導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇單片機(jī)c語(yǔ)言，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

Abstract: Combining 8051, the paper introduces the advantages of C-language and the programming design of C-language's relization of MCU digital blink. Though 8051 could embed assembly code at C-language programming, the complicity is obviously improved. The practice proves that if we use C-language resonablely, the equal precision with assembler language could be got at practice.

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；C語(yǔ)言；應(yīng)用

Key words: MCU; C-language; application

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2010）36-0146-01

1問(wèn)題的提出

將C向MCU（俗稱單片機(jī)）8051上的移植始于20世紀(jì)80年代的中后期?？陀^上講，C向8051 MCU移植的難點(diǎn)不少。經(jīng)過(guò)Keil/Franklin、Archmeades、IAR、BSO/Tasking等公司艱若不懈的努力，終于于20世紀(jì)90年代開(kāi)始而趨成熟，成為專業(yè)化的MCU高級(jí)語(yǔ)言了。過(guò)去長(zhǎng)期困擾人們的所謂“高級(jí)語(yǔ)言產(chǎn)生代碼太長(zhǎng)，運(yùn)行速度太慢，因此不適合單片機(jī)使用”的致使缺點(diǎn)已被大幅度地克服。

2單片機(jī)C語(yǔ)言的優(yōu)越性

2.1 不懂得單片機(jī)的指令集，也能夠編寫完美的單片機(jī)程序；

2.2 無(wú)須懂得單片機(jī)的具體硬件，也能夠編出符合硬件實(shí)際的專業(yè)水平的程序；

2.3 不同函數(shù)的數(shù)據(jù)實(shí)行覆蓋，有效利用片上有限的RAM空間；

2.4 程序具有堅(jiān)固性：數(shù)據(jù)被破壞是導(dǎo)致程序運(yùn)行異常的重要因素。C語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了許多專業(yè)性的處理，避免了運(yùn)行中間非異步的破壞；

2.5 C語(yǔ)言提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型（數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、枚舉、指針等），極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性；

2.6 提供auto、static、const等存儲(chǔ)類型和專門針對(duì)8051單片機(jī)的data、idata、pdata、xdata、code等存儲(chǔ)類型，自動(dòng)為變量合理地分配地址；

2.7 提供small、compact、large等編譯模式，以適應(yīng)片上存儲(chǔ)器的大??；

2.8 中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)，中斷向量表的填寫，是直接與單片機(jī)相關(guān)的，都由C編譯器代辦；

2.9 提供常用的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)，以供用戶直接使用；

2.10 頭文件中定義宏、說(shuō)明復(fù)雜數(shù)據(jù)類型和函數(shù)原型，有利于程序的移植和支持單片機(jī)的系列化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；

2.11 有嚴(yán)格的句法檢查，錯(cuò)誤很少，可容易地在高級(jí)語(yǔ)言的水平上迅速地被排掉；

2.12 可方便地接受多種實(shí)用程序的服務(wù)：如片上資源的初始化有專門的實(shí)用程序自動(dòng)生成。

3應(yīng)用案例：C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)碼管閃爍

本應(yīng)用案例中（/*此函數(shù)主要是C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)碼管閃爍功能。效果：1――數(shù)碼管顯示0123；2――停頓；3――數(shù)碼管顯示4567；4――無(wú)窮循環(huán)1，2，3步。*/），程序?yàn)椋?/p>

#include

#include

unsigned char code dis_code[11]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90， 0xff}； //定義數(shù)組

int delay（int x）//聲明延遲函數(shù)

{

int j=0；

for（j；j

}

main（） //主函數(shù)

{

int i，j；//定義i，j

unsigned char seg；//定義seg，用于數(shù)碼管的初始化

seg= 0xfe ；//定義seg為0xfe，即11111110；使數(shù)碼管為第一個(gè)顯示

while （1）//無(wú)窮循環(huán)

{

{ for（j=0；j

{

for（i=0；i

{

P2=seg；//初始化P2

P0=dis_code[i]； //顯示數(shù)字

delay（200）；//延遲約1ms

seg=_crol_（seg，1）；//數(shù)碼管右移一位

if （seg==0xef） seg=0xfe； //輸出四個(gè)數(shù)字之后停止

}

}

P2=0xff；//數(shù)碼管全不接通，把0，1，2，3消去

delay（2000000）； //延遲

for（j=0；j

{

for（i=4；i

{

P2=seg； //初始化P2

P0=dis_code[i]； //顯示數(shù)字

delay（200）；//延遲約1ms

seg=_crol_（seg，1）；//數(shù)碼管右移一位

if （seg==0xef） seg=0xfe；//輸出四個(gè)數(shù)字之后停止

}

}

}

}

}//函數(shù)結(jié)束

篇2

關(guān)鍵詞:Protues; 密碼鎖; 單片機(jī); C語(yǔ)言

中圖分類號(hào):TN433-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)19-0176-03

Design and Simulation of Electronic Code Lock Using STC89C52 MCU Based on C Language

JIN Gui, XIANG Guo-liang

(Department of Physics & Electronic Information Engineering, Xiangnan University, Chenzhou 423000, China)

Abstract: The implementation of an electronic code lock which was successfully simulated by Protues is introduced. It uses high reliable microcontroller STC89C52 to achieve the unlocking and identification of the code, adopts I2C bus-based E2PROM chip to complete the code′s storage, uses LCD1602 to prompt the program′s running state and working procedures, adopts buzzer to imitate the alarm and LED to imitate the switch. It is convenient to modify and add function by using C language program,which is more transplantable and reliable compared to assembly language.

Keywords: Protues; code lock; single chip microcomputer; C language

0 引 言

電子密碼鎖是現(xiàn)代生活中常用的加密工具。它克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn),尤其是微控制器的智能電子密碼鎖,不僅具有電子密碼鎖的功能,還可引入智能化管理功能,從而使密碼鎖具有更高的安全性和可靠性。

電子密碼鎖通常使用ARM和單片機(jī)控制[1],單片機(jī)相對(duì)ARM實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單,功能較為完善,因此使用單片機(jī)控制較多。用單片機(jī)控制的密碼鎖常使用匯編語(yǔ)言編寫程序,顯示器多數(shù)用數(shù)碼管[2-3]。而本文所介紹的電子密碼鎖使用移植性及可讀性強(qiáng)的高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言編寫,便于修改和增減功能;同時(shí)采用顯示清楚,功率消耗小而且壽命長(zhǎng)的1602液晶顯示器,顯示更加直觀,使用更加方便。從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā), 采用STC89C52[4]單片機(jī)設(shè)計(jì)出一種具有密碼設(shè)置、報(bào)警和防止多次試探密碼功能的電子密碼鎖,通過(guò)Protues軟件成功地進(jìn)行了仿真。

1 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心,使用4×4矩陣鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入方式,驅(qū)動(dòng)1602顯示器提示程序運(yùn)行過(guò)程和開(kāi)鎖的步驟。本系統(tǒng)的密碼判斷過(guò)程如下:

當(dāng)使用者輸入6位密碼后按下BESURE鍵,單片機(jī)通過(guò)密碼逐個(gè)比較,如果輸入的6位密碼和設(shè)定的密碼完全相同,那么能成功驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖模擬燈將鎖打開(kāi)。若輸入6位密碼與設(shè)定的密碼不相同,按下BESURE鍵后,模擬燈不亮,可以按BACK鍵重新輸入。由于輸入密碼過(guò)程中難免輸入失誤,如果密碼輸錯(cuò),可直接按下BACK鍵重新輸入,但是系統(tǒng)不允許無(wú)限次地按BACK鍵,以免密碼被套用,當(dāng)3次密碼輸入都錯(cuò)誤,單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警[5]。并且本系統(tǒng)輸入密碼還有時(shí)間限制,若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有將正確密碼輸入也會(huì)報(bào)警。

修改密碼功能如下:當(dāng)密碼輸入正確后,按下SET鍵可新設(shè)置密碼。每設(shè)定一位新密碼,單片機(jī)將其送給E2PROM,當(dāng)6位新密碼都輸入完畢,系統(tǒng)將自動(dòng)回到程序開(kāi)始,重新讀取密碼并保存,使用者需輸入新的密碼才能將鎖打開(kāi)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件支持

使用的元器件有:核心芯片STC89C52、存儲(chǔ)芯片AT24C02、液晶顯示1602、矩陣鍵盤、報(bào)警蜂鳴器、獨(dú)立按鍵(模擬門的開(kāi)關(guān))、發(fā)光二極管(模擬鎖的開(kāi)關(guān))和┤極管(放大電流)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件包括主程序模塊、密碼比較判斷模塊、修改密碼模塊、鍵盤掃描模塊、液晶顯示模塊及定時(shí)程序等模塊。系統(tǒng)程序流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)程序流程圖

2.2.1 主程序模塊

主程序主要用于定義全局變量,給全局變量賦初值,初始化E2PROM,啟動(dòng)定時(shí)器以及從AT24C02[6]中讀取密碼,為整個(gè)程序提供數(shù)據(jù)。

2.2.2 密碼比較判斷模塊

該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼利用if語(yǔ)句與設(shè)定的密碼進(jìn)行逐個(gè)比較,若密碼完全正確則開(kāi)鎖;若不正確,則按下BACK鍵,重新輸入密碼,每按下BACK鍵一次,輸入次數(shù)將自加1,當(dāng)3次都出錯(cuò)則報(bào)警。

2.2.3 密碼修改模塊

在密碼輸入正確情況下,可以按下SET對(duì)密碼進(jìn)行重新設(shè)置,每設(shè)定一位就將密碼送給AT24C02存儲(chǔ)起來(lái),當(dāng)設(shè)置6位密碼完畢后,系統(tǒng)將自動(dòng)跳到程序開(kāi)始,調(diào)用新設(shè)置的密碼。

STC89C52向AT24C02寫入密碼子程序:

void write_byte(uchar date)

{

uchar i,temp;

temp=date;

for(i=0;i

{

temp=temp

scl=0;

delay1();

sda=CY;

delay1();

scl=1;

delay1();

}

scl=0;

delay1( );

sda=1;

delay1( );

}

STC89C52從AT24C02讀取密碼子程序:

uchar read_byte()

{

uchar i,k;

scl=0;

delay1();

sda=1;

delay1();

for(i=0;i

{

scl=1;

delay1();

k=(k

scl=0;

delay1( );

}

return k;

}

2.2.4 鍵盤掃描模塊[7]

該模塊具備功能有:逐列掃描鍵盤確定被按鍵的具置、判斷鍵盤上有無(wú)鍵按下、消除去抖動(dòng)、判斷閉合的鍵是否釋放等功能。

2.2.5 定時(shí)模塊[8]

本模塊用于對(duì)密碼輸入時(shí)間控制。在程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)首先對(duì)定時(shí)器進(jìn)行了初始化,從按下PUT IN鍵開(kāi)始,系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)輸入的時(shí)間達(dá)到規(guī)定的時(shí)間將立即報(bào)警。

2.2.6 液晶顯示模塊[9]

