任務(wù)教學(xué)法應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)實(shí)例

劉昆山

（江西冶金技師學(xué)院，江西 南昌 330000）

任務(wù)教學(xué)法應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)實(shí)例

劉昆山

（江西冶金技師學(xué)院，江西 南昌 330000）

文章介紹了在MCS 51單片機(jī)教學(xué)中采用任務(wù)教學(xué)法的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，通過(guò)完成《單燈閃爍器》這個(gè)任務(wù)，使學(xué)生掌握單片機(jī)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和單片機(jī)C語(yǔ)言程序簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法，掌握單片機(jī)開(kāi)發(fā)的基本步驟。該教學(xué)方法亦可應(yīng)用于其他單片機(jī)知識(shí)的教學(xué)。

單片機(jī)教學(xué)；任務(wù)教學(xué)法；單燈閃爍器

單片機(jī)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是電子、機(jī)電、數(shù)控、汽車(chē)電子等相關(guān)專(zhuān)業(yè)必須開(kāi)設(shè)的一門(mén)課程。單片機(jī)技術(shù)是電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的核心技術(shù)，只要采用單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，其智能化水平和性?xún)r(jià)比都大大超越傳統(tǒng)的產(chǎn)品，目前主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電子表、計(jì)算器、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、MP3、遙控器、洗衣機(jī)等，所以從事電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工作人員必須學(xué)好單片機(jī)技術(shù)。

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門(mén)課程，傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)法是以大綱為基準(zhǔn)，以教材為基礎(chǔ)，以教師為主體，教師講，學(xué)生聽(tīng)為主要教學(xué)方式。開(kāi)始的時(shí)候?qū)W生聽(tīng)得可能很認(rèn)真，但是由于這門(mén)課程是一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，理論知識(shí)很抽象，這就導(dǎo)致越學(xué)越糊涂，最后失去了學(xué)習(xí)的興趣。如何設(shè)計(jì)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真正理解和掌握單片機(jī)技術(shù)，是目前單片機(jī)教學(xué)中急需解決的問(wèn)題。

單片機(jī)產(chǎn)品需要硬件和軟件共同支持，所以單片機(jī)的學(xué)習(xí)必須是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，邊學(xué)邊做，以具體的任務(wù)為目標(biāo)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中制作單片機(jī)產(chǎn)品，使學(xué)生在做的過(guò)程中得到提高，激發(fā)學(xué)生的興趣，達(dá)到良好的教學(xué)效果。本文將依據(jù)“邊學(xué)邊做”的單片機(jī)教學(xué)模式，通過(guò)《單燈閃爍器》的制作，學(xué)會(huì)單片機(jī)基本知識(shí)、程序框圖的設(shè)計(jì)、單片機(jī) C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等，從而初步掌握單片機(jī)開(kāi)發(fā)的全部過(guò)程。

（一）硬件電路設(shè)計(jì)及制作

依據(jù)單片機(jī)的基本工作條件和任務(wù)目標(biāo)，設(shè)計(jì)單燈閃爍器的電路原理圖如下：

圖1 單燈閃爍器的電路原理圖

本電路圖使用的電源為5V，可以采用三節(jié)干電池串聯(lián)成4.5V。

（二）程序設(shè)計(jì)

我們選擇圖 1中的LED1作為單燈閃爍的控制目標(biāo)，也就是我們將看到LED1單獨(dú)閃爍。在我們編寫(xiě)程序前應(yīng)該學(xué)會(huì)用程序流程圖來(lái)表達(dá)我們的程序設(shè)計(jì)意圖，特別是設(shè)計(jì)復(fù)雜程序的時(shí)候，更需要這一步驟。

1.程序流程圖設(shè)計(jì)

程序流程圖又稱(chēng)之為程序框圖，它是程序開(kāi)發(fā)者最熟悉的一種算法表達(dá)工具。它獨(dú)立于任何一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，能比較直觀和清晰地描述過(guò)程的控制流程，易于學(xué)習(xí)掌握。因此，程序流程圖是程序開(kāi)發(fā)者最普遍采用的一種工具。

程序流程圖一般采用下面五種符號(hào)表示：

（1）起始框 （2）終止框（3）處理過(guò)程框 （4）判斷框（5）流程線

圖2 程序流程圖基本框

依據(jù)任務(wù)目標(biāo)和流程圖編寫(xiě)規(guī)則，單燈閃爍器程序流程圖設(shè)計(jì)如下：

圖3 程序流程圖

2.單燈閃爍程序設(shè)計(jì)

結(jié)合設(shè)計(jì)的程序流程圖和任務(wù)目標(biāo)，采用單片機(jī) C語(yǔ)言編寫(xiě)《單燈閃爍器》程序如下：

#include＜reg52.h＞//包含52系列單片機(jī)頭文件

sbit led1=P1^0;//聲明位變量led1為單片機(jī)的第一個(gè)引腳，

既是P1.0。

void delayms()//延時(shí)子函數(shù)

