前言：中文期刊網(wǎng)精心挑選了單片機(jī)課程設(shè)計(jì)小結(jié)范文供你參考和學(xué)習(xí)，希望我們的參考范文能激發(fā)你的文章創(chuàng)作靈感，歡迎閱讀。
單片機(jī)課程設(shè)計(jì)小結(jié)范文1
【關(guān)鍵詞】高職高專院校 單片機(jī) 教學(xué)改革實(shí)踐
前言
單片機(jī)教學(xué)改革與實(shí)踐是為了更好的使學(xué)生將所學(xué)到的單片機(jī)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展潮流和就業(yè)需要的實(shí)際能力的一種教學(xué)活動(dòng)。如今，就業(yè)市場(chǎng)就是教學(xué)活動(dòng)的指揮棒。就業(yè)市場(chǎng)歡迎的是“既懂理論，又懂實(shí)踐，有一定的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并開發(fā)過一定項(xiàng)目或產(chǎn)品的實(shí)用型人才”。因此，我們的教學(xué)活動(dòng)就要圍繞加強(qiáng)學(xué)生實(shí)用能力的方向“轉(zhuǎn)”，圍繞著它“鉆”。對(duì)于專門培養(yǎng)高等職業(yè)技術(shù)類人才的高職高專院校來講，更需要重視實(shí)踐教學(xué)，并將它落到實(shí)處。
1 改變傳統(tǒng)的教學(xué)思路，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的興趣
傳統(tǒng)的教學(xué)思路是按教材編寫的順序，先后講單片機(jī)硬件基礎(chǔ)知識(shí)，指令系統(tǒng)和匯編語言程序的編制，講接口技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例。學(xué)生往往只能在課程結(jié)束前學(xué)到單片機(jī)的實(shí)際運(yùn)用系統(tǒng)。由于學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，感到學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥乏味，所以興趣不大。為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在課程學(xué)習(xí)的開始，給學(xué)生展示單片機(jī)的應(yīng)用的具體產(chǎn)品，如電子鐘、電子密碼鎖等，使他們體會(huì)到單片機(jī)技術(shù)的實(shí)用性，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣和求知欲。在講解單片機(jī)接口時(shí)，以單片機(jī)接口應(yīng)用系統(tǒng)為主線，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。根據(jù)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，將各知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)劃分到各個(gè)應(yīng)用模塊或?qū)嵗校扇√岢鰡栴}、解決問題的啟發(fā)式的教學(xué)，達(dá)到事半功倍的效果。比如，可利用電子密碼鎖這一簡(jiǎn)單實(shí)例來提出數(shù)據(jù)如何由鍵盤輸入，又如何進(jìn)行顯示的問題，然后再講解鍵盤接口和LED顯示的知識(shí)。這樣在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生就能有針對(duì)性地學(xué)習(xí)，主動(dòng)探索知識(shí)，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
2 教學(xué)改革的幾點(diǎn)建議
2.1單片機(jī)課程教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變
培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高職學(xué)院，生源質(zhì)量與本科院校有一定的差距，采用傳統(tǒng)的方式對(duì)單片機(jī)課程進(jìn)行教學(xué)，不根據(jù)課程特點(diǎn)與學(xué)生特點(diǎn)。只注重老師講，學(xué)生做，在教學(xué)實(shí)踐中是行不通的。在教學(xué)過程教師應(yīng)和學(xué)生建立良好的互信關(guān)系，這樣才能使學(xué)生逐步形成學(xué)習(xí)興趣，配合教師，繼而主動(dòng)學(xué)習(xí)。首先，確立以學(xué)生為中心的實(shí)踐教學(xué)理念，突出“能力為本”的思想，打破“學(xué)科為本”的模式。教師作為主體，體現(xiàn)教學(xué)的主導(dǎo)性；學(xué)生作為主體，體現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性。大量的時(shí)間留給學(xué)生去自主探索，去相互協(xié)作學(xué)習(xí)，教師的作用是告訴學(xué)生學(xué)什么，怎么學(xué)，并幫助學(xué)生解決通過努力解決不了的問題。其次，確立以實(shí)踐為重點(diǎn)的理念。改變傳統(tǒng)教育理念，評(píng)價(jià)學(xué)生不再單一地看考試成績(jī)，更主要的是要看學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。
2.2單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課中，引入案例教學(xué)
在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，運(yùn)用案例教學(xué)，可以大大縮短理論與實(shí)踐的差距，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。很多學(xué)生都會(huì)有這樣的感覺，在上理論課時(shí)學(xué)到很多關(guān)于單片機(jī)課程的理論和知識(shí)，在單片機(jī)實(shí)踐時(shí)不知道如何使用，從何入手。究其原因，就是沒有理論與實(shí)際相結(jié)合的問題，而運(yùn)用案例進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸與實(shí)際應(yīng)用相近的案例，能有效地縮短學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間。比如，在教學(xué)過程中，以一個(gè)完整的項(xiàng)目開發(fā)為案例，做個(gè)紅綠燈控制系統(tǒng)，一方面其趣味性增強(qiáng)了，另一方面又容易被學(xué)生接受，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)到的東西，進(jìn)行分析、反思、體驗(yàn)和感悟。當(dāng)與其共鳴時(shí)，就會(huì)很自然的模仿，進(jìn)而做到舉一反三的效果。
2.3單片機(jī)課程教學(xué)中學(xué)科梯隊(duì)和師資的知識(shí)儲(chǔ)備
高職高專院校主要培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才，在專業(yè)理論課程的教學(xué)中遵循“適度、夠用”的原則，但教師不能因此而放松對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和探究，教師如果沒有較高的理論修養(yǎng)，在教學(xué)中就很難深入淺出，就無法領(lǐng)會(huì)到新工藝中的技術(shù)性要求，最終導(dǎo)致高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。高職高專院校由于在培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生素質(zhì)等方面的特殊性，教學(xué)活動(dòng)有別于中專學(xué)校，也有別于學(xué)術(shù)型和研究型的高等院校，對(duì)教師的教學(xué)能力提出挑戰(zhàn)。要有完備的師資隊(duì)伍，就可以對(duì)學(xué)生開展梯隊(duì)教育，起到事半功倍的效果。高職高專院校應(yīng)加大對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，從軟件、硬件環(huán)境、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容入手，多引進(jìn)些趣味性強(qiáng)，能與以后走上工作崗位相關(guān)的研發(fā)性實(shí)驗(yàn)，并完善實(shí)驗(yàn)教材、教程的編寫。
2.4單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式轉(zhuǎn)變
單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)作為單片機(jī)技術(shù)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)其學(xué)習(xí)、掌握的好壞程度直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和最終的學(xué)習(xí)效果。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，對(duì)于實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)，通常是老師先布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生課后準(zhǔn)備，到上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，在實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下完成。理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的脫節(jié)，學(xué)生不能按要求做好上實(shí)驗(yàn)課的課前準(zhǔn)備工作，實(shí)驗(yàn)通常是在實(shí)驗(yàn)老師給出源程序，給出硬件連線圖的情況下完成的，其效果可想而知。針對(duì)這種情況，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。
傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中，老師在黑板上講，學(xué)生在下面聽。針對(duì)這種情況，單片機(jī)教學(xué)可以采用CAI課件形式，圖文并茂，讓學(xué)生在按照CAI課件一步一步進(jìn)行實(shí)踐操作。
3 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和實(shí)踐能力
單片機(jī)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，只有理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)這兩個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，才可能真正地掌握單片機(jī)技術(shù)。為了提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，引入課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)可集中3-4個(gè)星期的集中時(shí)間進(jìn)行。給學(xué)生提供難度適合的課題，學(xué)生可根據(jù)自己的能力和愛好選取，在教師的指導(dǎo)下，完成從收集資料、立項(xiàng)、方案論證到軟硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等開發(fā)設(shè)計(jì)的全過程。通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)演練，學(xué)生學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的方法，既充分鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力又培養(yǎng)了學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)。
4 小結(jié)
單片機(jī)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)是靈活多樣的，教學(xué)方法也是非常之多。本文講了幾點(diǎn)個(gè)人在教學(xué)中的心得與觀點(diǎn)，筆者認(rèn)為只要不斷改進(jìn)教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得較好的教學(xué)效果。但是如何將教學(xué)改革進(jìn)行得更加深入系統(tǒng)，為社會(huì)培養(yǎng)出大批具有工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的單片機(jī)應(yīng)用型人才，還需要我們教師共同努力，不斷探索。
參考文獻(xiàn)
[1]張敏，張倩葦.案例教學(xué)在教師教育技術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].中國遠(yuǎn)程教育，2003，(21).
[2]鄭曉梅，施蘭芳.高職院校“校本師資培訓(xùn)”三題[J].繼續(xù)教育，2003，(6).
[3]張玉均.基于Proteus的單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)研究與探討[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（76）：117-118.
單片機(jī)課程設(shè)計(jì)小結(jié)范文2
【關(guān)鍵詞】教學(xué)手段 項(xiàng)目教學(xué)法 定時(shí)計(jì)數(shù)器
【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2013）04-0063-02
一 引言
項(xiàng)目教學(xué)法是行為引導(dǎo)型教學(xué)方法中的一種，是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生通過完成的項(xiàng)目，不但可以學(xué)習(xí)知識(shí)，提高工作中與其他同學(xué)協(xié)調(diào)、合作的能力，還可以充分發(fā)掘他們的創(chuàng)造潛能，并促使學(xué)生在動(dòng)手能力和推銷自己等方面不斷提高。在單片機(jī)中，定時(shí)計(jì)數(shù)器是較復(fù)雜的一章，既涉及新知識(shí)，又要求學(xué)生熟練應(yīng)用前幾章的知識(shí)，是較綜合的一章。如何設(shè)計(jì)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)定時(shí)計(jì)數(shù)器的興趣，真正理解和掌握定時(shí)計(jì)數(shù)器，是目前擔(dān)任單片機(jī)教學(xué)的教師急需探討的問題之一。
二 定時(shí)計(jì)數(shù)器的傳統(tǒng)教學(xué)
在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，是按照定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)授課，偏重于理論，且理論與實(shí)踐不能及時(shí)結(jié)合，即學(xué)生在學(xué)完理論知識(shí)之后，通過實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計(jì)達(dá)到實(shí)踐的目的，但理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐練習(xí)之間的時(shí)間差導(dǎo)致學(xué)生的理論不能及時(shí)用于實(shí)踐，所學(xué)的知識(shí)沒有及時(shí)鞏固，而且由于理論和實(shí)驗(yàn)分別由不同老師擔(dān)任，導(dǎo)致了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不能完全用所學(xué)理論知識(shí)來指導(dǎo)實(shí)踐。在授課方式上，以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)地聽課，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。定時(shí)計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)抽象、控制字復(fù)雜、枯燥無味、程序編寫困難等，使學(xué)生學(xué)習(xí)望而生畏，嚴(yán)重挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，致使大部分學(xué)生覺得定時(shí)計(jì)數(shù)器課程比較難、聽不懂。
為了解決這些問題，我們?cè)诮虒W(xué)方法上進(jìn)行了改革，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，引入了項(xiàng)目教學(xué)法，目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)定時(shí)計(jì)數(shù)器興趣，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。
三 項(xiàng)目教學(xué)法在定時(shí)計(jì)數(shù)器中的應(yīng)用
興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)最好的老師，教師的主要任務(wù)不只是單純地傳授知識(shí)，更重要的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們有一種強(qiáng)烈的求知欲和熱情，引導(dǎo)他們自覺地投入到學(xué)習(xí)中去。
在項(xiàng)目教學(xué)過程中，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，按照由易到難、由淺入深的原則。定時(shí)計(jì)數(shù)器有四種工作方式，其中方式1較簡(jiǎn)單，學(xué)生易理解，在項(xiàng)目教學(xué)中，將方式1的應(yīng)用實(shí)例放在首位。
項(xiàng)目一：系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩頻率為12MHz，用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，工作在方式1，定時(shí)50ms，使P1.0輸出周期為0.1s的方波。工作方式控制寄存器TMOD：
t=（65536-x）*12/12M，因?yàn)閠=50ms，所以，x=15536=3CB0H，其程序編寫如下：
MOV TMOD，#01H；選擇T0，方式1
MOV TH0，#3CH；設(shè)定初始值
MOV TL0，#0B0H
SETB TR0
CLR P1.0；P1.0輸出低電平
LOOP：JNB TF0，LOOP
CLR TF0；滿標(biāo)志清零
MOV TH0，#3CH；重裝初始值
MOV TL0，#0B0H
CPL P1.0；50ms到取反
JMP LOOP
END
項(xiàng)目二：系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩頻率為12MHz，用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，工作在方式0，定時(shí)5ms，使P1.0輸出周期為0.1s的方波。
注意：定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在方式0，初始值轉(zhuǎn)換成13位二進(jìn)制數(shù)，其高8位存放在TH0中，高5位存放在TL0中。由于方式0最大定時(shí)時(shí)間為8.192ms，所以定時(shí)10個(gè)5ms后，將P1.0取反。
