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單片機(jī)課程設(shè)計(jì)范文第1篇

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；實(shí)踐性；Proteus+Keil

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）18-0246-02

放眼當(dāng)今社會(huì)，電子行業(yè)快速發(fā)展，單片機(jī)在多個(gè)領(lǐng)域如工業(yè)自動(dòng)化、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、武器裝備、終端及外部設(shè)備控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備等有著廣泛的應(yīng)用[1，2]。對(duì)于工科的電子、電氣相關(guān)專業(yè)的學(xué)生而言，掌握好單片機(jī)技術(shù)對(duì)自我知識(shí)的提升和今后就業(yè)的幫助都是大大有益的。因此，單片機(jī)課程在上述專業(yè)中的地位非常重要，而且鑒于單片機(jī)特殊的實(shí)踐性，它的實(shí)踐環(huán)節(jié)比如課程設(shè)計(jì)就更是重中之重了。

一、我校單片機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀

我校原有的單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有兩個(gè)：?jiǎn)纹瑱C(jī)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和單片機(jī)課程設(shè)計(jì)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)雖然有硬件設(shè)計(jì)和軟件編程兩部分，但由于開發(fā)板上硬件的最小系統(tǒng)比較完善，學(xué)生相當(dāng)于只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的連線便完成了硬件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)則是在偉福Lab6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成的，這些實(shí)驗(yàn)基本都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或者是很簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，主要目的是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)了解單片機(jī)的硬件環(huán)境，熟悉單片機(jī)的編程方法。因此學(xué)生總體所完成的工作基本上是簡(jiǎn)單的軟件編程，硬件設(shè)計(jì)幾乎沒有，更談不上是軟硬件的綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這使學(xué)生在以后的工作中應(yīng)用單片機(jī)時(shí)捉襟見肘，學(xué)不夠用。

針對(duì)以上情況，我校單片機(jī)課程設(shè)計(jì)通過引入Proteus+Keil兩個(gè)軟件進(jìn)行較大的改進(jìn)，既加強(qiáng)了學(xué)生硬件電路的設(shè)計(jì)，又有軟硬件聯(lián)調(diào)的綜合考量，很好地培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，提高了大家學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

此外，之前學(xué)校課程設(shè)計(jì)題目單一，沒有考慮到學(xué)生的個(gè)體差異，導(dǎo)致有些學(xué)生無從下手，最終只能模仿別人的電路板，甚至連設(shè)計(jì)報(bào)告也是抄襲別人的；還有些能力較強(qiáng)的學(xué)生做起來易如反掌，達(dá)不到拔高的效果，這樣就違背了課程設(shè)計(jì)的初衷[3]。

二、Proteus+Keil的完美結(jié)合

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件，能很好地仿真單片機(jī)及器件。相對(duì)于另一款使用較高的仿真軟件Multisim，Proteus的元件庫更齊全，使用更方便，最重要的是它可以把軟件作用在處理器上，并和該處理器的任何模擬和數(shù)字器件協(xié)同仿真。除此，Proteus還提供了大量的虛擬儀器和分析工具，用戶可以在調(diào)試代碼時(shí)清晰地看到仿真結(jié)果或通過節(jié)點(diǎn)波形等查找錯(cuò)誤原因。

Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，易學(xué)易用。

在計(jì)算機(jī)上，安裝Proteus仿真軟件和集成軟件開發(fā)環(huán)境軟件Keil，就已經(jīng)相當(dāng)于是一個(gè)設(shè)備先進(jìn)、功能完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室了，可以方便地進(jìn)行軟硬件的級(jí)聯(lián)調(diào)試，加強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念。

在實(shí)際的課程設(shè)計(jì)中，先在Proteus ISIS中設(shè)計(jì)硬件原理圖，確定IO口的端口使用。項(xiàng)目的軟件可在Keil中進(jìn)行設(shè)計(jì)，生成目標(biāo)代碼文件*.hex，若編譯失敗，可對(duì)源程序進(jìn)行修改，直至編譯成功。把生成的目標(biāo)代碼文件*.hex添加到硬件電路的單片機(jī)中，比如AT89C52，然后運(yùn)行仿真，即可以看到仿真結(jié)果。若不正確，可以分析錯(cuò)誤原因，修改相應(yīng)的軟硬件，直至仿真正確[4，5]。

三、課題的設(shè)置

課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，它有一定的針對(duì)性，要滿足高中低各層次不同學(xué)生的需求。假如全班同做的是一道很難的課程設(shè)計(jì)題，學(xué)困生根本無從下手，更別說從此獲取知識(shí)了，這樣他們很快沒有了學(xué)習(xí)的積極性，徹底放棄了。于是針對(duì)不同階段的學(xué)生，我校單片機(jī)課程準(zhǔn)備了三個(gè)不同層次的題目組。

第一類是拔高性題目，比如簡(jiǎn)易計(jì)算器，學(xué)生在短期內(nèi)必須要完成一些實(shí)際應(yīng)用的題目，要求綜合性知識(shí)較全面，適合基本功扎實(shí)、有想法、愛創(chuàng)新的學(xué)生。例如有些學(xué)生在低年級(jí)段就參加了電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，已經(jīng)有了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念，他們需要的是設(shè)計(jì)更為復(fù)雜實(shí)用的系統(tǒng)來提升自我。

第二類是中等難度的題目，比如多功能智力競(jìng)賽搶答器，學(xué)生除了有基本的單片機(jī)知識(shí)，還必須有一定的動(dòng)手實(shí)踐能力和邏輯分析能力，并且涉及其他知識(shí)領(lǐng)域，適合知識(shí)面較廣的學(xué)生。

第三類是基礎(chǔ)性題目，比如數(shù)字溫度計(jì)，是學(xué)生在掌握了單片機(jī)基本知識(shí)后所能完成的簡(jiǎn)單的功能設(shè)計(jì)，這個(gè)層次的題目要求不高，適合底子較為薄弱的學(xué)生。也就是說，讓每個(gè)階段的學(xué)生都能從此次課程設(shè)計(jì)中汲取相應(yīng)的養(yǎng)分，有所收獲[6]。

由于題目的難度系數(shù)不同，最終的評(píng)分準(zhǔn)則也不同，第一類題滿分100分，第二類題滿分90分，第三類題滿分80分。這樣既有針對(duì)每個(gè)層次學(xué)生的題目，又能將大家的差距拉開，讓學(xué)生付出的勞動(dòng)與最終給定的成績(jī)基本成正比。

四、總結(jié)

利用Proteus和Keil進(jìn)行課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生來說也是樂于接受的，軟硬件都易于修改，減少了開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間，而且Proteus軟件可以直觀地看到仿真結(jié)果或節(jié)點(diǎn)的波形，也就是說學(xué)生在自己的宿舍就能完成前期的設(shè)計(jì)工作，不再像以前那樣依賴實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試設(shè)備，方便快捷，靈活性好。而課題的多樣性，也給了學(xué)生更大的選擇空間，從而提高了積極性和參與性，讓學(xué)生親身領(lǐng)會(huì)系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試各個(gè)階段的各種滋味，提高實(shí)際應(yīng)用的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭勇.單片機(jī)課程的教學(xué)改革[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2006，（6）.

[2]張毅剛.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)（第3版）[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[3]葛浩，林其斌.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（10）.

[4]李雪蓮，時(shí)謙.基于軟件仿真和硬件電路聯(lián)調(diào)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)[J].中國電力教育，2011，（9）.

[5]章萬靜，劉長(zhǎng)榮，形海霞，顧軍林.Proteus和Keil聯(lián)合仿真在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].福建電腦，2010，（4）.

