技术在单片机开发中的应用探讨[J].科技视界，2015，（6）：124-125.
[2]程聪.关于仿真技术在单片机开发中的应用之探索[J].计算机光盘软件与应用，2015，（1）：145-146
[3]李俊仕.试分析单片机开发中仿真技术的应用[J].电子技术与软件工程，2015，（24）：258.
[4]李蒙.基于STC89单片机的实验教学系统[D].天津大学，2016.
单片机开发范文3
[关键词]在线仿真 AT89C2051 继电器 实验教学
[中图分类号]TP368.1[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0120-02
1 开发背景
单片机开发通常采用“宿主机/目标机”方式,如图1所示。利用宿主机集成开发调试环境进行仿真调试,进行实时分析和在线仿真调试,直到实现目标板功能。通过USB口线将编译生成的目标代码下载到目标板上。这样,目标板在就可以脱机工作。
这种无疑是很好的开发方式,但它的问题是设备利用率低下,这在单片机实验教学中显得尤其突出。所以在实验室设备紧缺情况下,开发一套辅助设备来提高仿真开发设备的利用率是非常必要的。
2 设计要求
为解决实验室设备紧缺和经费紧张情况,在单片机实验室现有仿真设备基础上,设计制作一个单片机多路仿真开发应用装置,实现一套单片机开发器可供几个学生轮流使用。这样几个学生一组共用实验设备,既能提高设备利用率,又能形成良好的开发仿真学习氛围,更重要的是降低设备重复投入。
3 整机框图
多路仿真开发器原理框图如图2所示。通过该多路仿真开发器,使四组学生能够各自完成不同的实验内容,并可以借助不同的目标板。通过该开发器,很好地满足了实验教学需求,并且在教学实践过程中取得了良好的效果。
4 多路开发器电路
4.1 系统控制电路
通过一个以AT89C2051为核心的控制电路,实现多个学生主机对一台单片机开发器轮流地一对一的仿真使用。系统控制电路如图3所示。通过选用AT89C2051芯片、74LS04反相器和电磁继电器为主要部件,组成一个自动选通电路,来正确地完成每个学生主机与单片机仿真器之间USB数据通信。
4.2 驱动电路
驱动电路单元主要由74LS04反相器、光电耦合器和三级管构成。光电耦合器起到光电隔离的作用,使电路更完全可靠。
4.3 继电器开关电路
继电器开关电路如图4所示。当某学生请求使用多路开发器时,按下按键,产生一个低电平,单片机驱动对应发光二极管导通发光,指示正在被申请,同时单片机I/O端口经74LS04反相和三极管放大驱动,使得相应继电器K导通,从而连接该学生主机和单片机仿真器USB的D+线,D-线和地线也能够顺利连接,这样就完成了学生主机与单片机仿真器的连接使用。
5 软件编程
单片机系统开发仿真调试借助uVison3集成调试软件,可以完成程序的编辑、编译、仿真,以及编程烧录到单片机芯片上,最后实现脱机工作的应用系统板。
6 功能结果
单片机开发范文4
关键词：单片机系统 抗干扰 技术
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0061-01
单片机系统是一个复杂的电子系统，外来电磁辐射、内部各个元器件之间、各个分系统之间、各传送通道间的相互干扰及其数据信息所产生的干扰和破坏都会影响单片机应用系统工作的稳定性、可靠性以及安全性。
1 单片机系统干扰的影响
经过实验研究表明，对于单片机来说，它的运行系统不仅受到内部因素的影响，而且也受到了外部因素的影响。各种因素的影响使单片机在使用的过程中无法充分发挥其性能。具体的说，单片机系统受到干扰可能会产生以下一些不良影响。
1.1 使测量数据出现误差或误差变大
若单片机在测量单元模拟信息传输道出现了干扰的因素，产生的干扰信号就会在传输模拟信号中叠加，这样就会使得采集过程中的误差有所增加。这种情况在较弱信号测定与有强干扰互相对立的时候会格外的明显，甚至有可能使检测的误差上升几倍以上。
1.2 数据信息变化起伏
除了在程序存储器当中的数据信息外，单片机内部所存储的信息会受到各种形式的干扰，更这样就会导致信息在运行的过程中，若运行状态发生了变化，信息的运行就会出现失灵等问题，严重影响了单片机的正常工作效率。
1.3 运行失常分析
当单片机系统受到外部环境影响的时候，就会导致单片机系统程序的运行出现波动，导致单片机的运行失去意义，使得最终输出的结果存在混乱。严重的话，会使得单片机在运行的过程中出现停机的现象。
2 单片机系统干扰的渠道
