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摘要：《单片机原理与应用》是机电、自动化控制等专业的核心课，该门课程基于职业教育为理念，培养实用性人才为目标，对单片机课程的教学内容、方法等方面进行一系列的研究，本文主要针对单片机实践环节进行改革探索，提高学生学习兴趣，改善教学效果。
1.课程改革的背景及课题产生原因
在单片机的传统教学模式中，多以课堂讲授为主，辅助少量的硬件实验。学生在被动接受知识的过程中往往感觉到课程内容多、杂、乱，知识点难于掌握，若要设计出实际的电路更是无从下手，最终导致学生学习兴趣不高，学习质量较低和学习成绩不理想的状况。因此如何解决上述难题，一直都是我们在职教的学习中不断探讨的话题。
2.课程的问题分析与教学实践思路
从目前出现的问题看，教学模式陈旧是教学不佳的外在因素，传统的教学模式侧重于用理论授课方式将单片机课程的概念抽象化，硬件设计复杂化，软件模糊化，最后学生难于记住多少条指令、多少个引脚功能，使学生对学习望而生畏，挫伤了学习本门课程的积极性。
因此，为了进一步提高学生的学习兴趣和职业素养，本课程的实践教学改革思路是利用Kei]和Proteus来完成单片机时钟电路设计，通过模块化、项目化的学习，使学生较容易掌握单片机的结构、指令、硬件电路设计、程序模块化编写、元器件识别、焊接技术、相关仪器使用等综合知识。这为今后能够独立进行单片机应用系统的开发和维护打下坚实的基础。
3.课程改革方案
本课程教学改革方案是基于Keil和Proteus时钟控制系统为项目导向，让学生在任务驱动中逐步掌握单片机的系统结构、硬件电路图设计、应用程序的编写，让学生在实践中去主动发现问题，并在书本中查找问题的解决办法最终解决问题，从而达到理论与实践相结合的目的。
3.1.Proteus简介
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HCll、PICIO/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器[2]。
3.2.时钟控制系统
现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时，译码器代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示时间，减小了计时误差，这种表具有显示时、分、秒的功能，还可以进行时、分、秒的校对。同时，在许多工业控制系统中也常常用时钟系统来控制一些指令的下发和动作的驱动。
另外，结合时钟控制系统设计的直观性及实验难度系数不太高的优势，本教学选取时钟控制系统作为任务驱动，较大提高了学生的学习兴趣和实践操作能力。
3.3.硬件设计
3.3.1.单片机选型
进行单片机应用系统设计时，应先进行需求分析，根据应用需要确定系统的规模，然后选择合适的单片机型号、存储器的容量以及接口芯片的型号等。
本时钟系统采用了AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k BytesISP（In system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS 5l指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
3.3.2.数码显示器及其接口电路
数码显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种，共阴极显示块的发光二极管阴极共地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，共阳极显示块的发光二极管阳极并联。
3.3.3.联机调试
打开proteus的硬件仿真图，设置与keil平台相联机调试的相关参数。在keil平台上打开时钟控制程序，完成程序的编辑与调试，并将程序加载到proteus中驱动时钟开始工作，学生可以通过仿真图的时钟变化不断修改程序，直到系统稳定为止。将调试好的仿真图生成PCB板并加工，将时钟驱动程序写入单片机存储器中，并完成元器件焊接，电路调试，最终实现时钟电路的脱机运行[5]。
通过这次项目化的实践教学改革，一方面可以更加客观、公平反映学生的学习成绩评定，另一方面也增强了学生学习的效率与兴趣，提高了学生的实践操作能力与创新能力。
4.结论
通过Kei l和Proteus的单片机实践课程改革，大多数学生能够独立完成本课程设定的各项任务，一方面可以更加客观、公平反映学生的学习成绩评定，另一方面大大增强了学生自主学习的意识，提高了学生的实践操作能力与创新能力，这为今后的应用系统的设计及维护打下了坚实的基础。通过这种项目化的改革理念，虽然对单片机的硬件结构介绍减少了，但学生对系统的软、硬件的设计有了一个直观的理解，实践证明，实践够用，重在实用。
参考文献：
[1]Keil C51使用手册
[2]增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.
[3]工作电压：5.5V～3。3V（5V单片机）/3.8v～2.0v（3V单片机）.