初始值x=8192-5000=3192=0C78H
=0000110001111000B
在x值保持不變的情況下，取13為二進(jìn)制數(shù)即x=0110001111000B，先去其高8位存入TH0，低5位存入TL0中，所以，TH0=01100011 B=63H，TL0=11000B=18H。
其程序編寫如下：
MOV TMOD，#00H；選擇T0，方式0，
MOV TH0， #63H；設(shè)定初始值
MOV TL0， #18H
SETB TR0
CLR P1.0；P1.0輸出低電平
STR：MOV R2，#10；定時(shí)10個(gè)5ms
LOOP：JNB TF0，LOOP
CLR TF0；滿標(biāo)志清零
MOV TH0，#63H；重裝初始值
MOV TL0，#18H
DJNZ R2，LOOP
CPL P1.0；50ms到取反
JMP STR
END
四 小結(jié)
采用項(xiàng)目教學(xué)法，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、動(dòng)手能力和應(yīng)用能力。改進(jìn)后的教學(xué)方法，定時(shí)計(jì)數(shù)器的內(nèi)容由淺入深，理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，能夠更好地掌握單片機(jī)知識(shí)，并且理論知識(shí)和應(yīng)用能力都得到了不同程度的提高。
參考文獻(xiàn)
[1]盧易楓、楊永霞.職業(yè)院校單片機(jī)教學(xué)心得[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2010（6）
單片機(jī)課程設(shè)計(jì)小結(jié)范文3
（1）設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容不規(guī)范，要求不統(tǒng)一。
由于每屆或每班的指導(dǎo)教師不同，設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容、要求、難易程度偏離太大。如有數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)、交通燈控制設(shè)計(jì)等，要求、工作量也不相同。有的設(shè)計(jì)任務(wù)偏難，有的設(shè)計(jì)任務(wù)又太簡(jiǎn)單。
（2）設(shè)計(jì)資料缺乏。
由于機(jī)電一體化是一門新興的技術(shù)和專業(yè)，這方面的知識(shí)內(nèi)容都在相關(guān)的雜志刊物登載，書籍相對(duì)少一些。要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，收集這方面的資料較困難。沒有現(xiàn)成的資料匯編及設(shè)計(jì)手冊(cè)，學(xué)生要花費(fèi)較多的時(shí)間找資料，往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機(jī)械零件設(shè)計(jì)那樣的系統(tǒng)完整的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。在設(shè)計(jì)中盲目性較大。
（3）師資不足。
最早幾年機(jī)電專業(yè)方向只有一個(gè)班或兩個(gè)班，指導(dǎo)教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機(jī)電一體化控制系統(tǒng)課程的教師指導(dǎo)。近幾年隨著學(xué)生的擴(kuò)招，機(jī)電專業(yè)擴(kuò)展到4~5個(gè)班，指導(dǎo)教師需要8~10人，明顯不夠，因此有必要進(jìn)行培養(yǎng)。
2機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改進(jìn)措施
（1）編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，配齊設(shè)計(jì)資料。
到目前為止未見過公開出版的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，所以有必要編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，并收集較全的資料進(jìn)行匯編，與指導(dǎo)書匯編成冊(cè)。
（2）規(guī)范設(shè)計(jì)題目，統(tǒng)一要求。
規(guī)范設(shè)計(jì)題目不是整個(gè)設(shè)計(jì)都用同一個(gè)題目，而是在一個(gè)范圍內(nèi)選擇題目，教師根據(jù)所選的題目按統(tǒng)一的要求下達(dá)任務(wù)書。設(shè)計(jì)題目一般以簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)較為合適。在市場(chǎng)上可見的機(jī)電產(chǎn)品多得很，不是所有的機(jī)電產(chǎn)品都適合做題目，因其難易程度是不同的。機(jī)電專業(yè)的課程設(shè)置是以機(jī)床設(shè)計(jì)、機(jī)器人設(shè)計(jì)控制為典型產(chǎn)品的，在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中要反映課程設(shè)置的內(nèi)容。機(jī)電專業(yè)方向課程有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、機(jī)器人導(dǎo)論等課程。這些課程的內(nèi)容在電的方面主要介紹了以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)；機(jī)械方面介紹了機(jī)械運(yùn)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)部件，如滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。在選題及設(shè)計(jì)中要反映上述的內(nèi)容。因此規(guī)范化的題目主要為數(shù)控車床（或銑床、鉆床等）設(shè)計(jì)、車床（或銑床、鉆床等）數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、或是工業(yè)機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)。這些都具有一定的機(jī)械部分內(nèi)容，如數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸傳動(dòng)部件，機(jī)器人的腰身、手臂運(yùn)動(dòng)部件及滾珠絲杠、導(dǎo)軌的應(yīng)用等。電的方面包含數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及對(duì)機(jī)械部分的控制；從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合。對(duì)規(guī)范化的題目、要求及上述設(shè)計(jì)內(nèi)容都已編入指導(dǎo)書中。
（3）指導(dǎo)教師的培養(yǎng)。
首先被培訓(xùn)的教師可以跟班聽課，熟悉掌握相關(guān)的課程內(nèi)容，然后在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行中跟班輔導(dǎo)，以培養(yǎng)出合格的指導(dǎo)教師。
（4）加強(qiáng)督察。
當(dāng)指導(dǎo)教師接到指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先拿到機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，根據(jù)要求寫出課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；并由教研室主任或院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查，合格才可向?qū)W生下達(dá)任務(wù)。指導(dǎo)中，教師要填寫指導(dǎo)日志，隨時(shí)記錄指導(dǎo)中的難點(diǎn)、及出現(xiàn)的問題和解決方法，并進(jìn)行小結(jié)，以便下一次指導(dǎo)時(shí)提高設(shè)計(jì)水平。
3機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書主要內(nèi)容
3.1設(shè)計(jì)題目確定及要求
3.2總體方案確定
（1）總體方案設(shè)計(jì)；
（2）繪制總體方案圖。
3.3伺服系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)
（1）切削力計(jì)算；
（2）滾動(dòng)絲杠螺母副的計(jì)算與選型；
（3）伺服系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)；
（4）步進(jìn)電機(jī)當(dāng)量扭矩計(jì)算及選型；
（5）機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（繪制一個(gè)軸的機(jī)械裝配圖）。
3.4控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
（1）確定控制系統(tǒng)方案及繪制系統(tǒng)框圖；
（2）單片機(jī)的選用；
（3）存儲(chǔ)器的選用與擴(kuò)展；
（4）譯碼電路設(shè)計(jì)；
（5）接口電路設(shè)計(jì)；
（6）繪制控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。
3.5基本的參考圖表匯編。
4近一屆學(xué)生機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行情況
4.1教師配備
近一屆機(jī)電專業(yè)學(xué)生，每屆有四個(gè)班進(jìn)行機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，共配備6名教師；其中有四名為獨(dú)立指導(dǎo)教師，兩名為輔導(dǎo)教師，為培養(yǎng)新的指導(dǎo)教師儲(chǔ)備力量。
