單片機原理論文精選(九篇)
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第1篇：單片機原理論文范文
關鍵詞：創(chuàng)新能力 培養(yǎng) 課程改革 實踐
黨的十報告中指出：“全面實施素質教育，深化教育領域綜合改革，著力提高教育質量，培養(yǎng)學生社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力”。同志提出的“中國特色、世界水平的現(xiàn)代教育”是“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興夢的重要組成部分。劉延東同志在2014年高校咨詢會上也提出：“要把立德樹人、提高質量貫穿綜合改革全過程，創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，切實落實人才培養(yǎng)中心地位”。當前，高校在人才培養(yǎng)模式、課程教學內容和方法、實踐教學環(huán)節(jié)等方面還存在著一些不足，如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才是高校教育工作者需要著重關注和實踐的課題。我校電氣信息類專業(yè)結合2014版培養(yǎng)計劃修訂，做了部分課程的教學改革與實踐嘗試，現(xiàn)與大家交流學習。
一、主要改革內容及實施情況
（一）充分發(fā)揮培養(yǎng)計劃在引領學生創(chuàng)新能力
在2014級電類學生培養(yǎng)計劃修訂中，對電類三個專業(yè)的學科基礎課、專業(yè)核心課、專業(yè)方向課、專業(yè)選修課、集中實踐教學環(huán)節(jié)進行課程調整、學時調整。充分發(fā)揮培養(yǎng)計劃在引領學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的核心作用。
（1）2014級船舶電子電氣工程專業(yè)教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；二是將“單片機原理及應用”課程（36+20）改為“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）兩門課程；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗分別獨立的兩門課程。
在專業(yè)核心課中：取消了“船舶通信與導航”課，改列為專業(yè)選修課。
在專業(yè)選修課中：取消了電子綜合設計輔導（2學分、24+8學時、第5學期）課，新增加了“電子技術創(chuàng)新實驗輔導”實驗課程（1學分、32學時實驗、第5學期）。
在集中實踐教學環(huán)節(jié)中：一是取消了“電子技術課程設計”（2學分、2周、第3學期）新增了針對性更強的兩門“模擬電子技術課程設計”（1.5學分、1.5周、第4學期）及“數(shù)字電子技術課程設計”（1學分、1周、第4學期）課；二是將“單片機課程設計”（1學分、1周、第5學期）改成（1.5學分、1.5周、第4學期）；三是取消了“船舶電氣設計與檢驗課程設計”（1學分、1周、第6學期），新增了“船舶機艙測控系統(tǒng)課程設計”（1.5學分、1.5周、第6學期）。
（2）2014級電氣工程及其自動化專業(yè)教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是取消了“電氣工程導論”課程；二是取消了“計算機輔助設計”，新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；三是將“單片機原理及應用”課程（42+16）改為“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）兩門課程；四是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗獨立的兩門課程。
在專業(yè)核心課中：一是將“單片機原理及應用”調整到學科基礎課；二是取消了“供配電系統(tǒng)”課程（2.5學分、36+4學時、第7學期），改增為“工廠供電”課程（3學分、40+8、第7學期）；三是將“檢測與轉換技術”（2學分、26+6學時、第4學期）學分調整為（2.5學分、28+12學時、第4學期）；四是將“自動控制原理”課程（3.5學分、48+8學時、第5學期）學分調整為（4學分、52+12學時、第5學期）。
在專業(yè)方向課中：一是取消了“變壓器應用技術”課程（2學分、28+4學時、第7學期）；二是取消了“船舶動力裝置與輔助機械”（2學分、28+4學時、第6學期）課；
在專業(yè)選修課中：一是取消了6門課程，分別是：信號與系統(tǒng)、文獻檢索、企業(yè)管理、電氣工程專題講座、集散控制系統(tǒng)、電子綜合設計輔導；二是新增“電子技術創(chuàng)新實驗輔導”（1學分、32學時實驗、第5學期）、“新能源技術”（1學分、16學時、第5學期）兩門課程；三是將“AUTOCAD”課程（2學分、16+16上機、第5學期）改為實驗課程（1學分、32學上機、第5學期）。
在集中實踐教學環(huán)節(jié)中：一是取消了“專業(yè)綜合課程設計”（2學分、2周、第7學期）；二是新增了“測控技術課程設計”（1學分、1周、第5學期）及“電氣控制技術課程設計” （1學分、1周、第6學期）兩門課程。
（3）2014級電子信息工程專業(yè)教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是取消“計算機輔助設計”（16+16）課，改成了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；二是增加了由專業(yè)核心課調整來“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論（56）與實驗（16） 兩門獨立的課程。
在專業(yè)核心課中：取消了“信息論與編碼”（24+8）課程并調整“單片機原理及應用”課程（40+16）到學科基礎課。
在專業(yè)方向課中：一是在通信系統(tǒng)方向：將“程控交換”（32）課程換成為“移動通信”（22+10）課程；二是在嵌入系統(tǒng)方向：將“ARM處理器原理及應用”改為“嵌入式系統(tǒng)”（22+10），新增“ 計算機操作系統(tǒng)”（16+16（上機））及調整來“ 電子綜合設計輔導”（16+16）；而“DSP原理及應用”、 “多媒體技術”、“ 電子設計自動化”調整到專業(yè)選修課中；三是取消了電子系統(tǒng)設計方向。
在專業(yè)選修課中：一是取消了“復變函數(shù)與積分變換”、“JaVa語言程序設計”、“數(shù)據(jù)結構”、“數(shù)據(jù)庫技術及應用”、“Linux軟件設計”、“計算機接口與通信”、“自動控制原理”、“電視原理”8門課程；二是由專業(yè)方向課調整來“DSP原理及應用”、“多媒體技術”、“電子設計自動化”3門選修課；三是新增“專業(yè)導論”、“學科前沿信息”、“新能源技術”、“現(xiàn)代控制理論[雙語] ”、“信息論與編碼”、“集成電路設計”、“計算機網絡安全”7門課程。
在集中實踐教學環(huán)節(jié)中：一是取消了“電子設計方向專業(yè)課程設計”（2學分、2周、第7學期）；二是新增了“工程訓練C”（1周，1學分），調整了“模擬電子技術課程設計”（2周，2學分）、“數(shù)字電子技術課程設計”（2周，2學分）、“單片機原理及應用課程設計”（4周，2學分）。
（二）加強幾門關鍵課程的課改示范工作，提升課程在電子能力培養(yǎng)中的關鍵作用
（1）電子綜合設計輔導課程的教改實施情況
電子綜合設計輔導課程是訓練學生綜合設計能力的課程。學院2009年起將原來的“電裝實習”改成（電子裝配）“工程訓練”和“電子綜合設計輔導”（2學分、24+8學時、第5學期）兩門課程，并結合課余電子制作訓練作為補充。電子綜合設計輔導課程每一年的設計制作內容在原有的基礎上都有新增，加強設計內容的新型性和實用性，至今實驗室已有50多個設計實訓模數(shù)電路板。2014版培養(yǎng)計劃中“電子綜合設計輔導”課程調整為實驗課程“電子技術創(chuàng)新實驗輔導”（實驗30學時）。
電子裝配工藝訓練對學生的知識基礎要求較低，在原2010版教學計劃中安排在大一第二學期進行，重點是訓練學生的電子電路焊接技術，為以后的電子裝配打下基礎。教學時數(shù)為一周，時間上分散進行，歷時半個學期。電子綜合設計輔導課程是學生進行電子設計的入門課，除公選課、選修課形式外，興趣小組形式的學習培養(yǎng)也是一個最有成效的環(huán)節(jié)，使得對電子設計有基礎、有興趣的同學得到充分發(fā)揮與提升能力。對電子制作訓練做到有計劃性，一般分為四個階段：
第一階段：為電子制作基本能力訓練。安排在入學后的第二學期，以興趣小組形式進行。內容主要為：焊接技術訓練、認識基本元器件（學會萬用表的使用）、識圖、音頻放大電路制作。
第二階段：電子制作入門訓練。安排在入學后的第三學期，以公選課的形式進行。主要學習繪圖、制作與測量（學習Protel（Altium Designer）軟件的使用，學會常用電子儀器的使用，利用波形圖分析電路的工作狀態(tài)，分析能力訓練），內容有：簡單電源電路、電動機驅動電路、光控燈開關電路、溫控加熱器電路等。
第三階段：電子設計基礎訓練。主要是結合理論知識設計電路，安排在入學后的第四學期，以選修課的形式進行。內容有：音響電路（含音調電路、功率放大器電路）、隔離放大器電路、充電器電路等。