此模塊包括液晶初始化、命令的輸入、顯示數(shù)據(jù)的輸入。其中命令是用于控制液晶狀態(tài)是否顯示光標(biāo),光標(biāo)是否閃爍,是否清除原來(lái)數(shù)據(jù)以及顯示的具置。數(shù)據(jù)顯示主要是將要顯示的信息按需要準(zhǔn)時(shí)顯示出來(lái)。

3 系統(tǒng)仿真

為了方便程序調(diào)試,本文采用了Proteus仿真[10],仿真圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)仿真圖

3.1 系統(tǒng)介紹

圖2中U1為STC89C52是整個(gè)系統(tǒng)的核心,編寫的程序以二進(jìn)制的文件導(dǎo)入其中;U2為AT24C02,┑5和第6個(gè)引腳分別與單片機(jī)的P1.2和P1.3相連;LCD1為1602液晶顯示器,引腳連接如圖2所示;獨(dú)立按鍵DOOR,當(dāng)門關(guān)上為鍵按下?tīng)顟B(tài);D1為模擬開(kāi)鎖燈,當(dāng)密碼正確,按下BESURE鍵D1將亮;BUZ1為蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)程序編寫好并導(dǎo)入到單片機(jī)里后,按下┩2最下面的開(kāi)始按鈕,1602液晶顯示器將提示密碼鎖的運(yùn)行狀態(tài),系統(tǒng)開(kāi)始工作。

3.2 開(kāi)鎖功能

當(dāng)電源開(kāi)啟時(shí),1602液晶顯示W(wǎng)elcome歡迎界面,當(dāng)按下PUT IN鍵后,顯示器顯示PUT IN CODES提示使用者輸入密碼,如圖3所示。幾秒后液晶顯示器上提示將自動(dòng)消失。此時(shí)可輸入正確密碼,且密碼輸入時(shí)顯示*而不會(huì)將輸入的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。當(dāng)輸入密碼完畢后,按下BESURE鍵,如果輸入的密碼正確D1將亮(D1作為開(kāi)鎖的模擬開(kāi)關(guān))。若密碼錯(cuò)誤,可以按下BACK鍵,程序?qū)⑻絣oop(開(kāi)始界面),重新輸入密碼,同時(shí)輸入次數(shù)將增加一次。當(dāng)3次都輸入錯(cuò)誤則自動(dòng)報(bào)警,并且輸入密碼的時(shí)間必須在規(guī)定的時(shí)間完成,否則也會(huì)報(bào)警。

圖3 液晶顯示

3.3 密碼設(shè)定

在密碼輸入正確后,按下SET鍵可對(duì)密碼進(jìn)行重新設(shè)置,液晶顯示器顯示SET CODS。同樣幾秒后提示信息將自動(dòng)消失,此時(shí)開(kāi)始重設(shè)密碼。在密碼設(shè)定過(guò)程中會(huì)將設(shè)定的數(shù)字顯示出來(lái),每輸入一位密碼需按下YES鍵確定,當(dāng)設(shè)置的密碼達(dá)到6位將自動(dòng)回到啟動(dòng)界面。

4 結(jié) 論

(1) 成功仿真實(shí)現(xiàn)了1602液晶顯示,密碼開(kāi)鎖,密碼設(shè)置,防止多次試探,報(bào)警等功能。

(2) 采用C語(yǔ)言編寫程序,具有很強(qiáng)的移植性,為系統(tǒng)增減和修改功能帶來(lái)了方便。

參考文獻(xiàn)

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[7]唐德禮,王襄.單片機(jī)學(xué)習(xí)機(jī)及編程器的設(shè)計(jì)與制作[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2005,28(12):117-120.

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篇3

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫濕度采集；串行通訊；生態(tài)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2010) 09-0000-02

The Research of Flower Automation System Based on AT89C51 SCM

Jiang Chen,Lai Yuanzhi,Xie Heping,Zhu Tianlong

(Harbin Institute of Technology,Harbin150006,China)

Abstract:This thesis is relied on the automation of Single Chip Micyoco and related to the latest communication technology of the network.We construct a close-loop negative feedback system based on the SCM technology and provide a creative and efficient method used for the intelligent mangement of flowers. Besides,in order to attest the function of the system we conduct the experiment under the practical environment and attain the reliable data.We hope that this instrument can bring up some impressive benefits for the intelligent control and mangement of the ecology as well as supply some constructive advice for nourishing the plants

Keywords:SCM;Collection of the temperature and humidity;Serial communication;Ecology control

生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的根本，它是一個(gè)極其復(fù)雜的整體，因此研發(fā)一套高效、科學(xué)、智能的生態(tài)管理系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)意義。同時(shí)，現(xiàn)代信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用，將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)運(yùn)用到工程控制中也成為一大熱點(diǎn)。本課題正是利用目前計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)以及新興的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，開(kāi)發(fā)一套應(yīng)用于諸如為花卉生長(zhǎng)或儲(chǔ)藏環(huán)境的控制及遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能控制和調(diào)節(jié)環(huán)境因素（如溫度、濕度、光照等條件）的功能，以解決目前花卉運(yùn)輸時(shí)限短、成本高的難題。

一、花卉控制系統(tǒng)的總體分析與設(shè)計(jì)

（一）花卉智能控制系統(tǒng)的總體功能

本系統(tǒng)主要由Atmel公司的AT89C51單片機(jī)作為總控下位機(jī)，通過(guò)其對(duì)環(huán)境參數(shù)的采集以及分析，完成數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳輸，外設(shè)控制以及安全報(bào)警等功能。系統(tǒng)主要完成以下功能：

采集環(huán)境參數(shù)：通過(guò)傳感器采集周圍環(huán)境的溫度濕度，通過(guò)光敏電阻以及模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片完成對(duì)周圍光強(qiáng)的采集。

接收數(shù)據(jù)：由C51單片機(jī)的P0-P3口實(shí)時(shí)接受采集到的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，篩選合理數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)傳送：通過(guò)RS232協(xié)議以及RS232總線與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通訊，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的保存，方便查閱分析。

數(shù)據(jù)顯示：將采集到的數(shù)據(jù)分時(shí)顯示在LCD屏幕上。

安全報(bào)警：對(duì)于超過(guò)闕值的環(huán)境參數(shù)，采取一定的操作進(jìn)行報(bào)警。

（二）花卉智能控制系統(tǒng)的總體分析設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體框架如圖1-1所示。

二、花卉控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)程序部分采用C51語(yǔ)言，C51源程序結(jié)構(gòu)與一般的C語(yǔ)言基本一致，利用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)單片機(jī)程序，具有效率高，可讀性強(qiáng)，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)。編程使用的軟件是Keil u Vision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它自帶C51優(yōu)化交叉編譯器。生成可執(zhí)行代碼快速、緊湊，在運(yùn)行效率和速度上均可與匯編代碼媲美。

（二）仿真設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)在Proteus7.5環(huán)境下進(jìn)行的仿真,針對(duì)51單片機(jī)，完成集測(cè)溫，測(cè)濕，顯示，報(bào)警于一體的閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括一片AT89C51單片機(jī)，一個(gè)LCD屏（LM016L），兩個(gè)數(shù)字溫濕度傳感器（SHT10），一條光敏電阻，一片A/D轉(zhuǎn)換芯片（ADC0808），一片直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（L298），一臺(tái)電機(jī)（MOTOR），MAX232串口驅(qū)動(dòng)以及若干電阻，電容，門電路，譯碼器等。在實(shí)際仿真中由于Proteus器件庫(kù)的限制，一些元件被替代為Proteus庫(kù)中功能完全相同的元件，程序設(shè)計(jì)保持不變。

1.溫濕度測(cè)量及顯示

單片機(jī)P1口連接兩個(gè)LCD顯示屏，P2.0，P2.1作為L(zhǎng)CD的RS與RW控制信號(hào)。兩個(gè)LCD的使能端通過(guò)一個(gè)二四譯碼器控制，使得某一時(shí)刻只選通一個(gè)LCD屏。P2.5 P2.7分別連接兩個(gè)SHT10的SCK與DATA端，SCK端通過(guò)三態(tài)門控制，使某一時(shí)刻只有一個(gè)SHT10向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)片選LCD1生效時(shí)，同時(shí)選通SHT10 1的SCK，使其工作，LCD2同理，通過(guò)分時(shí)工作，達(dá)到實(shí)時(shí)顯示兩個(gè)傳感器的溫濕度值。

2.光強(qiáng)測(cè)量

光強(qiáng)測(cè)量這里選用了光敏電阻，在proteus中選擇了元件TORCH_LDR，隨著光源的遠(yuǎn)近距離變化，光敏電阻的阻值變化，引起電壓變化，在仿真時(shí)可看到volts表數(shù)據(jù)的變化。同時(shí)采用ADC0808模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，IN0作為模擬量數(shù)據(jù)輸入，OUT1~OUT8作為數(shù)字量輸出，傳送到單片機(jī)的P1口進(jìn)行接收。

3.安全報(bào)警電路

如圖2-2所示，D6代表BUZZER，程序中，設(shè)置4個(gè)標(biāo)志alarm1,alarm2,alarm3,alarm4。4個(gè)標(biāo)識(shí)分別用來(lái)標(biāo)識(shí)兩個(gè)溫濕度傳感器的溫度和濕度，同時(shí)兩個(gè)溫度都需要報(bào)警時(shí)候，D3常亮，當(dāng)只有一個(gè)溫度需要報(bào)警時(shí)候，D3閃爍，否則D3滅，濕度LED也是同樣原理，當(dāng)兩個(gè)濕度都需要報(bào)警，則D4常亮，有且只有一個(gè)需要報(bào)警時(shí)候，D4閃爍，否則D4滅。D5是用來(lái)標(biāo)識(shí)光強(qiáng)的LED，當(dāng)光強(qiáng)過(guò)大時(shí)候D5亮，BUZZER響。只有當(dāng)四個(gè)標(biāo)識(shí)都不為1時(shí)候，BUZZER關(guān)，否則BUZZER鳴響。

4.電機(jī)控制

此部分電機(jī)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)扇相應(yīng)SHT90 2的環(huán)境參數(shù)。由于單片機(jī)輸出電流的驅(qū)動(dòng)力不足，這里采用L298直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。L298的ENA,IN1,IN2分別接在單片機(jī)的P0.0,P0.1,P0.2，由于P0口是三態(tài)口，所以連接上拉電阻以便使其正常工作。程序中通過(guò)延時(shí)實(shí)現(xiàn)定時(shí)。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)濕度過(guò)高時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。

5.串口調(diào)試

使用RS232與計(jì)算機(jī)串行通信，MAX232串口驅(qū)動(dòng)。MAX232的R1OUT和T1IN分別連接單片機(jī)的P3.0/RXD , P3.1/TXD。波特率設(shè)置9600bps，單片機(jī)晶振選用11.0592MHZ。

6.晶振與復(fù)位電路

晶振選擇11.0592MHZ，方便單片機(jī)與串口RS232通信。

三、實(shí)際環(huán)境測(cè)試與應(yīng)用

為了進(jìn)一步檢測(cè)和提升花卉控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，我項(xiàng)目組與北京植物園合作，在仙人掌及多漿植物溫室進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量和研究。在實(shí)地研究中，我們修正了系統(tǒng)所遇到的問(wèn)題，同時(shí)還在對(duì)植物的實(shí)時(shí)培育監(jiān)控中得到了寶貴的數(shù)據(jù)。