4.2指導(dǎo)書的使用及設(shè)計(jì)過程
設(shè)計(jì)學(xué)生和指導(dǎo)教師每人一份機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。教師按照要求寫出機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，并經(jīng)研究所長(zhǎng)審查后發(fā)給學(xué)生。設(shè)計(jì)題目主要有CA6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、C6132普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)。在同一個(gè)題目的學(xué)生中，要求設(shè)計(jì)進(jìn)給軸部件時(shí)，一部分學(xué)生設(shè)計(jì)X軸進(jìn)給部件，另一部分學(xué)生設(shè)計(jì)Z軸進(jìn)給部件。整個(gè)過程根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的題目、要求和機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書給出的設(shè)計(jì)步驟、方法，先進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，再進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行CNC硬件電路設(shè)計(jì)。整個(gè)過程經(jīng)過了機(jī)械、電子兩方面的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合，達(dá)到預(yù)期效果。
4.3填寫指導(dǎo)日志
教師在指導(dǎo)設(shè)計(jì)的過程中，及時(shí)填寫指導(dǎo)日志，記錄設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)、問題，并進(jìn)行小結(jié)。
5本文總結(jié)
單片機(jī)課程設(shè)計(jì)小結(jié)范文4
學(xué)校所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課分隨課實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課，而隨課實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多數(shù)是驗(yàn)證或鞏固對(duì)課程內(nèi)容的理解和基本技能的訓(xùn)練。這些教學(xué)環(huán)節(jié)之間聯(lián)系不緊密，實(shí)驗(yàn)的方式方法也與實(shí)際應(yīng)用有較大的距離。如用一些實(shí)驗(yàn)臺(tái)或者實(shí)驗(yàn)箱所做的實(shí)驗(yàn)，很多元器件被固定在現(xiàn)成的電路和模塊中，學(xué)生看不到器件和電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生也只需將測(cè)量?jī)x表或者相關(guān)的元器件用導(dǎo)線連到實(shí)驗(yàn)板所標(biāo)注的符號(hào)上，就可以完成實(shí)驗(yàn)電路的連接。在整個(gè)學(xué)習(xí)階段，本課程具有承上啟下的作用，在本課程的實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生必須應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)課的電路理論知識(shí)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，在安裝調(diào)試和測(cè)試過程必須具有一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ鹃T課程是理論和實(shí)際的綜合運(yùn)用。另一方面，學(xué)生由基本技能的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變到綜合技能的培養(yǎng)，使學(xué)生具有一定的單元電路的設(shè)計(jì)能力，熟悉電路設(shè)計(jì)的流程，掌握從理論到實(shí)踐，再從實(shí)踐到理論的設(shè)計(jì)思想，為后續(xù)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，提高學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生專業(yè)技能水平，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，提升學(xué)生社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)能力。
2《電子綜合技能訓(xùn)練》教學(xué)模式
本課程為必修課，總課時(shí)36，周課時(shí)3，安排在大二下學(xué)期進(jìn)行。這時(shí)候?qū)W生已完成《電路基礎(chǔ)》、《模擬電子線路》、《脈沖與數(shù)字電路》等理論課程的學(xué)習(xí)，完成《電子基本技能訓(xùn)練Ⅰ》、《電子基本技能訓(xùn)練Ⅱ》、《電路識(shí)圖》等實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，初步掌握了電子元器件和電路圖的識(shí)別，常規(guī)儀器儀表的使用，以及仿真軟件的使用，為綜合性、設(shè)計(jì)性訓(xùn)練打下了一定的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行模式為學(xué)生兩人一組，自主完成理論設(shè)計(jì)、元器件購買、電路的安裝調(diào)試和測(cè)試任務(wù)，本教學(xué)環(huán)節(jié)分三個(gè)階段。
2.1課堂教學(xué)階段
在這個(gè)階段，第一步，用2次課的時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行元器件識(shí)別和測(cè)試，儀器的使用進(jìn)行訓(xùn)練，使學(xué)生進(jìn)一步掌握電路常規(guī)指標(biāo)，如：通頻帶、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、輸出功率等的測(cè)量方法。通過這個(gè)階段的實(shí)訓(xùn)，對(duì)學(xué)生的一些實(shí)踐技能再進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，避免在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，由于基本技能不過關(guān)影響綜合技能項(xiàng)目的順利進(jìn)行。第二步，采用集中授課的方式，以放大電路為例，介紹設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的步驟和要求，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式和要求，成績(jī)?cè)u(píng)定的方法和標(biāo)準(zhǔn)。并提供給學(xué)生自編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該包括這幾方面的內(nèi)容：設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求、電路設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試和測(cè)試、小結(jié)。其中設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，要交代清楚電路要實(shí)現(xiàn)的功能和達(dá)到的具體指標(biāo)；電路設(shè)計(jì)要有具體的設(shè)計(jì)方案，原理框圖，具體電路的設(shè)計(jì)中要交代清楚元器件型號(hào)參數(shù)選擇的依據(jù)，對(duì)于要編程的電路，要有程序流程圖。在調(diào)試測(cè)試階段，要記錄下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇分四個(gè)大類：線性電路、非線性電路、數(shù)字電路、綜合性電路。每個(gè)大類都必須選擇，大類里的具體電路就有學(xué)生自己確定。學(xué)生自由組合，兩人一組，按照自己確定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，查資料，完成原理款圖、電路原理圖的設(shè)計(jì)，填寫元器件清單（名稱、型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等），以班級(jí)為單位由學(xué)生代表去采購元器件。實(shí)驗(yàn)室提供配置有面包板的實(shí)驗(yàn)箱，以及穩(wěn)壓電源、信號(hào)源、示波器等儀器設(shè)備。
2.3實(shí)際操作階段
學(xué)生的設(shè)計(jì)方案給指導(dǎo)老師檢查無誤后，利用面包板和實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成電路的安裝、連線和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)過程嚴(yán)格考勤制度，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室要進(jìn)行登記，每個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了功能和指標(biāo)需經(jīng)老師認(rèn)定合格進(jìn)行記錄后，下次課才能進(jìn)行下個(gè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。每次實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生要注意實(shí)驗(yàn)安全，遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)程，實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生要拆除實(shí)驗(yàn)所用的元器件，將儀器設(shè)備復(fù)原，保持實(shí)驗(yàn)室的整潔，回去書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定分五個(gè)等級(jí)：優(yōu)、良、中、及格、不及格。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成8個(gè)以上的評(píng)為優(yōu)，7個(gè)為良、6個(gè)為中，完成5個(gè)及格，完成5個(gè)以下的不及格。