干扰就是由外部噪声在系统中所造成的骚扰，是影响单片机系统正常工作的一种因素。干扰主要是利用电信号手段通过特定的渠道，与信号互相混合从而侵入单片机系统，这些干扰对单片机系统的稳定性可能会产生不良影响。凡是能产生一定能量，可以影响到周围电路正常工作的信号都可认为是干扰源。干扰有的来自外部，有的来自系统内部。抗干扰则主要是指针对干扰而采取相应的手段使干扰消除，抑制干扰的传播。干扰渠道主要包括以下三种类型。
2.1 供电系统对单片机系统的干扰
在工厂中运行的机器大多数都是大功率的，这种特别大的负载设备的启停通常会导致电网受到污染，也会导致电压不断的涨落。由于大功率机器的开关等因素，会使电网常常会受到几百伏甚至是几千伏的电压干扰，这会对单片机系统产生很大的影响。
2.2 过程通道对单片机系统的干扰
在工业生产中，开关的数量以及负责输入输出的信号线共有百条以上，其中长度最长达到几千米，最短也会有几百米，这样就难免会将一些干扰因素引入到单片机系统当中。若是有较大设备漏电或是测量的部分没有很好的绝缘功能，都有可能通过通道直接干扰信息，产生不利的影响。
2.3 空间对单片机系统的干扰
空间干扰一般主要是指来自天体的电磁波或者是电视台所发出的电磁波，又或者是电器设备中的发射机等发出的电磁波。这些空间的辐射会使单片机系统产生一定的干扰，从而使其没有办法正常工作。
3 单片机系统的抗干扰技术及开发
对于单片机系统而言，干扰信号主要以差模和共模信号两种形态为主。其中差模干扰信号是指信号回路的干扰，主要跟传输线的互感以及系统的工作频率有关。对于这类干扰通常采用滤波和改善系统的采样频率来加以抑制。共模干扰信号是指干扰电压同时加到两条信号线上出现的干扰，所以对于这类干扰通常的抑制措施是注意保持线路传输结构的平衡。单片机系统的抗干扰措施多种多样，不同的应用场合有不同的技术要求。
3.1 硬件抗干扰技术
硬件系统的抗干扰能把干扰排除在最外边，所以硬件设施设计的时候应该要采取相应措施，这样才能在最大的程度上抑制干扰的产生。
（1）电源抗干扰。
现在很多的单片机对于电源的噪声是非常敏感的，干扰会通过设备的电源线向系统的内部传入，其次在各种电子设备间也会通过电源产生相应的干扰。
（2）屏蔽抗干扰技术。
屏蔽就是以金属板、金属网或金属盒构成的屏蔽体，是抑制电磁干扰最有效的方法。在采用这一方法来抗干扰时，通常首先使用低电阻的材料做成屏蔽体，然后将需要隔离部分包围起来。
（3）使用光纤与双绞线。
当数字信号长线传输的时候，可以利用双绞线降低噪声的干扰。主要是因为外界的磁场在双绞线上的电流流动方向是相反的，那么感应磁所引起的噪声电流就可以互相抵消，这也就使得双绞线具有抗干扰的作用。
（4）去耦电路。
数字电路信号在转换的时候会有很强的冲击电流产生，也会在传输线上有较大的压降产生，这样就会形成一定的干扰。所以，为了能够抑制这种干扰可以在电路中设置去耦电路，这样一方面可以收集电路在开门的瞬间所释放出的电量，另一方面也可以将电路中产生的噪声过滤掉。
3.2 软件抗干扰技术
（1）设置软件陷阱。
软件陷阱技术主要应用在单片机软件系统抗干扰中，设置软件陷阱可以采用在ROM或RAM中，每隔一些指令，就把连续几个单元设置成空操作（所谓陷阱）。当失控的程序掉入“陷阱”，连续执行几个空操作后，程序自动恢复正常，继续执行后面的程序。
（2）指令冗余抗干扰。
这种技术在一定程度上与软件陷进技术是一样的，但是又有着一定的区别，指令冗余技术一般应用于程序存储器使用的区域当中，而软件陷进技术则是在没有使用的区域当中。冗余抗干扰技术一般就是将正常的指令输入后插入某些NOP的指令，这样就可以将一些“乱飞”的程序规范化。
（3）数字滤波器。
一般模拟信号在传送的时候都会受到一定的干扰，通常都是在信号中混入了噪音，所以在硬件的设计上安装滤波器，在一定的程度上是可以降低噪声的干扰。但是硬件滤波器的使用过程较为复杂，若是要现场对滤波器的参数进行修改也是一件十分困难的事情。因而，我们一般会采用软件滤波器，这主要是因为使用软件滤波器不用增加一些必要的开销，可以灵活的改变滤波器上的参数，而对于噪声又可以起到同样的干扰效果。
4 结语
在实际的单片机应用系统中，抗干扰设计一般应注意很多问题。合理的硬件设计再结合必要的软件抗干扰设计是单片机系统抗干扰设计的一个总体方向。采用软件抗干扰技术不但可以节约硬件成本，而且在可靠性、可维护性等方面都有一定的优势。
参考文献
[1] 张捍东，刘丽萍.微机控制系统的软件抗干扰[J].电气传动自动化，1996（2）：46-48.