第四階段：電子設計綜合能力提高訓練。主要為綜合設計中、大規(guī)模電路，安排在入學后的第五學期，以選修課的形式進行。內容有：搶答器電路、開關電源電路、數(shù)控電源電路、無線通信電路、鎖相環(huán)振蕩電路、轉速檢測電路、充電器電路。
（2）單片機原理及應用課程的教改情況
單片機作為電子自動化控制的主要手段，其作用越來越重要。我院該課程為省級精品課程，課程組老師進行了一系列的教學實踐，編寫了新的教學文件，每年修改電子教案、課件，出版新的教材與實驗指導書，不斷完善學習資源，實施電子考試等等，為學生的自動化電子設計起到了重要的支撐作用。在2014版教學計劃中理論學時改為32，實驗改為獨立設課，學時為32，課程設計為1.5周。單片機實驗電路板全部為校內老師設計制作，實驗室至今有單片機綜合應用設計電路板30多件。
（3）新增電子技術實踐公選課
針對大學生電子設計競賽中發(fā)現(xiàn)的理論教學與學生實踐應用能力脫離現(xiàn)象比較嚴重的問題，從2014年下半年開始學院在二年級學生中設立“電子技術實踐”公選課程，從學生學習電子技術知識的初始階段就引導學生向技術應用方向發(fā)展，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、實際凝練為理論知識的能力，拓展學生的創(chuàng)新思維能力。電子技術實踐課程在一定程度上打破課程的專業(yè)界限、學科界限，使得知識、技術、信息等多方面融會貫通，在還不能完全打破現(xiàn)有教學模式的情況下，以教學實驗班的形式增加一個補充教學環(huán)節(jié)，以音頻功率放大器的設計制作為立足點，從應用目標出發(fā)搜索知識點，解決技術問題，培養(yǎng)思維方式。電子技術實踐公選課作為教學模式創(chuàng)新探索，在教學過程中最大程度地改變學生被教師控制之下被動地學習的局面，改變單純死記硬背完成學業(yè)的局面，轉而讓學生養(yǎng)成從解決問題的角度去思考、查找知識，提高學生的主觀能動性、創(chuàng)新意識。在教學環(huán)節(jié)上將實驗教學、理論教學、課程設計三點連成一線。在教學效果上力求學以致用，學有所用，以適應大學生電子設計競賽的要求，適應技能考證的要求，適應用人單位對應用型人才的需求。
（三）編寫、修訂教材、教案，建立完善教師與學生教學學習資源
編寫出版《電子綜合設計常用模塊與實例指導》、《單片機設計實例集》等實踐指導教材；為學生開展考證培訓修訂《電子工程師考證培訓講義》等；編寫新的教學文件及電子教案、課件等，建立完善教師與學生教學學習資源。
一是修訂出版了《單片機實驗與課程設計指導（Proteus仿真版）》、《電子設計常用模塊與實例》、《單片機設計實例選集（一）》、《51系列單片機原理及應用》等實踐指導性強的教材；二是在原網絡課程的基礎上進行了單片機慕課網站的建設，新編了150題左右的作業(yè)練習題庫；三是修改2014級教學大綱、電子教案及課件；四是設計開發(fā)2014級用的新實驗電路板并用于每年的學生電子設計競賽訓練。
（四）加強實踐能力培訓，提高學生的綜合能力
加強實踐能力培訓，提高學科競賽的獲獎數(shù)量、提高學生、專利證書數(shù)量、提高學生電子工程師/板級工程師/電工等從職證書數(shù)量。
（1）加強了學科競賽的輔導力度。一是組織學生電子協(xié)會，每周至少開展一次活動，以加強低年級同學的基礎技能訓練；二是與飛思卡爾智能汽車競賽相結合，利用各種提高學生能力的資源，充實學生的實踐活動；三是培養(yǎng)充實指導教師力量，2014年學院的指導教師隊伍擴大至9人，落實了組隊學生與指導教師的互選環(huán)節(jié)，密切指導教師與參賽學生的聯(lián)系，特別是在暑期中通過明確訓練計劃、訓練內容增加指導教師的投入精力；四是針對大學生電子設計競賽中發(fā)現(xiàn)的理論教學與學生實踐應用能力脫離現(xiàn)象比較嚴重的問題，從2014年下半年開始在二年級學生中設立電子技術實踐公選課程，在教學效果上力求學以致用，學有所用，以適應大學生電子設計競賽的要求。
（2）重視指導學生、申報專利工作，培養(yǎng)科學研究能力 。通過學生課程設計、畢業(yè)設計、電子競賽、省創(chuàng)新研究項目等實踐，指導學生以論文或專利的形式固化研究成果，近年來學生發(fā)表的電子設計類論文、實用專利、省大學生科技創(chuàng)新（電子電氣類）項目、國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目增加明顯。
（3）加強校內電子工程師等考證培訓工作。學院培訓中心通過了市職業(yè)技能鑒定條件驗收，成立了市“職業(yè)技能鑒定所”和電工方面考證員，可進行中、高級電工，中、高級維修電工，初級電子設計工程師、板級設計工程師、單片機C語言程序設計師7種電子電氣類證書的證書認定，為學生培訓考評提供了極大的便利。
（4）加強了畢業(yè)設計真題實做的要求。學院將畢業(yè)設計任務早計劃、早布置，以提高畢業(yè)設計論文的真題實做時間，現(xiàn)一般是在第7學期初就布置任務，畢業(yè)論文答辯分二次進行，在較長的時間內可給學生留出較多時間完成高質量的畢業(yè)設計論文，學生畢業(yè)設計真題實做的比例在90%以上。
（五）落實考證考級替代學分考試的制度
落實考證考級替代學分考試的制度，將提高從職能力的技能考證、考級、競賽獎等納入到教學學分中。
學院出臺了關于《本科生畢業(yè)設計（論文）替代管理辦法》（試行）的文件，規(guī)定了5類學生學業(yè)成果（考證、考級、論文、專利、競賽獎）或經學院本科畢業(yè)設計（論文）工作小組認定可以代替畢業(yè)設計（論文）的其他成果可替代畢業(yè)設計（論文）學分。
二、實踐成果
兩年間，學生在電子工程師、電工考證、學科競賽獲獎方面成績提高明顯，取得電子工程師證書30 人；電工證書192人；在大學生電子設計競賽中，獲省一等獎學生為9人，二等獎學生為18人，三等獎學生為21人；在全國（省）飛思卡爾智能汽車競賽及智能機器人大賽中獲一等獎6人，特等獎2人，二等獎9人，三等獎24人。兩年間，學生發(fā)表電子設計類論文10篇，取得電子設計類實用專利35項。
三、不足分析
一是教學計劃改革后課時量壓縮造成教師“搶課”現(xiàn)象，并由課程門數(shù)增多及投入精力不足造成教學改革的實踐效果下降；二是團隊精神在學院教改項目中體現(xiàn)不夠，大多數(shù)教師還是安于老的教學方式，教改積極性不高，大范圍的教改項目推進困難。
提高教學質量不僅需要領導重視，更需要教師的人人參與。教學改革不能停留在口號上，更應建立在教師行動上。高校要把提高教師的影響力與學生的競爭力作為學校發(fā)展的基本目標，以社會需求為導向，進一步改革人才培養(yǎng)模式，為社會輸送合格的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型應用人才。
參考文獻：
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第2篇：單片機原理論文范文
關鍵詞：單片機；電氣信息類；教學改革
作者簡介：楊盛（1973-），男，湖北公安人，三峽大學電氣與新能源學院，工程師；陳星（1988-），女，湖北仙桃人，三峽大學電氣與新能源學院，助教（湖北 宜昌 443002）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0118-02
單片機以其體積小、價格低、功能齊全、抗干擾性高、可靠性好、易于開發(fā)擴展等獨特特點，被廣泛應用于工業(yè)自動化及智能儀器儀表、通信設備、家用電器等各種設備儀器中。[1]“單片機應用技術”課程是本校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程等電氣信息類專業(yè)的主干課程，內容豐富，實踐性強。本文在分析本校電氣信息類專業(yè)“單片機應用技術”課程教學現(xiàn)狀的基礎上，探討了課程教學中存在的問題及相應改革措施，切實提高學生運用單片機解決實際問題的能力。
一、“單片機應用技術”課程教學現(xiàn)狀及存在問題
1.課程教學現(xiàn)狀
作為電氣信息類專業(yè)必修專業(yè)基礎課，本校電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程四個專業(yè)開設了“單片機應用綜合實驗”課程，3.5學分，總計56學時，其中理論課24學時，實驗課32學時。該門課程旨在使學生通過實驗加深對單片機結構及單片機指令系統(tǒng)的理解，培養(yǎng)學生運用單片機知識解決實際問題的能力，力求使學生在完成本門課程的相關實驗后，在分析問題的能力、動手能力及創(chuàng)新能力方面得到較大的提高，在今后的工作實踐中具備獨立設計、開發(fā)小型單片機應用系統(tǒng)及產品的能力。
課程一般在大二下學期和大三上學期開設，學生先選擇理論教學班（每班120人左右）學習單片機理論知識，理論部分以介紹51系列單片機為主，內容包括：單片機概論（2學時）、MCS-51單片機結構（4學時）、單片機指令系統(tǒng)及匯編語言程序設計（8學時）、MCS-51系列單片機的擴展（2學時，含最小系統(tǒng)與程序存儲器的擴展、數(shù)據(jù)存儲器的擴展、輸入/輸出口的擴展）、單片機機接口技術（8學時，含LED顯示接口、8255可編程I/O擴展、鍵盤與單片機接口、ADC0809的原理與應用、DAC0832的原理與應用）。理論課結束時教師對學生該課程的評定成績占課程總成績的30％。
理論部分學完后學生進入實踐教學環(huán)節(jié)（每班60人），二人一組，利用實驗箱完成10個基礎驗證型實驗，1個綜合型實驗，1個設計型實驗，主要實驗內容：實驗系統(tǒng)的組成及軟件編程、I/O口應用及擴展、定時器/計數(shù)器應用、串并轉換、8155的應用、A/D與D/A轉換、直流電機轉速測量與控制等。實驗課程結束后每人一組進行開卷考試，考試內容為實現(xiàn)單片機系統(tǒng)一個小的功能，成績占課程總成績的70%。