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：工作過程；校企合作；學(xué)習(xí)領(lǐng)域

基于工作過程導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)是近年來高等職業(yè)教育課程改革的一個(gè)重要內(nèi)容，同時(shí)也越來越受到各高等職業(yè)院校的高度重視。在職業(yè)教育中要實(shí)現(xiàn)以工作過程為導(dǎo)向的課程開發(fā)，則是指按工作過程來序化知識(shí)，即以工作過程為參照系，將陳述性知識(shí)與過程性知識(shí)整合、理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)整合。目前基于工作過程導(dǎo)向的課程改革較為流行的是學(xué)習(xí)領(lǐng)域（Learnfield）課程模式，學(xué)習(xí)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)以職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以職業(yè)崗位需求為出發(fā)點(diǎn)，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為核心，打破原有的章節(jié)式教學(xué)，與企業(yè)技術(shù)人員共同開發(fā)課程，優(yōu)化課程內(nèi)容，基于工作過程，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向的教學(xué)模式，以學(xué)生所熟悉的電子產(chǎn)品作為情境進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。在教學(xué)中，理論聯(lián)系實(shí)踐，邊學(xué)邊做，教學(xué)做一體化，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在任務(wù)的實(shí)施過程中培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能力，提高學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的分析解決能力和技術(shù)創(chuàng)新能力。

一、課程定位

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是我院電氣自動(dòng)化技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的綜合性課程。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于智能儀器儀表、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、醫(yī)療設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車電子、辦公設(shè)備、家用電器等眾多領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)電子電器產(chǎn)品智能化的有效途徑。通過該課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生對(duì)電子技術(shù)向著模塊化、智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)有初步認(rèn)識(shí)，可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)對(duì)硬件、軟件進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)的能力，為將來從事單片機(jī)控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、調(diào)試、檢測(cè)和維護(hù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、課程教學(xué)設(shè)計(jì)理念和思路

1.課程設(shè)計(jì)理念

以崗位和工作任務(wù)需求為導(dǎo)向，以職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的高技能人才，是本課程的根本設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)過程中，充分考慮學(xué)生的具體情況，有針對(duì)性地創(chuàng)造出最適合學(xué)生的基于工作過程的學(xué)習(xí)條件，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，挖掘?qū)W生自身的潛力。

2.課程設(shè)計(jì)思路

（1）學(xué)校、企業(yè)、行業(yè)、畢業(yè)生四方聯(lián)合進(jìn)行課程開發(fā)

以國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，深入企業(yè)調(diào)研，了解單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用、崗位及崗位職能，與企業(yè)專家、技術(shù)人員共同制定課程內(nèi)容；結(jié)合歷屆畢業(yè)生的回訪及反饋情況，在行業(yè)專家的指導(dǎo)下，以必須夠用為原則，最終確定培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系。

（2）打破傳統(tǒng)“章節(jié)”教學(xué)概念，以典型工作任務(wù)為載體設(shè)計(jì)課程

課程設(shè)計(jì)過程中，突破了傳統(tǒng)的“章節(jié)”體系的束縛，將傳統(tǒng)的知識(shí)體系進(jìn)行了重構(gòu)，以企業(yè)的真實(shí)典型工作任務(wù)作為載體，按照由淺入深的學(xué)習(xí)規(guī)律，設(shè)計(jì)出教學(xué)情境。

（3）學(xué)校、企業(yè)、學(xué)生三位一體完成課程教學(xué)

課程教學(xué)由學(xué)生、企業(yè)、學(xué)校共同完成。學(xué)生：通過課程的學(xué)習(xí)和技能的鍛煉，提高自身職業(yè)能力，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)。學(xué)校：提供師資力量，進(jìn)行企業(yè)調(diào)研，組織專業(yè)、課程建設(shè)研討會(huì)，匯總畢業(yè)生反饋意見，聯(lián)合企業(yè)進(jìn)行課程開發(fā)，完成課程的實(shí)施過程；提供實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地，學(xué)校建設(shè)了多個(gè)課程相關(guān)實(shí)訓(xùn)室，以滿足學(xué)生的技能需求。企業(yè)：提供行業(yè)骨干及專家，參與課程開發(fā)，完成課程的部分教學(xué)任務(wù)；提供真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境，與校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地相互補(bǔ)充。

三、課程教學(xué)內(nèi)容

1.內(nèi)容選取

通過企業(yè)調(diào)研，了解學(xué)生的就業(yè)崗位及崗位需求，結(jié)合國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以企業(yè)的真實(shí)產(chǎn)品和實(shí)際工作任務(wù)為依據(jù)，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。這些項(xiàng)目貫穿了單片機(jī)的所有知識(shí)點(diǎn)，每一個(gè)項(xiàng)目都是一個(gè)完整的工作任務(wù)，項(xiàng)目之間呈現(xiàn)知識(shí)與技能的遞進(jìn)關(guān)系。

2.內(nèi)容組織

按照認(rèn)知的基本規(guī)律，根據(jù)工作的復(fù)雜程度設(shè)置教學(xué)情境。4個(gè)學(xué)習(xí)情境在知識(shí)上和技能上前后包容，前一個(gè)學(xué)習(xí)情境是后一個(gè)學(xué)習(xí)情境的實(shí)施基礎(chǔ)，后一個(gè)學(xué)習(xí)情境在前一個(gè)的基礎(chǔ)上，更加復(fù)雜，任務(wù)更加綜合，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。（附錄）

根據(jù)企業(yè)真實(shí)工作過程，我們將每個(gè)綜合性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)情境分解成為多個(gè)獨(dú)立的相對(duì)簡(jiǎn)單的工作項(xiàng)目，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生不但能掌握情境所包含的知識(shí)能力、方法能力、社會(huì)能力，還能培養(yǎng)將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化的能力。

四、教學(xué)過程

本學(xué)習(xí)領(lǐng)域采用基于工作過程的教學(xué)模式，把教學(xué)和工作過程結(jié)合在一起，建設(shè)“教、學(xué)、做”合一的教學(xué)環(huán)境，開發(fā)理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)情境。在學(xué)習(xí)情境的教學(xué)過程中，采用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法，按照一個(gè)實(shí)際工作完整的“六步法”來進(jìn)行，即獲取資訊、制訂計(jì)劃、做出決策、實(shí)施、檢查（控制）、評(píng)估。

五、考核方案設(shè)計(jì)

在考試方法上改變傳統(tǒng)的重視期末鑒定性考試、輕視平時(shí)形成性考試的思想，加大了平時(shí)形成性考試的比重。各項(xiàng)學(xué)習(xí)情境評(píng)價(jià)占40%，平時(shí)考勤占10%，期末考核占50%。為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力和擴(kuò)大就業(yè)機(jī)會(huì)，組織學(xué)生考取單片機(jī)設(shè)計(jì)師（中級(jí)）證書。

六、教學(xué)資源

1.自主開發(fā)的真實(shí)情境動(dòng)畫

根據(jù)高職學(xué)生的特點(diǎn)，我們自主開發(fā)了課程教學(xué)情境動(dòng)畫，將復(fù)雜難懂的工作過程變得更加直觀，更容易讓學(xué)生接受。

2.項(xiàng)目任務(wù)工作單

針對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，合理地設(shè)計(jì)出13個(gè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)工作單，學(xué)生在完成任務(wù)工作單的過程中自主獲取項(xiàng)目相關(guān)資訊。

3.課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站

建設(shè)了《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，網(wǎng)站內(nèi)資源豐富，提供了大量的學(xué)習(xí)材料以及學(xué)習(xí)指導(dǎo)，使學(xué)生可以在課外繼續(xù)課程的學(xué)習(xí)，拓展知識(shí)。

4.校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地

針對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)崗位能力需求，學(xué)院設(shè)置了價(jià)值600多萬元的14個(gè)實(shí)訓(xùn)室。實(shí)訓(xùn)室都是采用生產(chǎn)型設(shè)備，真實(shí)再現(xiàn)企業(yè)環(huán)境。其中有單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)室、PLC綜合實(shí)訓(xùn)室、維修電工實(shí)訓(xùn)室、電氣控制實(shí)訓(xùn)室、電工電子實(shí)訓(xùn)室、電機(jī)維修實(shí)訓(xùn)室、單片機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)室、電氣制圖實(shí)訓(xùn)室等。

5.校外實(shí)訓(xùn)基地

與陜西東風(fēng)車橋傳動(dòng)系統(tǒng)股份有限公司、銅川鋁業(yè)有限公司、銅川旺旺集團(tuán)和陜西銅變實(shí)業(yè)股份有限公司合作共建有四個(gè)校外實(shí)訓(xùn)基地，完全可以滿足課程的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)需要，目前大多承擔(dān)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、頂崗實(shí)習(xí)等教學(xué)任務(wù)，進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生職業(yè)綜合能力的培養(yǎng)。

基于工作過程的課程設(shè)計(jì)，先確定其學(xué)習(xí)領(lǐng)域內(nèi)容，以適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)為載體，通過學(xué)生自主的行動(dòng)和教師有效的組織、合理引導(dǎo)實(shí)施教學(xué)進(jìn)程，這是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能和學(xué)習(xí)能力的重要手段，是能力本位教育模式的體現(xiàn)。本課程的設(shè)計(jì)經(jīng)過一學(xué)年的實(shí)踐取得了很好的效果。