在此次實(shí)地測(cè)控中,我們首先分別在溫室的不同位置進(jìn)行了測(cè)量，并且與溫室的原電子溫濕度計(jì)進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.以下為測(cè)量中所得到的數(shù)據(jù)：

另外在測(cè)試過(guò)程中還對(duì)溫室的特殊環(huán)境進(jìn)行了有針對(duì)性的測(cè)量,在溫室的風(fēng)扇,濕簾處以及溫室苗床等等位置記錄了多組數(shù)據(jù),與此同時(shí)也與原文溫濕度計(jì)進(jìn)行了比較得到了相符合的數(shù)據(jù)。

在此次測(cè)控中發(fā)現(xiàn)硬件控制系統(tǒng)與某些溫濕度計(jì)存在數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題，與所配備的新式設(shè)備進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)是原有溫濕度計(jì)存在靈敏度下降，數(shù)據(jù)有誤的問(wèn)題。溫室領(lǐng)導(dǎo)隨即利用我系統(tǒng)修正了環(huán)境實(shí)時(shí)參數(shù)，保證了植物能夠在適宜環(huán)境下成長(zhǎng)。

在解決問(wèn)題后，我們利用本系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)于肯尼亞,索馬里一帶的隱刺麒麟以及綺麗角兩種世界二級(jí)瀕危植物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。采取我系統(tǒng)培育之前發(fā)現(xiàn)隱刺麒麟已存在一定枝條萎縮的情況，經(jīng)過(guò)分析我們認(rèn)為是原溫濕度計(jì)所測(cè)數(shù)據(jù)有誤導(dǎo)致了溫室環(huán)境調(diào)控延遲等現(xiàn)象，另外北京遭遇了近十年不遇的炎熱天氣，使得枝條萎縮情況加劇。在接下來(lái)的時(shí)間里，我們利用花卉溫室控制系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，利用所得數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，隱刺麒麟枝條逐漸變粗，生長(zhǎng)狀況有所改善。

結(jié)論：

本文通過(guò)對(duì)單片機(jī)技術(shù)，傳感技術(shù)以及通信技術(shù)的利用，整合信息采集模塊、控制模塊、LCD顯示模塊、安全報(bào)警模塊，完成基于單片機(jī)的集測(cè)溫，測(cè)濕，顯示，報(bào)警于一體的閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。

系統(tǒng)在實(shí)時(shí)環(huán)境下靈敏度高，可靠性強(qiáng)，測(cè)量準(zhǔn)確，適合于花卉培育等對(duì)環(huán)境條件要求較高的場(chǎng)合。在實(shí)際環(huán)鏡下監(jiān)控植物生長(zhǎng)，給出合理的培育調(diào)整方案，并取得了良好的結(jié)果。系統(tǒng)一些擴(kuò)展功能還可需進(jìn)一步提升，應(yīng)嘗試掛接的一些更復(fù)雜的外設(shè)。如果進(jìn)行功能上的完善和細(xì)化，可以運(yùn)用到生態(tài)管理以及工業(yè)生產(chǎn)中。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

關(guān)鍵詞：超聲波 測(cè)距儀 單片機(jī)

0 引言

超聲波檢測(cè)速度快、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于實(shí)時(shí)控制，測(cè)量精度高；結(jié)合單片機(jī)及電路，通過(guò)超聲換能器，設(shè)計(jì)了具有較高重復(fù)頻率，精度高的超聲測(cè)距儀的軟硬件系統(tǒng)。并通過(guò)RS232串行通訊將報(bào)告測(cè)距結(jié)果傳送給計(jì)算機(jī)顯示。

1 硬件設(shè)計(jì)

MCS-51系列單片機(jī)屬于8位單片計(jì)算機(jī)，因其品種齊全，兼容性強(qiáng)，軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，而成為8為位單片機(jī)中的主流。在此選用了MCS8751單片機(jī)。

8155芯片介紹 8155H芯片內(nèi)包含有256個(gè)字節(jié)的RAM存儲(chǔ)器，兩個(gè)可編程的8位并行口PA和PB，一個(gè)可編程的6位并行口PC，以及一個(gè)14位減法定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。PA口和PB口可工作于基本輸入輸出方式或選通輸入輸出方式。

數(shù)碼顯示電路 LED顯示器分為：共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管陰極相連并接地；共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極相連接正電壓，當(dāng)某發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，二極管被點(diǎn)亮，顯示相應(yīng)字段。

點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)顯示是指顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或截止；動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。

若顯示器的位數(shù)不大于八位，顯示器公共極電位只需一個(gè)I/O口稱為掃描口，顯示器各位所顯示的字型也需要一個(gè)八位口稱為段數(shù)據(jù)口。4位共陰極顯示器與8155的A口相連作為掃描口，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器75452接顯示器公共極，B口作為段數(shù)據(jù)口，經(jīng)同向驅(qū)動(dòng)器7407接顯示器的各個(gè)極。

RS232接口電路在PC機(jī)中一般有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串行接口COM1和COM2.MCS8751單片機(jī)片內(nèi)含一個(gè)全雙工的串行接口，通過(guò)編程即可實(shí)現(xiàn)串行通信。然而PC機(jī)的RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定+3V～+15V之間的任意電平為邏輯“0”，-3V～-15V之間的任意電平為邏輯“1”，計(jì)算機(jī)接口芯片大都為TTL或CMOS電平，在通信時(shí)，須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以便與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。選用了MAX232芯片完成電平轉(zhuǎn)換工作。

超聲波換能器 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的，內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波。

超聲波傳感器采用UCM40的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是40kHz的脈沖信號(hào)，發(fā)射頭為UCM40T和接收頭UCM40R配套使用。單片機(jī)在P1.0端口輸出一個(gè)40kHz的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)三極管T放大，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭UCM40T，發(fā)出40kHz的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射200ms。接收頭UCM40R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?hào)，經(jīng)放大整形后加至單片機(jī)中斷入口，當(dāng)信號(hào)電平由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，作為中斷?qǐng)求信號(hào)，送至單片機(jī)處理。

硬件電路 MCS8751單片機(jī)接6M晶振，同時(shí)具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位功能，P1.0口作為輸出口，輸出40KHz方波。方波信號(hào)經(jīng)晶體管T放大后，送給超聲波發(fā)射頭UCM40T，驅(qū)動(dòng)UCM40T發(fā)出40KHz超聲波。超聲波反射回來(lái)后，被超聲波接收頭UCM40R接收。UCM40R將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為交變電壓信號(hào)，信號(hào)由差動(dòng)放大器兩級(jí)放大后送給音頻譯碼器LM567，經(jīng)LM567分頻后，40KHz方波信號(hào)被選出來(lái)，此信號(hào)作為中斷輸入信號(hào)接到單片機(jī)的外部中斷入口INT0。

為了接四位LED數(shù)碼顯示，單片機(jī)需外擴(kuò)一片I/O接口芯片8155。8155加上電復(fù)位電路，數(shù)據(jù)口接單片機(jī)P0口，單片機(jī)P2.0，P2.7分別接8155的CE和IO/M端。8155的PA口作為輸出口，掃描四位LED顯示器。PB口作為顯示器的段數(shù)據(jù)口。同時(shí)PA口和PB口分別加反向驅(qū)動(dòng)器75452和同向驅(qū)動(dòng)器7407。LED顯示器接為共陰極型。

2 軟件設(shè)計(jì)

方波發(fā)生 MCS-51單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有計(jì)數(shù)器、定時(shí)器兩種工作模式及4種工作方式通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器TCON的編程，可選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｊ胶凸ぷ鞣绞?。特殊功能寄存器用于控制T0，T1的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，同時(shí)包含了T0，T1的狀態(tài)。TMOD，TCON這兩個(gè)寄存器的內(nèi)容由軟件設(shè)置。

在本設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘頻率采用6MHZ，要在P1.0上輸出一個(gè)周期為2ms的方波，方波的周期用定時(shí)器T0來(lái)確定，采用中斷的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先確定定時(shí)常數(shù)，根據(jù)13位定時(shí)器特性，初值應(yīng)為：TH0=0F0H TL0=OCH；其次對(duì)IP，IE，TCON，TMOD的相應(yīng)位進(jìn)行初始化設(shè)置，并將時(shí)間常數(shù)送入定時(shí)器中。

計(jì)時(shí)程序 當(dāng)M1，M0為10時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于方式2，方式2為自動(dòng)恢復(fù)初值（常數(shù)重裝入）的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，TLX作為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TLX計(jì)數(shù)溢出時(shí)，在置1溢出標(biāo)志TFX的同時(shí)，還自動(dòng)的將THX中的常數(shù)送至TLX，使TLX從初值開(kāi)始重新計(jì)數(shù)。將T1定義方式2計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為00H，計(jì)數(shù)從0開(kāi)始。把T0（P3.4），作為外部中斷請(qǐng)求輸入線，即T0引腳發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，向CPU請(qǐng)求中斷。

3 結(jié)論

基于MCS8751單片機(jī)利用超聲波原理設(shè)計(jì)的測(cè)距儀能完成遠(yuǎn)距離的測(cè)量，滿足測(cè)量精度的要求，在數(shù)據(jù)通信方面還有待改進(jìn)和提高，尤其是遠(yuǎn)距離通信方面。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

關(guān)鍵詞：AT89C52；LCD顯示終端；工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 02-0007-02

隨著工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的變化，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用LCD顯示技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。通過(guò)LCD顯示終端，可以將遠(yuǎn)程指令進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換，以漢字或者ASCII碼的方式顯示出來(lái)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要綜合利用單片機(jī)控制系統(tǒng)以及相關(guān)連接器件或者芯片來(lái)完成。

一、LCD顯示終端的功能分析

為滿足工業(yè)控制和應(yīng)用中的需求，通常LCD顯示終端需要具有如下幾個(gè)功能。

（1）LCD終端可以與控制部分組成一個(gè)完整系統(tǒng)，控制部分主要通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。LCD終端與控制系統(tǒng)通過(guò)RS-485芯片實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程控制主機(jī)的通信與指令接收發(fā)送。為保證工業(yè)使用需求，顯示模塊可采用單色可顯示漢字屏。

（2）LCD終端應(yīng)該具有對(duì)1，2級(jí)漢字字庫(kù)和任意ASCII碼的顯示功能，為滿足該需求，終端應(yīng)該具有外接圖形點(diǎn)陣信息存儲(chǔ)芯片。

（3）LCD終端應(yīng)該具有緩沖區(qū)，以便于對(duì)遠(yuǎn)程控制指令進(jìn)行及時(shí)有效的更新和執(zhí)行。同時(shí)，遠(yuǎn)程指令存在不確定性，設(shè)置緩沖區(qū)可以有效預(yù)防大量信息同時(shí)涌入時(shí)所帶來(lái)的影響。

