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单片机原理课程设计综合改革浅析

时间:2019-04-09 来源:《才智》杂志 作者:admin 点击:

  摘要:本文针对目前高校单片机原理课程设计的现状,制定了相应的改革目标和相关的措施,培养学生结合相关理论知识,进行单片机系统的整体设计与调试运行,培养学生的实践能力,对提高学生的解决问题能力和创新意识具有很好的推动作用。

  关键词: 单片机;课程设计;实践能力

  1.引言

  《单片机原理课程设计》是为了配合本科电子信息类基础课程《单片机原理》,面向电子信息、通信工程等专业,而开设的重要专业实践课程。目的是培养学生单片机理论知识运用在实际工程问题上的能力[1]。在掌握单片机基本理论的基础上,运用仿真与设计方法,提高学生的综合设计实践能力,为学生将来在通信工程、电子信息工程、测试计量技术及仪器、电子科学与技术及其它领域应用单片机技术打下良好基础及应用实践能力。

  2.课程现状

  《单片机原理》是本科电信和通信类必修的一门专业课,具有较强的理论性和实践性[2]。《单片机原理课程设计》是在《单片机原理》理论课的基础上,开设的一门针对本科生的实践类课程。是在学生上完单片机相关理论课程以后,运用所学到的理论知识去解决实际的应用问题。让学生理解单片机编程,调试,以及相应的实物连接的方式方法。

  目前的《单片机原理课程设计》主要涉及到的实践类项目有温度控制器,数显电压表,电子钟,风扇,频率计,交通灯,直流电机等这几大类。主要考察学生对于单片机理论知识的综合应用能力[3]。涉及到的知识点有单片机的并口,总线,串行通信,外设扩展等方面。

  传统的单片机课程设计方式是,指导教师给出题目,学生针对题目进行单片机程序的设计和电路图的仿真。程序在仿真软件的运行环境下,成功运行以后,再用实验室的实验箱进行验证,验证成功即可。这样的课程设计方式,并没有让学生对整个单片机系统,从设计构思到最终成型的过程,产生一个明确的直观认识。学生的主要工作是在调试程序和电路图仿真。在进行实验箱连线时,通过修改程序等方式正确显示结果。主要精力还是在仿真和程序,没有触及到单片机核心的实物调试环节,学生并没有全面的掌握单片机系统的所有设计和调试环节,对部分重要实践环节缺少合理明确的认识。

  3.课程改革目的和内容

  综合《单片机原理》与两门课程,以及目前国内外单片机发展的现状,将《单片机原理课程设计》的侧重点放在,全面让学生了解一个简单单片机系统,从设计到应用的全过程,充分让学生理解如何将单片机原理相关理论知识,转化为相应的设计出的实物。

  因此,改革后的单片机原理课程设计,指导教师给出相关的题目,学生自主选择。要求学生学会用电路仿真软件画出原理图和装配图,设计出相关的单片机程序。仿真成功以后,根据装配图,进行硬件的配置,结合所学过的焊接原理相关内容,进行实物的焊接。在焊接完成后,调试程序,使做出来的实物可以正常运行,完成相关的课程设计内容。

  4.课程改革的方法与内容

  根据学生所学的内容,指导教师设计出10-15个与学生所学内容相关的课程设计题目,供学生挑选。这些题目都是学生可以运用自己所学的相关理论知识,并通过查阅资料,独立完成的。

  确定好相关的题目以后,学生要根据所要完成的功能,进行单片机程序的设计和电路原理图的设计。电路原理图与所设计的程序是相关且对应的。学生要学会边设计边仿真运行调试。在这个过程中,进行代码的修改和电路图的修改。当程序调试无误,且可以在仿真环境下完成全部既定功能后,代表仿真运行成功,进入实物调试环节。

  将所设计的电路原理图在电路设计软件中,转化为装配图,学生依据上课所学的相关理论以及装配图的设计原则,结合所设计的电路,合理地进行装配图的布线。装配图完成后,进行器件的焊接与程序的实物调试。

  程序在实物调试中,会比在仿真条件下,要考虑的因素会更多。因此,同学们在进行实物调试的时候,除了考虑单片机系统本身外,还要考虑一些外部因素,如温度,湿度等等。在调试中,学生还要明确,出来的结果是与仿真相比有一定的误差的。因为仿真条件是设定好的,没有外部的干扰因素,而真正的实物调试阶段,任何因素,比如电容的温度过高,都会对最后的结果有影响。这也是在课程设计中,学生需要考虑的因素之一。

  4.课程改革的验收结果

  在课程设计结束后,会对学生所做出来的仿真部分与实物进行验收。本次的重点放在了实物验收的环节上。要求学生将设计任务书中的功能,在所完成的实物成品中,进行功能的展示。

  经过此次课程设计验收,学生能够将所学到的理论知识结合到实践中,完成相关的实物功能展示。在这个过程中,巩固了单片机原理的相关理论知识,并对器件有了一个直观的了解,培养了学生整体上设计单片机系统的能力。

  5.结论

  单片机原理是一门综合型课程。通过本次课程设计的改革,增强了实践性的内容,让学生在实践中找到运用理论知识解决实际问题的方式方法,以达到更好的传播理论知识和提高学生实践能力的课程目标。

  参考文献

  [1]林家齐,李玲.深化高校实验教学改革,促进创新人才培养[J].科技与管理,2009,11(6):124-127.

  [2]王京生.实验教学改革的探讨与创新[J].科技创新导报,2010,(14):171.

  [3]李一峰.高校实验教学改革的思考[J].实验室研究与探索,2008,27(4):111-112.

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