3教學(xué)效果和體會(huì)
通過開設(shè)《電子綜合技能訓(xùn)練》課程，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和參與實(shí)踐教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)了學(xué)科之間的系統(tǒng)性和綜合性。通過這一環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，加深了學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的掌握，電路設(shè)計(jì)能力得到訓(xùn)練，并積累了一定的綜合實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容層次多樣化，內(nèi)容豐富，知識(shí)覆蓋面廣。實(shí)驗(yàn)形式使學(xué)生處于主動(dòng)地位，學(xué)生既動(dòng)腦又動(dòng)手，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生具有自主性，可根據(jù)自身能力的差異選擇不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，量體裁衣，增加學(xué)習(xí)的信心。綜合訓(xùn)練的過程，不僅是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行操作技能、實(shí)踐能力的綜合訓(xùn)練，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生查資料、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，培養(yǎng)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、安全意識(shí)、工程意識(shí)，最終也是培養(yǎng)擔(dān)負(fù)社會(huì)責(zé)任的意識(shí)。
4結(jié)束語
單片機(jī)課程設(shè)計(jì)小結(jié)范文5
關(guān)鍵詞：SimpleScalar；CMPP；模擬器；實(shí)驗(yàn)機(jī)箱；驗(yàn)證；設(shè)計(jì)創(chuàng)新
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
1引言
“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中重要的專業(yè)課程，是一門從組織和結(jié)構(gòu)角度上學(xué)習(xí)、總體把握和領(lǐng)會(huì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的課程。因?yàn)槠淅碚撔暂^強(qiáng)，知識(shí)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，它的實(shí)驗(yàn)課設(shè)置一直是一個(gè)空白。但是，作為一門針對(duì)本科高年級(jí)學(xué)生的計(jì)算機(jī)綜合設(shè)計(jì)課程，沒有相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課對(duì)學(xué)生理解能力的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，所謂的綜合設(shè)計(jì)課程也成了一句空談，為此，我們使用WinDLX、DLXView、SimpleScalar模擬器(安裝在微機(jī)上)來仿真計(jì)算機(jī)，讓學(xué)生在這個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)上設(shè)置各種不同高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)，然后通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)性能的不同影響，最后給出統(tǒng)計(jì)結(jié)論。
但在實(shí)際教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，此種“PC機(jī)+模擬器”的實(shí)驗(yàn)方式形式過于單一，所有的實(shí)驗(yàn)都是先在模擬器中給出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)設(shè)定，然后運(yùn)行測(cè)試程序，最后根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對(duì)學(xué)生而言，所做的工作只是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的給定，然后面對(duì)一堆運(yùn)行出來的枯燥數(shù)據(jù)給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。由于這些實(shí)驗(yàn)全是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生沒有真正的實(shí)驗(yàn)體會(huì)，感覺也比較抽象，一個(gè)學(xué)期下來，整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程沒有收到它應(yīng)有的效果，同時(shí)也沒能激發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)新性。
為了讓學(xué)生更加有硬件實(shí)驗(yàn)體會(huì)，并發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新性思維，我們?cè)谠械摹癙C機(jī)+模擬器”模式下增加一個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)箱，變成 “實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”模式，經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程有了突破性的進(jìn)展，取得了較好的效果。
本文其他部分內(nèi)容如下：第二節(jié)介紹原有的“PC機(jī)+模擬器”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降木唧w細(xì)節(jié)及其弊端；第三節(jié)闡明“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”新模式的由來；第四節(jié)說明新模式具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革；最后給出本實(shí)驗(yàn)課程教改的特色與創(chuàng)新之處，并作出結(jié)論。
2“PC機(jī)+模擬器”模式
“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程中的實(shí)驗(yàn)課程在以往的教學(xué)中一直是一個(gè)空白。為響應(yīng)微軟亞洲研究院的大力倡導(dǎo)，本課程初期引入由卡內(nèi)基?梅隆大學(xué)提出的“Learning by doing”這一適用于工程教學(xué)的行之有效的先進(jìn)教學(xué)理念，對(duì)“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)進(jìn)行初步嘗試。
由于這門課程的實(shí)驗(yàn)是從無到有的一個(gè)過程，因此，在建設(shè)初期，我們首先采用的是一個(gè)生搬照學(xué)的方法。為此，我們找到張晨曦教授在同濟(jì)大學(xué)使用的“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料，然后根據(jù)本校學(xué)生具體情況對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行部分篩選，總結(jié)出“PC機(jī)+模擬器”模式，然后運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)中。
PC機(jī)是我們計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程開展的硬件平臺(tái)，軟件平臺(tái)即我們的Windows操作系統(tǒng)以及安裝在其上的各種模擬器，包括WinDLX、DLXView、SimpleScalar模擬器。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生在這些模擬器中設(shè)置各種不同參數(shù)而獲得不同虛擬處理器，然后通過測(cè)試程序檢測(cè)不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)對(duì)處理器性能的影響。
WinDLX是一個(gè)基于Windows的模擬器。它能夠以圖的方式演示DLX流水線是如何工作的。學(xué)生通過改變流水線的結(jié)構(gòu)和時(shí)間要求、存儲(chǔ)器大小和其他幾個(gè)控制模擬的參數(shù)，獲得不同流水線的性能。實(shí)驗(yàn)一的流水線相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)二的循環(huán)展開及指令調(diào)度實(shí)驗(yàn)都是使用此模擬器。