（4）為有效應(yīng)對(duì)多指令同時(shí)執(zhí)行需求或者分模塊控制功能，可以再終端的設(shè)計(jì)方案中引入多任務(wù)處理機(jī)制，此功能還可以很好的解決多模塊的獨(dú)立開(kāi)發(fā)與調(diào)試需求。

二、LCD顯示終端的硬件設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)需求，顯示終端的硬件結(jié)構(gòu)圖如下：

其中，核心部件為單片機(jī)，本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，該型號(hào)單片機(jī)內(nèi)置了8KB的ROM空間、256B的RAM空間，基本可以滿足功能需求。

對(duì)于譯碼器部分的硬件選擇為GAL16V8D，該邏輯編程器件可以在RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中工作，對(duì)地址進(jìn)行譯碼。

工業(yè)應(yīng)用中的信息顯示相對(duì)較為簡(jiǎn)單，一塊單色320×240分辨率的LCD模塊已經(jīng)可以滿足顯示需求，該模塊與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)和指令傳輸主要通過(guò)SED1335芯片實(shí)現(xiàn)。

字庫(kù)則使用27C020 OTP存儲(chǔ)芯片，該芯片最大存儲(chǔ)量為256KB，可以存儲(chǔ)全部系統(tǒng)所使用的點(diǎn)陣漢字庫(kù)。但是需要注意的是，該芯片的存儲(chǔ)容量超出了單片機(jī)的直接尋址范圍，為保證全部字庫(kù)的正常訪問(wèn)，在硬件部分還要由單片機(jī)進(jìn)行芯片地址線模擬擴(kuò)展，具體實(shí)現(xiàn)方式可以使用單片機(jī)的一個(gè)I/O端口的低4位控制4-16位轉(zhuǎn)換器進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換器。

緩沖區(qū)需要采用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)RAM，可使用HD62256實(shí)現(xiàn)。

通信電路主要用于與遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行通信，發(fā)送當(dāng)前工作狀態(tài)，接收遠(yuǎn)程控制指令。但是單片機(jī)無(wú)法直接與計(jì)算機(jī)連接，需要使用一片RS-485芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

蜂鳴器主要用于設(shè)定情況下的蜂鳴。

復(fù)位及看門口部分硬件電路主要是在系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)或者故障時(shí)起作用。本系統(tǒng)使用看門狗芯片為MAX813L，可實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、看門狗、掉電報(bào)警等功能。

三、系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

本功能實(shí)現(xiàn)使用RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)對(duì)于按照MCS0851標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的單片機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)有效控制，同時(shí)該系統(tǒng)屬于實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。按照功能實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行任務(wù)分解。系統(tǒng)任務(wù)流程如圖2所示。

（1）按照RTX51系統(tǒng)的使用規(guī)則，軟件任務(wù)的執(zhí)行需要從0號(hào)任務(wù)開(kāi)始，因此將0號(hào)任務(wù)設(shè)定為系統(tǒng)初始化。鑒于多任務(wù)執(zhí)行時(shí)對(duì)RAM的需求較高，而0號(hào)任務(wù)執(zhí)行完畢后系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)，故可以將看門狗的電路控制功能添加到0號(hào)任務(wù)中。宏定義0號(hào)任務(wù)為：#define TASK_ID_INIT 0。

任務(wù)主要內(nèi)容為硬件初始化，檢查62256存儲(chǔ)芯片是否連接，設(shè)置SED1335的工作模式。

（2）在0號(hào)任務(wù)執(zhí)行完畢后開(kāi)始執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)即LCD顯示任務(wù)，該任務(wù)為系統(tǒng)運(yùn)行的核心任務(wù)，故設(shè)定為任務(wù)1。該任務(wù)在執(zhí)行時(shí)，LCD顯示內(nèi)容和顯示時(shí)間均需由遠(yuǎn)程控制端決定，因而該任務(wù)在實(shí)際執(zhí)行時(shí)存在諸多不確定性，單獨(dú)設(shè)定該任務(wù)可以及時(shí)有效完成對(duì)顯示控制命令的解釋與執(zhí)行，LCD屏幕繪制等功能。宏定義1號(hào)任務(wù)為#define TASK_DISPLAY 1

（3）系統(tǒng)默認(rèn)提供蜂鳴報(bào)警功能。此時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了，在系統(tǒng)中建立一個(gè)單獨(dú)的發(fā)生任務(wù)，該任務(wù)不按照單任務(wù)操作模式進(jìn)行順序執(zhí)行，而是可以被隨時(shí)調(diào)用相應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)蜂鳴報(bào)警的目的。宏定義任務(wù)為#define TASK_ID_INIT 2。

（4）通信任務(wù)則是由遠(yuǎn)程控制端控制的，不屬于LCD終端系統(tǒng)，該任務(wù)通過(guò)中斷的方式更改LCD顯示終端系統(tǒng)的任務(wù)屬性。

由圖2可知，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)首先需要對(duì)硬件進(jìn)行初始化，對(duì)各硬件進(jìn)行檢查和配置，該過(guò)程完畢后系統(tǒng)開(kāi)始建立上文所述任務(wù)，任務(wù)建立完畢后系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)。若遠(yuǎn)程控制終端發(fā)來(lái)顯示控制指令，則該指令通過(guò)單片機(jī)的中斷服務(wù)程序進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)核。系統(tǒng)內(nèi)核根據(jù)指令進(jìn)行任務(wù)分配，同時(shí)檢測(cè)是否需要執(zhí)行看門狗。各任務(wù)接到控制指令后進(jìn)入執(zhí)行階段，例如出現(xiàn)顯示任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)首先從緩存區(qū)讀取顯示指令，根據(jù)指令從字庫(kù)中選取相應(yīng)的顯示信息，該信息經(jīng)過(guò)譯碼后傳遞給LCD顯示屏進(jìn)行顯示。任務(wù)執(zhí)行完畢后系統(tǒng)重新進(jìn)入等待。

四、總結(jié)

基于單片機(jī)的LCD顯示終端可以將遠(yuǎn)程控制端傳遞到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的信息進(jìn)行編譯和顯示，以便于工作人員了解當(dāng)前工作狀態(tài)或者執(zhí)行其他任務(wù)。該終端成本較低，穩(wěn)定性和可靠性較高，可滿足一般的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)顯示需求，具有廣泛的應(yīng)用環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞：RFID 單片機(jī) 超高頻

【分類號(hào)】：TP391.44

1 引言

RFID無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)是一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)的空間耦合的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)識(shí)別物體所帶信息的自動(dòng)化讀取和識(shí)別。本文從硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方面介紹了一種RFID系統(tǒng)中讀寫器（Reader）的實(shí)現(xiàn)方案，該方案以AS399x射頻芯片為核心，輔以C8051F340單片機(jī)和其他相關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)。由于AS399x射頻芯片的集成資源豐富，使得外置芯片減少，電路簡(jiǎn)單。

2 系統(tǒng)總體方案

2.1 RFID系統(tǒng)

RFID系統(tǒng)主要由三部分組成：

電子標(biāo)簽：由天線、耦合元件及芯片組成，作為物體所帶信息的識(shí)別編碼，一般附著在目標(biāo)對(duì)象上。

讀寫器：由天線、射頻電路、基帶處理電路、電源模塊以及必要的接口電路組成，對(duì)電子標(biāo)簽內(nèi)的信息進(jìn)行采集并傳給上位機(jī)進(jìn)行處理。

應(yīng)用系統(tǒng)軟件：作為應(yīng)用層軟件，對(duì)讀寫器收集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。

讀寫器與電子標(biāo)簽之間通過(guò)詢問(wèn)、應(yīng)答的方式進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，讀寫器發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)，附著電子標(biāo)簽的物體進(jìn)入到讀寫器的工作距離范圍內(nèi)后對(duì)讀寫器進(jìn)行應(yīng)答。讀寫通過(guò)天線接收電子便簽存儲(chǔ)的物體信息并上傳給上位機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行信息存儲(chǔ)和處理，然后上位機(jī)把處理結(jié)果或者相關(guān)控制命令通過(guò)讀寫器和天線發(fā)回給電子標(biāo)簽。

2.2 RFID讀寫器

RFID讀寫器作為中間媒介，實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽與上位機(jī)應(yīng)用軟件之間的信息交流。

振蕩器：振蕩器電路產(chǎn)生符合RFID系統(tǒng)要求的射頻振蕩頻率，一路經(jīng)過(guò)時(shí)鐘電路產(chǎn)生MCU所需要的時(shí)鐘信號(hào)，另外一路經(jīng)過(guò)載波形成電路產(chǎn)生讀寫器工作的載波信號(hào)。

發(fā)送通道：發(fā)送通道包括編碼、調(diào)制和功率放大電路，用于向電子標(biāo)簽傳送命令和寫數(shù)據(jù)。

接收通道：接收通道包括解調(diào)、解碼電路，用于接收電子標(biāo)簽返回的應(yīng)答信息和數(shù)據(jù)。同時(shí)還應(yīng)該考慮防碰撞電路的設(shè)計(jì)。微控制器（MCU）：MCU是讀寫器工作的核心，完成收發(fā)控制、向標(biāo)簽發(fā)送命令和寫數(shù)據(jù)、標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取和處理、與應(yīng)用系統(tǒng)的高層進(jìn)行通信等任務(wù)。

3 硬件電路組成

3.1射頻收發(fā)模塊

射頻收發(fā)部分是讀寫器很重要的部分，負(fù)責(zé)接收上位機(jī)系統(tǒng)發(fā)送到主控芯片的命令，讀寫器根據(jù)命令對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼和調(diào)制，發(fā)送到電子標(biāo)簽中以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。同時(shí)，讀寫器接收來(lái)自電子標(biāo)簽的信號(hào)并進(jìn)行解調(diào)和解碼，再根據(jù)上位機(jī)的命令對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

在發(fā)射電路端，集成了功率放大器（PA）、鎖相環(huán)（PLL）、壓控振蕩器（VCO）、頻率合成器、調(diào)制器等模塊；在接收電路端集成了低噪聲放大器（LNA）、混頻器（Mixer）、中頻放大器、解調(diào)器等模塊。同時(shí)還集成了電源電壓管理、協(xié)議控制等工作模塊，從而使芯片電路大大簡(jiǎn)化。芯片控制通過(guò)32個(gè)寄存器的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)全部RF、濾波及協(xié)議控制功能。收發(fā)模塊支持自動(dòng)生成幀頭和CRC校驗(yàn)碼，組裝成幀的數(shù)據(jù)塊通過(guò)片上的24字節(jié)FIFO寄存器傳輸?shù)缴衔粰C(jī)系統(tǒng)中。電源管理模塊可以對(duì)片外MCU以及其他芯片供1.5～3.3伏電壓以及提供時(shí)鐘輸出。

片上的功率放大器（PA）具有高達(dá)20dBm的輸出功率，片上VCO和PLL可產(chǎn)生840MHz-960MHz的振蕩頻率。

3.2主控制器

RFID讀寫器一般使用單片機(jī)作為主控制器，主要功能是與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信；執(zhí)行從應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來(lái)的動(dòng)作命令；控制射頻模塊與標(biāo)簽的通信過(guò)程；基帶信號(hào)的編碼和解碼；執(zhí)行防沖突算法：對(duì)讀寫器和標(biāo)簽之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密；進(jìn)行讀寫器和標(biāo)簽之間的身份認(rèn)證等等。本方案中采用的是Silicon Labs公司推出的C8051F系列單片機(jī)。