附錄

學(xué)習(xí)情境

1.LED電子顯示屏

項(xiàng)目一：?jiǎn)螣酎c(diǎn)亮 項(xiàng)目二：?jiǎn)螣糸W爍 項(xiàng)目三：流水燈

項(xiàng)目四：數(shù)碼管顯示 項(xiàng)目五：LED漢字顯示

2.競(jìng)賽搶答器

項(xiàng)目一：電子計(jì)數(shù)器 項(xiàng)目二：八路搶答器

3.學(xué)校自動(dòng)打鈴器

項(xiàng)目一：簡(jiǎn)易秒表 項(xiàng)目二：數(shù)字時(shí)鐘 項(xiàng)目三：打鈴器

4.大棚溫度控制器

項(xiàng)目一：棚內(nèi)溫度顯示系統(tǒng) 項(xiàng)目二：溫度報(bào)警

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)范文第3篇

隨著單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛,特別是工業(yè)自動(dòng)化控制、通信、儀器儀表的智能化及我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。作為工科類專業(yè)的學(xué)生,怎樣學(xué)好《單片機(jī)原理》這門專業(yè)基礎(chǔ)課,作為教師,怎樣通過《單片機(jī)原理》課程的學(xué)習(xí)及《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》來培養(yǎng)在校大學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、敢于動(dòng)手、善于動(dòng)手和獨(dú)立自主解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力,一直是教育工作者探索的課題。由于這門課程自身的特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo),實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)非常關(guān)鍵。在實(shí)際教學(xué)中,我們采用了《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)模式, 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,并對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)改革,引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類競(jìng)賽,著力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、科研能力及創(chuàng)新能力。

2、利用單片機(jī)課程特點(diǎn),為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)實(shí)踐與創(chuàng)新的學(xué)習(xí)平臺(tái)

“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程是一門技術(shù)性、應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科。歷年來的全國大學(xué)生競(jìng)賽試題（電子類）都幾乎會(huì)汲及到單片機(jī)技術(shù)的靈活運(yùn)用。而實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)又是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。我們將實(shí)驗(yàn)課與課程設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來,首先做一定數(shù)量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生充分掌握單片機(jī)的基本原理、指令系統(tǒng)、接口技術(shù),使其具備初步的單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)能力基礎(chǔ)上,才進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn),在綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)做得得心應(yīng)手的時(shí)候,再進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié),它包括單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì),調(diào)試等實(shí)踐內(nèi)容。通過這些環(huán)節(jié)的實(shí)踐、教學(xué),可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。這樣,學(xué)生通過實(shí)踐、實(shí)戰(zhàn),一步步深入,當(dāng)學(xué)生們將每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成、理解、吃透后,就會(huì)有能力提升到一個(gè)新的高度：獨(dú)立、高效、有創(chuàng)造性地去開發(fā)新的項(xiàng)目。這樣,就能很好地、充分地利用實(shí)驗(yàn)課及課程設(shè)計(jì)為學(xué)生構(gòu)造一個(gè)實(shí)踐與創(chuàng)新的學(xué)習(xí)平臺(tái)（如圖1）。同時(shí)又為他們將來參加各類競(jìng)賽做了很好的鋪墊。

3、對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)改革,提高開發(fā)效率,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、適應(yīng)能力強(qiáng)、實(shí)踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)人才

3.1 改用C語言作為開發(fā)單片機(jī)的主流語言

以前,我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)主要是以匯編語言為主。因?yàn)閰R編語言能直接操作計(jì)算機(jī)的硬件,學(xué)習(xí)匯編語言能幫助我們?nèi)チ私鈫纹瑱C(jī)的硬件構(gòu)造,當(dāng)然同學(xué)們必須掌握匯編語言的基本方法。但采用匯編語言編寫單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序所花的時(shí)間長(zhǎng),且調(diào)試及排除錯(cuò)誤亦比較困難。為提高編制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用程序的效率,適應(yīng)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的需要,改善程序的可讀性和可移植性,我們?cè)谝髮W(xué)生了解匯編語言的基礎(chǔ)上改用了高級(jí)語言編程,用C語言作為開發(fā)單片機(jī)的主流語言。要求學(xué)生用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件,這樣就會(huì)縮短開發(fā)周期,增加軟件的可讀性,便于改進(jìn)和擴(kuò)充,同時(shí),亦方便學(xué)生將C語言編寫的程序很容易在不同類型的計(jì)算機(jī)之間移植。

3.2 采用Keil C51 Windows集成開發(fā)軟件及51MCU DEMO試驗(yàn)板作開發(fā)平臺(tái)

我們采用了Keil C51 Windows集成開發(fā)軟件及51MCU DEMO試驗(yàn)板作學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的開發(fā)平臺(tái)。Keil C51是德國Keil公司開發(fā)的基于Windows平臺(tái)的單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境,可以講是目前世界上最優(yōu)秀、最強(qiáng)大的51單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用平臺(tái)之一。它包含一個(gè)高效的編譯器、一個(gè)項(xiàng)目管理器和一個(gè)MAKE工具。它集編輯、編譯、仿真于一體,支持匯編、PL/M語言和C語言的程序設(shè)計(jì),界面友好,易學(xué)、易用。特別是,它內(nèi)嵌的仿真調(diào)試軟件可以讓學(xué)生采用模擬仿真和實(shí)時(shí)在線仿真兩種方式對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā),而且學(xué)生在軟件仿真時(shí),不但可以隨時(shí)模擬單片機(jī)的I/O口、定時(shí)器、中斷之外,甚至還可以仿真單片機(jī)的串行通信。而51MCU DEMO試驗(yàn)板功能強(qiáng)大、用途廣泛,它集與PC機(jī)通信的電平轉(zhuǎn)換電路驅(qū)動(dòng)字符液晶及點(diǎn)陣圖形液晶接口、行列式鍵盤、音響實(shí)驗(yàn)電路、中斷實(shí)驗(yàn)電路、I2C總線、DIP開關(guān)、程序的ISP在線下載接口等于一體的51單片機(jī)開發(fā)板。學(xué)生除了能在其上進(jìn)行一般的驗(yàn)證性、綜合性實(shí)驗(yàn)外,還可以學(xué)習(xí)開發(fā)、設(shè)計(jì)較高級(jí)的智能化、應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如：?jiǎn)纹瑱C(jī)與PC機(jī)的遠(yuǎn)程交互通信、單片機(jī)在線編程控制等。

3.3 開好（重視）綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)的全過程

在確立了開發(fā)語言及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建好后,強(qiáng)調(diào)學(xué)生必須認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在選題時(shí)要求學(xué)生結(jié)合理論課及平時(shí)的資料收集,自己確定題目。自己分析、設(shè)計(jì)、自己動(dòng)手編程、調(diào)試安裝,并最后完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己動(dòng)手的目的是使學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中,通過查閱資料、確定方案、軟硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試和撰寫設(shè)計(jì)說明書等,從而對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程得到一次全面的實(shí)踐訓(xùn)練,從而使學(xué)生獲得單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本知識(shí)和基本技能,進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng),為以后參加種類比賽及將來去設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。

4、課程設(shè)計(jì)典型案例分析

4.1 課程設(shè)計(jì)目的

單片機(jī)技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,要求通過理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),使學(xué)生能在理論的指導(dǎo)下,主要依靠實(shí)踐活動(dòng),設(shè)計(jì)出一個(gè)小型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。課程設(shè)計(jì)目的是使學(xué)生增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí),加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解,掌握單片機(jī)內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用,如：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、I/O口等,熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程、方法及實(shí)現(xiàn),為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。同時(shí),樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生通過單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié),初步掌握工程設(shè)計(jì)方法和組織實(shí)踐的基本技能,逐步熟悉開展科學(xué)實(shí)踐的程序和方法。

4.2 課程設(shè)計(jì)要求

要求學(xué)生獨(dú)立完成課題設(shè)計(jì),掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試工作；在課程設(shè)計(jì)中要注重培養(yǎng)工程質(zhì)量意識(shí),并寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告；通過查閱手冊(cè)和有關(guān)文獻(xiàn)資料培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力；通過實(shí)際電路方案的分析比較、器件的選取、安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié),掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法；掌握常用儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)仿真開發(fā)系統(tǒng)的使用方法,學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)調(diào)試,提高動(dòng)手能力；綜合應(yīng)用課程中學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

4.3 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)安排

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)為18學(xué)時(shí),安排學(xué)生每天用2學(xué)時(shí)進(jìn)行課程設(shè)計(jì),具體安排見（表1）同時(shí)還安排專門的老師作指導(dǎo)。包括對(duì)學(xué)生所選課題的深入分析,對(duì)實(shí)施方案的探討,對(duì)學(xué)生所擬定的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行認(rèn)真研究、論證,以避免定稿后才發(fā)現(xiàn)方案上的疏忽,造成開發(fā)進(jìn)程的延誤。

