接口技術論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇接口技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

MSP430超低功耗微處理器是TI公司推出的一種新型單片機。它具有16位精簡指令結構，內含12位快速ADC/SlopeADC,內含60K字節FLASHROM，2K字節RAM，片內資源豐富，有ADC、PWM、若干TIME、串行口、WATCHDOG、比較器、模擬信號，有多種省電模式，功耗特別小，一顆電池可工作10年。開發簡單，仿真器價格低廉，不需昂貴的編程器。

MSP430其特點有：1.8V～3.6V低電壓供電；高效16位RISCCPU可以確保任務的快速執行，縮短了工作時間，大多數指令可以在一個時鐘周期里完成；6微秒的快速啟動時間可以延長待機時間并使啟動更加迅速，降低了電池的功耗。MSP430產品系列可以提供多種存儲器選擇，簡化了各類應用中MSP430的設計；ESD保護，抗干擾力特強。與其它微控制器相比，帶Flash的微控制器可以將功耗降低為原來1/5，既縮小了線路板空間又降低了系統成本。

MSP430具有如此多的優點，可以預測在今后會有廣泛的應用。但是目前仍有許多5V電池的邏輯器件和數字器件在使用，因此在許多設計中3V（含3.3V）邏輯系統和5V邏輯系統共存，而且不同的電源電壓在同一電路板中混用。隨著更低電壓標準的引進，不同電源電壓邏輯器件間的接口問題會在很長一段時間內存在。本文討論MSP430與單片機中最常用的LSTTL電路、CMOS電路及計算機HCMOS電路的3V和5V系統中邏輯器件間的接口方法。理解這些方法可避免不同電壓的邏輯器件接口時出現問題，保證所設計的電路數據傳輸的可靠性。

1邏輯電平不同，接口時出現的問題

在混合電壓系統中，不同電源電壓的邏輯器件相互接口時會存在三個主要問題：第一是加到輸入和輸出引腳上的最大允許電壓的限制問題；第二是兩個電源間電流的互串問題；第三是必須滿足的輸入轉換門限電平問題。器件對加到輸入腳或輸出腳的電壓通常是有限制的。這些引腳有二極管或分離元件接到Vcc。如果接入的電壓過高，電流將會通過二極管或分離元件流向電源。例如3V器件的輸入端接上5V信號，則5V電源將會向3V電源充電，持續的電流將會損壞二極管和電路元件。在等待或掉電方式時，3V電源降落到0V，大電流將流到地，這使總線上的高電平電壓被下拉到地。這些情況將引起數據丟失和元件損壞。必須注意的：不管是在3V的工作狀態或是0V的等狀態都不允許電流直接流向Vcc。另外用5V的器件來驅動3V的器件有很多不同情況，各種電路間的轉換電平也存在不同情況。驅動器必須滿足接收器的輸入轉換電平，并要有足夠的容限保證不損壞電路元件。

2可用5V容限輸入的3V邏輯器件

3V的邏輯器件可以有5V輸入容限的器件有LVC、LVT、ALVT、LCX、LVX、LPT和FCT3等系列。此外，還有不帶總線保持輸入的飛利浦ALVC也是5V容限。

2.1ESD保護電路

3V器件可以有5V的輸入容限。一般數字電路的輸入端都有一個靜電放電（ESD）保護電路。如圖1（a）所示，傳統的CMOS電路通過接地的二極管D1、D2對負向高電壓限幅實現保護，正向高是則由二極管D3箝位。這種電路為了防止電流流向Vcc電源，最大輸入電壓被限制在Vcc+0.5V。對Vcc為3V的器件來說，當輸入端直接與大多數5V器件輸出端接口時允許的輸入電壓太低大多數3V系統加到輸入端的電壓可達3.6V以上。有些3V系統可以使用兩個MOS場效應管或晶體管T1、T2代替二極管D1、D2，如圖1（b）所示。T1、T2的作用相當于快速劑納二極管對高電壓限幅。由于去掉了接到Vcc的二極管D3，因此最大輸入電壓不受Vcc的限制。典型情況下，這種電路的擊穿電壓在7～10V之間，因此可以適合任何5V系統的輸入電壓。

由上述分析可知，改進后具有ESD保護電路的3V系統的輸入端可以與5V系統的輸出端接口。

2.2總線保護電路

總線保護電路就是有一個MOS場效應管用作上拉或下拉器件，在輸入端浮空（高阻）的情況下保護輸入端處于最后有效的邏輯電平。圖2（a）中的電路為一LVC器件總線保護電路，采取改進措施而使其輸入端具有5V的容限。其基本原理如下：P溝道MOS場效應管具有一個內在的寄生二極管，它連接在漏極和襯底之間，通常源極與襯底是連在一起的，這就限制了輸入電壓不能高于Vcc+0.5V。現在的措施是用常閉接點S1將源極與襯底相連，當輸入端電壓比Vcc高0.5V時，比較器使S2閉合，S1斷開，輸入端電流不會通過二極管流向Vcc而使輸入具有5V的容限。圖2（b）是LVT和LAVT器件總線保持電路的例子。這種電路用了一個串聯的肖特基二極管D，消除了從輸入到Vcc的電流通路，從而可以承受5V輸入電壓。對于3V的總體保持LVC、LVT和ALVT系列器件可以承受5V的輸入電壓。但對于3V的ALVC、VCX等系列器件則不能，它們的輸入電壓被限制在Vcc+0.5V。

圖3是用于3VCMOS器件輸出電路的簡化形式。當輸出端電壓高于Vcc+0.5V（二極管壓降）時，P溝道MOS場效應管的內部二極管會形成一條從輸出端到Vcc的電流通路。這種電路在與5V器件相接時需要加保護電路。

圖4是一種帶保護電路的CMOS器件輸出電路。當輸出端電壓高于Vcc時，比較器使S1開路，S2閉合，電流通路消失。這樣在三態方式時就能與5V器件相接。

2.3biCMOS輸出電路

LVT和ALVT器件的biCMOS輸出電路如圖5所示。它用雙極NPN晶體管和CMOS場效應管來獲得輸出電壓擺幅達到電源電壓的要求。電流不會通過NPN雙極晶體管回流到Vcc，但在P溝道MOS場效應管中的內在二極管仍然會形成一條從輸出端到Vcc的電流通路（為了簡化，圖5中沒有畫出該二極管）。因此這種電路不能接高于Vcc的電壓。

對圖5電路所加的保護電路如圖6所示。增加了反向偏置的肖特基二極管，用以防止電流從輸出端流到Vcc。圖6中的輸出端與5V驅動器共用一條總線。在三態方式時，電路可以得到保護。當出現總線爭奪即兩個驅動器都以高電平驅動總線時，比較器將P溝道MOS場效應管斷開。當3V器件處于等待方式而3V電源為0時，比較器和肖特基二極管可以起保護作用。

3接口電路的有關參數

了解了3V器件為什么具有5V容限后，在MSP430與LSTTL、HCMOS、CMOS電路實現相互聯接之間，要先了解各種電路和器件的參數，如表1所示。

表1各種電路和器件參數

參數

電路電源電壓范圍輸入電平輸出電平

V（V）VIH（V）VIL（V）VOH（V）VOL（V）

LSTTL4.5～5.520.82.70.4

CMOS3～18（取Vcc=5）3.51.54.50.5

HCMOS2～63.515.20.4

MSP4301.83.60.8Vcc0.2VccVcc-0.60.6

ALVT系列3.3或2.51.70.82.00.2～0.55

LVC系列1.65～5.50.7Vcc0.3Vcc2.7～5.50.1～0.55

4接口實現

不同電源電壓的邏輯器件相互接口時存在的主要問題是邏輯信號電平的配合問題，就是前級電路輸出的電平要滿足后級電路對輸入電平的要求。此外還有負載電流的配合問題，即前級電路的輸出電流應大于后級電路對輸入電流的要求，同時不應造成器件損壞。還有就是在高速或有嚴重干擾的場合，必須考慮接口對系統和抗干擾性能帶來的不良影響。這里主要討論邏輯信號電平的配合問題。因為對于負載電流配合問題只是一個帶負載能力。而抗干擾問題則用本文中提到的方法都可以忽略。