DLXview是一個(gè)圖形化、交互式的DLX流水線模擬器。該模擬器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基本流水線、記分牌算法和Tomasulo算法的模擬。通過對(duì)內(nèi)存訪問延遲、功能部件的數(shù)目、功能部件的延遲的配置，實(shí)現(xiàn)不同流水線的模擬。實(shí)驗(yàn)三的記分牌和Tomasulo算法實(shí)驗(yàn)使用的是此模擬器。
而SimpleScalar模擬器是目前學(xué)術(shù)界最為流行的體系結(jié)構(gòu)模擬器，是一個(gè)單處理器架構(gòu)的性能模擬器工具集。其工具集包含了非常豐富的工具,可以配置成許多不同體系結(jié)構(gòu)的模擬器。同時(shí)，其源代碼公開，具有良好可移植性和可擴(kuò)展性，是開發(fā)微處理器芯片前期進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證的重要工具。也是使用軟件手段模擬和研究CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要手段。實(shí)驗(yàn)四的Cache性能分析中和實(shí)驗(yàn)五的虛擬Cache與偽相聯(lián)Cache使用的是此模擬器。
以上所述實(shí)驗(yàn)都是使用模擬器進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)設(shè)定，然后運(yùn)行測(cè)試程序，最后根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，其實(shí)驗(yàn)屬性全部是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。對(duì)于學(xué)生而言，所做的工作僅僅只是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)的給定，和測(cè)試程序的運(yùn)行，最后從一堆運(yùn)行出來的數(shù)據(jù)中得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
這種軟件模擬的方式適合研究生程度以上的學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)研究和理論驗(yàn)證，這也是這些學(xué)生對(duì)于新思想新理論進(jìn)行學(xué)術(shù)論證的常用方法與手段，但是對(duì)于發(fā)展目標(biāo)為應(yīng)用型的本科學(xué)生而言，此種實(shí)驗(yàn)形式與方法都過于枯燥與單一，整個(gè)實(shí)驗(yàn)做下來，學(xué)生感覺比較抽象，收不到實(shí)際效果，更談不上激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)驗(yàn)做到最后便流于一種形式，一種走過場(chǎng)。
3新模式的引入
基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)初期所遇到的問題，我們決定重新規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程是一門綜合實(shí)驗(yàn)課程，既然是綜合課程，即說它是一個(gè)軟硬件結(jié)合體。在“PC機(jī)+模擬器”模式實(shí)驗(yàn)中，模擬器的引入可以很好的體現(xiàn)其軟的方面，而硬的方面我們則選用學(xué)生在前期課程計(jì)算機(jī)組成原理中使用的教學(xué)設(shè)備(TND-CM++唐都教學(xué)儀器實(shí)驗(yàn)箱)入手，以達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
計(jì)算機(jī)組成原理課程是專業(yè)必修課程，其教學(xué)與實(shí)驗(yàn)方面已經(jīng)形成一個(gè)完整而成熟的體系。這是一門在整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程中份量很重的課程，也是一門非常重視實(shí)驗(yàn)課的課程，除開課程本身的70學(xué)時(shí)中包括20學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生還有專門2周的課程設(shè)計(jì)工作需要完成。這些大量的前期學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，為學(xué)生熟練掌握和使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及對(duì)計(jì)算機(jī)是軟硬件綜合體的理解打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程本身就是計(jì)算機(jī)組成原理的后續(xù)和提高課程，利用前期的基礎(chǔ)作進(jìn)一步的理論提高和實(shí)驗(yàn)提高成了順理成章的事情。
因此，“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”模式引入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。在以前的教學(xué)中，“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)”和“模擬器+PC機(jī)器”模式是分開使用的，因此PC機(jī)分別與兩者的結(jié)合不是問題，但是當(dāng)這三者(實(shí)驗(yàn)機(jī)箱、PC機(jī)和模擬器三者)結(jié)合在一起時(shí)，則需要對(duì)它們進(jìn)行重新分工組合，以達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果，這將在文章的第4節(jié)的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中詳細(xì)敘述。
4“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”模式
4.1“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”模式簡(jiǎn)介
“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”模式是“PC機(jī)+模擬器”和“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)”兩者的結(jié)合，但這種結(jié)合不是簡(jiǎn)單機(jī)械的結(jié)合，而是一種有機(jī)的結(jié)合。在以前的教學(xué)中，“PC機(jī)+模擬器”方式用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初期實(shí)驗(yàn)課程，“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)”方式用于計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程。但是，由于前一節(jié)“PC機(jī)+模擬器”方式所提到的弊端，即數(shù)據(jù)的枯燥性和理解的抽象性問題，我們把具有硬件動(dòng)手優(yōu)勢(shì)的“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)”方式中的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)箱引入到此課程實(shí)驗(yàn)中。
實(shí)驗(yàn)條件準(zhǔn)備如下：首先在PC機(jī)器中安裝Windows操作系統(tǒng)，然后在此操作系統(tǒng)中安裝WinDLX、DLXView、SimpleScalar模擬器，同時(shí)安裝CMPP模擬器(實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠家隨實(shí)驗(yàn)設(shè)備匹配提供)。然后通過RS-232串口與PC微機(jī)聯(lián)機(jī)，這樣，利用PC機(jī)上具有的這些模擬器我們可以在PC 機(jī)上編程、向?qū)嶒?yàn)機(jī)箱系統(tǒng)裝載實(shí)驗(yàn)程序、然后在圖形界面下進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試及運(yùn)行。另外，系統(tǒng)具有的兩路邏輯信號(hào)測(cè)量平臺(tái)，使得可在PC機(jī)上看到信號(hào)測(cè)量波形。
我們實(shí)驗(yàn)的中心思想是：以計(jì)算機(jī)硬件為基礎(chǔ)，通過軟件配置擴(kuò)充功能，形成一個(gè)可能是相當(dāng)復(fù)雜的有機(jī)組合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。最后通過模擬器中測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)獲得此系統(tǒng)性能的結(jié)論數(shù)據(jù)。
其中的硬件是指我們通過實(shí)驗(yàn)機(jī)箱把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)模塊通過總線(數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線)連接好；而配置軟件是指通過CMPP、SimpleScalar模擬軟件來進(jìn)行一些高級(jí)配置的擴(kuò)充，從而形成我們需要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；最后，通過(WinDLX、DLXView、SimpleScalar)模擬器跑動(dòng)測(cè)試程序以獲得此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)及結(jié)論數(shù)據(jù)。
4.2模式的可行性論證