单片机开发范文5
关键词：单片机；高级技工学生；项目开发能力；交通灯控制系统
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）05-0122-02
随着科学技术的发展和社会的进步，单片机的应用已渗透到各个领域，从航天装置、智能机器人、工业自动化过程的实时控制和数据采集及处理，到我们日常生活中的各种家用电器，安全保障监控系统、智能IC卡等，单片机在人们的生活中正发挥着越来越重要的作用。为了增强高级技工学生的就业竞争力及参加工作后的发展潜力，必须全面培养学生的项目开发能力，以适应时代的发展要求。在高级技工技能学习中，学生不仅应该掌握一定的理论与技术知识，而且应该建立及培养相关项目开发的思维观念与能力。
通过对单片机课程的改革设计，不仅使学生在理解单片机课程理论的基础上，实际动手开发一个项目，而且培养学生应有的团队协作、主动学习、创新思维、综合运用、动手实践等能力，使单片机课程教学成为开发学生潜力、培养实践能力的“阵地”，成为体验项目开发过程的“运动场”。
精心设计单片机课程教学
内容，培养学生的项目开发能力
课程采用模块教学 培养学生掌握单片机技术在日常生活中的应用，锻炼学生动手实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事单片机新产品设计开发、检测和维护等工作奠定坚实的基础。教学实施设想依据单片机系统的开发研制过程，将单片机课程内容分成七个模块（见图1），每一个模块又包含一些子课题。技能训练按照递进式模式开展如图2所示。模块一单片机结构及开发设计流程包含五个课题：单片机结构、单片机工作条件、单片机输入/输出端口结构、单片机开发设计常用软件、单片机开发设计流程；模块二单片机指令系统及汇编语言程序设计包含六个课题：程序设计基础、延时程序、输入输出程序、代码转换程序、数据排序程序、算术运算程序；模块三单片机简单应用电路设计包含九个课题：彩灯控制器设计、加法运算器设计、数显抢答器设计、篮球比赛计分器设计、密码电路设计、曝光定时器设计、送料小车控制器设计、LED点阵显示器设计、交通灯控制器设计；模块四单片机内部三大功能包含三个课题：中断系统及其应用、定时/计数器及其应用、串行通信及其应用；模块五单片机接口电路及其应用包含四个课题：键盘接口电路及其应用、显示器接口电路及其应用、模数转换接口电路及其应用、数模转换接口电路及其应用；模块六单片机C语言程序设计包含两个课题：C51程序设计基础、C51简单程序设计；模块七单片机系统扩展包含五个课题：并行扩展、串行扩展、LCD液晶显示应用电路设计、基于I2C总线的E2PROM电路设计、基于SPI接口的D/A转换电路设计。
教学内容组织特色 将Wave、Keil、Proteus、Protel软件、仿真器和编程器应用贯穿整个教学活动中；将指令融入程序设计中讲解；设置多个系统化的单项及综合应用训练项目；有完整的电路原理图、仿真电路图、源程序清单、参考印制电路板。
通过模块学习、技能递进训练，学生可掌握单片机硬件设计和程序设计的相关知识，熟悉单片机应用系统的组成和开发方法，懂得单片机系统调试与维护技术，并在实际制作的基础上，了解单片机控制的电子产品生产工艺和生产管理方法。在“教学做”一体的教学过程中，通过分组实施，提高学生的沟通能力、团队合作及协调能力，培养严谨的逻辑思维能力、缜密的工作方式和强烈的责任意识。
采用适用单片机课程的教学
方法，达到更理想的教学效果
依据教学内容的组织，在单片机课程教学中，主要采用三种教学方法：任务驱动教学法、项目教学法、工作过程导向教学法。根据不同内容选择相应合适的教学方法，不能机械地采用某种单一教学方法。
任务驱动教学法 适合非项目的知识和技能点教学。任务目标：提出本次课要解决的一个具体的工作任务；任务分析：分析解决本任务的方法及步骤；相关知识：讲解实现本任务所必需的知识。任务实施：本任务实现的过程及结果。