4.1LSTTL-MSP430

如表1所示，LSTTL電路的高電平輸出電壓VOH約為2.7V，MSP430的高電平輸入約為0.8VCC，LSTTL電路的低電平輸出電壓VOL約為0.4V，MSP430的低電平輸入電壓VIL的0.2VCC。如果0.8Vcc小于2.7V且0.2Vcc大于0.4V時，不存在邏輯信號電平的配合問題，可以直接連接。如果0.8Vcc大于2.7V或0.2Vcc小于0.4V時，就出現了邏輯信號電平的配合問題。為了增大LSTTL電路的輸出高電平，利用TI公司的LVC系列。從表1中可以看到LVC系列產品的高電平輸出電壓和低電平輸出電壓都符合要求。

4.2CMOS-MSP430

在接口時使CMOS和MSP430使用同一電源，例如3V電源可以直接驅動。如果實際情況不允許，則根據1表，通過ALVT系列的器件就可以實現CMOS驅動MSP430。

4.3HCMOS-MSP430

同上述CMOS分析一樣，同樣選用ALVT來驅動MSP430。

4.4MSP430驅動LSTTL、CMOS和HCMOS

MSP430的輸出引腳（P0.x、P1.x、P2.x、P3.x、P4.x、Oy）都有規定的外接電阻。外接電阻的大小取決于電源電壓Vcc的大小。如果輸出電流比規定的要大，就需要輸出驅動器。圖7所示為限制MSP430輸出電流的電阻最小值。設計以Vcc=3V，通過這些器件可以驅動需要大電流的LSTTL、HCMOS和CMOS電路接口。

5兩種電平移位器件

5.1雙電源電平移位器74LVC4245

74LC4245是一種雙電源的電平移位器，如圖8所示。5V端用5V電源作為Vcc(A)，而3V端則用3V作為Vcc(B)。它的功能類似于常用的收發器74LVC245，所不同的是用兩個電源而不是一個電源。74LVS4245的電平移位在其內部進行。雙電源能保證兩邊端口的輸出擺幅都能達到滿電源幅值，并且有很好的噪聲抑制性能。因此該器件用來驅動5VCMOS器件是很理想的。缺點是增加了功耗。

篇（2）

1引言

《計算機接口技術》課程是計算機科學與技術專業的一門專業主干課程，是大學本科生掌握計算機硬件基礎知識和常用接口技術的入門課程[1]。課程由微型計算機工作原理和微處理器、匯編語言程序設計、常用接口技術三個部分組成。該課程目的使學生通過本門課程的學習，掌握計算機系統的構成，建立起整機概念，并培養學生具有一定的獨立分析和解決問題的能力，為后續課程的學習以及將來的工作奠定堅實的基礎。但由于本門課程是一門實踐性很強的課程，并且具有知識點多、概念抽象、理論性強等特點，學生掌握起來并非易事，就以往學生的反應，此門課程學習難度大，知識不易理解，普遍存在“重軟件、輕硬件”的現象，大大降低了學生的學習熱情，動手實踐能力的培養也受到很大的限制，如何能夠提高學生學習熱情，激發學生的學習欲望，是需要解決的問題，筆者結合多年的教學經驗和教學實踐，在實驗教學過程中進行了一些教學改革的初步探索。

2引用

proteus仿真軟件Proteus嵌入式系統仿真與開發平臺是英國labcenterelec⁃tronics公司開發，是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統設計與仿真平臺。它包括原理圖編輯與仿真軟件包isis和布線編輯軟件包ares兩部分組成。Proteus7.5SP3及其以上版本新增對8086CPU及其相關接口芯片的仿真。硬件實驗設備由于結構固定、資源有限且成本高、損耗大以及壽命低等缺點，pro⁃teus的引用對于改善教學實驗環境，激發學生學習知識的求知欲，以及學習興趣，提高教學效果，是一個不錯的選擇，此外，學生只要在自己的電腦上安裝proteus軟件后，可以不受時間和空間的限制，進行設計仿真操作，既節約了成本，又能充分發揮學生自己的思維和想象，對實驗教學來說是一個課堂的延伸[2]。對于8086來說，將其編寫好的源程序可通過外加EMU8086編譯器生成.exe文件，然后在proteus上進行仿真，達到教學目的。Proteus的引用不僅可在實驗教學上使用，也可在理論教學中使用，教師可以在課堂上邊講理論知識，邊進行教學演示，直觀形象，使學生對生澀難懂的知識進行有效的消化、吸收，是教學的有力的輔助工具。實踐證明，引用proteus，達到了提高教學效果的目的，更加利于學生學習興趣的培養。Proteus是教學的一個有利的補充，但它只是一個仿真軟件，不能完全代替實物實踐，仿真實驗和實驗箱上的實驗還是有區別的，由于實際電路運行時表現的各種電氣特性等，使在proteus上調通的，在硬件上不一定能夠成功的實現，基于以上認知，采取proteus仿真實驗和實物實驗相結合的方法進行教學。要求學生先課下通過proteus軟件進行仿真，模擬實驗效果，再到實驗室進行實際硬件電路的操作，查看實驗效果，這種教學搭配，充分利用proteus仿真軟件的形象直觀性，增強學生好奇心，激發學生學習熱情，同時提高學生的學習效率，達到更好的學習效果。

3課時安排

計算機接口技術課程主要分為微機原理、匯編語言程序設計和接口技術三大模塊，共64學時，為兼顧各個模塊之間的承上啟下以及知識的連續性，主要分配學時如下表1：微機原理主要講授微機基本知識，如微處理器、微型計算機、微機系統的概念以及微機的結構和工作原理、時序知識、指令系統等，匯編語言程序設計涉及內容有匯編語言源程序的格式、變量屬性、分支結構、循環結構和子程序設計，接口技術涉及內容有存儲器、輸入輸出接口、常用I/O接口芯片等。實踐教學在整個課程中起著重要作用，通過實踐，對理論知識進行消化和理解，同時學生的動手能力能夠得到很好的鍛煉，培養學生分析解決問題的能力，做到理論與實踐有效的結合，實踐教學總學時16學時，具體分配如下表2，其中匯編語言程序設計部分安排4學時，由于此部分上機實踐只需計算機即可，不需其他硬件，學生在課上學習好程序的設計和調試方法后，可以利用課下時間在圖書館或宿舍完成作業和上機實踐，節約課上學時，為其他內容的講授提供充足的時間。接口技術實驗共分為6次實驗，分別為proteus的使用、8259中斷控制器、8255并行接口芯片、8253定時計數器以及A/D、D/A轉換。每次實驗安排2學時，要求學生課下提前預習，為下次實驗做充分的準備，保證每次實驗順利地進行，完成相應的實驗任務。其中proteus的使用這一實驗安排1次，是因為在本門課程學習之先，學生已學習過《電路制圖與仿真》這門課程，此門課程主要介紹proteus軟件的使用，因此在proteus的實驗主要介紹EMU8086編譯器的使用，學會使用proteus進行8086的仿真。常用接口芯片部分的5次實驗均設置了基本實驗部分和提高部分兩個層次，其中基本部分要求每一個學生必須完成，按照電路原理圖進行連線，編寫實驗程序，完成實驗效果。提高部分要求學生在完成基本部分后，有余力的學生可對電路進行設計并編寫相應的程序改善接口的性能。每一個層次的實驗，要求學生進行現場演示。

4實驗考核

實驗評分標準分為實驗操作部分、現場提問環節以及實驗報告三個部分組成。學生抽簽決定實驗考核內容，并進行現場演示，教師根據學生實驗操作過程、結果以及對現場的提問回答情況等形式進行現場評分，以激勵學生學習主動性，達到教學目的。實驗操作部分占實驗總成績的比例為50%，現場提問環節所占比例為30%，實驗報告占20%，其中實驗報告要求學生重點報告在實驗過程中遇到什么問題，以及解決此問題的思路和方法以及實驗的心得體會，避免抄襲和實驗報告的形式化。