“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”模式的可行性論證主要討論如下問題(其中系統(tǒng)指實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，即實(shí)驗(yàn)設(shè)備)：
(1)PC機(jī)與系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)：
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DB型9針RS-232C 串口插座，使用配套的串行通訊電纜分別插在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及PC 微機(jī)的串口，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與PC 的聯(lián)機(jī)操作。系統(tǒng)通訊電纜連接方式如圖1：
(2)CMPP與系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)
系統(tǒng)配套的集成操作軟件CMPP具有專為聯(lián)機(jī)操而開發(fā)的圖形方式操作界面，其操作簡(jiǎn)便、直觀且具有動(dòng)態(tài)調(diào)試功能，可完全根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通路圖來實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的顯示用戶設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流的流向、數(shù)據(jù)值、控制線和各單元的內(nèi)容。CMPP軟件界面如圖2：
本系統(tǒng)軟件CMPP通過PC 機(jī)串行口向?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)上的單片機(jī)控制單元發(fā)送指令，由實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的單片機(jī)直接對(duì)程序存儲(chǔ)器、微程序控制器進(jìn)行讀寫，控制單拍或單步微程序、單步機(jī)器指令和程序連續(xù)運(yùn)行等操作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各數(shù)據(jù)流和控制流的情況，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形方式下的系統(tǒng)跟蹤調(diào)式和運(yùn)行。
(3)SimpleScalar模擬器與系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)
SimpleScalar工具集是一個(gè)用于構(gòu)建各種模擬程序的系統(tǒng)軟件框架，可用于構(gòu)建各種體系結(jié)構(gòu)模擬器．它提供了一套參考模擬器，包括快速的功能模擬器，用于分支預(yù)測(cè)評(píng)估的模擬器，用于Cache層次評(píng)估的模擬器以及一個(gè)詳細(xì)的、動(dòng)態(tài)調(diào)度的、多級(jí)存儲(chǔ)層次的微體系結(jié)構(gòu)模擬器．SimpleScalar還包含一個(gè)機(jī)器定義框架，允許絕大部分體系結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和模擬器的具體實(shí)現(xiàn)分離．除了模擬器，SimpleScalar工具集還提供統(tǒng)計(jì)分析、調(diào)試、驗(yàn)證和可視化支持．SimpleScalar工具集被廣泛用于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的研究和教學(xué)．例如在2000年，頂級(jí)體系結(jié)構(gòu)會(huì)議上超過三分之一的文章是使用SimpleScalar來評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)。
由于Simplescalar的使用廣泛性和完整性，我們把它引入我們的實(shí)驗(yàn)課程中，但由于這個(gè)模擬器與我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是各自獨(dú)立的個(gè)體，因此當(dāng)把這兩者融合在一起時(shí)就存在一個(gè)有機(jī)組合問題。Simplescalar模擬器是一個(gè)原代碼公開的軟件，具有良好的可移植性和可擴(kuò)展性，因此我們希望通過代碼的更改，獲得SimpleScalar模擬器與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的有機(jī)整合。雖然這部分工作我們已經(jīng)展開，但是工作做得還很不夠，這也是我們下一步要繼續(xù)進(jìn)行的重點(diǎn)工作之一。
4.3存在的問題
(1) 實(shí)驗(yàn)延續(xù)性的問題
通常，計(jì)算機(jī)組成原理課程會(huì)開在第五學(xué)期，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程開在第七學(xué)期，因此，這兩門課程之間有一個(gè)學(xué)期的間隔，由于這兩門實(shí)驗(yàn)課程的順延性較強(qiáng)，因此在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)中，初始實(shí)驗(yàn)應(yīng)先重復(fù)計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程中綜合性強(qiáng)，并在后續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程中需要應(yīng)用到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
(2) 課時(shí)偏少而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏多的問題
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少，一般是8個(gè)課時(shí)(4個(gè)學(xué)時(shí))。但是由于其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合性強(qiáng)，復(fù)雜度大，因此很難在一個(gè)學(xué)時(shí)(2個(gè)課時(shí))完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。這就要求老師和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課之前要做較多的工作，包括老師在實(shí)驗(yàn)課之前詳細(xì)的講解，學(xué)生在課前完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作，這樣，才能充分利用一個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間完成一次的實(shí)驗(yàn)。
(3)SimpleScalar與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的整合問題
前面說過，我們利用SimpleScalar模擬器的開放性代碼把SimpleScalar模擬器和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整合在一起，這個(gè)工作還需要繼續(xù)完善。這個(gè)工作也是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)課程改革的一個(gè)重要的步驟。它是一個(gè)需要長(zhǎng)期驗(yàn)證、修改和調(diào)試以及完善的工作，不是短時(shí)間就能完成的工作。
4.4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)
(1)CISC(復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))實(shí)驗(yàn)
此實(shí)驗(yàn)要求先按照實(shí)驗(yàn)連接圖把計(jì)算機(jī)的主要模塊通過總線連接起來(這個(gè)操作在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱內(nèi)進(jìn)行)，然后為這個(gè)模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)包括16條機(jī)器指令(包括算術(shù)邏輯指令、I/O指令、訪問及轉(zhuǎn)移指令和停機(jī)指令)的指令集，編寫相應(yīng)的微程序，通過PC機(jī)中CMPP模擬器裝載和調(diào)試程序，以使同學(xué)們通過這個(gè)過程掌握整機(jī)概念，并能綜合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)原理知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較為完整的計(jì)算機(jī)。
此實(shí)驗(yàn)是在前計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程中掌握部件單元電路實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其組成系統(tǒng)。同時(shí)也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的溫習(xí)。
(2)RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))實(shí)驗(yàn)