2.“單片機應用技術”課程教學存在的主要問題
（1）課程定位不準確，課程體系存在缺陷。長期以來，把“單片機應用技術”定位為專業(yè)基礎課，沒有考慮學生所學專業(yè)和今后就業(yè)去向，認為該門課程主要是了解掌握匯編語言、51系列單片機基本原理及編程基礎，培養(yǎng)學生自學能力，為后續(xù)掌握其他單片機的應用打下良好的基礎。但實際情況是除了參加各種學科競賽的學生自學其他單片機知識外，由于沒有后續(xù)課程支撐，大部分學生基本上只學了“單片機應用技術”課程中所涉及的內容，缺乏對單片機知識更進一步的綜合訓練，往往到畢業(yè)找工作時就表現(xiàn)出了這方面的缺陷。
（2）考核方式不合理。理論課環(huán)節(jié)采用隨堂測試的模式，理論平時成績和測試成績占課程總成績的30％，由于采用大班制教學，教師往往無法客觀評價學生真實的理論水平；實踐環(huán)節(jié)部分考勤占課程總成績的20％，考試占課程總成績的50％。目前的課程考核方式決定了學生重視實踐教學而輕理論教學，學生往往在理論課上不學習而來實驗室惡補，且學生理論基礎的缺失給實踐環(huán)節(jié)帶來很大困難，存在理論與實踐教學脫節(jié)現(xiàn)象，教師對學生實驗過程缺乏評價。
（3）實踐教學條件不足。目前本校每年有近千名學生進入實驗室完成單片機實踐教學環(huán)節(jié)，原有40套實驗設備（實驗箱+電腦）僅能勉強滿足教學要求，無法對學生開放；由于實驗箱內部硬件資源和結構固定，學生實驗時只需用導線連接部分模塊、輸入程序即可調試觀察實驗結果，并不能真正理解其硬件電路原理，更談不上硬件電路設計，限制了學生綜合分析設計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
（4）實驗教學模式落后。實驗課以教師為主，學生在規(guī)定時間內按照實驗指導書要求完成規(guī)定實驗內容，實驗程序大多參考實驗指導書所附參考程序，不利于發(fā)揮學生的主觀積極性，部分學生是懾于實驗考核的嚴格性來完成實踐環(huán)節(jié)；由于實行選課制，各專業(yè)學生混選，水平參差不齊，實驗課上指導教師要花大量的時間來講解實驗原理，無法針對專業(yè)要求進行專項訓練，更勿論因材施教。
二、“單片機應用技術”課程教學改革措施
針對課程教學中存在的主要問題，結合實驗室建設情況，本校從以下幾方面著手進行了課程教學改革：
1.明確課程定位，完善課程體系
課程定位為電氣信息類專業(yè)必修專業(yè)基礎課，經教師討論認為由于各專業(yè)依托行業(yè)背景不同，應區(qū)別對待：該門課程應作為自動化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課，強調工程實際應用能力培養(yǎng)，增加單片機系統(tǒng)的實踐環(huán)節(jié)教學；而對電氣工程及其自動化專業(yè)，由于其就業(yè)方向的特殊性，可以僅定位為專業(yè)基礎課。
課程內容上，隨著各種高性能、新型號單片機地推出，任課教師都有一個疑問：繼續(xù)給學生講授51單片機嗎，是講C語言還是繼續(xù)講匯編語言？經探討認為：目前51系列單片機在高校課堂仍屬主流，要把51單片機講好講透，確實提高學生動手能力和綜合素質，課堂上可引入其他型號單片機及單片機最新動態(tài)，通過引導學生完成綜述性論文開拓其視野，至于是用C語言還是用匯編語言的問題，認為作為基礎，學生應掌握匯編語言，更加清楚地了解單片機內部結構和其中內容變化，對有興趣有能力的學生可以作更高要求，如對畢業(yè)設計學生和參加各類學科競賽的學生要求可用C語言或C語言與匯編語言混合編程。
課程體系上，作為基礎內容將原來“單片機應用綜合實驗”課程理論部分剝離出來成為“單片機原理及應用”課程，32學時2學分，單獨考試，實踐課程仍為“單片機應用綜合實驗”，維持32學時不變；對自動化專業(yè)、電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)學生開設“課程設計”（1學分，必修）、“DSP技術與應用”（2學分，選修）、“嵌入式系統(tǒng)”（2學分，選修）作為進階，電氣工程及其自動化專業(yè)學生亦可選修；高階部分鼓勵學生積極參加校內外各項學科競賽和課外科技創(chuàng)新活動，激發(fā)學生的積極性，提高學生綜合應用和創(chuàng)新能力。
2.改革課程考核方式
原來“單片機應用綜合實驗”課程分成兩門課后，“單片機原理及應用”課程在上半學期學習，單獨考試，平時成績占30%，考試成績占70%，學生考試合格后下半學期再修“單片機應用綜合實驗”課程，確保學生進入實驗室之前已具備相應的理論基礎。“單片機應用綜合實驗”成績由平時成績（占20%）、作業(yè)成績（占20%）、考試成績（占60%）三部分組成，其中平時成績綜合實驗出勤、預習報告、實驗操作和實驗成功率等情況評定；作業(yè)成績主要考量學生實驗完成后相關知識的掌握情況；考試為一人一組上機開卷考試（資料僅限考生本人使用，不得使用移動存儲設備），評分內容含操作、硬件連接、程序編寫和實驗結果。考核方式的改革基本確保了學生成績評定的客觀公平，杜絕了渾水摸魚的現(xiàn)象，提高了學生的學習積極性。
3.改善實踐教學條件
本校新增了40套雷邁特公司的DPJ-H型單片機實驗箱及配套模塊，實驗箱采用“仿真式”設計思想，所有實驗模塊及CPU資源均對使用者開放，可結合Keil C51 μVision軟件和Proteus仿真軟件進行程序調試、固化，聯(lián)機或脫機驗證實驗結果，充分滿足“驗證式—模仿式—探索式—開發(fā)式”的由淺入深的各種實驗要求；購置了部分51實驗開發(fā)板和凌陽單片機開發(fā)板供學生選用，同時可提供分立器件和開放的創(chuàng)新實驗室，由學生自己制作系統(tǒng)版，完成感興趣的實驗內容，極大地激發(fā)了學生對單片機的興趣，提高了其硬件設計能力和動手能力。
4.改革實驗教學環(huán)節(jié)
（1）根據(jù)新的實驗設備，重新編寫了實驗指導書。筆者設計編排了軟件實驗、硬件實驗、系統(tǒng)設計三個方面共計16個實驗內容，其中驗證性實驗10個，綜合性實驗4個，設計性實驗2個，每個實驗均附有作業(yè)題，取消了參考程序，但驗證性試驗仍給出了參考程序流程圖。實驗指導書后附上了實驗模塊原理圖和仿真、開發(fā)工具使用說明，學生可以參考直接進行實驗。
（2）在理論和實踐教學中引入仿真開發(fā)工具Proteus。Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真軟件，可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設計等功能，是目前唯一能對各種處理器進行實時仿真、調試與測試的EDA工具。[2]對于各層次的實驗，學生都可結合Proteus與Keil C軟件進行仿真，基本了解掌握實驗內容，加強了對學生系統(tǒng)硬件設計能力的訓練。
（3）開放實驗室，提高學習過程的開放性。除了驗證性實驗外，在完成實驗作業(yè)、綜合性實驗和設計性實驗時實驗室對學生開放，指導教師主要通過啟發(fā)式教學引導學生進行思考和討論，讓學生建立“從頂向下”的系統(tǒng)學習和設計思維以及“從底向上”的系統(tǒng)構建方法，實現(xiàn)從以教師為主到以學生為主的教學模式的轉變。
（4）實行分專業(yè)選課，小班制試點。學生分專業(yè)選擇實驗教學班，有利于教師根據(jù)專業(yè)特點指導學生選擇完成相關實驗內容，針對專業(yè)應用方向加強訓練；考慮到自動化專業(yè)學生相對較少（每屆80人左右），對自動化專業(yè)試行小班制教學，實驗時每班40人，每人一組，教師可以很好地把握每個學生的情況，做到因材施教。
（5）以課外實踐促進學生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。對有進一步學習單片機應用技術要求的學生，采用“競賽+項目”的模式，鼓勵學生積極參加校內外各項學科競賽和課外科技創(chuàng)新活動，參與教師的科研項目，由淺入深提升學生應用單片機的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
三、結束語
經過近幾年來的不斷改革與探索，逐漸健全了“單片機應用技術課程”體系和教學內容、學生考評機制，改善了實驗教學條件，加大了實驗室開放力度，學生理論水平進步明顯，實驗效率和效果較以前得到大幅提高。“競賽+項目”的模式鼓勵了一批動手能力較強的學生進一步提升自我，參加各類學科競賽和課外科技活動均取得了較好的成績。課程實驗教學環(huán)節(jié)的改革帶動了本校其他電氣類專業(yè)實驗教學模式的改革，后續(xù)將進一步擴大小班制實驗教學的范圍、加大實驗室開放力度，不斷提高學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻：
[1]高健.目標教學法在單片機實驗教學中的應用[J].中國電力教育，
第3篇：單片機原理論文范文
關鍵詞： 《單片機應用技術》課程教學 課程改革 具體思路
1.引言