5充分利用多媒體

在進行實驗教學過程中，充分利用多媒體，提升教學效果。為提高學生學習的熱情，對于在實驗過程中難懂的知識點，可以采用動畫進行直觀形象的演示，使學生更加能夠領會實驗的內容和目的，便于理解和記憶。

6結論

《計算機接口技術》是一門理論性和實踐性都很強的課程，對于此門課程的教學也是一個不斷學習和探索的過程。對于本門課程的改革實踐，實驗教學效果有了很大改善，學生主動性、學習熱情有所提高。此課程是一門公認的教師難教、學生難學的課程[3]。隨著時代的發展，計算機接口技術課程也應與時俱進，需要不斷完善教學體系，更新教學內容，尋求新的教學方法，提高教學效果，充分調動學生的學習積極性和主動性，提高學生的綜合能力、科學素質，為社會培養更多高素質的復合型人才。本課程的改革是一項長期艱巨的任務，需要不斷探索和完善。

作者:鄢艷紅 單位:廣州中醫藥大學醫學信息工程學院

參考文獻：

篇（3）

首先，機電接口被應用在機電一體化系統中能夠作為模擬信號的輸入接口而存在，通常在機電一體化系統的運行過程中，對于機械系統的運行狀態信號的傳遞是由傳感器或者變送器負責，而接收并且模擬機械系統的輸出信號的則是機電接口。其原因是由于運行狀態的信號多為模擬的電壓或者電流信號，而電子系統對這些信號無法做到有效的識別和控制，只有通過機電接口對這些信號進行接收以及模擬，才能通過電子系統對這些信號進行有效的分辨，達到將機械系統和電子系統兩者有效結合形成一個整體的目的。其次，機電接口被應用在機電一體化系統中能夠作為模擬信號的輸出接口而存在，在機電一體化系統的正常運行過程中，不僅電子系統對于機械系統的輸出信號無法有效的識別和控制，機械系統對于直接由電子系統的輸出信號也無法做到有效的識別和控制，智能有機電接口來實現兩者之間的有效連接，機電接口能夠對計算機的輸出信號轉換成機械系統能夠識別的模擬電壓信號或者模擬電流信號，幫助電子系統實現對機械系統的智能化和信息化控制，完成機電一體化系統正常運行的目的。最后，機電接口能夠作為機電一體化系統中的開關信號通道接口而存在。在機電一體化系統的有效運轉過程中，不僅要對機械系統和電子系統的實時連接做好接口設置工作，還有許多需要需要處理的開關閉合和斷開信號、指示燈的顯示與熄滅信號、繼電器和接觸器的吸合與釋放信號等等需要處理，這些信號的模擬、輸入以及輸出同樣需要用到機電接口。因此機電接口也能夠作為保證機電一體化系統中的開關信號的正常運轉的開關信號通道接口而存在。

2人機接口在機電一體化系統中的運用

人機接口在機電一體化系統中的作用主要是負責將技術人員的指令翻譯成相關的信號輸送到機電系統中，進行控制指令與動作指令之間的信息交換，保證機電一體化系統能夠在工作人員的控制和管理下正常運轉。因此人機接口在機電一體化系統中的運用主要是作為拔盤輸入接口、鍵盤輸入接口以及鍵盤輸出接口而存在。其中撥盤輸入接口的功能主要是負責機電一體化系統中系統參數的修正與控制作用，能夠幫助工作人員對機電一體化系統中的諸多參數信息完成相關的調整工作，而鍵盤輸入接口則是作為向電子技系統中的計算機鍵盤輸入和輸出接口而存在，其能夠幫助電子系統中計算機與鍵盤之間的有效連接，其中電子系統的鍵盤又可以分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，兩者分別具有不同的優勢和劣勢，然而總體都能夠滿足電子系統中計算機正常運轉的諸多功能上的要求。

篇（4）

2軟件設計

數據處理接口模塊的軟件主要由硬件初始化、自測試程序、周期數據收發和命令響應四大功能組成。其中周期數據的收發包含消息層和數據層兩個層次。消息層負責命令的辨識和數據的組織搬運，數據層負責協議的執行和發送接收等底層任務。數據層基本數據幀的格式見圖4所示。這里的同步字、數據長度、校驗方式由主機在初始化時確定。其中校驗方式可選擇兩種，若采用和校驗，則檢驗位占用1字節；若使用CRC校驗，校驗位占2字節。在周期數據收發的數據層中，RS422鏈路分為測控鏈路和任務鏈路兩部分。測控鏈路用于檢測設備的連通性和硬件的正確性，任務鏈路用于任務系統之間的通信。因此，將用于測控通信的鏈路設計為無鏈接協議鏈路，將用于任務通信的鏈路設計為有鏈接協議鏈路。有鏈接協議的任務鏈路的狀態轉移圖見圖5所示。任務鏈路的工作原理是：上電后首先進行通信測試，主端首先發送LTST，若從端回復ALTST為正常，測試完成后，轉入空閑工作狀態；空閑狀態時主從定期進行握手操作，當主機存在發送命令時，轉入消息發送狀態，當從端發來數據幀前導碼LHDR時主端轉入消息接收狀態；消息發送完成后會進行發送檢查，如果從接收無誤會發來ACK握手信號，當出現超時或從發來NACK信號時進行重新發送狀態，重試超過門限進入通信測試狀態；消息接收狀態時若消息正確則進入空閑狀態，若接收超時或消息錯誤時發送NACK通知主端重新發送，當錯誤次數超門限時進入通信測試狀態。

3低功耗設計

簡易無人機攜帶燃料有限，而實際任務中往往又要求其盡可能長時間的滯空，這就要求各類設備盡可能地以較小的功耗完成較多的功能。因此本文從硬件軟件等不同層面設計來降低模塊的功耗。降低功耗總的來說有關閉無用功能、減少無用操作和合理器件選型三個方法。在不使用DSP內部的AD、eCAN、SCI等資源時，可將對應的資源的時鐘HSPCLK和LSPCLK關閉，同時不使能這些資源，以達到降低功耗的目的。作為降壓型線性電源，TPS74401芯片的耗散功率PD＝（VIN－VOUT）×IOUT，即電源的轉換效率取決于輸入輸出電壓差的大小，因此在電源轉換電路的設計上應在滿足電源芯片的最小dropoutvoltage的情況下盡量減小LDO器件輸入輸出電壓差，可提高轉換效率減少發熱功耗，本文中1．8V電源由最接近1．8V電壓的3．3V電源轉換而來。為保持較好的信號完整性，模塊上的印制板走線阻抗均按照單端50Ω差分100Ω控制。在RS422的發送端和接收端進行阻抗匹配以優化信號質量。在發送端使用33Ω串聯匹配方式，接收端采用120Ω并聯匹配方式，由于正常工作時差分電平約±5V，為降低直流功耗在并聯匹配電阻處串接一10pF電容，這樣既滿足瞬態的信號完整性要求，也可在穩態時達到隔離直流，減小匹配電阻上直流功耗的目的。詳見圖6所示。在軟件設計方面，采用定時查詢和中斷接收相結合的方式，減少DSP對外設的多余操作，避免不必要的輪詢操作所產生的功率消耗。本文介紹的串行數據接口板在今后的改進設計中，可以注意合理的器件選型，以達到降低功耗的目的。例如：現設計中1．8V電源轉換效率為54％，今后可結合實際電流消耗狀況選用合適的開關電源代替線性電源［4］，并使開關電源工作在中等或較重負載狀態，可提高電源效率至80％左右；現有設計中CPLD動態功耗約為0．7W，由于該模塊中邏輯占用資源并不多，因此后期可考慮用更小功耗的中小規模可編程邏輯器件替換。目前現有設計中未考慮模塊的睡眠喚醒功能，今后可結合主機實際的需求，添加相應功能的電路，以降低待機功耗。

篇（5）

微機原理與接口技術是電子信息類理工科的一門重要專業基礎課。內容涵蓋微機原理、匯編語言程序設計及微機接口技術，兼顧硬件和軟件2個方面，該課程的特點是概念抽象，實踐性強。實踐教學對于學生理解課程內容，培養學生動手能力是十分重要的。