4．4 課程設(shè)計(jì)實(shí)例

4. 4. 1 實(shí)驗(yàn)題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)與PC機(jī)的通信實(shí)驗(yàn)

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境： 采用MCS-51單片機(jī)軟件Kei C51及51MCU DEMO試驗(yàn)板作開發(fā)主平臺(tái)；采用C語言作為開發(fā)單片機(jī)的主流語言

實(shí)驗(yàn)所需器材：并口下載器、16×2字符液晶顯示模組、128×64點(diǎn)陣圖形液晶顯示模組、5V高穩(wěn)壓電源、一臺(tái)PC機(jī)

實(shí)現(xiàn)方法探討： PC機(jī)發(fā)送一個(gè)字符給單片機(jī),單片機(jī)收到后即在個(gè)位、十位數(shù)碼管上進(jìn)行顯示,同時(shí)將其回發(fā)給單片機(jī)。要求：?jiǎn)纹瑱C(jī)收到PC機(jī)發(fā)來的信號(hào)后用串口中斷方式處理,而單片機(jī)回發(fā)給PC機(jī)時(shí)用查詢方式。

4. 4. 2 MCS-51單片機(jī)軟件Kei C51的開發(fā)過程

1）開發(fā)的全過程的過程,請(qǐng)見圖2。

2）單片機(jī)C源程序清單

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar code SEG7[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

uchar code ACT[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};

/*************************************************************/

uchar code as[]=" Receving Data:\0";

uchar a=0x30,b;

//****************************************************

void init(void)

{

TMOD=0x20;

TH1=0xfd;

TL1=0xfd;

SCON=0x50;

TR1=1;

ES=1;

EA=1;

}

//************************

void delay(uint k)

{

uint data i,j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j

}

//**************************************

void main(void)

{ uchar i;

init();

while(1)

{

P0=SEG7[(a-0x30)/10];

P2=ACT[1];

delay(1);

P0=SEG7[(a-0x30)%10];

P2=ACT[0];

delay(1);

if(RI)

{

RI=0;i=0;

while(as[i]!='\0'){SBUF=as[i];while(!TI);TI=0;i++;}

SBUF=b;while(!TI);TI=0;

EA=1;

}

}

}

//*****************************************

void serial_serve(void) interrupt 4 ;

{

a=SBUF;

b=a;

EA=0;

}

5、引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生科研、創(chuàng)新能力

學(xué)生通過理論與實(shí)踐結(jié)合,通過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)后,已經(jīng)掌握了一定的分析問題與解決實(shí)際問題的能力,在有了單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和掌握了技術(shù)知識(shí)及具有了實(shí)際操作能力的的基礎(chǔ)上,老師再去有的放矢地引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類競(jìng)賽、全國“跳戰(zhàn)杯”、廣東省的軟件大賽等,通過競(jìng)賽努力去培養(yǎng)學(xué)生的科研能力與創(chuàng)新能力。為學(xué)生們畢業(yè)后找工作打下良好的基礎(chǔ)。實(shí)踐證明：《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》做得好,參加過各種類競(jìng)賽、參加過學(xué)校學(xué)生科研立項(xiàng),廣東省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)、做過大量項(xiàng)目的學(xué)生,畢業(yè)后都能找到好工作,都會(huì)受到用人單位的熱烈歡迎,都會(huì)成為單位的重要的技術(shù)人才。

6． 結(jié)論

通過“單片機(jī)課程設(shè)計(jì)”,使學(xué)生初步掌握了單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,并使學(xué)生得到了對(duì)項(xiàng)目開發(fā)及應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練。懂得了如何去開發(fā)一個(gè)項(xiàng)目：從總體方案的初步設(shè)計(jì)、編程、軟件硬件調(diào)試、編寫設(shè)計(jì)報(bào)告、系統(tǒng)使用說明書,到系統(tǒng)功能的最終實(shí)現(xiàn)的全過程。真正做到理論聯(lián)系實(shí)際,提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力及創(chuàng)新能力,體現(xiàn)了由理論知識(shí)的學(xué)習(xí)到理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用的過渡過程。實(shí)踐證明,經(jīng)過這樣循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力普遍得到極大地提高。

參考文獻(xiàn)：

［1］張志良.單片機(jī)原理與控制[M].北京：機(jī)電工業(yè)出版社,2002.

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)范文第4篇

原來使用的“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程的教學(xué)大綱對(duì)知識(shí)點(diǎn)分解層層深入，便于學(xué)生由淺入深地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。但是由于原有的教學(xué)大綱只對(duì)知識(shí)點(diǎn)作出了要求，沒有對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)過程作出要求；只強(qiáng)調(diào)了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，沒有對(duì)學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)作出要求，所以學(xué)生感覺學(xué)習(xí)過程枯燥乏味，內(nèi)容深度大，學(xué)習(xí)難度大。

新制定的課程標(biāo)準(zhǔn)繼承了原有教學(xué)大綱中知識(shí)點(diǎn)由淺入深的分解特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重新整合，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)全部知識(shí)的學(xué)習(xí)。把原來先學(xué)后練的教學(xué)方法改為了邊做邊學(xué)的學(xué)習(xí)方法，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生參與到教學(xué)中。同時(shí)，在新課標(biāo)中還強(qiáng)調(diào)了對(duì)學(xué)生職業(yè)行為能力培養(yǎng)的要求，將知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)與實(shí)際工作流程相結(jié)合，學(xué)生掌握了該知識(shí)在實(shí)際工作中的應(yīng)用方法。

原教學(xué)大綱和新課標(biāo)中知識(shí)點(diǎn)分解圖如圖1：

2 “單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)制定

2.1 課程設(shè)計(jì)的基本理念

高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才。課程教學(xué)是實(shí)現(xiàn)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的基本途徑，課程教學(xué)的質(zhì)量是直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。新的課程體系要與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展要求相適應(yīng)，與人的全面發(fā)展需求相適應(yīng)，與高等教育大眾化條件下多樣化的學(xué)習(xí)需求相適應(yīng)，與高等職業(yè)教育課程改革與建設(shè)相適應(yīng)。本體系的構(gòu)建，應(yīng)根據(jù)先進(jìn)的職業(yè)教育思想，改變學(xué)科本位的觀念，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，著眼課程群，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)現(xiàn)代化先進(jìn)工具和知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

(1) 面向全體學(xué)生，注重素質(zhì)教育、能力與技能培養(yǎng)

本課程面向計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生，注重專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)教育，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的抽象思維能力，增強(qiáng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。重視知識(shí)與技能；過程與方法；情感態(tài)度與價(jià)值觀課程目標(biāo)的培養(yǎng)。

(2) 突出學(xué)生主體，尊重個(gè)體差異

本實(shí)訓(xùn)在目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過程、課程評(píng)價(jià)和教學(xué)資源的開發(fā)等方面都突出以學(xué)生為主體的思想，課程實(shí)施應(yīng)成為學(xué)生在教師的指導(dǎo)下構(gòu)建知識(shí)、活躍思維、展現(xiàn)個(gè)性和拓展視野的過程。

(3) 注重過程評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

建立能激勵(lì)學(xué)生動(dòng)手能力發(fā)展的評(píng)價(jià)方法。在課程學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注重培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性和自信心。

(4) 開發(fā)課程資源，拓展學(xué)用渠道

本課程要力求合理利用和積極開發(fā)課程資源，給學(xué)生提供貼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，能反映新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的課程資源。

2.2 課程總體目標(biāo)

課程總目標(biāo)是使學(xué)生具有單片機(jī)系統(tǒng)編程和設(shè)計(jì)的知識(shí)與技能、具備較高的職業(yè)素質(zhì)，具有調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)程序和設(shè)計(jì)最小單片機(jī)系統(tǒng)的能力，能解決程序調(diào)試和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遇到的問題，能勝任單片機(jī)產(chǎn)品調(diào)試員、單片機(jī)產(chǎn)品技術(shù)支持、單片機(jī)軟件開發(fā)師、單片機(jī)硬件開發(fā)師和單片機(jī)設(shè)計(jì)師等崗位工作。

(1) 知識(shí)要求

會(huì)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求獨(dú)立編寫程序，并能在實(shí)踐工作中熟練進(jìn)行單片機(jī)程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試；掌握各種接口電路的分析方法和理論知識(shí)。