C8051F340單芯片集成度十分高，片上集成了晶振電路、復(fù)位電路以及電路等豐富的模擬和數(shù)字資源。同時(shí)，C8051F340單片機(jī)內(nèi)集成了電源管理模塊、USB管理模塊、JTAG接口、SPI以及UART串行接口。具有與8051兼容的高速CIP-51內(nèi)核，單片機(jī)處理速度和性能都有很大的提升。高集成度使得系統(tǒng)所需要的芯片以及電路得到減少和簡(jiǎn)化，從而有效降低系統(tǒng)功耗和成本。

3.3 其他電路

為了實(shí)現(xiàn)讀寫器與上位機(jī)之間通信以及擴(kuò)展應(yīng)用，本方案采用USB接口，并且引出TTL/UART 接口和與AS3991相連的MCU I/O口，電源3.3V、5V、GND。

此外，由AS3991射頻芯片引腳輸出的差分?jǐn)?shù)據(jù)，需要轉(zhuǎn)化為單端信號(hào)并且濾波后才能通過(guò)耦合器發(fā)送出去。本方案中采用的是Balum平衡變壓器用于將雙端差分輸出轉(zhuǎn)化為單端輸出，然后經(jīng)過(guò)LFCN1000 LC低通濾波器濾除噪聲，最后通過(guò)定向耦合器RCP890A05發(fā)送出去。

4 工作程序設(shè)計(jì)

4.1總體程序結(jié)構(gòu)

射頻識(shí)別系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)系統(tǒng)。在軟件結(jié)構(gòu)上，可以分成兩部分：主程序和中斷程序。主程序的主要任務(wù)是不斷進(jìn)行系統(tǒng)自檢，和等待上位機(jī)發(fā)送信息包，若UART或USB收到正確的數(shù)據(jù)包，則發(fā)送中斷標(biāo)志，處理上位機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的指令，一般為啟動(dòng)RFID操作標(biāo)簽流程。若UART或USB沒(méi)有接收到有效的命令，則繼續(xù)循環(huán)等待。

本系統(tǒng)RFID讀寫器程序結(jié)構(gòu)如圖5所示。系統(tǒng)應(yīng)用層運(yùn)行相關(guān)應(yīng)用程序，在本設(shè)計(jì)中，集中表現(xiàn)為UART串口通信程序。協(xié)議層初始化讀寫器通信協(xié)議，包括IS018000 6B和EPC Gen2，確定調(diào)制編碼方式和數(shù)據(jù)格式。AS399x驅(qū)動(dòng)包括初始化32個(gè)芯片寄存器和包括內(nèi)部VCO和PLL、內(nèi)部PA等在內(nèi)的所有工作模塊。硬件底層驅(qū)動(dòng)包括初始化串口和USB口，以及相關(guān)底層硬件。

4.2 程序設(shè)計(jì)

底層軟件主要是PC機(jī)通過(guò)USB接口、串口等接口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對(duì)讀寫器進(jìn)行讀標(biāo)簽信息、讀標(biāo)簽或寄存器數(shù)據(jù)、寫標(biāo)簽或寄存器數(shù)據(jù)、上鎖/解鎖、滅活標(biāo)簽等操作。

單片機(jī)控制讀寫器持續(xù)對(duì)有效范圍進(jìn)行掃描，直到出現(xiàn)有標(biāo)簽的信息傳回，暫時(shí)停止掃描，對(duì)傳回的信息進(jìn)行處理。若標(biāo)簽?zāi)芘c讀寫器能進(jìn)行匹配，則繼續(xù)對(duì)標(biāo)簽的操作，包括對(duì)標(biāo)簽工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變和數(shù)據(jù)的讀取、寫入。處理完畢后，讀寫器繼續(xù)進(jìn)行掃描，重復(fù)上述步驟。則基本軟件部分應(yīng)要有主控制程序控制硬件電路進(jìn)行掃描，還要有中斷程序控制讀寫器對(duì)標(biāo)簽的處理，另外就是通信協(xié)議部分和防碰撞算法。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，RFID技術(shù)將會(huì)有越來(lái)越大的應(yīng)用空間。本文介紹了以AS399x射頻芯片為核心，配合C8051F340單片機(jī)輔以其他電路的讀寫器實(shí)現(xiàn)方案，由于這兩款芯片具有較高的集成度，使得系統(tǒng)所需要的芯片以及電路得到減少和簡(jiǎn)化，從而有效降低系統(tǒng)的功耗和成本。由于一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)涉及多學(xué)科交叉，如電磁場(chǎng)學(xué)，集成電路，高頻電路等，要完成一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)，并且做到高性能指標(biāo)是有很大難度的，需要大量的時(shí)間學(xué)習(xí)、實(shí)踐和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 理論與實(shí)驗(yàn) 課程設(shè)計(jì) 協(xié)同教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）31-0243-01

引言

單片機(jī)理論、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)相關(guān)課程體系是各高等院校電子電氣信息類工科專業(yè)基礎(chǔ)專業(yè)課程設(shè)置的重要組成部分，為大學(xué)生深入學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)的基本原理，設(shè)計(jì)方法，實(shí)踐應(yīng)用等打下基礎(chǔ)。大多數(shù)理工科高校開(kāi)設(shè)這些課程，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合培養(yǎng)。對(duì)于單片機(jī)的理論與實(shí)踐教學(xué)，既可以選擇匯編語(yǔ)言，也可以選擇C語(yǔ)言進(jìn)行。在高校的實(shí)際教學(xué)工作中，大多數(shù)老師是選擇匯編語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)的，因?yàn)閺膮R編語(yǔ)言入手能更好的掌握單片機(jī)的硬件資源使用原理等，也有部分老師是直接使用C語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)，認(rèn)為匯編語(yǔ)言編程過(guò)于繁瑣，而C語(yǔ)言編程能夠在將來(lái)的實(shí)踐工作中得到更好的應(yīng)用。本文通過(guò)總結(jié)作者多年來(lái)在單片機(jī)相關(guān)課程教學(xué)積累的經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)研究心得，以51單片機(jī)理論、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)教學(xué)為例，對(duì)如何在使用不同編程語(yǔ)言進(jìn)行繁瑣和復(fù)雜的教學(xué)中使學(xué)生更好地掌握單片機(jī)知識(shí)體系進(jìn)行了探討。

1.單片機(jī)理論教學(xué)

1.1 匯編語(yǔ)言理論教學(xué)

單片機(jī)是一個(gè)把中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、并行IO接口、串行IO接口、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘振蕩電路等集成在一起的控制芯片，硬件資源簡(jiǎn)單且豐富，也易于擴(kuò)展電路，所以單片機(jī)的學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)首先在于掌握硬件資源使用方法。因?yàn)閰R編語(yǔ)言實(shí)際上是CPU能夠識(shí)別的機(jī)器碼的助記符，從匯編語(yǔ)言入手開(kāi)始教學(xué)，能夠使學(xué)生更好地掌握單片機(jī)的硬件資源使用原理。使用匯編語(yǔ)言編程可以很方便地對(duì)單片機(jī)存儲(chǔ)器地址直接進(jìn)行存取操作，也能很方便地對(duì)存儲(chǔ)器地址進(jìn)行整體安排分配，前提是對(duì)單片機(jī)硬件資源非常熟悉，能夠靈活調(diào)用。比如指令MOV、MOVC和MOVX可以分別訪問(wèn)單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器和外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。匯編編程的缺點(diǎn)在于進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯判斷跳轉(zhuǎn)等比較繁瑣。

1.2 C語(yǔ)言理論教學(xué)

國(guó)內(nèi)的單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程多數(shù)的編排都會(huì)在前面開(kāi)始的章節(jié)介紹單片機(jī)硬件資源以及匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng)，然后以更大篇幅講述C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)法和針對(duì)硬件資源的編程。針對(duì)單片機(jī)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)法與計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言高級(jí)程序設(shè)計(jì)編程語(yǔ)法基本一致，而針對(duì)硬件資源的指令又類似于匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng)，所以應(yīng)該可以說(shuō)單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言高級(jí)程序設(shè)計(jì)和匯編語(yǔ)言指令結(jié)合體。要掌握好C語(yǔ)言編程依然要對(duì)于單片機(jī)的硬件資源理解透徹并能靈活調(diào)用。但是C語(yǔ)言針對(duì)硬件資源的指令與匯編語(yǔ)言指令比較起來(lái)卻不如匯編那么直觀，也不如匯編指令那樣更加有助于單片機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)的理解。

為了使初學(xué)者能夠更好地理解單片機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)，掌握硬件資源的調(diào)用，選擇匯編語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)顯然是更加合適的。

2.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

單片機(jī)作為電子電氣信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，比某些專業(yè)基礎(chǔ)課程如電路原理、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等更加注重編程實(shí)踐的練習(xí)。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程一般都是配套安排在單片機(jī)理論課程的下半學(xué)期，這樣能夠更加有助于理論的理解和掌握。作為理論課程的配套課程，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)上必須與理論課程保持一致性，選擇匯編語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是必然和最好的選擇。

在實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇上，學(xué)院實(shí)驗(yàn)室早期購(gòu)置過(guò)星研單片機(jī)Star ES51實(shí)驗(yàn)箱，后來(lái)又購(gòu)置了大批光佑STC開(kāi)發(fā)板，可以兩者選其一。

早期的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)都是集中在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，兩人共用一臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱，通過(guò)連線和讀寫配套程序仿真運(yùn)行來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)有一些明顯的不足，比如配套程序調(diào)用了很多鍵盤顯示的子程序，而這些子程序沒(méi)有直接給出來(lái)，實(shí)驗(yàn)箱的很多硬件電路連接也沒(méi)有給出詳細(xì)原理圖，所以造成了實(shí)驗(yàn)結(jié)束后多數(shù)學(xué)生也是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和編程似懂非懂的結(jié)果。

有了STC開(kāi)發(fā)板后，每個(gè)學(xué)生可以分配一塊開(kāi)發(fā)板，各自進(jìn)行單片機(jī)的編程仿真實(shí)驗(yàn)，還可以將開(kāi)發(fā)板帶回宿舍課后繼續(xù)練習(xí)，實(shí)驗(yàn)可以更方便地進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的原理圖清晰，例子程序豐富，通過(guò)讀寫配套例程可以較好的掌握單片機(jī)的基本原理。

顯然使用匯編語(yǔ)言選擇STC開(kāi)發(fā)板進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最好安排。實(shí)驗(yàn)課程的要求注重于單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和硬件資源的調(diào)用。

3.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的安排是為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力，所以課程設(shè)計(jì)的教學(xué)就不再局限于基本原理的掌握，而是必須達(dá)到更高程度的實(shí)踐效果。匯編語(yǔ)言編程有利于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和單片機(jī)硬件資源的掌握，卻不利于復(fù)雜邏輯的處理。所以在學(xué)生已經(jīng)基本掌握了基礎(chǔ)理論的情況下，課程設(shè)計(jì)選擇C語(yǔ)言編程，可以讓學(xué)生更加方便的進(jìn)行復(fù)雜程序的編寫。