二、《微機原理與接口技術》實踐教學現狀

隨著高等教育正在由知識型教育向能力培養為中心的教育進行轉變，電子信息類課程的實踐教學環節都大大加強。但由于受到硬件實驗環境與實驗內容制約，特別是《微機原理與接口技術》實踐教學只發生了量變而非質變，仍處于滯后的位置。

在目前的教學中，《微機原理與接口技術》實踐教學存在以下幾個方面的問題：

（1）實驗內容固定陳舊，大都是些傳統接口芯片功能的驗證實驗，由于實驗臺上的芯片資源有限，不具備進行多芯片組合的綜合型實驗的條件。大部分學校進行的還都是8位接口芯片的實驗，而現在常用的大部分是32位64位的接口，實驗內容過時。同時一些多核處理器，pci—express總線，sata接口技術等一些新技術根本沒有涉及[1]。

（2）實驗平臺落后，實驗平臺芯片資源少，擴展性差，只能進行一些簡單的功能驗證實驗，實驗內容也因芯片種類和實驗臺架構固定而不易調整，不能發揮學生的創新能力。平臺外設簡單，無法激發學生的興趣。

（3）實驗技術落后，很多學校還采用的是搭積木式的設計方法進行教學[2]，學生的實驗靈活性小，大都是按圖連線，下載程序的操作，限制了學生的設計創新能力的培養。WWW.133229.cOm實驗簡單抽象，大都是些芯片功能上的驗證，啟發性小。

（4）重軟輕硬，實驗重點大都集中在匯編語言的編寫，學生很少能自主的設計電路，也無法了解芯片的結構以及時序，更不能自己設計芯片，大大限制了學生動手能力的培養[3]。

微機接口技術被廣泛應用于電子信息各個領域，因此《微機原理與接口技術》是門應用性很強的課程，學生通過學習達到在掌握理論的基礎上，能運用所學知識解決一些實際問題的能力。但因為在實踐教學中存在以上問題，學生在學完這門課程后，大都停留在了解幾個常用接口芯片的常用工作方式的層面上。這和高等教育“培養應用型創新人才”的目標是不相符的。

三、將fpga技術與《微機原理與接口技術》實踐教學相結合

fpga（現場可編程邏輯陣列）技術[4，8]，用戶可以通過硬件編程語言重新配置芯片內部的電路，同時fpga芯片中有豐富的邏輯單元，可以滿足設計復雜電路的需要，用fpga技術對微機接口實驗平臺進行改進，正好彌補了現有平臺，芯片資源少，擴展性差，電路設計受限的缺點。配上usb，sata接口，液晶屏等新型外設以及相應ip核，學生便可以進行一些新的接口技術的實驗，增強了實驗的趣味性，也加強了學生動手能力的培養。同時由于fpga技術的廣泛應用，很多大學也開設了相關課程，但大都從硬件語言和sopc(可編程片上系統)兩方面作手[5]，知識跨度大，而且學生缺少復雜邏輯與接口設計的實踐機會，將fpga教學引入《微機原理與接口技術》實踐教學正好彌補了這一空缺。在熟練掌握電路設計的基礎上，學生可以運用微機接口，組成原理，體系結構，數字邏輯等知識設計多模塊的系統，使學生通過實踐教學將計算機多門硬件基礎課程融合成一個有機的整體。

四、基于fpga的《微機原理與接口技術》實踐教學方法

1.改進實驗硬件環境

我們學校《微機原理與接口技術》是一門重要的計算機專業基礎課，多年來一直努力探索實踐教學的改革方法。我們與xilinx(賽靈思)公司建立了聯合實驗室，并自主研發了基于fpga的微機接口實驗平臺[6]。該平臺采用多模塊“樂高”思想分為：芯片組板、fpga擴展板、外設板等三個部分并且可以靈活組合，便于調整與維護。芯片組板可以用來進行傳統的接口實驗，fpga板可以用來學習硬件編程，同時還有配套的用verilog實現8255，8253，8251接口芯片的邏輯，將其下載到fpga中可以代替相應的接口芯片。因為fpga中豐富的邏輯資源，學生可以在fpga中配置多個接口芯片，并且可以用fpga實現16位、32位接口芯片，從而設計復雜的接口電路。fpga中還可以配置多種cpu架構如80x86，8051的ip核，可以建立多種系統架構。pc機與實驗平臺是采用fpga邏輯配合橋接芯片實現pci總線接口轉isa總線接口，支持硬件在線編程與調試，同時提供相應的實驗供學生學習pci總線接口與isa總線接口。外設板上在傳統外設的基礎上還提供了液晶屏，usb接口，ddrⅱ接口，spi接口，傳感器等新型外設，實驗結果的驗證方法將更加豐富有

轉貼于

趣，大大提供了學生的興趣，并且可以根據實驗和開發的需要，組裝成新的io外設板。總體上因為fpga技術與新型外設的引入大大增強了實驗平臺的擴展型，而且實驗平臺功能豐富可用于學生畢業設計，電了競賽等綜合型實驗中。

2．改進實踐教學的內容

在以前的實驗內容基礎上，用ise軟件仿真接口芯片，簡化以前芯片功能驗證的實驗，學生通過軟件仿真可以很清楚的了解接口芯片和總線接口的工作時序，不用硬件連線便可以得到接口芯片各方式下的波形，從而縮短芯片功能驗證實驗的時間，將更多的時間用在接口芯片電路的設計上。在學生了解各接口芯片的工作方式后，便可用fpga仿真的接口芯片與板載芯片配合設計一些多芯片電路，解決一些實際問題，如車輛計數系統，點歌系統等，可讓學生自由發揮，極大發揮創造性，鍛煉學生的動手能力。在學生熟練的掌握硬件編程語言的情況下，學生可以自己編寫接口邏輯，實現與外設的通信。增加pci總線接口，isa總線接口，8051架構，usb，ddr接口驅動的實驗，擴展學生的視野，將學生的知識與現實應用緊密聯系起來。鼓勵有興趣的，學有余力的學生充分利用實驗臺上的外設擴展進行綜合性實驗，為電子競賽與畢業設計打基礎。

3.新實踐教學方法的推進

在教學方法的推廣上，采用以點帶面的方式，為有興趣的同學開展微機及接口技術的實訓培訓，由學生自愿報名擇優參加。由于實驗內容貼近應用，且有趣新穎，學生報名踴躍。經過兩期實訓班，實訓成果明顯，已有多名同學開始自主申請科研項目并獲得校級基金資助（例如正在進行的項目有：數控直流穩壓電源（立項編號：kycx110403z）和基于壓電傳感器和個人計算機構成的體溫信號實時監測系統（立項編號：kycx110411z）），同時在期刊上公開發表科技論文[7,8]。同時教學中采用“以競賽促學習”的模式，在實訓班之外成立興趣小組，組織同學們參加挑戰杯、全國和省級電子設計大賽、xilinx openhw等相關比賽，調動學生的積極性，在比賽中培養學生的團隊能力，增強同行業內的交流。通過一系列新型實踐教學方法的運用，學生動手解決問題的能力大大加強，畢業學生的能力得到用人單位的認可和好評。

篇（6）

1　引言

激光具有波長單一和良好的方向性，所以和傳統的探測方法相比，激光探測具有精度高，抗干擾能力強等特點，在激光測距、激光雷達、激光告警、激光制導、目標識別等軍事領域，都得到了廣泛應用。針對不同武器系統的需求，激光探測系統接口呈現出多樣性。

近年來，隨著應用需求和集成化度的增加，激光探測系內部、激光探測系統和各武器平臺之間集成了不同廠商的硬件設備、數據平臺、網絡協議等，由此帶來的異構性給探測系統的互操作性、兼容性及平滑升級能力帶來了問題。

對激光探測系統而言，接口技術的設計是整個系統集成的關鍵技術。一個激光探測系統的設計、實施，有很大的工作量是在接口的處理上，好的接口設計可以提高系統的穩定性、運行效率、升級能力等，本文以激光探測系統接口技術為研究對象，著重分析其接口技術類型、設計考慮因素和驗證方法。