RISC是針對(duì)CISC結(jié)構(gòu)存在的問題所提出的思想。它選取使用頻率最高，以及很有用但不復(fù)雜的指令，這些指令大部分能在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，并且只有Load和store兩條指令訪存等思想設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，在此實(shí)驗(yàn)中，我們選取使用頻度比較高的五條基本指令：MOV、ADD、STORE、LOAD、JMP。然后尋址方式采用寄存器尋址及直接尋址兩種方式來設(shè)計(jì)這個(gè)RISC計(jì)算機(jī)(依照前一實(shí)驗(yàn)方法，也是由CMPP模擬器進(jìn)行調(diào)試)。
然后，我們通過在SimpleScalar模擬器中設(shè)置參數(shù)來比較RISC計(jì)算機(jī)和CISC計(jì)算機(jī)，這是通過跑同一測(cè)試程序來完成的。結(jié)論是：RISC機(jī)器執(zhí)行的速度和效率大大提高。如對(duì)于此實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)的機(jī)器指令在RISC處理器中執(zhí)行完需9個(gè)機(jī)器周期，而在復(fù)雜模型機(jī)實(shí)驗(yàn)中，需34個(gè)機(jī)器周期才能完成。
這樣的實(shí)驗(yàn)程序的設(shè)計(jì)，可以讓同學(xué)們深刻體會(huì)到兩種不同處理器的運(yùn)行效率，同時(shí)讓同學(xué)們體會(huì)到實(shí)驗(yàn)直觀性。
(3) 重疊實(shí)驗(yàn)
此實(shí)驗(yàn)是在RISC模型機(jī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其構(gòu)成一臺(tái)具有重疊功能的模型機(jī)。
一條指令的執(zhí)行包括“取指”和“分析執(zhí)行”兩個(gè)階段，而重疊技術(shù)是指把前條指令的“分析和執(zhí)行”與后條指令的“取指”重疊在一起執(zhí)行。
在此實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算機(jī)“執(zhí)行部件”數(shù)據(jù)通路的控制由微程序控制器來完成，而“指令預(yù)取”部件的數(shù)據(jù)通路由一片CPLD 來模擬。以原基本模型機(jī)的五條機(jī)器指令為例，編寫相應(yīng)的微程序，然后具體上機(jī)調(diào)試掌握重疊概念。
然后，在SimpleScalar模擬器中設(shè)置參數(shù)比較RISC計(jì)算機(jī)和重疊計(jì)算機(jī)。結(jié)論是：重疊計(jì)算機(jī)執(zhí)行的速度和效率明顯提高。如前所述的同段機(jī)器指令在重疊處理器中執(zhí)行完需要20個(gè)機(jī)器周期，而在RISC模型機(jī)的實(shí)驗(yàn)中，需要27個(gè)機(jī)器周期。
(4) 流水實(shí)驗(yàn)
流水可以看作是重疊的引申，一次重疊是一種簡(jiǎn)單的指令流水線。在流水計(jì)算機(jī)中，一條指令的執(zhí)行包括“取指令”、“指令譯碼”、“取操作數(shù)”、“執(zhí)行”四個(gè)子過程(前三階段由指令分析部件完成，而第四階段由指令執(zhí)行部件完成)，而每個(gè)子過程可以與其他子過程同時(shí)進(jìn)行，這叫并行性中的并發(fā)性。
這種并行性大大提高了計(jì)算機(jī)的處理效率。本實(shí)驗(yàn)除“指令執(zhí)行部件”為板上的“ALU UNIT”和“REG UNIT”電路構(gòu)成外，其余全部由CM＋＋板上的一片CPLD 芯片設(shè)計(jì)，輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、RAM 及時(shí)序仍由板上輸入單元、輸出顯示單元、存儲(chǔ)器單元及時(shí)序單元電路給出。
實(shí)驗(yàn)過程類似于前述實(shí)驗(yàn)。
5實(shí)驗(yàn)特色與創(chuàng)新
新設(shè)計(jì)的“實(shí)驗(yàn)機(jī)箱+PC機(jī)+模擬器”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ接腥缦鹿δ芴攸c(diǎn)。
(1) 結(jié)構(gòu)清晰的單元式實(shí)驗(yàn)電路，可構(gòu)造出不同結(jié)構(gòu)及復(fù)雜程度的原理性計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)采用部件單元式結(jié)構(gòu)，包括運(yùn)算器及數(shù)據(jù)通路、存儲(chǔ)器、控制器、信號(hào)及時(shí)序控制、內(nèi)總線、外總線、接口及輸入輸出設(shè)備、大規(guī)模可編程邏輯器件等計(jì)算機(jī)部件的單元電路，可使用排線連接方式(實(shí)驗(yàn)機(jī)箱)或計(jì)算機(jī)電子自動(dòng)邏輯設(shè)計(jì)方式(SimpleScalar等模擬器)，根據(jù)自己所設(shè)計(jì)的模型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)方案，來構(gòu)造出不同結(jié)構(gòu)及復(fù)雜程度的原理性計(jì)算機(jī)，使學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)有清楚的認(rèn)識(shí)和理解。
(2) 對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有完全的開放性，增強(qiáng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力。系統(tǒng)所具有的軟硬件結(jié)構(gòu)(實(shí)驗(yàn)機(jī)箱和模擬器)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有完全的開放性，其數(shù)據(jù)線、地址線、控制線都由學(xué)生來操作連接，系統(tǒng)中的運(yùn)算器結(jié)構(gòu)、控制器結(jié)構(gòu)及微程序指令的格式及定義均可根據(jù)教學(xué)需要來做靈活改變或重新設(shè)計(jì)。這對(duì)于自行設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)及不同復(fù)雜程度的模型計(jì)算機(jī)提供了強(qiáng)大的軟硬件操作平臺(tái)，從而避免了單純驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑯O大提高了學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)能力。
(3) 通用邏輯器件和大規(guī)模可編程邏輯器件相結(jié)合，可面向不同層次的學(xué)生。系統(tǒng)采用通用邏輯器件和大規(guī)模可編程邏輯器件并用的方式，既能給熟練掌握復(fù)雜邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)的學(xué)生提供高檔的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，又能對(duì)不熟悉這些內(nèi)容的學(xué)生提供易操作的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。符合循序漸進(jìn)、先基礎(chǔ)后提高的教學(xué)原則。
(4) 具有實(shí)時(shí)調(diào)試功能的圖形方式操作界面，也可用于多媒體輔助教學(xué)。系統(tǒng)具有與PC微機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)試的功能，提供了圖形方式的調(diào)試界面(CMPP模擬器)，在調(diào)試過程中可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示模型計(jì)算機(jī)各部件之間的數(shù)據(jù)傳送以及各部件和總線上的所有信息。這種圖形調(diào)試界面也可用于多媒體輔助教學(xué)，從而獲得極佳的教學(xué)效果。
(5) 多種輸入輸出方式及邏輯信號(hào)測(cè)量功能，實(shí)驗(yàn)操作及觀察更容易。系統(tǒng)提供多種輸入輸出方式。通過RS-232 串口與PC 微機(jī)聯(lián)機(jī)，可在PC 機(jī)上進(jìn)行編程并向系統(tǒng)裝載實(shí)驗(yàn)程序，在圖形界面下進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試及運(yùn)行。另外還具有兩路邏輯信號(hào)測(cè)量平臺(tái)，可在PC 機(jī)上看到信號(hào)測(cè)量波形；如單獨(dú)使用本系統(tǒng)，則可通過開關(guān)及LED以二進(jìn)制碼形式進(jìn)行編程、顯示及調(diào)試運(yùn)行。
(6) 實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)功能，便于檢查接線錯(cuò)誤。系統(tǒng)具有實(shí)驗(yàn)電路檢測(cè)功能，通過人機(jī)交互方式可實(shí)時(shí)在線檢測(cè)各實(shí)驗(yàn)單元電路的好壞以及模型機(jī)實(shí)驗(yàn)線路連接是否正確。
(7) 測(cè)試功能的完備性。SimpleScalar工具集所自帶的SimpleScalar Spec2000測(cè)試程序使得學(xué)生可以及時(shí)對(duì)自己設(shè)計(jì)出來的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行測(cè)試，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)直觀性。
6小結(jié)
實(shí)踐證明，此模式把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成一門軟硬件結(jié)合的綜合實(shí)驗(yàn)課程，并真正實(shí)現(xiàn)從呆板的“驗(yàn)證為主”到創(chuàng)新的“設(shè)計(jì)為主”的飛躍。試用一年以來獲得較好效果。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張福新,章隆兵. 基于SimpleScalar的龍芯CPU模擬器Sim-Godson[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2007,30(1).