项目教学法 适合单项项目教学。项目引入：提出一个具体要实现的工程应用项目；相关知识：讲解项目设计所必需的知识；项目实施：讲解项目实施的步骤及结果；知识拓展：讲解项目拓展应用知识。
工作过程导向教学法 适合综合项目教学。明确任务：明确本次设计的任务目标；制定计划：通过自主学习制定本次设计的不同设计方案；做出决定：选择一个最适合自己的设计方案；实施计划：完成本次设计的步骤及结果；检查控制：检查是否符合本设计提出的各项设计任务要求；评定反馈：对完成的设计进行综合评价，并给出评定意见。
设置项目开发课题，锻炼学生项目开发设计应用能力
通过单片机系统项目开发，检验学生单片机应用技术的应用能力，以及团队协作能力、沟通及计划组织能力，突出学生创新能力和实践能力培养，从而提升学生职业能力和就业质量。
项目开发课题 城市交道通灯控制系统，交道口模型如图3所示。
任务 设计并制作一个城市交道通灯控制系统。
项目开发时间与方式 采取团队方式进行，每组由3名学生组成，其中组长1名，并可配1名指导教师。项目开发时间一个月，以完成的质量与速度作为评定标准。
要求 第一，基本要求。（1）在1m2左右木板上制作交道口模型，安装交通灯。交道口模型如图3所示。（2）交通灯控制规则。每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。自行车与汽车共用左拐、右拐和直行灯。共有四种通行方式：一是车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。二是南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时间为1分钟。三是东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。四是东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为1分钟。在通行结束前10秒钟，绿灯闪烁直至结束。第二，发挥部分。（1）有倒计时时间显示。（2）若交道口出现紧急情况，交警可将系统设置成手动：全路口车辆禁行、行人通行。紧急情况结束后再转成自动状态。（3）当有119、120等特种车辆通过时，系统自动转为特种车放行、其他车辆禁止状态。特种车辆通过15秒钟后，系统自动恢复，用模型车演示。
评分标准 基本要求：60分；发挥部分：20分；设计报告：20分。
改变课程考核评价体制，突出自主项目开发的重要性
按以往，这门课程结束后，参加学校组织的期末笔试，只要考试及格，该门课程就算考核通过。这样做有诸多不利，学生为了应付考试，只顾背指令、背程序，而忽视了单片机是一门实践性的课程，不注重实际操作，结果导致许多卷面成绩非常优秀的学生，连一个流水灯实验都不能完成。为此，学校应打破传统的笔试考核模式，学生仍然要参加期末考试，但是期末卷面成绩在期末总评成绩中所占的比重要大幅下降：期末卷面成绩占30%，平时作业占30%，自主项目开发设计占40%。这样，可利用考核评价体制，激发学生单片机的项目开发热情，加强自身实践动手能力培养。这也更为符合高级技工学校的学情，为日后学生应用单片机知识解决工作实际问题打下良好的基础。
参考文献：
[1]孙立仁.教学设计[M].北京：电子工业出版社，2004.
[2]张士勇.浅析项目教学在汽车维修专业的应用[J].科技创新导报，2008（34）.
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[5]陈杰.基于Proteus软件的彩灯控制器仿真设计[J].职业教育研究，2008（7）：148.
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[7]查振亚，叶向阳.智能交通灯控制系统[J].华中理工大学学报，1997，25（2）：63-65.