2　激光探測系統幾種主要接口技術

接口是多要素或多系統之間的公共邊界部分，對激光探測系統的接口包括機械接口、電氣接口、電子接口、軟件接口等，本文著重討論電子接口。按物理電氣特性劃分，常用的激光探測系統接口類型可分為以下幾類：

1　TTL電平接口：最通用的接口類型，常用做系統內及系統間接口信號標準。驅動能力一般為幾毫安到幾十毫安，在激光探測系統中主要應用是作為長距離的總線數據和控制信號的傳輸

2　CMOS電平接口：速度范圍與TTL相仿，驅動能力要弱一些。

3　ECL電平接口：為高速電氣接口，速率可達幾百兆，但相應功耗較大，電磁輻射與干擾與較大。

4　LVDS電平接口：在標準中推薦的最大操作速率是655Mbps，電流驅動模式，信號的噪聲和EMI都較小。

5　GTL接口電平：低電壓，低擺幅，常用作背板總線型信號的傳輸，雖然使用頻率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比較陡，特別是對沿敏感的信號，如時鐘信號。

6　RS-232電平接口：為低速串行通信接口標準，電平為±12V，用于DTE與DCE之間的連接。RS-232接口采用不平衡傳輸方式，收、發端的數據信號是相對于信號地的電平而言，其共模抑制能力低，傳輸距離近，多用于點對點接口通訊。

7　RS-422/RS-485接口：采用平衡方式傳輸，采用差分方式，使其在通訊速率、抗干擾性和傳輸距離較RS-232接口有較大改善。多用于多點接口通迅。RS485電平接口可驅動32個負載，忍受-7V到12V共模干擾。

9　光隔離接口：能實現電氣隔離，更高速率的器件價格較昂貴。

10　線圈耦合接口：電氣隔離特性好，但允許信號帶寬有限

11　以太網：經常采用的是10Base-T和100Base-T兩種主流標準，主要應用激光探測系統和分系統之間的接口通訊和數據傳輸。以太網接口具有性價比高、數據傳輸速率高、資源共享能力強和廣泛的技術支持等眾多優點。

12　USB接口：USB總線接口是一種基于令牌的接口，USB主控制器廣播令牌，總線上的設備檢測令牌中的地址是否與自身相符，通過發送和接收數據對主機作出響應，其最大的優點是安裝配置簡單。

3　激光探測系統接口方案設計考慮因素

隨著大規模數字處理芯片和高速接口芯片的迅猛發展，激光探測系統也呈現出智能化、小型化、模塊化的趨勢。在激光探測系統中，信息接口的設計逐漸向標準化、網絡化、多節點、高速等方向展

3.1　接口信號傳輸中的干擾噪聲

3.1.1　接口信號傳輸中的主要干擾形式

a)串模干擾：雜散信號通過感應和輻射的方式進入接口信道的干擾。串模干擾的產生原因主要是傳輸中插件等所產生的接觸電勢、熱電勢等噪聲引起的。

b) 共模干擾：干擾同時作用在兩根信號往返線上，而且幅指相同。共模干擾產生的原因，主要是傳輸線路較長，在發送端和接收端之間存在著接地的電位差。

3.1.2　接口信號傳輸中的抗干擾措施

a)傳輸線的選擇

為了抑制由于雜散電磁場通過電磁感應和靜電感應進入信道的干擾，接口傳輸線應盡量選用雙絞線和屏蔽線，并將屏蔽層接地，而且屏蔽層的接地要于激光探測系統一端浮地的結構形式配合，不要將屏蔽線層當作信號線和公用線。

b)傳輸線的平衡和匹配

采用平衡電路和平衡傳輸結構是抑制共模干擾的有力措施。目前廣泛使用的是差分式平衢性線電路，例如RS-422/RS-485標準串口電路。

接口信號傳輸時還要考慮與傳輸線特性阻抗的匹配問題。一般長線傳輸的驅動器接收器都適用于驅動特性阻抗為50Ω—150Ω的同軸電纜和雙絞線，一般接口接收器的輸入阻抗要比傳輸線的特性阻抗大，因此要設法將兩者匹配，最好將發送端和接收端匹配。

控制信號線的具體配置：控制信號線要和強電、數據總線、地址總線分開，盡量選用雙絞線和屏蔽線，并將屏蔽層接地。

c)隔離技術：電位隔離是常用的抗干擾方法，接口信號采用光電隔離和電磁隔離可以切斷接口內外線路的電氣連接，從而減弱露流、地阻抗耦合等傳導性干擾的影響。

3.2　接口硬件的選擇原則：

3.2.1　為各類接口選擇合適的總線接口芯片、接口總線，并設計具體的接口電路。

3.2.3　選擇接口芯片時應根據激光探測系統CPU/MPU類型，總線類型／寬度和系統所完成的功能并按照高效、經濟、可靠，方便、簡單的原則來確定。

3.2.4　設計具體的接口電路應具體考慮電源問題

3.2.5　數據／命令的鎖存和驅動

激光探測系統內部及激光探測系統和其他系統間實施數據／命令傳輸時，一般采用數據鎖存技術來適應雙方讀寫的時間要求。

3.3　接口的實時性

由于激光探測系統對數據處理和傳輸的實時性要求很高，設計時要使時鐘抖動、通道間時延、工作周期失真以及系統噪聲最小化，所以設計接口時盡量選用高通訊速率和同步工作方式。

接口軟件的設計原則

同步通訊系統軟件設計要充分考慮數據流量的控制，最好在數據發送方發送數據時每隔一段時間插入一段空閑時間，從而保證數據同步傳輸的可靠性。

異步通訊系統軟件設計要充分考慮合理的數據校驗方式，可以根據系統要求選擇冗余校驗、校驗和、冗余校驗的方法。

4　激光探測系統接口方案設計驗證

構建高速有效的激光探測系統接口是非常有挑戰性的，并且設計者需要在設計接口前后就考慮多個因素，詳細的系統級的驗證都是必須的。

4.1　設計前的驗證

基于指令集模擬器和硬件模擬器軟硬件模擬技術是一種高效、低代價的系統驗證方法。接口設計軟件采用匯編，C，C++等語言編寫，用戶編寫的接口源程序經過交叉編譯器和連接器編譯，輸入到軟件指令集模擬器進行軟件模擬。而接口硬件驗證則采用硬件描述語言如VHDL設計，經過編譯后由硬件模擬器模擬。但設計前的驗證也有一定的局限性，比如只能驗證數字接口和驗證環境理想化等缺點。這些都需要設計后的驗證

4.2　設計后的驗證

最常見的驗證方法是制作模擬激光探測系統內部接口和系統間外部接口的通用信號源，通用信號源可以模擬探測系統內部的如主回波、時統、顯示、鍵盤等信號，也可以模擬輸入外部操控命令，并將激光探測系統狀態、測量數據等信息顯示輸出。

篇（7）

一、前言

微機原理與接口技術是電子信息類理工科的一門重要專業基礎課。內容涵蓋微機原理、匯編語言程序設計及微機接口技術，兼顧硬件和軟件2個方面，該課程的特點是概念抽象，實踐性強。實踐教學對于學生理解課程內容，培養學生動手能力是十分重要的。

二、《微機原理與接口技術》實踐教學現狀

隨著高等教育正在由知識型教育向能力培養為中心的教育進行轉變，電子信息類課程的實踐教學環節都大大加強。但由于受到硬件實驗環境與實驗內容制約，特別是《微機原理與接口技術》實踐教學只發生了量變而非質變，仍處于滯后的位置。

在目前的教學中，《微機原理與接口技術》實踐教學存在以下幾個方面的問題：

（1）實驗內容固定陳舊，大都是些傳統接口芯片功能的驗證實驗，由于實驗臺上的芯片資源有限，不具備進行多芯片組合的綜合型實驗的條件。大部分學校進行的還都是8位接口芯片的實驗，而現在常用的大部分是32位64位的接口，實驗內容過時。同時一些多核處理器，PCI―Express總線，SATA接口技術等一些新技術根本沒有涉及[1]。