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)容的安排上，必須注重單片機(jī)內(nèi)部和外部硬件資源的綜合調(diào)用，以便完成具有實(shí)際意義的綜合程序的編寫。課程設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目安排了可以綜合調(diào)用單片機(jī)I/O口資源進(jìn)行鍵盤掃描數(shù)碼管顯示以及中斷處理的實(shí)現(xiàn)計(jì)算器功能的程序編寫，和能夠使用I2C總線進(jìn)行通訊的AD/DA處理的程序編寫。這兩種程序的綜合度和復(fù)雜度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)題目的要求。從實(shí)踐結(jié)果來(lái)看，通過(guò)這種綜合性復(fù)雜程序的編寫練習(xí)，能夠大大提高學(xué)生的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)際項(xiàng)目的動(dòng)手實(shí)踐能力。

結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)大力實(shí)行人才戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)的大環(huán)境下，本文作者所在高校也響應(yīng)國(guó)家號(hào)召加強(qiáng)本科生培養(yǎng)，實(shí)施卓越工程教育，取得了積極可喜的成績(jī)。本文積極探索和提高單片機(jī)理論實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)協(xié)同教學(xué)的方法，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，也得到了學(xué)生的高度認(rèn)同。以此方法培養(yǎng)出來(lái)的本科生在參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的過(guò)程中也取得了驕人的成績(jī)。本文作者經(jīng)驗(yàn)和方法也可以為兄弟院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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[3]彭偉.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例――基于8051+Proteus仿真（第2版）， 電子工業(yè)出版社，2012.10

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關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)；教學(xué)改革；培養(yǎng)興趣；教學(xué)手段；實(shí)踐應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TP368.1-4

1引言

“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”是大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，對(duì)于高校學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)該課程是初步認(rèn)識(shí)單片機(jī)的整體設(shè)計(jì)過(guò)程，為將來(lái)從事信息系統(tǒng)工作及電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、檢測(cè)和維修奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有不可替代的作用和意義。

2培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程是大四學(xué)生需要學(xué)習(xí)的一門專業(yè)課程，因此在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師要結(jié)合學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、就業(yè)方向，從實(shí)際出發(fā)，注重理論基礎(chǔ)與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，多給學(xué)生展示單片機(jī)廣闊的應(yīng)用前景和具體產(chǎn)品，使他們體會(huì)到單片機(jī)技術(shù)在以后的工作生活中都具有很強(qiáng)的實(shí)用性，認(rèn)識(shí)到單片機(jī)技術(shù)強(qiáng)大的潛能和發(fā)展空間，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣和求知欲。

2.1 聯(lián)系實(shí)際

為使學(xué)生更好的接受抽象的知識(shí)，在講述具體內(nèi)容之前，可以列舉大量單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例。如在日常生活中常見(jiàn)的洗衣機(jī)、冰箱、熱水器和空調(diào)等家用電器的智能化控制[1]，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。抽象的教學(xué)內(nèi)容與身邊活生生的應(yīng)用實(shí)例相結(jié)合，給學(xué)生一個(gè)看得到、聽(tīng)得見(jiàn)、摸得著的學(xué)習(xí)目標(biāo)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。

2.2 組織競(jìng)賽

學(xué)以致用是教學(xué)的根本目標(biāo)，結(jié)合新形勢(shì)下教育目標(biāo)模式轉(zhuǎn)型，對(duì)學(xué)生的培B重在能力的培養(yǎng)，這就需要給學(xué)生一個(gè)平臺(tái)，讓學(xué)生自己去動(dòng)手、去實(shí)踐。單片機(jī)課程為學(xué)生安排了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，但這在實(shí)際應(yīng)用中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此可以組織一些電子設(shè)計(jì)大賽，讓學(xué)生積極的參與其中，為其學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)提供一個(gè)積極的推進(jìn)作用，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

3優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

3.1 緊跟時(shí)代步伐

在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)選用應(yīng)用廣泛、實(shí)用性好、易學(xué)易懂易掌握的優(yōu)秀教材。但教材往往是落后于科技發(fā)展的，所以教師還要了解單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及前沿技術(shù)，根據(jù)實(shí)際需要，在課堂上適時(shí)適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生補(bǔ)充當(dāng)前使用比較熱門的硬件接口和軟件編程技術(shù)，了解當(dāng)前有關(guān)單片機(jī)的新信息、新技術(shù)和新發(fā)展，來(lái)拓寬學(xué)生的知識(shí)面，延伸和補(bǔ)充課堂之外的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生緊跟時(shí)代步伐。

3.2 選取合適的編程語(yǔ)言

單片機(jī)課堂教學(xué)注重的不只是基本原理的講解，更多的是應(yīng)用設(shè)計(jì)。單片機(jī)教學(xué)通常采用純匯編語(yǔ)言教學(xué)，這需要有前導(dǎo)課程“微機(jī)原理及應(yīng)用”所學(xué)習(xí)的匯編語(yǔ)言作支撐，而在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生普遍認(rèn)為匯編語(yǔ)言不易掌握，并且目前在實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，使用較多的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言并不是匯編語(yǔ)言，而是單片機(jī)C51語(yǔ)言。單片機(jī)C51語(yǔ)言是由C語(yǔ)言繼承而來(lái)的。因此，可以將“微機(jī)原理及應(yīng)用”與“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”進(jìn)行整合，在單片機(jī)編程設(shè)計(jì)上以C51語(yǔ)言為主，特別注意C51與C語(yǔ)言的區(qū)別，以匯編語(yǔ)言為輔的形式進(jìn)行講解，降低由語(yǔ)言選擇帶來(lái)的編程難度，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.3 選取適合的軟件平臺(tái)

與C語(yǔ)言不同的是，C51語(yǔ)言運(yùn)行于單片機(jī)平臺(tái)，而C語(yǔ)言則運(yùn)行于普通的桌面平臺(tái)。因此，可以采用專門針對(duì)MSC-51系列單片機(jī)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)Keil C51，以加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)C51的編程能力。在選用實(shí)驗(yàn)箱時(shí)，還要考慮到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力要求，盡量使用具有現(xiàn)在先進(jìn)技術(shù)接口的實(shí)驗(yàn)箱，通過(guò)課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)積極引導(dǎo)學(xué)生使用C51開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)難度明顯減小，程序也更加簡(jiǎn)潔清晰[2]。

4豐富教學(xué)手段

新型人才的培養(yǎng)最重要的是能力的培養(yǎng)。知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力必須通過(guò)實(shí)踐，實(shí)踐性教學(xué)結(jié)合理論與實(shí)際、綜合思維和感官、提高個(gè)性與社會(huì)化水平，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的重要途徑。因此，在高校單片機(jī)的課程教學(xué)中，一定要從實(shí)際需要出發(fā)。

4.1 借助多媒體教學(xué)手段

單片機(jī)課程內(nèi)容抽象，要在有限的課時(shí)內(nèi)講深懂、講透課程內(nèi)容，依靠傳統(tǒng)的教學(xué)手段很難實(shí)現(xiàn)，這就需要教師精心設(shè)計(jì)講解內(nèi)容，制作生動(dòng)形象的多媒體課件，將抽象難懂的概念具體化、形象化，單調(diào)枯燥的理論多樣化、生動(dòng)化，將重難點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容通過(guò)多媒體進(jìn)行演示，可以加深理解，便于記憶。

4.2 利用仿真軟件演示

在單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，更側(cè)重于硬件設(shè)計(jì)。而在單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中，由于硬件條件或時(shí)間條件的限制，教師在課堂上很難向?qū)W生直接具體的展示硬件設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。而在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，可以有效利用仿真軟件來(lái)達(dá)到更好的教學(xué)效果。Keil-C51和Proteus professional的出現(xiàn)可以滿足對(duì)單片機(jī)進(jìn)行隨堂編程和電路仿真的需求。Keil軟件為項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)制定了一套完整的方案，學(xué)生在使用時(shí)可以直接進(jìn)行編程，編譯和仿真方面的練習(xí)；Proteus是集電路分析和硬件電路仿真于一體的軟件，可以很好的實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

5 提高教師的業(yè)務(wù)能力

5.1 及時(shí)補(bǔ)充新知識(shí)

要培養(yǎng)高素質(zhì)的學(xué)生，必須要有高素質(zhì)的教師隊(duì)伍，授課教師應(yīng)緊跟軟硬件技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，不斷學(xué)習(xí)充實(shí)自己，才能夠勝任工作的需要，才能跟上時(shí)代的步伐。單片機(jī)的發(fā)展速度較快，利用單片機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要用的知識(shí)較多，這就需要教師具有電子產(chǎn)品研發(fā)和工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，否則就無(wú)法使學(xué)生對(duì)該課程產(chǎn)生深刻的理解。

5.2 提高科研能力

教師在課堂上的旁征博引，大都以科研經(jīng)驗(yàn)為背景，正所謂見(jiàn)多識(shí)廣，見(jiàn)得多用得多，自然能夠講的深入淺出、得心應(yīng)手。教學(xué)和科研是相輔相成的，教學(xué)是科研的基礎(chǔ)，科研是教學(xué)的提高，教學(xué)與科研的這種關(guān)系，反映了教學(xué)與科研的內(nèi)在聯(lián)系，決定了高校離不開(kāi)科研的職能。用科研實(shí)例的形式來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

6 總結(jié)

“單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用”是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，隨著單片機(jī)新技術(shù)的飛速發(fā)展，給單片機(jī)課程內(nèi)容本身增了很多新的元素。而對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，教育的基本任務(wù)是從學(xué)生原有基礎(chǔ)和身心發(fā)展特點(diǎn)出發(fā)，使他們的素質(zhì)獲得發(fā)展，逐步適應(yīng)社會(huì)建設(shè)和發(fā)展的客觀需要。因此高校教師在教學(xué)過(guò)程中，要不斷探索研究行之有效的方法措施，緊緊抓住“應(yīng)用”這個(gè)綱領(lǐng)，注重學(xué)生實(shí)際設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的最佳統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 教學(xué)改革 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

0 引言

單片機(jī)因體積小、功能強(qiáng)、可靠性高和價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，已滲入到人們工作和生活的各個(gè)角落，應(yīng)用前景廣闊[1]。目前多數(shù)高職院校的機(jī)械專業(yè)都開(kāi)設(shè)了單片機(jī)課程，但大多院校的教學(xué)思路仍然借鑒本科先基礎(chǔ)后應(yīng)用的常規(guī)教學(xué)模式，理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合較少。對(duì)于高職學(xué)生，課程入門比較困難，知識(shí)不易掌握，實(shí)際應(yīng)用較少，學(xué)習(xí)興趣不高，該課程的實(shí)際教學(xué)效果并不理想。因此，單片機(jī)的教學(xué)模式亟需改革，改變?cè)瓉?lái)以知識(shí)傳授為目標(biāo)的教學(xué)方式，要理論與實(shí)踐并重，以實(shí)踐入門來(lái)吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 高職機(jī)械專業(yè)單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)存的難點(diǎn)