(2) 技能

能熟練進(jìn)行單片機(jī)程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試，并能獨(dú)立設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電路并能編寫相應(yīng)程序，同時(shí)還可以對(duì)以單片機(jī)為核心的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

(3) 素質(zhì)

通過項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、熱情主動(dòng)的工作態(tài)度；養(yǎng)成遵守操作規(guī)程，分析工作整潔、有序、愛護(hù)儀器設(shè)備的良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣；能認(rèn)真負(fù)責(zé)、實(shí)事求是、堅(jiān)持原則、一絲不茍地依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程和設(shè)計(jì)，并在工作實(shí)踐中能遵守勞動(dòng)紀(jì)律，注意安全，具備良好的敬業(yè)精神和協(xié)作精神，堅(jiān)持努力學(xué)習(xí)，不斷提高自身可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論水平和操作技能，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)和勤奮工作的基本素質(zhì)。

2.3 內(nèi)容目標(biāo)

本課程標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)知識(shí)點(diǎn)的重新分解，將內(nèi)容分成了六個(gè)主題。其中主題一是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)原理知識(shí)的學(xué)習(xí)，主題六是對(duì)知識(shí)的總結(jié)訓(xùn)練，而其他的四個(gè)主題分為學(xué)習(xí)情境和訓(xùn)練情景兩部分。在主題二到主題四中每個(gè)學(xué)習(xí)情境都分為了若干個(gè)小項(xiàng)目，幾個(gè)小項(xiàng)目又可以合為一個(gè)項(xiàng)目。內(nèi)容目標(biāo)詳見附錄，其中學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)方案如圖2所示：

2.4 教學(xué)評(píng)價(jià)建議

(1) 改革傳統(tǒng)的學(xué)生評(píng)價(jià)手段和方法，采用階段評(píng)價(jià)、目標(biāo)評(píng)價(jià)、項(xiàng)目評(píng)價(jià)、理論與實(shí)踐一體化的評(píng)價(jià)模式。

(2) 關(guān)注評(píng)價(jià)的多元性，結(jié)合課堂講解表現(xiàn)、課堂項(xiàng)目操作、項(xiàng)目訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練及考試情況，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生成績(jī)。筆答考試可采用開卷考試形式。

(3) 評(píng)價(jià)比例分配

課堂表現(xiàn)：8%；課堂項(xiàng)目操作：12%；項(xiàng)目訓(xùn)練20%；綜合訓(xùn)練：20%；考試：40%。

以上為“單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”課程標(biāo)準(zhǔn)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。由于課程標(biāo)準(zhǔn)的提出時(shí)間不長(zhǎng)，沒有嚴(yán)格的設(shè)計(jì)要求，因此在新課標(biāo)的設(shè)計(jì)過程中遇到一些問題。如內(nèi)容目標(biāo)中的格式如何進(jìn)行設(shè)計(jì)，是否將教師的教學(xué)方法融入其中，學(xué)生目前所具有的學(xué)習(xí)能力是否能夠與新課標(biāo)中的要求相結(jié)合等等，這些都需要進(jìn)一步的研究。

附錄：內(nèi)容目標(biāo)

主題一 理論學(xué)習(xí)

要對(duì)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)和編寫程序，就必須非常熟悉單片機(jī)芯片的組成原理，特別是要熟悉其各個(gè)外部引腳、內(nèi)部寄存器和數(shù)據(jù)區(qū)的使用方法。

1 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 了解MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務(wù)分配。

注意：?jiǎn)纹瑱C(jī)上電后程序指針被賦予的初值。

(2) 了解MCS-51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的空間分配和SFR。

注意：程序存儲(chǔ)器的編址規(guī)律；只訪問外程序存儲(chǔ)器時(shí)，外部引腳的連接要求；上電后堆棧指針被賦予的初值。

(3) 掌握89C51芯片的外部引腳功能常見的幾種復(fù)位電路和計(jì)算機(jī)器周期的方法。

注意：準(zhǔn)雙向并口和真正雙向并口的區(qū)別和相應(yīng)并口讀數(shù)時(shí)的編程要求；89C51的復(fù)位時(shí)間是多少。

(4) 開發(fā)工具的使用

介紹Keil(或MedWin)、ISP兩個(gè)軟件的使用方法，并各種指令的學(xué)習(xí)編寫簡(jiǎn)單的子程序，將源程序文件編譯并上載至實(shí)驗(yàn)儀中顯示結(jié)果。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握常用編程軟件的使用。在程序運(yùn)行期間觀察相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)和寄存器中數(shù)據(jù)的變化。

掌握MCS-51單片機(jī)的尋址方式。

2 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時(shí)數(shù)10學(xué)時(shí)。

(2) 實(shí)物教學(xué)，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。

主題二 學(xué)習(xí)情境1

1 學(xué)習(xí)情境：信號(hào)燈控制

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 熟練掌握MCS-51單片機(jī)的尋址方式和指令系統(tǒng)。

技能點(diǎn)：要會(huì)畫出模塊的流程圖，建立學(xué)生的編程思維；分清各個(gè)尋址方式的功能。(DATA PDATA XDATA CODE的訪問方式，地址空間，針對(duì)89C52芯片多128Bytes DATA區(qū)的應(yīng)用，實(shí)際應(yīng)用中256bytes Data區(qū)的單片機(jī)更多)

(2) 能編寫完整的程序。

技能點(diǎn)：會(huì)進(jìn)行地址分配，整個(gè)程序的起始地址要正確；掌握各種程序結(jié)構(gòu)，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。

(3) 會(huì)應(yīng)用常見的調(diào)試軟件進(jìn)行程序調(diào)試。

(4) 理解機(jī)器周期和指令周期。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

功能一：信號(hào)燈的控制1

利用P1口控制8個(gè)發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。

點(diǎn)亮8個(gè)發(fā)光二極管后單片機(jī)空運(yùn)行。

給片內(nèi)RAM中40H-4FH單元賦值后，將其數(shù)據(jù)傳送給片外50H-5FH單元，最后將56H中的數(shù)據(jù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。

在數(shù)據(jù)區(qū)建立一個(gè)數(shù)據(jù)表，編寫程序?qū)⒈碇械牡?個(gè)數(shù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握數(shù)據(jù)傳送指令。

掌握MCS-51單片機(jī)并口傳送和讀取數(shù)據(jù)時(shí)得技術(shù)要求。

MOVX與 MOVC的區(qū)別

功能二：信號(hào)燈的控制2

利用并口控制發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。

將累加器中的數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制)轉(zhuǎn)換為BCD碼，個(gè)位存入30H，十位存入31H，百位存入32H，最后由P0口輸出個(gè)位數(shù)據(jù)，P1口輸出十位數(shù)據(jù)，P2口輸出百位數(shù)據(jù)。

將DPH和DPL中放入兩個(gè)小于10的數(shù)據(jù)a和b，編寫程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2-a，并把c通過P0口輸出。

將累加器A中數(shù)據(jù)得高4位和寄存器B中數(shù)據(jù)的低4位相乘后取反，并將其結(jié)果通過P0口輸出。

采用移位指令，實(shí)現(xiàn)累加器A中數(shù)據(jù)乘4，寄存器B中數(shù)據(jù)除以2。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握算術(shù)操作指令和邏輯運(yùn)算指令。

會(huì)畫簡(jiǎn)單的流程圖。

會(huì)使用軟件正確調(diào)試程序。

功能三：信號(hào)燈的控制3

設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)程序，使與P2.0相連的發(fā)光二極管每隔1秒亮一次。

采用循環(huán)控制，使8個(gè)發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍，其中發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r長(zhǎng)為1秒，熄滅時(shí)長(zhǎng)為2秒。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握程序轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令。

會(huì)畫簡(jiǎn)單的流程圖。

會(huì)使用軟件正確調(diào)試程序。

理解指令延時(shí)的用法，NOP指令的使用。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時(shí)數(shù)12學(xué)時(shí)。

(2) 學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

(3) 采用多做多練加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。

(4) 安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實(shí)踐活動(dòng)建議

(1) 訓(xùn)練情境1：交通燈控制

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實(shí)驗(yàn)

主題三 學(xué)習(xí)情境2

1 學(xué)習(xí)情境

跑馬燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 掌握TMOD和TCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置。會(huì)計(jì)算和設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值。