（2）實驗平臺落后，實驗平臺芯片資源少，擴展性差，只能進行一些簡單的功能驗證實驗，實驗內容也因芯片種類和實驗臺架構固定而不易調整，不能發揮學生的創新能力。平臺外設簡單，無法激發學生的興趣。

（3）實驗技術落后，很多學校還采用的是搭積木式的設計方法進行教學[2]，學生的實驗靈活性小，大都是按圖連線，下載程序的操作，限制了學生的設計創新能力的培養。實驗簡單抽象，大都是些芯片功能上的驗證，啟發性小。

（4）重軟輕硬，實驗重點大都集中在匯編語言的編寫，學生很少能自主的設計電路，也無法了解芯片的結構以及時序，更不能自己設計芯片，大大限制了學生動手能力的培養[3]。

微機接口技術被廣泛應用于電子信息各個領域，因此《微機原理與接口技術》是門應用性很強的課程，學生通過學習達到在掌握理論的基礎上，能運用所學知識解決一些實際問題的能力。但因為在實踐教學中存在以上問題，學生在學完這門課程后，大都停留在了解幾個常用接口芯片的常用工作方式的層面上。這和高等教育“培養應用型創新人才”的目標是不相符的。

三、將FPGA技術與《微機原理與接口技術》實踐教學相結合

FPGA（現場可編程邏輯陣列）技術[4，8]，用戶可以通過硬件編程語言重新配置芯片內部的電路，同時FPGA芯片中有豐富的邏輯單元，可以滿足設計復雜電路的需要，用FPGA技術對微機接口實驗平臺進行改進，正好彌補了現有平臺，芯片資源少，擴展性差，電路設計受限的缺點。配上USB，SATA接口，液晶屏等新型外設以及相應IP核，學生便可以進行一些新的接口技術的實驗，增強了實驗的趣味性，也加強了學生動手能力的培養。同時由于FPGA技術的廣泛應用，很多大學也開設了相關課程，但大都從硬件語言和SOPC(可編程片上系統)兩方面作手[5]，知識跨度大，而且學生缺少復雜邏輯與接口設計的實踐機會，將FPGA教學引入《微機原理與接口技術》實踐教學正好彌補了這一空缺。在熟練掌握電路設計的基礎上，學生可以運用微機接口，組成原理，體系結構，數字邏輯等知識設計多模塊的系統，使學生通過實踐教學將計算機多門硬件基礎課程融合成一個有機的整體。

四、基于FPGA的《微機原理與接口技術》實踐教學方法

1.改進實驗硬件環境

我們學校《微機原理與接口技術》是一門重要的計算機專業基礎課，多年來一直努力探索實踐教學的改革方法。我們與Xilinx(賽靈思)公司建立了聯合實驗室，并自主研發了基于FPGA的微機接口實驗平臺[6]。該平臺采用多模塊“樂高”思想分為：芯片組板、FPGA擴展板、外設板等三個部分并且可以靈活組合，便于調整與維護。芯片組板可以用來進行傳統的接口實驗，FPGA板可以用來學習硬件編程，同時還有配套的用Verilog實現8255，8253，8251接口芯片的邏輯，將其下載到FPGA中可以代替相應的接口芯片。因為FPGA中豐富的邏輯資源，學生可以在FPGA中配置多個接口芯片，并且可以用FPGA實現16位、32位接口芯片，從而設計復雜的接口電路。FPGA中還可以配置多種CPU架構如80X86，8051的IP核，可以建立多種系統架構。PC機與實驗平臺是采用FPGA邏輯配合橋接芯片實現PCI總線接口轉ISA總線接口，支持硬件在線編程與調試，同時提供相應的實驗供學生學習PCI總線接口與ISA總線接口。外設板上在傳統外設的基礎上還提供了液晶屏，USB接口，DDRⅡ接口，SPI接口，傳感器等新型外設，實驗結果的驗證方法將更加豐富有趣，大大提供了學生的興趣，并且可以根據實驗和開發的需要，組裝成新的IO外設板。總體上因為FPGA技術與新型外設的引入大大增強了實驗平臺的擴展型，而且實驗平臺功能豐富可用于學生畢業設計，電了競賽等綜合型實驗中。

2．改進實踐教學的內容

在以前的實驗內容基礎上，用ISE軟件仿真接口芯片，簡化以前芯片功能驗證的實驗，學生通過軟件仿真可以很清楚的了解接口芯片和總線接口的工作時序，不用硬件連線便可以得到接口芯片各方式下的波形，從而縮短芯片功能驗證實驗的時間，將更多的時間用在接口芯片電路的設計上。在學生了解各接口芯片的工作方式后，便可用FPGA仿真的接口芯片與板載芯片配合設計一些多芯片電路，解決一些實際問題，如車輛計數系統，點歌系統等，可讓學生自由發揮，極大發揮創造性，鍛煉學生的動手能力。在學生熟練的掌握硬件編程語言的情況下，學生可以自己編寫接口邏輯，實現與外設的通信。增加PCI總線接口，ISA總線接口，8051架構，USB，DDR接口驅動的實驗，擴展學生的視野，將學生的知識與現實應用緊密聯系起來。鼓勵有興趣的，學有余力的學生充分利用實驗臺上的外設擴展進行綜合性實驗，為電子競賽與畢業設計打基礎。

3.新實踐教學方法的推進

在教學方法的推廣上，采用以點帶面的方式，為有興趣的同學開展微機及接口技術的實訓培訓，由學生自愿報名擇優參加。由于實驗內容貼近應用，且有趣新穎，學生報名踴躍。經過兩期實訓班，實訓成果明顯，已有多名同學開始自主申請科研項目并獲得校級基金資助（例如正在進行的項目有：數控直流穩壓電源（立項編號：KYCX110403Z）和基于壓電傳感器和個人計算機構成的體溫信號實時監測系統（立項編號：KYCX110411Z）），同時在期刊上公開發表科技論文[7,8]。同時教學中采用“以競賽促學習”的模式，在實訓班之外成立興趣小組，組織同學們參加挑戰杯、全國和省級電子設計大賽、Xilinx OPENHW等相關比賽，調動學生的積極性，在比賽中培養學生的團隊能力，增強同行業內的交流。通過一系列新型實踐教學方法的運用，學生動手解決問題的能力大大加強，畢業學生的能力得到用人單位的認可和好評。

篇（8）

1單片機及接口技術課程教學現狀

單片機及接口技術是高等學院計算機、通信等專業開設的一門重要的專業課，是一門面向應用、技術性和實踐性極強的專業課程。由于該門課程概念較多，內容抽象，學生在學習過程中，既要理解抽象的單片機的硬件組成和工作原理，又要掌握匯編語言指令，還要應用這些知識進行程序設計，才能完成一個完整的應用系統。以往的教學主要依靠理論課堂教學和有限的驗證性實驗，學生很少能夠有機會運用理論知識解決工程設計的實際問題，這種教學模式不利于培養學生獨立思考問題的能力和解決問題的能力，也不利于具有創新精神的高素質專業人才的培養。因此，盡管學生完成了該門課程理論與實驗學習任務，但在面對具體應用時仍然存在知識運用能力較差的現象[1]，其原因主要有：（1）授課方式單一，難提興趣目前單片機及接口技術教學仍然采用理論講授為主，實驗為輔的傳統授課方式，形式單一，枯燥，學生覺得知識理解不到位，只能靠硬背，造成學習缺乏主動性，難以建立學習興趣[3]。（2）教材偏重理論，工程知識不足目前大部分單片機及接口課程教材，偏重于理論知識的講解，很少提到在實際工程中的具體應用方法，學生很少有機會了解所學知識在實際中的作用，學習缺乏成就感，學生學習缺乏興趣。（3）實驗內容陳舊，缺乏創新課程配置的實驗以驗證性實驗為主，缺乏設計性和綜合性實驗，缺乏生動實例，且實驗內容陳舊、新意和趣味性不足，不利于學生動手能力和知識運用能力的培養。（4）學生個體意識強烈，缺乏團隊合作傳統教學過程中，學生都是以個體形式學習，教師很少組織學生開展團隊協作任務，導致學生缺乏團隊協作精神，難易建立良好的溝通交流能力。鑒于此，針對目前單片機及接口技術課程教學過程中存在的問題，在總結以往成功教學經驗的同時，全方位對單片機及接口技術課程進行教學改革，從理論課的授課方式、內容、手段到實驗課的設計，從自主學習網絡平臺的構建，到科學、合理的考核評價體系，讓學生從構思、設計、實施，開展多種形式的學習活動，注重學生運用新知識、新技術的能力，強調學生創新能力、交流溝通能力以及團隊合作能力的培養。通過該課程一系列改革實施，為推動其他相關課程改革，培養具有應用創新能力強、適應社會發展需要的高質量計算機專業技術人才，將具有十分積極的意義和作用。