《單片機應用技術》是電氣工程及自動化類專業(yè)的核心專業(yè)課程，也是一門硬件與軟件相結合的實踐應用性極強的綜合性課程。這門課程涉及數(shù)字電路、微機原理、匯編語言程序設計等相關知識，邏輯嚴謹、內容抽象，不容易理解。教好《單片機應用技術》這門課程，是對教師在學識、能力、技巧諸方面的一種嚴峻考驗。目前，我校電專業(yè)《單片機應用技術》課程教學普遍存在的問題是，大部分學生在掌握基本理論的基礎上，只能看懂教師寫的程序，自己動手編寫程序普遍比較困難。因此，課程教學改革的目標是讓學生能積極動手，將所學的知識運用到單片機產品的設計開發(fā)上，能獨立設計制作一般的單片機控制電子產品，使這門課程成為學生所感興趣的課程。筆者以“培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，提高實踐動手能力”為目標，在《單片機應用技術》教學中從課程教學內容、教學方法、考核方法三個方面作了一些探討。
2.教學內容的探討
在單片機課程教學過程中，將單片機應用系統(tǒng)作為教學主線貫穿始終。在講授第一堂課時，首先向學生展示并演示單片機應用系統(tǒng)在日常生活中的典型應用實例，如電子時鐘系統(tǒng)、音樂電子琴系統(tǒng)等。通過演示學生建立了單片機應用系統(tǒng)的初步概念，直觀地感受到了單片機應用系統(tǒng)的實際應用，從而明確了本課程學習的目標。
改革教學內容，最重要的是對教學內容進行精選，突出實踐性環(huán)節(jié)。在教學中，教師應力求做到縱觀全書，抓住關鍵，突出重點，解決難點；把主要時間花在講解重要概念、基本原理和基本方法上，注重講清難點，分析并引導學生掌握課程內容的內在關聯(lián)性，而不是把一本書一堂課從頭講到尾。
《單片機應用技術》課程體系包括理論知識講授、實驗和課程設計三大部分，理論知識64課時，實驗12課時，課程設計2周。在理論課教學中，按照“理論教學以應用為目的，以必需、夠用為度”的原則，精選教學內容。單片機理論講授涵蓋的內容包括以下幾個方面的內容：
（1）單片機概念、發(fā)展概況、以51為核心的MCS-51系列及其廣泛應用。
（2）MCS-51單片機的邏輯結構，信號引腳，以及內部存儲器；單片機的I/O口的功能，以及時鐘電路與時序、復位方式和復位電路。
（3）單片機的尋址方式、指令系統(tǒng)和偽指令。
（4）程序設計的基本方法，要求學生能獨立編寫一些簡單的程序。
（5）中斷的基本概念、中斷源、中斷控制、中斷響應過程；定時/計數(shù)器的功能、控制寄存器及工作方式的應用。
（6）串行通信的基礎知識；MCS-51單片機串行口的UART結構及串行通信控制、MCS-51單片機串行口通信工作方式及其應用。
（7）I/O口的直接使用，I/O編址技術和I/O控制方式、簡單I/O擴展及用8155可編程接口芯片實現(xiàn)I/O擴展。
（8）鍵盤的接口設計和程序設計、LED顯示器的接口設計和程序設計。
（9）存儲器擴展機構及其實現(xiàn)、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展及其地址映像范圍。
（10）單片機與A/D、D/A轉換器的接口及其應用。
在設計實驗教學時，針對教學要點設計實驗內容，引導學生用不同的方法實現(xiàn)同一個任務，讓枯燥的理論知識融會貫通到實踐中去。具體實驗安排為：單片機實驗箱、仿真系統(tǒng)的認識；廣告燈實驗；定時/計數(shù)器實驗；中斷系統(tǒng)實驗；數(shù)碼管顯示實驗；串并口實驗六個實驗。
兩周的課程設計是學生進行單片機應用能力的綜合訓練，是建立在學生已學完理論課程及實驗教學和相關課程之后所進行的綜合實訓?？山o出若干題目，學生按照長處、性格，采取自愿的原則，組織若干個小組。在實施過程中，要求嚴格按照軟件工程的要求，完成實物的制作。要求給出具體的階段計劃、人員分工、設計說明書、原理圖、PCB圖、程序、測試計劃、測試方案、測試結果等。學生通過設計初步了解項目立項、方案論證、電子元器件的選型和焊接、硬件設計、軟件設計、系統(tǒng)調試等全過程，充分發(fā)掘學生的潛能和創(chuàng)新意識。另外，組織學生到實習基地實習，通過多種形式的實踐環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學生對于單片機系統(tǒng)的綜合分析能力和實際應用能力。
3.教學方法的探討
在教學方法上，教師不僅要向學生傳授知識，更要教會學生學習的方法，培養(yǎng)學生的知識處理及知識轉換能力和分析問題、解決問題能力及創(chuàng)新能力。
（1）在講解一個新的理論時，強調以實際應用引入理論體系。以一個具體的項目實例為主線，理論教學和實踐教學均圍繞如何實現(xiàn)這個項目進行。
比如在講MCS－5l單片機匯編語言程序設計時，通過具體的課題提出問題，比如“廣告燈如何控制？”“十字路通燈如何控制？”在講定時計數(shù)器時，給學生提出“電子鐘如何實現(xiàn)”的課題。每一章節(jié)圍繞“提出問題，思考問題，解決問題”的思路，使學生達到理解和靈活應用知識的目的，引導學生在不同的設計方案中尋求設計程序的最佳方案，激發(fā)學生的學習興趣和成就感。學生在學習單片機知識的同時學會解決實際工程應用問題的思路和手段，通過采用“教”“學”“做”合一的方法，筆者不僅向學生傳授了知識，而且教會了學生學習的方法，鍛煉了學生動手能力。
（2）在教學手段上，多媒體教學和板書教學相結合，教學內容中涉及邏輯圖、原理圖、結構圖等圖、表之類的知識時，采用多媒體教學更加直觀，比如單片機內部邏輯結構、中斷控制系統(tǒng)等內容采用多媒體教學。另外，用MCS-51仿真軟件直接在課堂上對程序進行運行調試、與理論配套的相關器件的演示等?；镜闹匾母拍罘磸蛷娬{，貫穿整個教學活動。
（3）硬件和軟件結合緊密是《單片機應用技術》課程的特點之一。在教學上筆者采取了一些教學方法，比如直觀教學法。在介紹“什么是單片機”時，將單片機芯片實物展示給學生，使學生了解到在這樣一個小小的集成電路芯片中集成了微型計算機的主要部件，用這種方法給學生建立起單片機的感性認識。在硬件知識的講解上，力求教學內容的條理性。比如，在講授“單片機中斷系統(tǒng)”時，畫出中斷過程結構圖，將中斷系統(tǒng)所有的知識點全部標識在結構圖中，按照“中斷源―中斷控制寄存器―中斷響應―中斷處理―中斷返回”的思路講解中斷系統(tǒng)，使學生有一個明確的學習思路。
在講解“程序設計”這一章時筆者作了這樣的處理：在順序、分支、循環(huán)三種結構的程序中各舉一個例子，重點放在講述解題思路上面，而將其它各種類型的程序設計的內容放在習題課中進行講解。這樣使得學生能夠及時將所學的理論應用于實踐，使前面提到的教學規(guī)劃得以實施。
（4）在組織課堂教學時，注意調動學生的主觀能動性，啟發(fā)學生，多用提問的方式，讓學生自己動腦筋解決問題。在每一章節(jié)中為幾個知識點設計提問和討論，使學生不是完全被動地聽課，而是邊學邊想、邊學邊問。另外，交互式教學方法在實踐中也是切實可行的。以學生為中心，進行分組教學，這樣既可以提高學生的自主性學好知識，又可以因材施教，更可以提高學生的團結與協(xié)作能力，而這種能力在產品開發(fā)過程中更是不可缺少的。
4.考核方法的探討
目前的考試形式尚存在諸多問題：
（1）考試內容不合理?？荚噧热菥窒抻诮滩?，每到期末復習時給學生劃范圍、定重點，這樣助長了一部分學生的惰性，有些學生會認為平時可以不來聽課，只要最后一節(jié)復習課來了劃好范圍就能過關，造成了學生實際掌握知識的程度和卷面成績不相一致的后果，嚴重降低了教學質量和教學意義。
（2）考試方式單一。考試閉卷多，開卷少；筆試多，口試、答辯方式少，理論考試多，技能、操作、實踐能力考查少；一次考試定結論多，數(shù)次考試綜合評價少。
（3）考試題型不合理?？陀^性試題比例大，而綜合性題少，這很不利于學生思維、分析、綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新精神的形成。
針對以上幾點問題，筆者對《單片機應用技術》課程的考核方法的改革提出以下幾點思考：
（1）豐富考試方法。根據(jù)《單片機原理及應用》課程的特點，我們可以采用筆試、口試、做設計、寫論文、進行實際操作，以及開卷、閉卷等多種方式。考試如果能夠強調能力，必然會引導教學走上“打好基礎、培養(yǎng)能力、發(fā)展智力”的正確軌道。
（2）改革考試成績評定分布?？记安粍澲攸c，嚴肅考場紀律。堅持集體閱卷，閱卷后對試卷進行分析。平時成績占40%，包括出勤、作業(yè)、課堂回答問題的能力；實驗占30%，包括實驗報告成績及實驗考試成績。這些在課程開始即告之學生。由于平時成績占比例較高，學生從一開始就會注意避免重理論、輕實際，重考試、輕能力的傾向。另外，教學結束后，教師根據(jù)學生的專業(yè)，以及學習情況讓學生按要求完成一個綜合設計實驗，作為學生本門課程總成績的加分項。
（3）合理分配考試題型。針對大綱的要求，教師應合理分配客觀題目和主觀題目的比例，注重考核學生熟悉運用知識的能力。
（4）建立考試結果分析制度，不斷總結教學經驗。當發(fā)現(xiàn)問題時，教師應及時糾正，拓寬、疏通教學質量的有效反饋渠道，建立健全溝通機制。
5.結語
《單片機應用技術》是高職電專業(yè)學生一門重要的技術課程，學好該課程不但要掌握硬件知識，還要掌握軟件知識，是學生感到最難學的一門技術課之一。筆者本著激發(fā)學生的學習興趣，擴大學生的知識面，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神的原則，提出了《單片機應用技術》課程改革的具體思路，所探討的教學的內容、方式和考核方法已經部分在實際教學過程中得到貫徹，有了一些初步的成果。《單片機應用技術》發(fā)展極快，要講好該門課程，教師要具有相當?shù)膶嵺`經驗和科研能力，并且要不斷地學習充實自己。教學是一門藝術，教學過程是一項復雜的系統(tǒng)工程，要建立一個完善的、更加合理的單片機課程教學體系，我們還需要不斷地進行探索和實踐。
參考文獻：
［1］謝敏.單片機應用技術［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2008.