(2) 掌握IE和IP專用寄存器各位的定義與設(shè)置。理解中斷的工作過程，熟記中斷入口地址。

技能點(diǎn)：能夠正確使用中斷方式對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行編程；能夠使用中斷方式對(duì)外部事件中斷進(jìn)行處理；會(huì)畫流程圖，并編寫完整的具有中斷程序；理解電平觸發(fā)中斷、邊沿觸發(fā)中斷的區(qū)別及應(yīng)用；中斷的優(yōu)先級(jí)和中斷嵌套的應(yīng)用，中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)和恢復(fù)。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)性跑馬燈，能夠完成以下功能：

功能一：利用P2口，用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器采用查詢方式，使8個(gè)發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍(亮1秒、滅2秒)。

功能二：用計(jì)數(shù)器中斷對(duì)按鍵按下的次數(shù)計(jì)數(shù)，作為跑馬燈閃爍次數(shù)。

功能三：用外部中斷對(duì)正常顯示和閃爍次數(shù)設(shè)定功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化方法；定時(shí)器初值與計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算與設(shè)定。

掌握中斷源與中斷服務(wù)程序的入口地址；中斷相關(guān)寄存器的使用方法；中斷工作過程。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時(shí)數(shù)8學(xué)時(shí)。

(2) 學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

(3) 采用項(xiàng)目教學(xué)，多做多練加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。

(4) 安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實(shí)踐活動(dòng)建議

(1) 訓(xùn)練情境2：秒表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實(shí)驗(yàn)

主題四 學(xué)習(xí)情境3

1 學(xué)習(xí)情境

單片機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串口通信

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 了解SCON專用寄存器各位的定義與設(shè)置，掌握串口初始化的內(nèi)容與步驟。

(2) 會(huì)用查詢和中斷方式編寫數(shù)據(jù)通信程序。

技能點(diǎn)：能夠正確地編寫數(shù)據(jù)通信程序。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信系統(tǒng)。要求甲機(jī)發(fā)送，乙機(jī)接收。甲機(jī)中按加號(hào)鍵，乙機(jī)中顯示數(shù)據(jù)加1；甲機(jī)中按減號(hào)鍵，乙機(jī)中顯示數(shù)據(jù)減1

知識(shí)點(diǎn)：

掌握與串行口初始化方法。

掌握串行口通信波特率的計(jì)算方法。

掌握串行口通信編程的兩種方法。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時(shí)數(shù)6學(xué)時(shí)。

(2) 學(xué)習(xí)過程中，教師通過講解和演示，指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

(3) 采用項(xiàng)目教學(xué)，多做多練加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。

(4) 安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實(shí)踐活動(dòng)建議

(1) 訓(xùn)練情境3：?jiǎn)纹瑱C(jī)雙機(jī)通信

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實(shí)驗(yàn)

主題五 學(xué)習(xí)情境4

1 學(xué)習(xí)情境

溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

(1) 使用P0、P2口的第二功能，擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和片外程序存儲(chǔ)器。

技能點(diǎn)：能夠正確對(duì)89C51進(jìn)行片外RAM和ROM擴(kuò)展；理解并記住MOVX指令的時(shí)序圖。

(2) 對(duì)89C51的并口進(jìn)行擴(kuò)展

技能點(diǎn)：能夠正確對(duì)89C51的并口進(jìn)行擴(kuò)展。

(3) 人機(jī)接口擴(kuò)展

技能點(diǎn)：能夠正確地在89C51外連接鍵盤和顯示設(shè)備。

(4) 8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口

技能點(diǎn)：能夠正確選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片，并實(shí)現(xiàn)其與單片機(jī)的正確連接。

(5) 8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的接口

(6) 掌握C51程序設(shè)計(jì)方法

技能點(diǎn)：能夠正確運(yùn)用單片機(jī)C51語言對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行編程。

3 學(xué)習(xí)情境內(nèi)容

設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求用C51編寫系統(tǒng)程序，并且該系統(tǒng)滿足以下要求：

功能一：使用89C51擴(kuò)展一個(gè)片外RAM。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握P0、P2口的第二功能使用方法。

會(huì)擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器。

功能二：用兩位七段數(shù)碼管顯示其溫度值。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握LED的動(dòng)態(tài)顯示方法。

功能三：用 4*4的矩陣鍵盤，設(shè)置其溫度初值。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握鍵盤設(shè)計(jì)方法。

掌握LED動(dòng)態(tài)顯示方法。

功能四：具有對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)外界溫度于設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇降溫；當(dāng)外界溫度低于設(shè)定最低溫度時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲。

知識(shí)點(diǎn)：

掌握A/D轉(zhuǎn)換的方法。

掌握D/A轉(zhuǎn)換的方法。

掌握正確選擇A/D和D/A芯片的方法。

4 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時(shí)數(shù)20學(xué)時(shí)。

(2) 提高課堂質(zhì)量，上課時(shí)要多啟發(fā)學(xué)生，提高他們提出問題、分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)理解記憶的技巧。

(3) 采用項(xiàng)目教學(xué)，多做多練加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。

(4) 安排項(xiàng)目訓(xùn)練，鞏固所學(xué)內(nèi)容。

5 實(shí)踐活動(dòng)建議

(1) 訓(xùn)練情境：人機(jī)接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

(2) 教學(xué)建議：6學(xué)時(shí)

(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試程序的能力

(4) 集中安排實(shí)驗(yàn)

主題六 綜合訓(xùn)練

使用套件設(shè)計(jì)一個(gè)最小單片機(jī)系統(tǒng)，完成其設(shè)計(jì)、繪圖、焊接、編程、調(diào)試工作并撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

1 教學(xué)建議

(1) 教學(xué)時(shí)數(shù)20學(xué)時(shí)。

(2) 教師命題，學(xué)生獨(dú)立完成。

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)范文第5篇

關(guān)鍵詞：Arduino；傳感器；可視化編程VVVV；交互原型；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 概論

Arduino（D1）是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型搭建平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的arduino電路主板、電子元件和軟件控制開發(fā)平臺(tái)（Arduino IDE）。簡(jiǎn)單地說，其就是一塊電路板，具有可供存儲(chǔ)、編輯等處理的芯片和多個(gè)用于輸出、輸入信號(hào)的連接口――針腳（Pin）。Arduino的工作過程可以表述為：通過針腳連接不同的傳感器捕捉外界信號(hào)通過針腳輸入Arduino電路板；再通過之前上傳到Arduino電路板的函數(shù)進(jìn)行自動(dòng)編輯；之后通過連接在針腳上的輸出設(shè)備（有線或者無線的）把信號(hào)傳遞出去；從而控制如LED、麥克風(fēng)、電機(jī)等電器元件，如圖像信號(hào)、應(yīng)用軟件等數(shù)字信息。使用者可以在不需要了解過多電子技術(shù)知識(shí)與計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)的情況下，通過簡(jiǎn)單的練習(xí)，了解引腳連接的規(guī)律、函數(shù)的作用或可視化編程軟件VVVV，便可以進(jìn)行設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)原型制作。從某種程度來說，其更適用于藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師利用其創(chuàng)作和設(shè)計(jì)互動(dòng)類藝術(shù)作品、空間裝置、工業(yè)產(chǎn)品等。

如圖1所示，Arduino unn基礎(chǔ)開發(fā)PCB板正反面，正面提供各種接入、輸出和通訊端口。

Arduino于2005年誕生于意大利。作為教學(xué)實(shí)踐，國外高校設(shè)計(jì)專業(yè)在教學(xué)中很早就引入了Arduino平臺(tái)，作為學(xué)生設(shè)計(jì)作品呈現(xiàn)與評(píng)價(jià)的必要形式與方法。荷蘭代爾夫特大學(xué)、德國施瓦本格民得專業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院（圖2），早已在教學(xué)實(shí)踐中系統(tǒng)地引入了Arduino交互平臺(tái)，并將其用于交互設(shè)計(jì)教學(xué)中學(xué)生開展交互產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)作與最終作品表達(dá)的技術(shù)基礎(chǔ)與手段。

1 產(chǎn)品交互原型設(shè)計(jì)課程

交互設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)則中，原型設(shè)計(jì)是《設(shè)計(jì)方法學(xué)》的核心內(nèi)容。該課程主要面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)和信息交互專業(yè)方向3年級(jí)以上的本科教學(xué)，并作為專業(yè)實(shí)踐課程而設(shè)置，共60～80課時(shí)；主要培養(yǎng)學(xué)生在產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程中使用Arduino開源電子平臺(tái)，真實(shí)模擬產(chǎn)品人機(jī)交互概念設(shè)計(jì)的能力；培養(yǎng)學(xué)生在智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于服務(wù)設(shè)計(jì)、用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)等的概念表現(xiàn)和產(chǎn)品功能與人機(jī)互動(dòng)行為等的形象化、表達(dá)和評(píng)估等能力。這是目前國際上交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域主流的設(shè)計(jì)方法與評(píng)估設(shè)計(jì)手段；并且，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未來產(chǎn)品的前瞻性設(shè)計(jì)方法的學(xué)習(xí)與掌握，是其核心的專業(yè)實(shí)踐課程。