2單片機及接口技術課程教學改革措施

以培養應用型創新人才為出發點，改革該課程傳統教學模式，積極探索新的教學方法和教學模式，堅持以教師為主導，以學生為主體，以培養學生應用創新能力和增強實踐能力為目標，以“夯實基礎、培養能力、開拓思維、注重創新、面向應用”為指導思想，強化理論教學與實踐教學相結合、實踐與科研相結合、科研與工程實際相結合，構建全新的單片機及接口技術教學改革新體系，下面，就提出的具體改革舉措進行詳細探討。（1）注重創新引導，構建一體化、靈活的教學新模式單片機及接口技術課程是一門應用性非常強的課程，應當重點突出對學生應用創新能力的培養，主要措施有：①建立以教師為主導、學生為主體的教學原則，增加學生課堂活躍時間，讓學生積極參與到課堂活動中，強烈的參與感能夠充分發揮學生學習主動性，建立學習興趣[2]。②引入靈活多樣的教學方法：引入先進的教學方法，如演示法、模仿法、對比法、項目驅動法、案例法、團隊協作法等，營造輕松和諧的課堂氣氛，激發學生學習興趣，從而增加教學效果。③優化課堂授課內容，通過引入實際工程項目，讓學生能夠了解如何運用所學的理論知識解決實際問題，注重學生實踐應用能力的培養。（2）實驗教學改革①建立三級實驗教學體系：按著基礎訓練型綜合設計型研究創新型三級層次組織實驗教學，注重培養學生動手能力與創新能力[3]。②引進科研項目：盡可能地將科研成果引入到實驗教學中，通過讓學生不同程度地介入科研課題，了解科研過程和科研方法，適應應用型創新人才培養的需要[4]。③培養團隊合作精神:設計團隊合作題目，采取組內合作模式完成題目，充分調動和發揮學生的主觀能動性，增強學生的參與感和自信心，培養學生的團隊協作能力與溝通能力。④實驗室全面開放：可以充分發揮實驗室的作用，調動學生通過實驗手段探索新知識的積極性。實驗室的開放應包括時間和內容的開放，不斷發揮學生學習的主動性、創造性。（3）搭建學生自主學習與課程管理網絡平臺該網絡平臺依托校園網，突破空間和時間的限制，不但可以實現學生自主學習以及教師對課程的信息化管理，更重要地是為師生之間、學生之間的實時討論和交流提供了一個互動平臺[5]。從理論知識的學習、課程安排、考勤、實驗過程控制、成績管理以及領域內最新的技術、新應用等前沿信息。（4）建立多元化的考核體系，突出綜合素質將理論考核、實踐能力考核以及系統設計、創新能力評價等多種方式結合起來[6]，對學生掌握知識、運用知識和創新能力做出綜合、科學、合理的評價。并通過開放實驗、競賽、科研活動、科技發明、論文寫作等多種途徑為學生提供更多的獲得創新實踐的機會，突出綜合素質培養[7]。

3結束語

通過基于應用型創新人才培養模式下的《單片機及接口技術》課程教學改革與實踐，取得了顯著的成果。首先，通過新的教學模式在教學實踐中的實施，幫助學生建立學習興趣，培養發現問題、解決問題的能力，培養學生的專業素養。其次，通過單片機及接口技術自主學習與課程管理網絡平臺的建設，不但可以使學生強化基礎知識，而且可以學到更多的專業新知識，有利于學生自主學習；再次，利用該課程網絡平臺可以加強學生與教師之間的溝通和聯系。

【參考文獻】

［1］周欣欣,徐純森,雷宇凌,郭樹強,吳云.單片機及接口技術課程教學改革與實踐[J].無線互聯科技,2015,16:106-107.

［2］孫墨杰,劉海峰,鐘莉,岳云飛.提高大學生課堂學習質量的方法與對策[J].東北電力大學學報,2013,33(03):84-86.

［3］丁保華,張有忠,陳軍,孟凡喜.單片機原理與接口技術實驗教學改革與實踐[J].實驗技術與管理,2010,01:117-119.

［4］趙東輝,金長虹,靳建峰,朱勁松.基于工作過程的“單片機及接口技術”課程的教學改革[J].中國電力教育,2011,07:78-79.

［5］張蘭河,徐恒鐸,郭靜波,徐小惠.污染控制微生物學教、學、研新型互動平臺的構建[J].東北電力大學學報,2013,33(1/2):165-167.

篇（9）

參考文獻:

[1] 胡漢才,單片機原理及接口技術[M]. 北京,航空工業出版社,1998:145-200.

篇（10）

電子信息工程專業作為實踐性、應用性非常強的理工科專業，學生必須具備扎實的基礎理論知識，具有較強的實驗技能，今后才能順利地從事電子設備和信息系統的維護和研發。要實現這個目標，必須十分重視相關課程的建設，搞好實驗教學改革。而單片機原理與接口技術課程作為電子信息專業的一門專業主干課程，其應用性非常強，設計性實驗開設質量對于學生今后就業、工作至關重要。

一、教學現狀

單片機原理與接口技術課程是電子信息工程專業核心課程之一，理論的重要性不言而喻，但在實驗教學方面大都還是停留在傳統的實驗模式上，離培養學生實踐動手能力和創新精神還有差距。很多學生反映，課程學習下來理論基本掌握了，驗證性實驗也能順利完成，但要真正完成一個實際項目時，卻無從入手。出現這種現象原因是多方面的，筆者認為主要有：

1.教學模式方面的原因。傳統教學方式中，教師主要注重于理論的完整性和知識結構的完備性。理論上從單片機的結構講起，然后講匯編指令和c語言編程，再講硬件接口及相關的程序編寫，最后講一兩個實例，課時也就差不多用完了，再想講其他東西就沒有時間了。實驗也注重基本原理和基本方法的訓練，為了讓學生認識單片機的基本組成和基本指令，所開出的實驗就占了大部分實驗課時，最后只能做幾個綜合性實驗或做一個簡單的設計，這樣就結束了整個課程的學習。

2.教師方面的原因。自從高校擴招以后，學生的數量劇增，而教師并沒有同比例增長，教師承擔的課時量太大，教學壓力過重。具體到單片機原理與接口技術這類專業性和實驗性都非常強的課程，存在著精力投入不夠的問題。如果要改革實驗教學的模式，以設計性實驗為主的話，教師就要投入非常多的精力。

3.評價體系方面的原因。就評價體系而言，目前通行的仍然是以分數的高低來評價學生學習成績的好壞。一般采用平時成績、實驗成績、考試成績各占總成績的一定比例來得到學生課程的最后得分。對有些課程來說這種方法是比較科學的，但對單片機原理與接口技術課程，就會存在這些問題：學生成績不低，但一旦面臨實際問題時，無從入手，沒有達到本課程的教學目標。

二、解決對策

為提高單片機原理與接口技術課程教學質量，培養學生解決實際問題的能力，筆者認為，提高設計性實驗開設的質量是教學改革的重點，應該從以下幾點來改革：

1.教學模式。提出和采用新的教學模式，實驗開設要特別注重開出的設計性實驗質量。新的教學模式主要包含理論教學和實驗教學兩個方面。在理論教學中，單片機的結構和基本指令講解要精，應通過實例來將相關的知識串起來，力求通過具體實例的講解達到以較少的理論課時就讓學生真正掌握單片機的結構和指令的目的。在實驗方面，則采用以開設設計性實驗為主、驗證性實驗為輔的方法，并提高實驗課的課時數。適量開設驗證性實驗，在課堂內只做1～2個，而將大部分實驗內容放在課堂外，由學生通過開放實驗室單獨完成。增加較多的設計性實驗，供學生選做，在教師精心指導下，讓學生在課外準備，課內完成，切實提高學生的實戰技能。