{

int i,j;

for(i=0;i＜200;i++)

for(j=0;j＜200;j++)

;

}

void main()//主程序

{

while(1)//循環(huán)語(yǔ)句，單片機(jī)一直循環(huán)執(zhí)行語(yǔ)句組。

{

led1=0;// 單片機(jī)的第一個(gè)引腳輸出低電平，點(diǎn)亮LED。

delayms();//調(diào)用延時(shí)子函數(shù)

led1=1; // 單片機(jī)的第一個(gè)引腳輸出高電平，熄滅LED。

delayms();//調(diào)用延時(shí)子函數(shù)

}

}

（三）單燈閃爍器制作步驟

1.硬件電路的焊接步驟

第一步：依據(jù)硬件電路，列出元件清單，到電子市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)材料，正常的價(jià)格在20元以?xún)?nèi)。

第二步：對(duì)所有元件進(jìn)行檢測(cè)，確保每個(gè)元件的質(zhì)量。

第三步：在萬(wàn)能板上依據(jù)單燈閃爍器原理圖設(shè)計(jì) PCB電路圖。進(jìn)行規(guī)劃振蕩電路、復(fù)位電路、電源電路、外圍電路等，單片機(jī)芯片的布局時(shí)要疏密合理。

第四步：依據(jù) PCB電路圖，先焊接振蕩電路，再焊接外圍電路，復(fù)位電路，電源電路。焊接的時(shí)候要注意晶振電路應(yīng)盡量靠近單片機(jī)芯片，性能會(huì)更穩(wěn)定。

2.把用戶編寫(xiě)的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)芯片中。

第一步：打開(kāi)KEIL C51軟件，建立工程文件和程序文件并做好相應(yīng)的設(shè)置，把上面的單燈閃爍器源程序輸入電腦并保存好。

第二步：用KEIL C51調(diào)試、編譯程序，并生成目標(biāo)文件*.HEX。

第三步：接好ISP下載器，打開(kāi)DownloadMcu軟件，把目標(biāo)文件寫(xiě)入單片機(jī)芯片中。

第四步：取下芯片，裝在單片機(jī)最小系統(tǒng)上，接上電源，調(diào)試程序。

（四）單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試技巧

正常情況下，接上電源后都可以觀測(cè)到單燈閃爍的效果，如果沒(méi)有效果，那我們應(yīng)該從下面幾個(gè)步驟來(lái)檢測(cè)調(diào)試：

第一步，用萬(wàn)用表檢測(cè)電源是否接通，主要是看看40腳和20腳之間是否有5V電壓。

第二步，檢測(cè)第31引腳，是否有5V電源，目的是確保使用了片內(nèi)存儲(chǔ)器。

第三步：檢測(cè)P3口或P2口的空閑電壓是否有5V電壓，如果沒(méi)有，說(shuō)明單片機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有工作。

第四步：用萬(wàn)用表檢測(cè)復(fù)位電路，通過(guò)復(fù)位按鍵，檢測(cè)第9腳的電壓是否會(huì)變化。如果按鍵沒(méi)有按下，電壓為0V，按鍵按下后，電壓立刻變?yōu)?V，之后很快的降為0V，則表示復(fù)位電路正常。

第五步，用示波器檢測(cè)振蕩電路，主要是檢測(cè)第18、19腳。檢測(cè)是否有振蕩波產(chǎn)生。如果有，表示振蕩電路正常。

最后，檢測(cè)每條PCB板上的焊接走線是否有短路、斷路、虛焊等焊接故障，一定要確保焊接走線正常導(dǎo)電，初學(xué)者是最容易犯這個(gè)錯(cuò)誤的。

通過(guò)完成單燈閃爍器教學(xué)任務(wù)，學(xué)會(huì)硬件電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī) C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本用法、電路焊接、產(chǎn)品調(diào)試等基本知識(shí)。讓學(xué)生對(duì)單片機(jī)有了初步的認(rèn)識(shí)，從而能夠了解單片機(jī)工作的模式和具體過(guò)程，明白了怎樣利用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)滿足自己設(shè)定功能的作品，以及利用單片機(jī)來(lái)控制外圍電路等。至此，學(xué)生已經(jīng)掌握了單片機(jī)開(kāi)發(fā)的基本步驟，可以根據(jù)本文的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)進(jìn)行功能擴(kuò)展，制作八路流水燈。

G424.1

A

1008-1151(2011)06-0148-02

2011-04-26

劉昆山（1980－），男，江西余干縣人，江西省冶金技師學(xué)院助理講師，研究方向?yàn)閱纹瑱C(jī)技術(shù)教學(xué)。