[4]刘秀文.单片机应用系统仿真策略的研究[J]。现代电子技术2005第28期.
[5]张丽娜.单片机系统设计与仿真[M]人民大学出版社2008年.
1.课程改革的背景及课题产生原因
在单片机的传统教学模式中，多以课堂讲授为主，辅助少量的硬件实验。学生在被动接受知识的过程中往往感觉到课程内容多、杂、乱，知识点难于掌握，若要设计出实际的电路更是无从下手，最终导致学生学习兴趣不高，学习质量较低和学习成绩不理想的状况。因此如何解决上述难题，一直都是我们在职教的学习中不断探讨的话题。
2.课程的问题分析与教学实践思路
从目前出现的问题看，教学模式陈旧是教学不佳的外在因素，传统的教学模式侧重于用理论授课方式将单片机课程的概念抽象化，硬件设计复杂化，软件模糊化，最后学生难于记住多少条指令、多少个引脚功能，使学生对学习望而生畏，挫伤了学习本门课程的积极性。
因此，为了进一步提高学生的学习兴趣和职业素养，本课程的实践教学改革思路是利用Kei]和Proteus来完成单片机时钟电路设计，通过模块化、项目化的学习，使学生较容易掌握单片机的结构、指令、硬件电路设计、程序模块化编写、元器件识别、焊接技术、相关仪器使用等综合知识。这为今后能够独立进行单片机应用系统的开发和维护打下坚实的基础。
3.课程改革方案
本课程教学改革方案是基于Keil和Proteus时钟控制系统为项目导向，让学生在任务驱动中逐步掌握单片机的系统结构、硬件电路图设计、应用程序的编写，让学生在实践中去主动发现问题，并在书本中查找问题的解决办法最终解决问题，从而达到理论与实践相结合的目的。
3.1.Proteus简介
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HCll、PICIO/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器[2]。
3.2.时钟控制系统
现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时，译码器代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示时间，减小了计时误差，这种表具有显示时、分、秒的功能，还可以进行时、分、秒的校对。同时，在许多工业控制系统中也常常用时钟系统来控制一些指令的下发和动作的驱动。
另外，结合时钟控制系统设计的直观性及实验难度系数不太高的优势，本教学选取时钟控制系统作为任务驱动，较大提高了学生的学习兴趣和实践操作能力。
3.3.硬件设计
3.3.1.单片机选型
进行单片机应用系统设计时，应先进行需求分析，根据应用需要确定系统的规模，然后选择合适的单片机型号、存储器的容量以及接口芯片的型号等。
本时钟系统采用了AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k BytesISP（In system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS 5l指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
3.3.2.数码显示器及其接口电路
数码显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种，共阴极显示块的发光二极管阴极共地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，共阳极显示块的发光二极管阳极并联。
3.3.3.联机调试
打开proteus的硬件仿真图，设置与keil平台相联机调试的相关参数。在keil平台上打开时钟控制程序，完成程序的编辑与调试，并将程序加载到proteus中驱动时钟开始工作，学生可以通过仿真图的时钟变化不断修改程序，直到系统稳定为止。将调试好的仿真图生成PCB板并加工，将时钟驱动程序写入单片机存储器中，并完成元器件焊接，电路调试，最终实现时钟电路的脱机运行[5]。
通过这次项目化的实践教学改革，一方面可以更加客观、公平反映学生的学习成绩评定，另一方面也增强了学生学习的效率与兴趣，提高了学生的实践操作能力与创新能力。
4.结论
通过Kei l和Proteus的单片机实践课程改革，大多数学生能够独立完成本课程设定的各项任务，一方面可以更加客观、公平反映学生的学习成绩评定，另一方面大大增强了学生自主学习的意识，提高了学生的实践操作能力与创新能力，这为今后的应用系统的设计及维护打下了坚实的基础。通过这种项目化的改革理念，虽然对单片机的硬件结构介绍减少了，但学生对系统的软、硬件的设计有了一个直观的理解，实践证明，实践够用，重在实用。
参考文献：
[1]Keil C51使用手册
[2]增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.
[3]工作电压：5.5V～3。3V（5V单片机）/3.8v～2.0v（3V单片机）.
[4]刘秀文.单片机应用系统仿真策略的研究[J]。现代电子技术2005第28期.
[5]张丽娜.单片机系统设计与仿真[M]人民大学出版社2008年.