南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和信息交互專業(yè)方向教學(xué)內(nèi)容的要求，以及目前國內(nèi)藝術(shù)院校設(shè)計(jì)學(xué)科的特點(diǎn)，重新規(guī)劃了課程的結(jié)構(gòu)和授課方式，以適應(yīng)藝術(shù)類學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握偏向電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)語言的必要的專業(yè)技能和知識(shí)。

在翻閱了國內(nèi)外相關(guān)Arduino內(nèi)容的教材和資料后，筆者發(fā)現(xiàn)目前的教程及教材基本只針對(duì)Arduino的基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容及開發(fā)方法進(jìn)行了詳細(xì)的講解及技術(shù)解決方案的案例分析，并未對(duì)其應(yīng)用及在藝術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域做有針對(duì)性的介紹。此外，大部分該類教材多為工科專業(yè)人員編寫，所針對(duì)用戶也大多是工科類電子工程、產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)等背景的專業(yè)人員和專業(yè)愛好者。而藝術(shù)設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)類專業(yè)是學(xué)生大多不具備掌握這類工科專業(yè)基礎(chǔ)資料的能力，很難理解其中的單片機(jī)、傳感器等電子元件以及計(jì)算機(jī)語言、軟件編寫與邏輯等，因此對(duì)其并不適用?？梢姡O(shè)計(jì)出一套適合設(shè)計(jì)類專業(yè)用戶的Arduino產(chǎn)品交互原型課程迫在眉睫。

南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院在充分考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)與藝術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)情況，在研究專業(yè)學(xué)習(xí)必要的電子技術(shù)原理內(nèi)容基礎(chǔ)的過程中，總結(jié)出如下幾個(gè)方面的課程內(nèi)容形式與教學(xué)方法：

首先，盡量避免使用晦澀的專業(yè)詞匯、公式、定義基本的電子部件和電子技術(shù)原理。教師授課時(shí)應(yīng)盡量把晦澀的技術(shù)過程形象化描述，從而更為形象、直觀地為學(xué)生呈現(xiàn)硬件的連接圖而不是電路圖（圖3）。

其次，硬件的模塊化分類方式，能夠使學(xué)生更為形象化地理解各個(gè)電子元件之間的連接關(guān)系及其在完整的系統(tǒng)里的作用與功能。例如，在一個(gè)用Arduino單片機(jī)完整搭建的電路中，教師應(yīng)明確哪些電器元件屬于輸入元件、哪些屬于存儲(chǔ)元件、哪些元件具有通訊功能、哪些屬于輸出元件；并在授課前充分考慮學(xué)生設(shè)計(jì)方案中可能會(huì)頻繁使用到的元件及元件組合，從而對(duì)其定義、分類。例如，在智能家居設(shè)計(jì)方案中，課題小組可能會(huì)用到的元件，如光耦傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等，可將其歸類為同一類型的輸入模塊，用于捕捉家庭環(huán)境中的環(huán)境數(shù)據(jù)；而對(duì)于某些用于使數(shù)據(jù)在不同設(shè)備中相互交換的元件，可以歸類為通訊或者接口類模塊，如藍(lán)牙模塊、WIFI模塊、RFID模塊、USB接口等。

計(jì)算機(jī)語言用于驅(qū)動(dòng)和編輯連接好的電子元件，是用于發(fā)出指令的數(shù)據(jù)?？梢孕蜗蟮孛枋觯河布嗷ミB接產(chǎn)生了軀體，而計(jì)算機(jī)語言編寫的程序則是賦予軀體的靈魂。在程序編寫部分，通常的課程和教材中會(huì)使用Arduino IDE（集成開發(fā)環(huán)境）完成，該環(huán)境需要具備C語言基礎(chǔ)、工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)；而藝術(shù)院校產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生基本不具備掌握這一計(jì)算機(jī)語言的前置專業(yè)基礎(chǔ)。因此，在實(shí)踐的教學(xué)中，筆者尋求一種可視化編程語言的解決方案，可視化編程軟件VVVV可實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)要求。該軟件是一款簡(jiǎn)單原型設(shè)計(jì)和開發(fā)的圖形化編程軟件，可以作為大型數(shù)字媒體與物理硬件接口、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像、音頻和視頻等數(shù)據(jù)信息；可以同時(shí)進(jìn)行與許多用戶交互環(huán)境的處理；是非常適合藝術(shù)家與設(shè)計(jì)師的可視化編程解決方案（圖4）。

2 教學(xué)方法

在考慮設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教學(xué)內(nèi)容以及相關(guān)專業(yè)課程銜接的基礎(chǔ)上。南京藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院借鑒自身傳統(tǒng)的問題導(dǎo)入法的教學(xué)模式，在學(xué)習(xí)Arduino的技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容前，導(dǎo)入相關(guān)的用戶需求與設(shè)計(jì)定位問題，并迅速地按課題小組選定的作品內(nèi)容與設(shè)計(jì)概念方案導(dǎo)入原型設(shè)計(jì)的知識(shí)學(xué)習(xí)。這一階段須建立在之前預(yù)設(shè)的特定課題設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，以課題“智能家居為例”。課題組在分別探討家居生活中的各種需求中，發(fā)現(xiàn)2～5歲的兒童在家庭安防中的問題：這一階段，兒童可以獨(dú)立行走，并開始對(duì)家庭環(huán)境中未知的事物產(chǎn)生好奇。如去捅插座孔、伸手夠高于自身高度的物體、攀爬高處甚至是陽_圍欄與窗戶；諸如此類的兒童安全隱患問題數(shù)不勝數(shù)。那么，什么樣的設(shè)計(jì)解決方案可以避免此類危險(xiǎn)，并在家庭環(huán)境內(nèi)預(yù)設(shè)某些危險(xiǎn)報(bào)警區(qū)域；當(dāng)兒童進(jìn)入時(shí)，可以預(yù)先警告父母或者對(duì)兒童采取阻嚇措施呢。帶著這些問題，課題組學(xué)生在學(xué)習(xí)Arduino的基本知識(shí)和各種傳感器模塊的功能后，其對(duì)超聲波測(cè)距傳感器的功能與設(shè)計(jì)情景中提出的問題產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)。

因此，該組可以有針對(duì)性地選擇學(xué)習(xí)Arduino單片機(jī)與傳感器，在輸出設(shè)備的連接實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)可以了解傳感器不但可以測(cè)出具體的物體靠近的距離，而且可以把距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地傳遞到Arduino單片機(jī)的內(nèi)存中；之后，再輸出變化的數(shù)值（變量），并通過某種設(shè)備轉(zhuǎn)換變量為聲音的大小、光的強(qiáng)弱甚至是色彩的變化等等；這個(gè)過程即是用變量控制輸出設(shè)備的過程。課題組即可以基于此，迅速搭建其設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)品交互原型。

3 課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、設(shè)計(jì)

產(chǎn)品交互原型設(shè)計(jì)課程教學(xué)目的是使要學(xué)生掌握的Arduino開源電子原型平臺(tái)，使其能夠根據(jù)設(shè)計(jì)概念，連接硬件、編寫程序，驅(qū)動(dòng)硬件模塊按照設(shè)計(jì)概念模擬產(chǎn)品的交互行為；最終在產(chǎn)品設(shè)計(jì)表達(dá)過程中，不僅掌握制作原型在外觀造型、材料工藝、色彩搭配等方面的呈現(xiàn)，更重要的是產(chǎn)品的功能與人機(jī)交互行為上的高度仿真的知識(shí)與技能。因此，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是這門課的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)以分組的形式進(jìn)行，課題小組針對(duì)前期的設(shè)計(jì)內(nèi)容選擇相應(yīng)的智能硬件模塊（Arduino原型平臺(tái)與輸入輸出模塊）進(jìn)行學(xué)習(xí)；從單一模塊入手，循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)多個(gè)模塊組合使用與程序編寫，發(fā)覺計(jì)算機(jī)、屏幕及鍵盤以外的世界；以使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握物體怎樣能通過簡(jiǎn)單的傳感器，監(jiān)測(cè)周邊的環(huán)境并應(yīng)用于對(duì)數(shù)字世界的掌控。開源平臺(tái)Arduino作為原型設(shè)計(jì)的主板，通過簡(jiǎn)單連接單個(gè)的傳感器和機(jī)械裝置，也可同時(shí)在可視化編程軟件VVVV中進(jìn)行編輯與控制，確保學(xué)生在掌握該主板基本知識(shí)的同時(shí)，了解可視化編程軟件VVVV與Arduino相互配合的實(shí)踐使用，從而避免使用需要C語言編程的Arduino IDE（集成開發(fā)環(huán)境）。具體的實(shí)驗(yàn)課題內(nèi)容為：