第4篇：單片機原理論文范文
電氣工程及自動化
基于單片機的風扇速度控制設計
一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義
單片機因其體積小，抗干擾能力強、而且使用靈活方便，成本低等特點，它的應用范圍非常廣泛，尤其是他強大的面向控制能力，已深入工業(yè)控制、軍事裝置、家用電器等各個領域，應用前景十分廣闊。單片機按照應用的系統(tǒng)結構不同，可分為總線方式和非總線方式。采用總線方式的應用系統(tǒng)多屬于較復雜的系統(tǒng)，比如智能儀表、工控系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等。非總線方式的應用系統(tǒng)多屬于小型控制。按照應用范圍的不同，可分為通用型和專用型。
目前我國普遍采用4位、8位或16位，對于單片機還處于低檔的應用，而對于那些宏單片機、DSP等高檔的應用還是空白。而國外很多公司都推出了自己的單片機系列，如Intel公司推出的MCS-96/196系列，Rockwell公司的6501、6502，日立公司的H8/3048系列等。目前單片機的應用領域有以下四大領域：一是家用電器業(yè)。單片機個傳統(tǒng)的機械產品結合，構成新型的機、電、儀一體化產品，如洗衣機、電腦空調機等。二是通訊行業(yè)。最有代表性的就是手機。三是智能儀表應用。單片機的體積小、成本低、控制力強等特點，使儀器儀表重量大大減輕，又有很高的性價比，如數(shù)字式RLC測量儀。四的在計算機外設中的應用。如在接口中采用單片機進行控制管理、數(shù)據(jù)采集、多路分配管理等。
我國在將來很長的一段時間里，8位單片機還將是主流產品，因為8位單片機很好用，有豐富的功能，現(xiàn)在無論是國內還是國外，都還是以8位為主。4位單片機由于功耗較低，在國內也有一定的市場比例。目前世界各國的單片機發(fā)展各有不同。美國單片機的發(fā)展趨勢主要是從8位到16位和DSP過度，歐洲等國家單片機主要應用于工業(yè)，因此仍以8位為主，主要以功能和運行速度的發(fā)展為主。我國對于單片機的需要目前主要是家電類等消費品為主，8位單片機有很大的市場分額和發(fā)展空間。國內也急需這方面的人才。
盡管單片機的發(fā)展迅速，其發(fā)展方向不外忽以下幾點：一是微型單片化。現(xiàn)在的產品普遍向小型化、輕型化發(fā)展，就需要單片機在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看門狗（Watchdog）、LCD控制器等。隨著半導體技術的發(fā)展，片上系統(tǒng)（SOC）的發(fā)展前景很好。二是低功耗CMOS化?，F(xiàn)在單片機的功耗普遍在100mW左右，許多生產廠家采用CMOS工藝，使單片機更適合在電池供電場合，今后也是單片機發(fā)展的主要趨勢之一。三是大容量、高性能化。隨著CPU的發(fā)展，單片機的處理數(shù)據(jù)能力大大提高，內部時序也加以改善，ROM的存儲容量也大大提高，又加入了低噪聲技術，加強了中斷、定時控制。四是在接口方向的發(fā)展?，F(xiàn)在許多新型單片機的接口，從類型和數(shù)量上有了很大的發(fā)展，如有些可以直接驅動液晶顯示管LCD、有些可以直接輸出大電流和高電壓等。
21世紀是“數(shù)字化”的時代，單片機的發(fā)展有著翻天覆地的變化，各種型號、功能的單片機應用于人們生產和生活中的各個領域。單片機的發(fā)展逐漸取代了由傳統(tǒng)模擬電路作為電機的控制器，因此單片機在家電方面的應用已經十分普遍，比如電風扇、洗衣機、空調等。+電動機是將電能轉換成機械能的機電裝置。1821年英國科學家法拉第首先提出電動機原理。1834年，德國的雅可比第一個發(fā)明了直流電動機。1879年，西門子公司用直流電動機驅動電車。1888年發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動機。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動機構想。至今為止，電動機發(fā)展迅速，電機理論、設計及制造工藝得到逐步的完善和提高，廣泛應用與現(xiàn)代的各種機械生產領域。如在機械制造工業(yè)、輕重型制造工業(yè)、運輸行業(yè)、農業(yè)生產等各個領域，電動機以不同的種類和功能發(fā)揮著重要的作用?？梢赃@么說，電動機的出現(xiàn)使社會生產力大大提高，促進了社會的發(fā)展。
隨著時代的進步和科技的發(fā)展，電機調速系統(tǒng)在工農業(yè)生產、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調速的研究有著積極的意義.長期以來，直流電機被廣泛應用于調速系統(tǒng)中，而且一直在調速領域占居主導地位，這主要是因為直流電機不僅調速方便，而且在磁場一定的條件下，轉速和電樞電壓成正比，轉矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經濟地調節(jié)速度。因此采用直流電機調速可以得到良好的動態(tài)特性。由于直流電動機具有優(yōu)良的起、制動性能，宜與在廣泛范圍內平滑調速。在軋鋼機、礦井卷機、挖掘機、金屬切削機床、造紙機、高層電梯等領域中得到廣泛應用。近年來交流調速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流控制系統(tǒng)畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流系統(tǒng)的基礎，長期以來，由于直流調速系統(tǒng)的性能指標優(yōu)于交流調速系統(tǒng)。因此，直流調速系統(tǒng)一直在調速系統(tǒng)領域內占重要位置。
選取本課題的意義在于單片機的發(fā)展極為迅速，以其獨特的結構和性能，滲透到各個領域，產生了極大的影響。研究單片機、學習單片機，是社會發(fā)展的必然趨勢，單片機有著其廣闊的發(fā)展空間和社會價值。通過研究用單片機遠程發(fā)射紅外線來控制電動機的轉速，從而達到控制風扇速度控制，能使使用者操作起來更加方便。
二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：
1、單片機主芯片的選擇；
2、電機控制系統(tǒng)設計；
3、遙控器的設計；
4、用數(shù)碼管顯示檔位；
5、PWM的產生；
6、按鍵開關的設計。
三、研究步驟、方法及措施：
1、學校提供硬件材料、有關工具器件和實驗制作場所；
2、查閱大量的相關資料和書籍；
3、與同類的論章進行對比，完善自己的設計思路；
4、系統(tǒng)的總體方案設計：發(fā)射部分和接收部分；
5、系統(tǒng)硬件電路的設計；
6、系統(tǒng)的軟件設計
7、論文的修改及潤色。
四、參考文獻
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第5篇：單片機原理論文范文
關鍵詞:單片機系統(tǒng);綜合實踐課程;實踐教學
abstract: single-chip system design is a practical application and have a strong curriculum. in order to fully stimulate the creativity of students so that students are familiar with single-chip application system and development process, to master the single-chip design and development of the principle, we created an integrated single-chip system design practice courses. this article describes the practice of integrated curriculum implementation plan, gives a typical example of the design. after several years of teaching practice, this course has been a good teaching results.
key words: single-chip system; the practice of integrated curriculum; teaching practice
1 前言
單片機系統(tǒng)設計是一門實踐性、應用性很強的課程。傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)設計實驗教學,具有:①實驗應用機會少;②缺乏具體的實驗教學內容和完善的考試、考核方法;③驗證性多,創(chuàng)新性少;④實驗教學內容與實踐應用脫節(jié)的弊端[1]。這樣的教學模式和方法,很難讓學生完全掌握單片機系統(tǒng)設計的基本原理和開發(fā)方法,更不用說培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。因此,為了培養(yǎng)和訓練學生具備獨立設計簡單的單片機應用系統(tǒng)、編寫系統(tǒng)控制程序的能力和技能,激發(fā)學生的創(chuàng)造力,我校在學生完成了《單片機系統(tǒng)設計》的理論課和匯編程序設計、七段數(shù)碼顯示、鍵盤掃描、ad轉換、串行通訊等實驗教學后,特開設了為期2周的綜合實踐教學環(huán)節(jié)。此教學環(huán)節(jié)讓學生完成一個單片機系統(tǒng)的設計、開發(fā)、調試的完整過程,整個綜合實踐教學環(huán)節(jié)完成后,學生對單片機系統(tǒng)的學習和應用興趣更濃了,而且具備了自行設計、開發(fā)簡單的單片機系統(tǒng)的能力。
2 任務與要求