单片机开发范文6
关键词：单片机 应用系统 设计
一、单片机应用系统设计过程
1、单片机应用系统组成
硬件和软件构成了单片机应用系统两大基本组成部分。CPU、存储区、若干I/O接口及设备等组成了硬件部分。其中，单片机是整个系统的核心部件，能运行程序和处理数据。存储器用于存储单片机程序及数据，I/O接口是单片机与外部被控对象的信息交换通道。
实时软件和开发软件构成了单片机系统的软件。针对不同单片机控制系统功能所编写的软件为实时软件，在开发、调试控制系统时使用的软件称为开发软件，如汇编软件、编译软件、仿真和调试软件、编程下载软件等。
2、单片机应用系统设计要求
对单片机应用系统进行设计的时侯，首先选用可靠性高的元器件，以免系统的可靠运行被损坏，同时要排除电路中的不稳定因素。其次，在设计的过程中系统的结构要模块化、规范化，控制开关不能太复杂，太多，要便于查找故障和排除故障。最后，要优化系统设计，简化硬件电路，使系统的操作顺序简单明了，必要的时候考虑软件是否要设置加密功能，使固化到单片机内的用户程序不被非法复制。
3、单片机应用系统设计
单片机应用系统开发的一般可分为五个阶段，第一阶段的任务是确定总体设计方案，需要完成用户需求分析与方案的调研，目的是通过对市场及用的了解明确应用系统的设计目标机技术指标。根据需求分析与方案调研进行可行性分析。第二阶段的主要任务是系统的详细设计与制作，主要包括硬件设计和软件设计。硬件设计的任务是根据总体设计需求，设计系统的硬件电路原理图，并初步设计印制电路板等。第三阶段是仿真调试，分为硬件调试、软件调试和系统联调三个过程。硬件调试是利用开发系统基本测试仪器（万用表、示波器等），通过执行开发系统有关命令或测试程序，检查用户系统硬件中存在的故障。软件调试时通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。系统联调是指让用户系统的软件在其硬件上实际运行，并进行软、硬联合调试。第四阶段的任务是程序固化及独立运行。第五阶段的任务是文件编制阶段，文件应包括任务描述；设计的指导思想及设计方案论证；性能测定及现场试用报告与说明。
二、单片机的选型
1、单片机的性能指标
目前的单片机有4位机、8位机、16位机及32位机等几种。单片机的位数是由其内核CPU的位数决定的。位数越多，单片机处理数据的能力就越强。单片机的运行速度取决于外部晶振或外部时钟信号的频率。如89C51的外部时钟频率可达24MHz。单片机运行速度高则执行速度块，但功耗也会相应地增加。单片机的程序存储器结构类型主要有ROM和RAM。在一些自动监测仪表及电池供电的产品中，低功耗是主要的技术指标，通常采用HCMOS工艺的单片机在低电压下工作单片机的封装一般有DIP、QFP、PLCC等类型，应从印制板的尺寸、加工手段、购买途径及成本等方面综合考虑。
2、单片机的选型原则
单片机的选型一般有三个原则，一是单片机的系统适应性，它是指能否用这个单片机完成应用系统的控制任务。主要考虑的因素有：是否有合适的计算处理能力？是否有所需的端口部件？是否有所需的中断源及定时器？是否有所需的I/O端口数？二是单片机的可开发性，开发工具的使用时单片机应用系统开发的必须手段，是选择单片机的一个重要依据。主要考虑的因素有：开发环境、调试工具、在线BBS服务及应用支持。三是制造商历史及可购买性，要考虑产品的性价比是否可靠？所以，依据这三个原则，应该可以选择出最适用于具体应用系统的单片机。
三、单片机的抗干扰技术
1、干扰的来源
用信号外的噪声或造成恶劣影响的变化部分的总称为干扰。在进行单片机应用产品的开发过程中，我们经常碰到一个很棘手的问题，即在实验室环境下系统运行的正常，但小批量生产并安装在工作现场后，却出现一些不太规律、不太正常的现象。究其原因主要是系统的抗干扰设计不全面，导致应用系统的工作不可靠。引起单片机控制系统干扰的主要原因有三类，分别是供电系统的干扰、过程通道的干扰和空间电磁波的干扰。电源开关的通断、电机和大的用电设备的启停都会使供电电网发生波动，受这些因素的影响，电网上常常出现几百伏甚至几千伏的尖峰脉冲干扰。
2、硬件抗干扰技术
常用的硬件抗干扰技术主要有隔离技术、接地技术、去耦技术、滤波技术及屏蔽技术。在单片机系统中，为了提高供电系统的质量，防止窜入干扰，建议采用单片机输入电源与强电设备动力电源分开，采用具有静电屏蔽和抗电磁干扰的隔离电源变压器，采用独立功能块单独供电，并用集成稳压块实现两级稳压。尽量提高接口器件的电源电压，提高接口的抗干扰能力。过程通道时系统输入、输出以及单片机之间进行信息传输的路径。由于输入输出对象与单片机之间连接线长，容易窜入干扰，必须抑制。
3、软件抗干扰技术
单片机应用系统的抗干扰性不可能完全依靠硬件解决，软件抗干扰设计也是防止和消除应用系统故障的重要途径。一旦单片机因干扰而使得程序计数器PC偏离了原定的值，程序便脱离正常运行轨道，出现操作数数值改变或将操作数当作操作码的“跑飞”现象。此时，可采用软件陷阱和“看门狗”技术使程序恢复到正常状态。所谓软件陷阱，是指可以使混乱的程序恢复正常运行或使“跑飞”的程序恢复到初始状态的一系列指令。如NOP指令、LJMP指令等。程序运行监视系统又称“看门狗”。“看门狗”就是一个剑士跟踪定时器，应用“看门狗”技术可以使单片机从死循环中恢复到正常状态。
参考文献：