2.教師自身的定位。教師應自覺提高自身做項目的能力，并保證足夠的精力投入到教學中去。教師要注重平時積累，一方面，要自己動手，精心制作好幾個作品。另一方面，也可以通過提出選題，指導學生去做，將完成后的作品及文檔全部存檔。只要通過2～3年的積累，就可以形成難度、層次區分較為合理的項目選題庫和作品庫，既為后續班級的教學創建了良好的條件，對后續學生的實驗起到示范和引領作用，又為今后的教學工作減輕了負擔。要做好這些，就要求教師充分明確自身職責，牢固樹立以教學為中心的觀念，保證有足夠的精力投入教學中。

3.評價體系。作為評價體系，要改變傳統的基本是以分數論英雄的模式。單片機原理與接口技術課程如果只是掌握了一些理論知識而沒有實戰能力，分數再高都不能算是學好。作為對學生的評價，筆者認為一定確立以實踐能力為主體的評價體系，通過對學生做的項目難易程度、項目完成的效果等驗收情況來給出合適的評價。

三、設計性實驗開設與評價體系建立中要注意的幾個問題

想搞好單片機原理與接口技術課程建設，提高學生的實戰能力，就要以設計性實驗的開設為重點來進行整體設計。筆者認為需要特別注意抓好以下四個銜接：

1.理論與實驗的銜接。理論教學是單片機原理與接口技術課程教學中必不可少的組成部分，但其開設方式不能采用傳統的教學方法，而應設計出一種項目教學或稱為專題講授的形式來進行。首先，要講透基礎部分，筆者認為可以分成單片機的內部結構、單片機的指令系統、程序編寫的基本思想、硬件接口構建等四個專題進行。其次，要針對課程特點，做好五個簡單項目，如外部中斷的使用、定時器中斷的使用、并口的擴展、串口通信、ad和da轉換。最后，要對相關知識點全面整合，綜合演練，實戰2～3個較為復雜的綜合性項目，進行原理圖分析、算法設計和程序分析，并制作出作品進行演示。按這種思路設計，理論教學大致課時數為36～48個課時，實驗課時數為24～36個課時。

據此分析，實驗教學則應充分重視設計性實驗的開設。與理論教學相對應，每講完一個項目，就要依托該項目開設一個設計性實驗，每個實驗3～5個課時。通過簡單的5個項目和較復雜的2～3個項目的訓練后，學生能掌握單片機開發和設計與實物制作的基本方法和技能。當積累了2～3年后，有了很多已成功的項目可參照時，不同的學生就可以選做不同的設計性項目。在進行單片機原理與接口技術的課程設計時，則應要求學生在設計性實驗的基礎上進一步深化，將多個部分綜合在一起設計制作一個更復雜、具有較完備功能的實際系統。這是一個由理論出發，通過基礎實驗、簡單的設計性實驗、復雜的設計性實驗，最后完成復雜的課程設計過程，符合循序漸進的教學規律，實現了該課程理論與實踐的完美結合。在此過程中，設計性實驗的開設基本覆蓋了單片機原理與接口技術課程的所有知識點，使學生牢固掌握基本理論，熟練掌握基本設計思路，綜合應用基本設計方法，從而達到學以致用的根本目的。

2.驗證性實驗與設計性實驗的銜接。驗證性實驗是指為驗證已經學習過的理論知識所設置的實驗；設計性實驗是指給定實驗目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗。驗證性實驗作為一種傳統的教學方法，在現在的實驗教學中也還有一定的作用，可為設計性實驗的開設提供一些必要的基礎。現在的驗證性實驗一般是在相應的實驗箱上完成，通過開設1~2個驗證性實驗可讓學生了解單片機的基本構成和基本工作原理，所以在開設設計性實驗前開設驗證性實驗是非常必要的。同時，一些設計性實驗的開設可在實驗箱上對驗證性實驗進行改造而成，特別是對于開始的簡單的設計性實驗更是如此。比如一些驗證性實驗，所有的電路硬件在實驗箱中是現成的，同時給出相應的實驗程序范例，學生就可以在實驗箱上進行驗證，對所做實驗的功能進行分析。教師只需要在理論教學時將程序流程圖和涉及的算法講述清楚，最后要求學生去編寫程序，然后再進行功能驗證即可。采用這么一種由驗證性實驗作為基礎并進行改造的方法對于以基本原理的掌握為目標的簡單的設計性實驗具有很強的可操作性，有利于驗證性實驗到設計性實驗的自然銜接。

3.課堂與課外的銜接。設計性實驗開設要做好課堂與課外的銜接。因為設計性實驗是要學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗，所有的實驗方案不可能僅在幾個課時的實驗課上完成，主要工作要在課外完成。一方面，實驗方案的制訂、原理圖的設計、實物的制作等主要在課外完成，實驗課中主要是在教師的指導下進行調試和測試。另一方面，設計性實驗很難一次性成功，往往需要多次嘗試、反復修正才行，這些必須在課外完成。要使設計性實驗真正達到較好的效果，除了在理論教學中要注重和實驗教學銜接外，課外的銜接尤其重要，要做好實驗室開放，讓學生在課外能夠較方便地利用實驗室的資源，也應鼓勵學生采購一些比較簡單的單片機開發工具，如簡易開發版、燒錄器等。

4.評價標準的再定位與評價體系建立的思路。驗證性實驗往往只涉及一門課程的一個章節或一個知識點的內容，學生通過驗證性實驗，可以使所學理論知識具體化和形象化，加深對所學知識的理解與掌握，培養基本動手能力。設計性實驗突出它的自主設計性，可以是單一知識的運用，也可以是多知識點的綜合運用，給出實驗目的、要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現，所以設計性實驗帶有試探性、研究性，在時間上也需要課內與課外相結合。

由于驗證性實驗與設計性開設的目標不同，所以最終的考核方式也不同。對于驗證性實驗，教師可以直接根據學生所做的實驗報告評判其實驗成績。傳統的做法是百分制。一般每個實驗成績包括三個部分：實驗預習（20分）、實驗操作（40分）、實驗報告（40分）。使用傳統的百分制，可以評價學生是否掌握了基本理論和設計方法。但設計性實驗所涉及的知識點數量不同，綜合運用的效果不同，設計方案是否得當，步驟是否簡易可行，實驗的成本、效率是否令人滿意等等，都不能一概而論，因此需要結合各方面進行綜合的評定。設計性實驗的考核要貫穿這樣一個原則：淡化結果，注重過程。對于設計性實驗我們更重視學生在整個設計過程中的表現，而測定結果只作為考核的次要因素。學生在設計方案中是否有獨到新穎的想法，整個實驗思路邏輯是否清楚，實驗過程是細節嚴密還是顧此失彼，結果是否可信等都是評定設計實驗成績的重要因素。考核中要充分鼓勵和肯定學生在設計過程中所表現出的敢于挑戰、主動學習、大膽創新的精神，以及由此帶來的思維水平和實踐水平的全面提高。

因此，設計性實驗不宜采用傳統的百分制，筆者認為，宜采用優、良、中、及格、不及格5個檔次來進行評定。首先明確“優”和“及格”的標準，在“優”的標準下，適當下降一點作為“良”的標準，“及格”標準高一點作為“中”，達不到“及格”標準的就判定為“不及格”。比如，每一個項目都設定多個指標，完全達到指標并有所創新的評為“優”；完全達到指標而無創新的可評為“良”；實現主要指標可評為“中”；實現部分指標，能體現設計者掌握了基本相關基礎知識則可評為“及格”；沒有實現任何指標，或沒有做的評定為“不及格”。這樣就應在設定實驗指標上著手，針對具體的實驗進行不同的設定，才能比較準確地定性評價學生的實驗能力，這一點仍需在實踐中不斷探索和改進。

四、結語