單片機(jī)是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是一門實(shí)踐性和技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科。要求學(xué)生掌握一定的電子電路知識(shí)，還要熟練掌握計(jì)算機(jī)的相關(guān)知識(shí)，掌握編程的思維和方法。高職學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，對(duì)于單片機(jī)的學(xué)習(xí)有一定的困難。

1.1 對(duì)于單片機(jī)中的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和電路很難理解

學(xué)習(xí)單片機(jī)要以電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)等相關(guān)課程的理論知識(shí)為基礎(chǔ)。與電子專業(yè)學(xué)生不同的是，我校機(jī)械專業(yè)學(xué)生只開(kāi)設(shè)一門電工電子課程，所有的電路、模電和數(shù)電的相關(guān)知識(shí)都集中在一門課程中講授，知識(shí)點(diǎn)多且課時(shí)量偏少，知識(shí)點(diǎn)講授較為粗淺，不能深入展開(kāi)。因此，學(xué)生對(duì)于單片機(jī)中遇到的一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)和電路，如集電極開(kāi)路、上拉電阻、存儲(chǔ)器地址、D觸發(fā)器、555振蕩電路等，很難理解。這些知識(shí)都需要重新講授，且講授效果不佳。學(xué)生往往在學(xué)到單片機(jī)的硬件電路部分時(shí)，突然間覺(jué)得很難，學(xué)習(xí)的積極性下降，甚至有了厭學(xué)的情緒。

1.2 對(duì)于匯編指令不易理解

像所有其他的指令一樣，匯編指令也是英文的，我校機(jī)械專業(yè)大部分學(xué)生的英語(yǔ)能力比較差，遇到有英文的地方，本能地會(huì)回避，更不要說(shuō)進(jìn)行深入的研究。單片機(jī)中要求他們短時(shí)間記憶和理解數(shù)十條甚至上百條指令的格式和功能，他們覺(jué)得比較有壓力，很多學(xué)生達(dá)不到這個(gè)目標(biāo)。

匯編語(yǔ)言是一種低級(jí)語(yǔ)言，每一條匯編指令都與機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，

如果學(xué)生對(duì)于硬件結(jié)構(gòu)沒(méi)有掌握好，那么對(duì)于匯編語(yǔ)言的指令也很難完全理解。即使學(xué)生勉強(qiáng)知道每條指令的大概意思，但由于沒(méi)有充分理解其內(nèi)涵，不能做到融會(huì)貫通，常常錯(cuò)誤地運(yùn)用指令，即使在一個(gè)程序里運(yùn)用正確，可能題型改變，就做不出來(lái)了。

1.3 對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用比較陌生

我們?cè)趯W(xué)校的教學(xué)中，受制于課時(shí)量的不足和傳統(tǒng)教學(xué)思維和方法的限制，通常都以傳授理論知識(shí)為主，實(shí)際應(yīng)用提到的比較少。因此，出現(xiàn)一些學(xué)生直到學(xué)完這門課程，都不知道單片機(jī)能干什么。有些學(xué)生告訴老師，以前我們學(xué)過(guò)的課程，如機(jī)械制圖，很有實(shí)用性，單片機(jī)講的這么多、這么復(fù)雜，到底有什么用，我們機(jī)械專業(yè)為什么要學(xué)這一門課程。學(xué)生不能深入理解該門課程的實(shí)際應(yīng)用，認(rèn)為學(xué)了無(wú)用知識(shí)。

2 高職機(jī)械專業(yè)單片機(jī)教學(xué)改革的具體措施

學(xué)習(xí)單片機(jī)的最終目標(biāo)是能運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行一些項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，解決生產(chǎn)和生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題。人才市場(chǎng)需要的不是只懂理論、不懂實(shí)踐的研究型人才，而是既懂理論，又能實(shí)踐的應(yīng)用型人才。因此，單片機(jī)的改革也要以就業(yè)市場(chǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合高職機(jī)械類學(xué)生的特點(diǎn)，做一些針對(duì)性的調(diào)整，使學(xué)生既能學(xué)好，又能快速地適應(yīng)社會(huì)的需求。本文針對(duì)單片機(jī)課程在教學(xué)方面現(xiàn)有的種種弊端，提出了單片機(jī)課程教學(xué)改革實(shí)施的一些具體措施。

2.1 實(shí)施“項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”，理論教學(xué)緊扣實(shí)踐應(yīng)用

單片機(jī)教學(xué)應(yīng)該采用工程實(shí)際應(yīng)用課題或?qū)嵺`案例進(jìn)行教學(xué)的方法，實(shí)施“項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”，即課程教學(xué)以單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的典型實(shí)用案例進(jìn)行分析講授的一種教學(xué)方法。授課時(shí)以單片機(jī)技術(shù)“案例”演示作為引入，以實(shí)現(xiàn)“案例”為主線講述各相關(guān)理論知識(shí)。為鞏固理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的能力，理論教學(xué)應(yīng)與實(shí)際“案例”實(shí)驗(yàn)教學(xué)穿行，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)充實(shí)理論內(nèi)容，使兩者融會(huì)貫通。整個(gè)教學(xué)過(guò)程的思路設(shè)計(jì)如下：

例如，在第一次上單片機(jī)的課時(shí)，就應(yīng)該給學(xué)生演示單片機(jī)的用途，如單片機(jī)驅(qū)動(dòng)流水燈、驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)字，驅(qū)動(dòng)16×16點(diǎn)陣顯示漢字，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器演奏一段鈴聲等，讓學(xué)生了解單片機(jī)的應(yīng)用，領(lǐng)略單片機(jī)的妙處，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。興趣對(duì)一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)一門課程很重要，如果學(xué)生對(duì)某門課程失去興趣，即使再好的老師也教不好。第二次上課可以選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用，如單片機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED的亮滅，通過(guò)仿真軟件，當(dāng)堂給學(xué)生畫(huà)電路圖，編寫軟件，使學(xué)生感到單片機(jī)并不是很難，自己也可以學(xué)會(huì)，打消他學(xué)不好的顧慮。后面每次課都以項(xiàng)目任務(wù)為導(dǎo)向，每次課時(shí)可以先將我們要實(shí)現(xiàn)的功能給學(xué)生演示一遍，然后告訴學(xué)生我們實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的思路是什么，我們要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，需要學(xué)習(xí)哪些基礎(chǔ)知識(shí)，讓學(xué)生有一個(gè)清晰的概況和熱切學(xué)習(xí)的期盼。下表為四個(gè)常用的典型項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)置：

每個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)都要以實(shí)踐應(yīng)用為導(dǎo)向，讓學(xué)生感覺(jué)到能學(xué)以致用。任務(wù)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循由淺到深、循序漸進(jìn)的手法，與理論章節(jié)知識(shí)的進(jìn)度遙相呼應(yīng)，使學(xué)生能夠逐步接受并加深理解。同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，可以舉不同項(xiàng)目中的相近任務(wù)反復(fù)講解，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)理解透徹，達(dá)到舉一反三的目的。

2.2 以C語(yǔ)言為主，匯編語(yǔ)言為輔，講授單片機(jī)的指令系統(tǒng)

目前單片機(jī)的實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)多采用C語(yǔ)言程序編寫，傳統(tǒng)的單片機(jī)教材和教學(xué)，大多采用匯編語(yǔ)言講授單片機(jī)的指令系統(tǒng)[2]。為了改變傳統(tǒng)所學(xué)與實(shí)際所用的差別，單片機(jī)指令系統(tǒng)的教學(xué)，應(yīng)在匯編語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，增加單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)內(nèi)容，采用以C語(yǔ)言為主，匯編語(yǔ)言為輔的編程方式。這樣可以使學(xué)生盡快與實(shí)踐接軌，提高單片機(jī)的開(kāi)發(fā)效率，使學(xué)生畢業(yè)后更快更好地適應(yīng)工作環(huán)境。例如：在采用案例教學(xué)過(guò)程中，同一程序分別用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言編寫，通過(guò)比較二者的優(yōu)缺點(diǎn)，可以真正理解兩種語(yǔ)言在實(shí)際應(yīng)用中的效果。Keil C51程序編譯工具，既可以實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的編程，又可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言的編程。因此，在我們實(shí)際教學(xué)工作中，完全可以用Keil C51軟件實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用案例的日常教學(xué)，簡(jiǎn)化理論課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，降低學(xué)習(xí)難度，使學(xué)生能盡快上手單片機(jī)，這樣就提高了同學(xué)們學(xué)習(xí)單片機(jī)的熱情，同時(shí)也非常適合實(shí)踐應(yīng)用的需求，為將來(lái)工作中單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用奠定了良好的軟件基礎(chǔ)。

2.3 單片機(jī)仿真軟件和實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板并重的雙重實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)實(shí)施單片機(jī)仿真軟件和實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板并重的雙重實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。開(kāi)發(fā)板是在一塊電路板上集成了單片機(jī)常用功能模塊，雖然體積小，但涵蓋了絕大多數(shù)單片機(jī)常用的實(shí)驗(yàn)，并可以根據(jù)教學(xué)需求，開(kāi)發(fā)擴(kuò)展相關(guān)功能模塊[3]。課堂教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生可將開(kāi)發(fā)板帶回宿舍，只需要一臺(tái)電腦、一根USB下載線，就可在開(kāi)發(fā)板上自學(xué)單片機(jī)或是做一些小項(xiàng)目鍛煉實(shí)際動(dòng)手能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的積極性。開(kāi)發(fā)板價(jià)格便宜，現(xiàn)在市面上簡(jiǎn)單通用的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板（適用入門者學(xué)習(xí)），每套均價(jià)不到200元，完全滿足初學(xué)者做一些常用的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可先讓學(xué)生在Keil C51和Proteus軟件中編寫和仿真單片機(jī)案例程序，程序仿真正確無(wú)誤后，將程序下載到單片機(jī)開(kāi)發(fā)板中，在開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)實(shí)際電路功能的運(yùn)行，強(qiáng)化對(duì)實(shí)際電路的認(rèn)識(shí)和理解。

2.4 增添單片機(jī)課程設(shè)計(jì)專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)，實(shí)施理論與實(shí)踐并重的考核方案

在單片機(jī)課程結(jié)束前，可在臨近期末設(shè)置3周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)，一周調(diào)研選題，一周設(shè)計(jì)軟硬件、一周焊接電路板，完成作品。具體實(shí)施的方法是讓學(xué)生獨(dú)立在單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上完成自選項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，如“數(shù)字鐘”、“LED顯示器”、“數(shù)字溫度顯示計(jì)”等智能化小產(chǎn)品。3-4人一組，查閱資料，自選題目，自行設(shè)計(jì)電路圖、編輯程序，然后選擇并購(gòu)買相應(yīng)的元器件，親自焊接并完成電路，提交課題設(shè)計(jì)報(bào)告。該課程設(shè)計(jì)的開(kāi)展，可以使學(xué)生了解市場(chǎng)行情，培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的能力，團(tuán)隊(duì)合作能力等，同時(shí)也可以作為學(xué)生期末考試實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核成績(jī)。