利用偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)構成簡單實用的單片機系統(tǒng),要求如下:
(1)充分應用mcs-51系列微處理器和偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)所提供的硬件資源,自由選題實現(xiàn)一個簡單實用的單片機系統(tǒng)。
(2)要求具備必需的人機接口。
(3)可以選用匯編或c51語言進行控制程序開發(fā)。
設計的系統(tǒng)性能如下:
(1)系統(tǒng)運行穩(wěn)定,具有一定的抗干擾和故障自測能力。
(2)系統(tǒng)設計安全可靠,具有出錯報警和應急關閉能力。
(3)系統(tǒng)精度達到一般民用品的基本要求。
(4)人機接口界面友好、直觀、操作簡單。
另外,我們提供了一些選題供學生拓展思路,主要有:
(1)出租車計價器。
(2)溫度控制系統(tǒng)。
(3)可編程交通燈系統(tǒng)。
(4)pwm電機調
速系統(tǒng)。
(5)數(shù)字溫度計。
(6)數(shù)字頻率計。
3 設計范例
3.1 pwm電機調速系統(tǒng)
pwm電機調速系統(tǒng)如圖1所示,系統(tǒng)包含電機驅動電路和測速電路,兩者構成閉環(huán)系統(tǒng)。電機驅動采用脈寬pwm調壓電路,測速電路的核心部件是霍爾元件。
圖1 pwm直流電機調速系統(tǒng)原理圖[2]
霍爾元件是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關的場合中使用。在外磁場的作用下,當磁感應強度超過霍爾元件導通閾值bop時,霍爾元件輸出管導通,輸出低電平。若外加磁場的b值降低到brp時,輸出管截止,輸出高電平。在直流電機的轉盤上粘貼著一枚小磁鐵,霍爾元件安裝在轉盤附近,每當磁鐵靠近霍爾元件時霍爾元件導通,輸出低電平,遠離時霍爾元件截至,輸出高電平。這樣,直流電機轉動一圈,霍爾元件就會輸出一個脈沖,通過這個原理能夠測出電機的轉速。
pwm是單片機系統(tǒng)中常用的模擬量輸出方法,通過外接的轉換電路,可以將脈沖的占空比轉化成電壓。直流電機的轉速和驅動電壓呈近似線形關系,改變脈沖的占空比,就可以改變直流電機的轉速。
系統(tǒng)結構圖如圖2,閉環(huán)工作時,測速電路測得的轉速和給定的轉速相減獲得差值e,根據(jù)差值e運用pid增量控制算法獲得控制量,即占空比,通過mcs-51的口線輸出給定占空比的脈沖,再通過轉換電路轉化成電壓來驅動直流電機。系統(tǒng)控制算法采用增量型pid控制算法,如果k時刻電機當前轉速是y(k),給定轉速是r(k),pid控制器輸入信號為e(k),輸出信號為u(k),則離散的pid遞推算法如下:
圖2 pwm直流電機調速系統(tǒng)結構圖
3.2 數(shù)字溫度計數(shù)字溫度計的核心電路——溫度傳感器調理電路如圖3所示,溫度傳感器采用負溫度系數(shù)的熱敏電阻(ntc),ntc的阻值隨著溫度的上升而非線性下降,具體溫度-阻值特性為
(4)
式中,rt 、 rt0是溫度分別為t、t0 時的電阻值;b為負溫度系數(shù)熱敏電阻的材料常數(shù)[3]。
固定電阻和ntc組成的電阻橋輸出電壓隨ntc阻值的變化而變化,這種變化經過差動放大器的放大后送給ad轉換器轉換成數(shù)字量,具體轉換遵循以下公式:
(1) 電橋輸出電壓u
(5)
(2) 差動放大器輸出電壓 u'(一般r7=r8,r9=r10)
圖3 數(shù)字溫度計原理圖[2]
一般情況下,會事先根據(jù)ntc的溫度-阻值特性計算出一張溫度-阻值對應表。根據(jù)ad轉換的數(shù)字值逆運算獲得當前ntc的阻值,再根據(jù)ntc的溫度特性表運用分段查表和表項間線性運算就可以獲得當前溫度值,把當前溫度在輸出設備(如七段數(shù)碼管、lcd)上顯示出來就構成了完整的數(shù)字溫度計。本范例也可在其他溫度測量的系統(tǒng)中應用。
3.3 出租車計價器
出租車計價器是一個較實用的設計范例,它的結構如圖4。出租車計價器包含里程測量電路、實時時鐘電路和人機接口。
出租車計價器里程測量的核心部件是霍爾元件,具體電路和圖1的測速電路一樣。在輪胎的轉軸上粘貼了6個小磁鐵,輪胎轉動一圈,霍爾元件就會輸出6個脈沖,對脈沖進行計數(shù)就可以獲得輪胎轉動的圈數(shù),圈數(shù)乘以輪胎的周長就可以獲得車輛行駛的里程數(shù)。
圖4 出租車計價器結構框圖
一般情況下,出租車白天和晚上的里程單價并不一樣,因此需要一個實時時鐘來獲得當前時間。ds1307是一個i2c總線的實時時鐘(rtc),在外部電池的供電下,它能提供高精度的年月日時分秒bcd碼時間。另外,它還包含56字節(jié)的非易失性sram(nv
sram),可以用來保存系統(tǒng)的設置信息。
顯示設備可以采用七段數(shù)碼管或lcd,用來顯示當前時間、行駛里程數(shù)、里程單價、和行駛
里程價格等信息。還需要少量的按鍵或矩陣式鍵盤用于輸入里程單價、開始計價、清零、時間設置等操作。
4 實施過程
4.1 根據(jù)任務與要求進行總體規(guī)劃與設計
這個過程包括:
⑴ 課題選擇。
⑵ 硬件模塊的選擇和設計。
⑶ 軟件整體流程的設計。
⑷ 查找各種所需資料。
綜合實踐課題題目是不是新穎,是不是能夠激發(fā)學生的創(chuàng)造性和好奇心,直接影響學生實驗的積極性,有的學生覺得做實驗非常無聊,就是因為他們的好奇心和熱情沒有被激發(fā)起來。而集知識性、趣味性、創(chuàng)造性于一體,能應用所學知識解決具體問題的綜合實踐課題,是本綜合實踐的最大亮點,也是本教學環(huán)節(jié)區(qū)別于其他教學環(huán)節(jié)的標志。我們要求學生思考在實際生活中能應用單片機系統(tǒng)技術能解決的具體問題,并且考慮偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)所能提供的硬件資源,選擇一個有自己特色、能在兩周內獨立完成的題目,題目要求新穎,鼓勵創(chuàng)造性的思維,并且能解決實際生活中的具體問題。
受限于實驗條件,硬件設計無法完全按照單片機系統(tǒng)設計的一般方法和標準步驟來實施。在教學過程中,我們要求學生可以根據(jù)偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)所提供的硬件資源自主地完成硬件部分的理論設計,也可以不完全局限于此實驗平臺進行理論設計。理論設計完全遵循單片機系統(tǒng)設計的一般流程,學生自己查閱資料,設計硬件電路圖。指導老師對硬件部分的理論設計進行評審后,再根據(jù)具體的實驗平臺指導學生完成課題。
軟件設計可以采用匯編語言或keil c51高級語言開發(fā)環(huán)境來實現(xiàn),這兩種軟件開發(fā)環(huán)境是當前mcs-51系列單片機系統(tǒng)開發(fā)的主流環(huán)境。根據(jù)學生選題的特點,指導學生選擇較為容易實現(xiàn)的開發(fā)環(huán)境。
4.2 根據(jù)總體規(guī)劃實施軟硬件的開發(fā)與設計
這個過程包括:
⑴ 硬件連接。
⑵ 軟件編程。
⑶ 軟硬件聯(lián)調。
在這一過程中主要培養(yǎng)學生的硬件設計能力、編程能力和積累軟硬件調試經驗,熟練掌握單片機系統(tǒng)中人機接口的設計、控制算法設計、硬件驅動程序設計,體會理論與實踐之間的差別,對單片機系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)由理性認識轉化為感性認識,激發(fā)學生的求知欲望,鍛煉學生克服困難解決問題的能力。
4.3 交流總結
在2周的綜合實踐中抽出一天時間讓能力較強的學生陳述他的設計思想和設計過程、設計中的難題和解決方法以及自己的心得體會。讓進展不順的學生提出他在設計中沒能解決的難題,全班同學共同討論,集思廣益,找到解決問題的方法。這樣可以使學生互相學習,取長補短,拓寬知識面,活躍思維,能在以后的工作和學習中更好地完成任務。
4.4 完成實踐報告及驗收評分
最后兩天是綜合實踐報告的完成階段,在進行了兩周的綜合實踐以后有必要好好地總結一下,把自己在綜合實踐中所學到的知識以文字的形式表述出來,這樣更有助于水平和能力的提高。
實踐報告完全按照畢業(yè)論文要求書寫,包含中英文摘要、設計任務與要求、系統(tǒng)結構及工作原理、主要單元電路的設計過程、控制軟件的編寫及調試、測試數(shù)據(jù)及調試中故障分析、收獲和體會、參考文獻等部分。要求學生重點講述清楚故障分析和收獲體會。
綜合實踐成績由平時表現(xiàn)、實踐報告、設計成果、創(chuàng)新點4部分組成,成績構成比例是2:3:4:1[4]。
5 效果
> 經過幾年的教學實踐,單片機系統(tǒng)綜合實踐教學環(huán)節(jié)取得的效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)讓學生掌握了單片機系統(tǒng)設計的一般原理及其基本的實現(xiàn)過程,實現(xiàn)了從理論向實際的遷移,強化了學生所學的知識。
(2)讓學生掌握了單片機系統(tǒng)硬件、軟件設計的基本方法,具備了軟硬件相結合的系統(tǒng)設計的基本能力和調試經驗。
(3)本綜合實踐的課題真實性很強,讓學生經歷了單片機系統(tǒng)設計的全過程,提高了學生的研制開發(fā)能力和創(chuàng)新能力。
(4)本綜合實踐涉及到多學科、多知識點,是計算機軟硬件知識的大綜合。經過綜合實踐,學生運用所學知識分析解決問題的能力有了較大的提高,完成了多學科知識的融會貫通。
參考文獻
[1] 羅鈞,廖紅華,付麗,黃勇.單片機實驗教改與創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的關系[j]. 實驗室研究與探索,2006,25(8):958-959
[2] 南京偉福實業(yè)有限公司. 偉福lab6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)實驗說明書[eb/ol] .