第一，概述―Arduino是進(jìn)入物理世界的接口。

第二，第一段代碼“Hello World”。

第三，開源平臺(tái)Arduino的開發(fā)模式、單獨(dú)模式和作為無力界面與VVVV相連接的模式。

第四，“Firmata”連接VVVV，實(shí)現(xiàn)可視化編程。

第五，從反饋到循環(huán)，接收信號(hào)，編輯信號(hào)，再輸出信號(hào)。

第六，RGB-LED，控制一個(gè)LED燈。

第七，關(guān)于傳感器。一是電位器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；二是溫度傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；三是加速度傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；四是RFID射頻識(shí)別實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐；五是位移傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐。

通過1～3章的學(xué)習(xí)，課題小組可以基本了解Arduino開源平臺(tái)的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)制；通過第4章的學(xué)習(xí)，了解和基本掌握解實(shí)現(xiàn)可視化編程控制和編輯開發(fā)Arduino功能的方式；通過第5章的學(xué)習(xí)，了解和基本掌握可視化編程必要的邏輯關(guān)系；第6章為前1～5章知識(shí)的綜合實(shí)踐練習(xí)，即通過可視化編程軟件VVVV驅(qū)動(dòng)并改變一個(gè)連接在Arduino開源平臺(tái)上的RGB-LED燈（全色彩LED燈）的顏色；在第7章，各個(gè)課題組將有針對(duì)性地選擇與自己課題相關(guān)的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K。由于章節(jié)限制，筆者在這里只節(jié)選一組實(shí)驗(yàn)?zāi)K作為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐案例。

實(shí)驗(yàn)案例：溫度傳感器實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)踐、設(shè)計(jì)案例介紹

背景描述：

我們可以通過溫度傳遞非常多不同的信息。對(duì)于人體而言，我們可以推斷出與之自然或健康的狀態(tài)相關(guān)；對(duì)于人造物（產(chǎn)品）而言，可以理解為如反映其運(yùn)行的狀態(tài)等。通過溫度傳感器，我們可以把這種變化作為輸入信號(hào)讀入計(jì)算機(jī)。這類型的傳感器通常會(huì)改變自己的阻值或者輸出溫度成比例的電壓。

實(shí)驗(yàn)規(guī)則：

監(jiān)控一個(gè)杯子的溫度，同時(shí)通過一個(gè)彩色的LED燈顯示。如果我們使用一個(gè)熱源，如將一杯熱咖啡放在離傳感器很近的位置，則可以改變傳感器的電阻值。這一改變可以使用Arduino主板捕捉并通過VVVV傳輸出去。在VVVV中，我們把溫度轉(zhuǎn)換為一個(gè)色彩值，并通過一個(gè)RGB-LED燈，使之可以看見。RGB-LED燈的色彩變化可以作為參照，提醒用戶杯中的飲品是否達(dá)到了適宜飲用的溫度（圖5）。

如圖5所示，一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯可以在Arduino的開發(fā)環(huán)境之中自然甚至完全地實(shí)施；但是，VVVV應(yīng)用在原形搭建方面更為有用，因?yàn)槠浣Y(jié)果很快能夠調(diào)整同時(shí)可以直接反饋并評(píng)價(jià)。溫度傳感器可以提供這樣一種可能，溫度可以直接轉(zhuǎn)換成變量值，線性的變量值再次傳輸給色譜同時(shí)作為輸出而應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)材料：

溫度傳感器（LM35）、RGB-LED、Arduino主板、面包板、連接線和接口、3*10k?電阻

實(shí)驗(yàn)圖與可視化編程（圖6）：

如圖6所示，左邊為電路連接示意圖。其并非標(biāo)準(zhǔn)的電路圖紙，只適用于設(shè)計(jì)類專業(yè)教學(xué)使用。右邊為可視化編程軟件VVVV的編程界面，程序以圖形的形式組成，可以很直觀地進(jìn)行編輯。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖7）：

圖7這個(gè)例子演示的是如何利用物理大小變化作為控制因素。當(dāng)杯子還是熱的、LED燈亮著紅色時(shí)，他們可以同時(shí)傳達(dá)給我們更多的信息。我們?cè)谙硎茱嬈返耐瑫r(shí)，還可以期待多些……

4 設(shè)計(jì)案例

Tia（圖8）是一款可以自動(dòng)跟蹤使用者書寫習(xí)慣的臺(tái)燈。當(dāng)用戶在做書寫、閱讀等動(dòng)作時(shí)，Tia智能燈能夠捕捉運(yùn)動(dòng)軌跡，且燈會(huì)移動(dòng)到相應(yīng)位置，自動(dòng)調(diào)節(jié)光線的高低，以符合使用者的書寫的習(xí)慣，避免了在光源的陰影下寫作的情況；同時(shí)，它能根據(jù)環(huán)境光線的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)整書寫光源強(qiáng)度，以達(dá)到最佳的書寫和閱讀使用的效果；此外，Tia還會(huì)自動(dòng)感應(yīng)使用者位置、聲音和振動(dòng)來判斷，進(jìn)行開啟或關(guān)閉動(dòng)作。

關(guān)鍵的原型搭建主要分為4個(gè)部分。第一，外觀制造的工藝部分主要使用工程塑料的高壓注塑以實(shí)現(xiàn)實(shí)體外觀；第二，智能控制部分主要使用嵌入式芯片設(shè)計(jì)，嵌入Arduino單片機(jī)、光耦傳感器、超聲波傳感器、視頻識(shí)別等集成的硬件構(gòu)架；第三，控制程序采用可視化編程軟件VVVV編寫，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境的感知和調(diào)節(jié)以及書寫動(dòng)作軌跡的捕捉；第四，機(jī)械部分采用四臺(tái)伺服舵機(jī)四個(gè)維度的旋轉(zhuǎn)達(dá)到光源方向與書寫或閱讀軌跡的同步的目的。

5 結(jié)語

“如果你想成為合格的程序員，你就永遠(yuǎn)成為不了優(yōu)秀設(shè)計(jì)師?！笨茖W(xué)技術(shù)日新月異的今天，工業(yè)設(shè)計(jì)的定義已發(fā)生了根本性的改變。2015年，國際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)（ICSID）了新的工業(yè)設(shè)計(jì)定義：“設(shè)計(jì)是一種戰(zhàn)略性地解決問題的方法和流程，它能夠應(yīng)用于產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)和體驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、商業(yè)成功和生活品質(zhì)的提升?！痹摱x為科技飛速發(fā)展語境下的藝術(shù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提出了新的思路與契機(jī)。以提高藝術(shù)性、形象化思維的創(chuàng)造力為培養(yǎng)目標(biāo)的藝術(shù)院校，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)方式與專業(yè)知識(shí)構(gòu)建中不可避免地受到時(shí)代的影響。如果一味地摒棄自生獨(dú)特的藝術(shù)專業(yè)特征與創(chuàng)新思維方式與能力，以適應(yīng)科技的發(fā)展對(duì)設(shè)計(jì)的需求，將導(dǎo)致藝術(shù)院校培養(yǎng)藝術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)人才的教育目的和藝術(shù)學(xué)科的本質(zhì)的動(dòng)搖。在藝術(shù)與科技相結(jié)合的大趨勢(shì)下，如何從形象化思維的角度去了解技術(shù)、掌握基本的信息技術(shù)工具（如計(jì)算機(jī)語言），從而將其選擇性地引入藝術(shù)設(shè)計(jì)教育及人才培養(yǎng)領(lǐng)域中，筆者已在文中用自己教學(xué)實(shí)踐中的一些粗淺的案例進(jìn)行了總結(jié)，希望起到拋磚引玉的作用。

注釋：①Tia（提亞）-書寫習(xí)慣追蹤智能臺(tái)燈，獲2015第二屆“紫金獎(jiǎng)”文化創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽銅獎(jiǎng)，設(shè)計(jì)：林勝獅，林堯，指導(dǎo)：劉彥。

參考文獻(xiàn)：

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