為防止學(xué)生原搬照抄網(wǎng)上和有關(guān)資料的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，達(dá)不到課程考核的初衷，單片機(jī)的考核還應(yīng)保留原有的理論考試。應(yīng)將傳統(tǒng)的以理論考核為主的期末閉卷考試與以實(shí)踐開(kāi)發(fā)應(yīng)用為主的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)考核相結(jié)合，將二者的成績(jī)共同作為單片機(jī)課程的最終考核成績(jī)。這樣，能同時(shí)對(duì)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手開(kāi)發(fā)能力做出合理的考核評(píng)價(jià)。

3 結(jié)語(yǔ)

單片機(jī)是高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生的重要基礎(chǔ)課程，目前教學(xué)效果普遍不佳。在分析高職機(jī)械專業(yè)學(xué)生單片機(jī)教學(xué)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，提出了該課程教學(xué)改革的具體實(shí)施措施。在教學(xué)方法上，實(shí)施了“項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”，較好地融合了理論與實(shí)踐教學(xué)；在教學(xué)內(nèi)容上，緊貼能實(shí)際運(yùn)用的教學(xué)理論與技術(shù)，如以C語(yǔ)言為主，匯編語(yǔ)言為輔的單片機(jī)編程語(yǔ)言；在教學(xué)手段上，實(shí)行單片機(jī)仿真軟件和實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板并重的雙重實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；在考核方式上，采用理論與實(shí)踐并重的考核方案。實(shí)踐教學(xué)結(jié)果表明，改進(jìn)后的教學(xué)模式要優(yōu)于過(guò)去傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)效果，達(dá)到了單片機(jī)課程教學(xué)改革的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王效華，張?jiān)伱?單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：北京交通大學(xué)出版社，2007：5.

[2]謝維成.單片機(jī)原理及應(yīng)用C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[3]周潤(rùn)景，張麗娜.基于Proteus的電路及單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

篇10

關(guān)鍵詞：C+PROTEUS；科技創(chuàng)新；單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）30-0094-02

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程是一門理論與實(shí)踐性均很強(qiáng)的學(xué)科，是工科電類專業(yè)一門很重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它將數(shù)字電路和模擬電路的基礎(chǔ)知識(shí)、匯編語(yǔ)言及C語(yǔ)言編程技術(shù)、通信原理和微處理器知識(shí)等綜合在一起，屬于技術(shù)性、工程性、實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程。

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)是涉及硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及知識(shí)面較廣，經(jīng)常涉及到電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路原理及編程C語(yǔ)言等知識(shí)，因此，要想將課堂所學(xué)的單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用技術(shù)與所學(xué)知識(shí)有機(jī)融合，能夠在實(shí)踐中游刃有余地應(yīng)用，還需要反復(fù)的實(shí)際設(shè)計(jì)與實(shí)踐。針對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程抽象難學(xué)，尤其難于應(yīng)用于實(shí)踐開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀，我們?cè)诮虒W(xué)中注意做到理論聯(lián)系實(shí)際，將課堂教學(xué)與科研開(kāi)發(fā)和科技創(chuàng)新緊密結(jié)合。

在課堂教學(xué)中，初期階段，采用C+PROTEUS的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用C語(yǔ)言編寫應(yīng)用驅(qū)動(dòng)程序，然后在PROTEUS環(huán)境下仿真運(yùn)行，逐步理解和領(lǐng)會(huì)單片機(jī)的設(shè)計(jì)思路。在綜合應(yīng)用階段，通過(guò)引入實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)例，接觸實(shí)際科研項(xiàng)目中設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，使學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

在實(shí)踐環(huán)節(jié)，由專業(yè)課教師指導(dǎo)，學(xué)生設(shè)計(jì)為主，帶動(dòng)學(xué)生自己設(shè)計(jì)單片機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并在所設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增設(shè)大量綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)學(xué)生的思維，以提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，在大學(xué)生科技創(chuàng)新和各類電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng)中，積極引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。

通過(guò)上述各個(gè)環(huán)節(jié)，分層次、分階段，層層深入，真正在單片機(jī)課程教學(xué)中做到理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題能力，進(jìn)而探索一條在課程教學(xué)中如何提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的可行之路。

一、改革教學(xué)環(huán)節(jié)

1.初期的課堂教學(xué)中，將C語(yǔ)言與PROTEUS軟件有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用能力。從目前單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用層面上看，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)一般采用C語(yǔ)言完成，因此，在課堂教學(xué)中強(qiáng)化推廣采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)的技術(shù)，并逐步取代原來(lái)采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)的模式。從而，提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用水平。PROTEUS軟件是一種近年來(lái)逐漸流行的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專業(yè)仿真軟件，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫(kù)，有RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。在單片機(jī)教學(xué)初期，采用C語(yǔ)言+PROTEUS仿真的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用C語(yǔ)言編寫應(yīng)用驅(qū)動(dòng)程序，然后在PROTEUS環(huán)境下，繪制原理圖并仿真運(yùn)行，觀察設(shè)計(jì)效果是否正確，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題在修正編寫的C語(yǔ)言程序，如此反復(fù)，逐步提高學(xué)生控制單片機(jī)和設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的能力。

2.綜合應(yīng)用階段，通過(guò)工程設(shè)計(jì)實(shí)例，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。作為多年從事單片機(jī)課程教學(xué)的教師，具備多年來(lái)單片機(jī)開(kāi)發(fā)與實(shí)踐的工作經(jīng)驗(yàn)，在應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行智能儀器儀表開(kāi)發(fā)上有許多成功的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，如基于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大慶油田的井地電位成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)、過(guò)套管電阻率測(cè)量?jī)x開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等等，都是應(yīng)用單片機(jī)處理器進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在課堂教學(xué)中，結(jié)合上述實(shí)際開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，講述單片機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)，使學(xué)生直接接觸實(shí)際科研項(xiàng)目中設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，從而，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生思維。以單片機(jī)中應(yīng)用IO端口控制數(shù)據(jù)采集芯片為例：模數(shù)轉(zhuǎn)換器是實(shí)際工程應(yīng)用中較為常用的一種數(shù)據(jù)采集芯片，目前，主流的控制數(shù)據(jù)采集芯片的技術(shù)是通過(guò)單片機(jī)IO引腳控制方式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)單片機(jī)的引腳模擬數(shù)據(jù)采集芯片的工作時(shí)序，再通過(guò)C語(yǔ)言編程，完成對(duì)數(shù)據(jù)采集芯片的控制。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的工作時(shí)序圖始終感到很抽象，因此，在編程設(shè)計(jì)上往往不知從何入手。我們?cè)诮虒W(xué)中，結(jié)合橫向科研項(xiàng)目“過(guò)套管數(shù)據(jù)采集”中數(shù)據(jù)采集，通過(guò)實(shí)物演示、數(shù)據(jù)讀取實(shí)際設(shè)計(jì)案例講解，從工程數(shù)據(jù)采集需求，到硬件電路設(shè)計(jì)原理，以及最終程序上的編程實(shí)現(xiàn)，在講解中，學(xué)生不僅了解了數(shù)據(jù)采集芯片的工作時(shí)序邏輯，而且也能夠獨(dú)立應(yīng)用單片機(jī)IO端口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集接口的設(shè)計(jì)。

二、改革實(shí)踐環(huán)節(jié)

1.在單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上更多增設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。由專業(yè)課教師指導(dǎo)，學(xué)生設(shè)計(jì)為主，更多增設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。預(yù)計(jì)增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)：8_8LED點(diǎn)陣掃描輸出實(shí)驗(yàn)、直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)調(diào)速實(shí)驗(yàn)、基于I2C通信接口的數(shù)據(jù)采集顯示實(shí)驗(yàn)和基于串行通信接口的智能遠(yuǎn)程數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)大量綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)電路，編寫驅(qū)動(dòng)控制程序，不僅可以幫助學(xué)生加深對(duì)單片機(jī)知識(shí)結(jié)構(gòu)的理解，而且可以提高基于單片機(jī)處理器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。

2.強(qiáng)化單片機(jī)綜合課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提高應(yīng)用單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)能力。在完成單片機(jī)基本課程及實(shí)踐基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)電、自動(dòng)化、儀器類專業(yè)應(yīng)強(qiáng)化安排綜合課程設(shè)計(jì)，以課題項(xiàng)目的形式要求學(xué)生組隊(duì)共同完成，采取開(kāi)放式管理的模式，在2～4周內(nèi)，首先運(yùn)用所學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、電子線路參考設(shè)計(jì)手冊(cè)、電子元器件手冊(cè)，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、程序編制，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，鍛煉自己熟練掌握和使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)電路仿真軟件工具，提高設(shè)計(jì)效率；其次進(jìn)行電子市場(chǎng)調(diào)研、購(gòu)買相應(yīng)元器件，完成電路設(shè)計(jì)制作、功能調(diào)試、參數(shù)測(cè)定、寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告；最后由教師組織全班進(jìn)行設(shè)計(jì)交流、現(xiàn)場(chǎng)功能演示和提問(wèn)答辯，同時(shí)教師完成每組的成績(jī)?cè)u(píng)定和設(shè)計(jì)總結(jié)，為下次的課程設(shè)計(jì)提出合理化建議。在課程設(shè)計(jì)的選題上，發(fā)揮廣大教師的積極參與，不斷對(duì)課程設(shè)計(jì)的題目進(jìn)行更新，修改課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，增加設(shè)計(jì)性、綜合性設(shè)計(jì)內(nèi)容。目前，開(kāi)設(shè)的新增加的課程設(shè)計(jì)題目包括：模擬交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)；基于P89C51RD2單片機(jī)數(shù)據(jù)采集板卡設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；基于凌陽(yáng)單片機(jī)的音樂(lè)播放器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)例；公交語(yǔ)音報(bào)站播放器設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)單計(jì)算器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；通過(guò)大量新穎的具有高技術(shù)含量的綜合設(shè)計(jì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的熱情，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中既學(xué)到知識(shí)，由學(xué)會(huì)探索問(wèn)題進(jìn)而解決問(wèn)題，發(fā)揮潛能，提高創(chuàng)造能力。

3.積極引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)生科技創(chuàng)新和各類電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng)。單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的主流技術(shù)，在科技創(chuàng)新和電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中應(yīng)用這些技術(shù)，往往有事半功倍的效果。鼓勵(lì)單片機(jī)課程學(xué)習(xí)好的同學(xué)積極參與科技創(chuàng)新和電子競(jìng)賽，應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目和題目的設(shè)計(jì)，以2013年為例，我校學(xué)生參加北京市電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，獲得二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，為學(xué)校爭(zhēng)光。通過(guò)學(xué)生間影響，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的熱情，形成一個(gè)較好的學(xué)習(xí)氛圍。

三、結(jié)束語(yǔ)

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，把握課程特點(diǎn)，了解學(xué)生理解上的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的改革與創(chuàng)新，各個(gè)環(huán)節(jié)，分層次、分階段，層層深入，真正在單片機(jī)課程教學(xué)中做到理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，將單片機(jī)課程教學(xué)中所亟待解決的提高學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題能力落到實(shí)處，進(jìn)而，使學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力得到提高。

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