第6篇：單片機原理論文范文
關鍵詞: 單片機 Proteus 網絡化虛擬單片機 開放實驗室
1.引言
高校實驗室不僅要滿足課程實驗的需要,而且要為科研和學生的個性化發(fā)展提供基地。它是培養(yǎng)具有工程實踐能力應用型人才的重要保障,直接影響著創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質量。實驗室的建設和管理是教學改革的重中之重,其中實驗室的開放是實驗室生命的源泉,而這一點常常被人們忽視[1]。我通過分析所在學校單片機專業(yè)實驗教學的特點,以及單片機實驗室教學中存在的問題,提出了網絡化虛擬單片機開放實驗室的建設方法,并根據(jù)學校現(xiàn)狀,對實驗室的網絡化和單片機實驗平臺的虛擬化,以及實驗室開放管理等方面進行了探索研究。
2.單片機實驗室現(xiàn)狀
《單片機原理及系統(tǒng)設計》課程的特點是應用性強,要求有較多的動手實驗。實驗室的開放性與硬件實驗資源的充足程度是讓學生有更多動手實踐機會的關鍵所在。目前,我校單片機實驗教學平臺結構如圖1所示。主要存在如下不足。
2.1實驗條件不足,開放度不夠。
目前,很多學校都嘗試開放實驗室,希望能夠讓學生變被動學習為主動探索,這有利于培養(yǎng)學習的創(chuàng)新精神和實踐能力,提高綜合素質。但是,由于實驗條件所限,往往效果都不盡如人意。以我院為例,《單片機原理及系統(tǒng)設計》實驗室的硬件情況是約20臺套實驗硬件平臺,開設實驗時,每組3―4人。這樣,每次操作的學生只有1―2人。另外,實驗課程平均每學期80學時,而實驗室開放時間大約50學時/學期,其他時間基本都是空閑的。顯然,由于實驗硬件條件、時間和空間所限,該實驗課程的開設條件不能為學生提供更多的動手機會。
2.2實驗教學內容陳舊,實驗缺乏創(chuàng)新。
由于實驗教學時數(shù)所限,學生在實驗課程中的教學內容都相對簡單,并且大部分的實驗都是驗證性實驗。按照實驗指導書提供的操作步驟,學生在整個實驗過程中都是“傻瓜式”操作。對于不善于思考的學生,不能很好地起到思維訓練的教學目的。另外,學生所做的實驗內容都相對較固定。由于硬件實驗箱所限,學生不能靈活完成綜合性的設計性實驗內容。這一點不足,在每學期學生做課程設計的時侯,顯得尤為突出。
2.3設備管理維護困難。
由于在實驗過程中,學生的流動性比較大,常常出現(xiàn)實驗箱中元器件燒壞、實驗臺式電腦的軟件平臺丟失文件和其他的一些問題。這些問題給實驗室的管理和維護都增加了不少人力和硬件成本。另外,對于開放實驗室時間,需要額外為安排工作人員負責管理實驗室,這也增加了管理成本。
3.基于Proteus的網絡化虛擬單片機開放實驗室
通過以上對我院《單片機原理及系統(tǒng)設計》實驗室、實驗課程與管理方面存在問題的分析,論文下面對具有網絡化的單片機開放實驗的建設方案進行了研究和探索。
3.1 Proteus的功能。
Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析、實物仿真與印制電路板設計軟件,它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路,軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件與外部設備,以及各種虛擬儀器,特別是它具有對單片機及其電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。它支持的單片機類型很多,支持大量的存儲器和芯片,并在同類產品中具有明顯的優(yōu)勢,是未來單片機系統(tǒng)設計開發(fā)的新趨勢之一[2]。Proteus有相應的網絡版產品,支持局域網聯(lián)網工作,這使得建立虛擬開放的單片機仿真實驗室成為可能。
3.2網絡化單片機虛擬實驗平臺。
針對現(xiàn)有實驗平臺存在的不足,充分利用Proteus軟件的強大單片機和電路仿真功能,以及支持網絡平網功能的特性,結合我院實際情況,我構建了以下網絡化單片機虛擬開放實驗室平臺,如圖2所示。
網絡化的單片機虛擬開放實驗室總體上包括3部分內容。第一部分是整個網絡的管理部分,即圖中的網絡管理中心部分。該部分的主要功能是完成整個網上開放實驗室的服務器部分。Proteus服務器上需要安裝網絡版的Proteus軟件,該軟件是進行校園內網上單片機系統(tǒng)設計和模擬仿真的基礎軟件。整個網絡管理中心網絡通過校園網與學生宿舍和實驗室(教師辦公室)相連,以便于用戶隨時可以在網絡上進行“開放”的單片機系統(tǒng)仿真實驗。第二部分是校園網部分。該部分基于我校現(xiàn)成的校園網絡環(huán)境,提供虛擬開放實驗室的網絡和計算機平臺。第三部分是分布在校園內的各種Proteus客戶終端?？蛻艚K端主要由兩大類用戶構成,即宿舍內的學生個人電腦和實驗室、辦公室的電腦。所有的客戶端需要安裝Proteus的客戶端程序。客戶端通過校園網絡可以隨時使用網絡中心服務器上的資源包。
3.3網絡化虛擬單片機開放實驗平臺的優(yōu)點。
首先,現(xiàn)有電子類實驗室是封閉式的實驗教學模式,即在規(guī)定的課時時間內,學生在規(guī)定的場地內,進行規(guī)定的實驗內容;現(xiàn)有的各種電子類教學實驗,基本是進行固定程式的驗證式實驗,實驗所用的元器件,線路板已選好,學生所做的工作僅是對實驗箱連連線,使用一下測試儀器、儀表,建立相應概念而已。理論上,以上不足都不利于鞏固所學內容、提高實驗效果;不利于提高學生的學習積極性和培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。當采用基于Proteus的網絡虛擬實驗室,有利于克服以上不足。
其次,在實踐方面,基于Proteus的網絡虛擬實驗室,一方面,解決了時間與場地的限制(建立Proteus的網絡服務器,只要有網絡,隨時隨地都可以登錄服務器學習),使學生能有充夠的時間深入了解及研究實驗的內容,學生對實驗的興趣也得到了鼓勵和保護。另一方面,有利于學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)?；诰W絡的Proteus虛擬實驗室,使得以下過程成為可能:學生從有一個概念(或想法)開始,然后著手電路原理圖的設計、編寫程序代碼、調試、PCB設計,最后形成產品的整個開發(fā)過程的訓練。
最后,利用Proteus軟件建立的單片機虛擬實驗室,只要配備相應的軟件,就可以作為電路分析、電子技術、嵌入式等課程的虛擬實驗平臺。因此,該實驗平臺將是一個多功能的、先進的、創(chuàng)新型的、易于管理和維護及低投入高回報的實驗平臺。
4.結語
網絡化虛擬單片機開放實驗室不僅合理利用了學生個人的電腦資源,在開發(fā)和網絡化的實驗環(huán)境中學生隨時都可以做實驗,而且網絡化的平臺降低了管理人員的數(shù)量和維護工作量。該平臺能給予學生更大的自由度,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,極大地提高實驗教學質量。
參考文獻:
[1]謝玲等.高校開放嵌入式實驗室的探索[J].計算機教育,2010,(7):55-57.
第7篇：單片機原理論文范文
關鍵詞 交通事故隱患檢測自動報警裝置；道路交通事故；單片機
中圖分類號U12 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0170-02
1研究背景
目前，雖然交警部門可通過監(jiān)控實時掌握交通事故現(xiàn)場狀況，但根據(jù)對北京交通控制中心調查發(fā)現(xiàn)[1]，雖然北京的數(shù)字監(jiān)控點有400多個，但大屏幕上一次只能顯示48個，需要人工不斷地切換，很多事情報告還是依賴“122接處警”系統(tǒng)，然后通過調出數(shù)字監(jiān)控核實，確定之后安置警力去解決。如果采用隱患檢測自動報警裝置，可提前將汽車出現(xiàn)的非正常運行狀態(tài)反饋到監(jiān)控中心。國外研究表明，自動切換監(jiān)控屏幕進行可能發(fā)生事件車輛的重點監(jiān)控能夠減少事件持續(xù)時間5min~8min。因此設計自動報警裝置，讓大屏幕進行自動切換屏幕和監(jiān)控，具有重要價值。
2本文設計思路
事故隱患檢測自動報警裝置安裝在汽車發(fā)動機和汽車車頭處，根據(jù)已知汽車制動加速度和紅外線測速模塊所測得的汽車行駛速度計算出安全距離，再通過超聲波測距模塊檢測出本汽車與前方汽車的距離，若小于安全距離時，自動報警。
報警裝置設計思路及結構原理圖如圖1所示。
3安全距離的確定[2]
1）駕駛員反應時間經過的距離,t1為反應時間，取為0.3s；
2）制動器作用時間t2經過的距離；
3）持續(xù)制動時間t3經過的距離,為附著系數(shù)，本文取為0.8；
4）汽車的安全距離:。
4測距模塊設計
系統(tǒng)主要由單片機[3]系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分組成。采用AT89S52來實現(xiàn)對紅外接收芯片和超聲波轉換模塊的控制。
4.1超聲波測距原理[3]
單片機用P1.0端口輸出超聲波轉化器所需的40KHz方波信號，利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅動，位碼用PNP三極管驅動。超聲波測距原理框圖：
4.2超聲波發(fā)送和接受電路設計
壓電超聲波轉換器的功能是利用壓電晶體諧振工作。內部結構圖3所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，這時它就是一超聲波發(fā)生器；如沒加電壓，當共振板接受到超聲波時，這時它就成為超聲波接受轉換器。
超聲波接收器的電路采用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。
4.3軟件設計
如圖4所示，首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器T0工作模式為16位的定時計數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端P0和P2清0。然后送出一個超聲波脈沖，延遲0.1ms后，打開外中斷0接收返回的超聲波信號。當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離。
5轉速測量模塊設計
測量轉速的模塊由信號預處理電路、單片機STC89C52、系統(tǒng)化LED顯示模塊、串口數(shù)據(jù)存儲電路和系統(tǒng)軟件組成。
5.1信號調理電路設計[4]
光電傳感器首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件將光信號轉換成電信號。論文選用紅外光二極管做系統(tǒng)測量的光源。本設計采用高性能集成四運放LM324來進行光電信號調理電路設計。為了達到預定效果，對系統(tǒng)運動MULTISIM 8進行模擬仿真，并利用模擬仿真結果對有關元器件進行參數(shù)設定。如圖5所示是模擬仿真圖及其仿真結果。
5.2單片機
圖6是AT 89S52單片機引腳分布和最小系統(tǒng)圖。單片機的引腳除了電源、復位、時鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設置的。
5.3無線傳輸模塊設計
如圖7顯示的是用于無線傳輸?shù)臄U展示意圖，將單片機所有引腳引出，便于進行無線傳輸模塊的擴展。
6結論
本文進行了道路交通事故隱患檢測自動報警裝置的設計。該設計將時時檢測汽車的行駛速度和汽車與前方汽車的距離，當其與前方小車距離小于單片機計算所得的安全距離時，會自動通過GSM模塊報警提醒駕駛員注意并且將報警信息傳遞給指揮中心。
參考文獻
[1]揚兆升.城市道路交通系統(tǒng)智能協(xié)同理論與實施方法[M].中國鐵道出版社.
[2]葉瑋瑋.高速公路上汽車行駛的安全距離研究[J].技術物理教學.
第8篇：單片機原理論文范文
實驗操作是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，實驗報告必須在科學實驗的基礎上進行，實驗報告的撰寫是知識系統(tǒng)化的吸收和升華的過程，實驗報告應該體現(xiàn)完整性、規(guī)范性、正確性、有效性。現(xiàn)將撰寫實驗報告的有關內容說明如下：
1．實驗名稱
2．實驗目的
本次實驗所涉及并要求掌握的知識點。
3．實驗內容與實驗步驟
實驗內容、原理、原理圖分析及具體實驗步驟。
4．實驗環(huán)境
實驗所使用的器件、儀器設備名稱及規(guī)格。
5．設計實驗數(shù)據(jù)表格
6．實驗過程與分析
詳細記錄在實驗過程中發(fā)生的故障和問題，并進行故障分析，說明故障排除的過程及方法。
根據(jù)具體實驗，記錄、整理相應數(shù)據(jù)表格、繪制曲線、波形圖等，并進行誤差分析。
7．實驗結果總結
對實驗結果進行分析，完成思考題目，總結實驗的心得體會，并提出實驗的改進意見。
注：1．前5項必須在做實驗之前完成，并由指導教師簽字后才能做實驗。
2．對于學生自擬實驗題目、參與科研、創(chuàng)新實驗等形式實驗項目的實驗報告可采用論文、實驗總結報告等形式完成。
3．此封皮標準頁面為16K，實驗報告：實驗名稱：
熟悉PIC系列單片機的開發(fā)環(huán)境及簡單編程
實驗目的：
1. 通過順序結構的簡單程序設計，熟悉PIC系列單片機的開發(fā)環(huán)境，掌握基本應用步驟和命令；
2. 熟悉匯編語言指令，掌握基本的程序設計方法。
實驗環(huán)境：
PC計算機 MAPLAB編譯環(huán)境
實驗原理 ：
實驗一：交換兩個寄存器內容（例如交換f10H和f11H的內容） 實驗過程比較簡單，無分支程序，而且思路十分清晰，難度不大。
實驗二：(選作)將某一寄存器內容中的奇偶位數(shù)據(jù)交換。
本實驗的思想是：將寄存器中數(shù)據(jù)同10101010二進制數(shù)相與，得到原數(shù)據(jù)的奇數(shù)位，并向右移一位后存至一個寄存器，作為結果數(shù)據(jù)的偶位數(shù)；再將寄存器中數(shù)據(jù)同01010101二進制數(shù)相與，得到原數(shù)據(jù)的偶數(shù)位，并向左移一位后存至另外一個寄存器，作為結果數(shù)據(jù)的奇位數(shù)。最后，將這兩個寄存器中的數(shù)字進行或運算，得到結果。
實驗中，使用了RO作為記錄原數(shù)奇位數(shù)的寄存器，RE作為記錄原數(shù)偶位數(shù)的寄存器，RN作為記錄員數(shù)據(jù)的寄存器，RR作為記錄結果的寄存器。
實驗程序：
實驗一：
LIST P=16C54
RA EQU 10
RB EQU 11
RT EQU 12
ORG 1FFH
GOTO MAIN
ORG 0
MAIN NOP
MOVLW 0
MOVWF RT
MOVLW 15H
MOVWF RA
MOVLW 3AH
MOVWF RB
MOVF RA,0
MOVWF RT
MOVF RB,0
MOVWF RA
MOVF RT,0
MOVWF RB
END
實驗二：(選作)
LIST P=16C54
RO EQU 10
RE EQU 11
RN EQU 13
STATU EQU 3
CARRY EQU 0
RR EQU 12
ORG 1FFH
GOTO MAIN
ORG 0
MAIN NOP
MOVLW 99H
MOVWF RN; GIVE VALUE
ANDLW B'10101010'
MOVWF RE
BCF STATU, CARRY
RRF RE; ODD->EVEN
MOVF RN,0
ANDLW &nbs p; B'01010101'
BCF STATU, CARRY
MOVWF RO
RLF RO; EVEN->ODD
MOVF RO,0
IORWF RE,0; ADD THE TWO PARTS OF THE NUMBER BY OR THEM
MOVWF RR
END
調試結果：
實驗一結果：
1、賦值后
2、調換中
3、調換后
實驗二結果：
1、賦值后
2、取奇數(shù)位的數(shù)值存入RE
3、將奇數(shù)位的數(shù)值右移一位
5、取偶數(shù)位的數(shù)值存入RO
6、將偶數(shù)位的數(shù)值左移一位
7、得到最后結果
實驗分析與實驗體會：
本實驗通過順序結構的簡單程序設計，我基本掌握了PIC系列單片機的開發(fā)步驟和命令，熟悉了PIC系列單片機的開發(fā)環(huán)境MAPLAB，并在具體變成過程中，熟悉匯編語言指令，掌握基本的程序設計方法。
雖然本實驗是基本練習，目的是為了熟悉實驗環(huán)境，但是，在實驗中還是學到了很多東西：
第9篇：單片機原理論文范文
關鍵詞 家用救生艙；控制系統(tǒng)；傳感器；單片機
中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）22-0040-02
如今，自然災害頻頻，人們對安全措施的需求越來越大，所以出現(xiàn)了救生艙的研究。雖然對礦用救生艙等的研究由來已久，例如Syste MineARC ms煤礦安全避難艙的研制，但對于家用救生艙的研究甚少。針對以上問題，本文利用單片機控制傳感器的方法設計了一套控制裝置并將其配置于家用救生艙，當災難發(fā)生時控制執(zhí)行機構動作達到報警和保護人身安全的效果，滿足家庭防護基本需求。由于救生艙設計為災后危險環(huán)境作業(yè)，艙內環(huán)境與外界隔絕，因此在設計控制系統(tǒng)時，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內人員的人身安全。
1 家用救生艙的整體設計
家用救生艙的整體設計包括控制系統(tǒng)設計，外形結構優(yōu)化設計，傳動結構設計以及生命維系系統(tǒng)設計?？刂葡到y(tǒng)設計主要包括系統(tǒng)組成分析以及各部分的材料選型；外形結構優(yōu)化設計包括討論家用救生艙的功能定位，確定其防護結構形式，家用救生艙防護結構三維造型、尺寸優(yōu)化及有限元驗證以及家用救生艙防護結構二維圖紙繪制；傳動結構設計分別對蝸輪蝸桿機構、連桿機構、皮帶輪機構、齒輪機構、三相異步電動機進行分析設計；生命維護系統(tǒng)設計包涵對家用救生艙的功能定位，確定其生命維護系統(tǒng)的組成并對各組成單元選型及參數(shù)計算，最終對家用救生艙內部設施的人體工程學優(yōu)化。
2 家用救生艙控制系統(tǒng)功能分析
作為家用救生艙的重要組成部分之一，控制系統(tǒng)首先要保證傳感器模塊的正常工作，傳感器能檢測到被測量的信息，并能將檢測采集到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出；信號調理電路對傳感器輸出的信息進行放大、濾波、線性化補償、隔離、保護等措施后，再送入A/D轉換器，將電壓信號轉換成中央控制器可以識別的數(shù)字信號；作為控制系統(tǒng)的核心部分，控制芯片（單片機）和電路能接收到經信號調理電路處理過的數(shù)字信號，并對信號進行分析處理，將處理后的信號輸出到報警器和步進電機；報警器接收到信號，根據(jù)信號情況報警與否；步進電機根據(jù)信號，保持靜止或是啟動、停止、正反轉。
由于救生艙設計為災后危險環(huán)境作業(yè)，艙內環(huán)境與外界隔絕，因此在設計控制系統(tǒng)時，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內人員的人身安全。因此本文選用了ATmega128單片機作為系統(tǒng)控制核心模塊，它屬于AVR單片機，穩(wěn)定性極高。
3 家用救生艙控制系統(tǒng)組成
家用救生艙控制系統(tǒng)主要分成電源模塊、傳感器和主單片機模塊、外部振蕩和復位電路模塊以及執(zhí)行模塊。其具體組成以及工作流程如圖1所示。
圖1 控制系統(tǒng)組成及工作流程
這些模塊都是以主單片機為控制芯片，外部振蕩和復位模塊、電源模塊是單片機能夠正常工作的前提，單片機接收到傳感器模塊發(fā)出的信號，并對其進行分析、處理，并把處理結果輸出到執(zhí)行部件，執(zhí)行部件做出相應的動作。當ATmega128單片機系統(tǒng)接入電源后，接入二極管，主要是防止正負電源短接。使用LM7805CK穩(wěn)壓芯片，提供系統(tǒng)工作的+5 v電源，如圖2所示。電源接口輸入交流9 V電源，交流輸入后經VD4半波整流，C8，C9濾波，LM7805穩(wěn)壓，C10大電容濾波后直流5 V輸出。
控制系統(tǒng)具體電氣原理圖如圖3所示。
圖2 電源電路模塊
4 傳感器選型
溫度傳感器DS18B20采用的是外部電源供電方式，外部電源供電是DS18B20傳感器最佳的工作方式，工作穩(wěn)定和可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20電源電壓寬的優(yōu)點，即使電源電壓VCC降到3 V時，依然能夠保證溫度量精度。
濕度傳感器AM2301數(shù)字溫濕度模塊是一款含有己校準數(shù)字信號輸出的溫濕度數(shù)字傳感器。它使用專門的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。
MQ-2氣體傳感器模塊本設計是利用單片機技術結合A/D轉換芯片ADC0804構建一個可燃氣體的檢測報警器。當環(huán)境中的可燃氣體或是有毒氣體泄漏時，檢測元件檢測到額可燃氣體濃度達到報警器設置的臨界點，可燃氣體報警器就會發(fā)出報警電流信號，來提醒人員作出相應的安全措施。
1-DS18B20溫度傳感器模塊；2-AM2301傳感器模塊；3-MQ-2氣體傳感器和報警模塊；4-CDM4161氣體傳感器模塊；5-電源模塊；6-外部振蕩和復位電路；7-步電機模塊
圖3 控制系統(tǒng)電氣原理圖
圖4 MQ-2軟件設計流程圖
CDM4161傳感器模塊atmega128單片機具有8路10ADC，使用單片機端口PF0引腳讀取CDM4161引腳2輸出的模擬信號，并將其轉換為數(shù)字信號；同時引腳3與繼電器Relay相連，輸出高電平時報警器報警。
5 結論
論文分析了家用救生艙控制系統(tǒng)的物理機制，對硬件軟件等各個模塊的設計，建立了控制系統(tǒng)的理論模型，并對各個模塊元器件進行分析篩選，最終詳細闡述了家用救生艙控制系統(tǒng)，分析比較了系統(tǒng)各項需求和一同實現(xiàn)原理的特性特點；針對家用救生艙應急救援使用環(huán)境特殊性，分析了相應的控制系統(tǒng)功能特性，對其進行功能定位；根據(jù)控制系統(tǒng)功能需求及定位建立控制系總體方案，對總體方案進行功能模塊劃分和優(yōu)化設計。
基金項目
江蘇科技大學青年科研基金，張家港校區(qū)青年科研基金。
參考文獻
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