單片機實驗課程教學探討

蔡麗　雷娟　左小瓊

摘要單片機課程是工科類比較重要的一門課程，本文針對單片機實驗教學中的現(xiàn)狀及問題，對單片機課程的實驗教學進行相應(yīng)調(diào)整，篩選實驗教學內(nèi)容，嘗試新的實驗教學方法，有效地激發(fā)學生的興趣，充分調(diào)動學生的積極性，讓學生在有限學時內(nèi)掌握單片機的基本應(yīng)用，提高了學生的動手能力和綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞單片機實驗教學興趣引導

當前，基于單片機課程多基礎(chǔ)、多理論的特點，在教學過程中不少學生反應(yīng)單片機課程難以理解，單片機實驗更是不知所云，整個實驗結(jié)束后也沒有達到預(yù)期目標，因此有學生覺得難學而教師覺得難教的情況?？梢姡酝鶈纹瑱C的課堂教學及實驗中存在諸多問題。

1單片機實驗的特點及問題

單片機是一門實踐性很強的學科教學中需要很多硬件設(shè)備，如電腦、實驗電路、編程器等。傳統(tǒng)的單片機實驗教學一般采用驗證性的實驗教學方法。學生按照實驗指導書的實驗步驟進行連線，按照參考的實驗例程進行軟件調(diào)試，通過運行成尋，最后觀察實驗想象、記錄實驗結(jié)果。這種實驗方式對學生的要求不高，實驗也容易完成，而且學生能從中獲得感性認識，比較適合單片機實驗的初級階段。

同時，一般單片機實驗箱由于是成品.學生很難參與細節(jié)設(shè)計，因此動手能力的訓練也有限。單片機實驗室建立成本高，一般學校很少有學生人手一套實驗開發(fā)系統(tǒng)進行單片機實驗及開發(fā)。就算有由于技術(shù)的不斷更新，設(shè)備的不斷老化.實驗儀器也會很快落后。此外，單片機實驗室由于有時間地點的限制，學生除了上實驗課外平時難得有機會實踐。

這種方式雖然易于操作，但對研究問題、分析問題以及解決問題的要求不高，不能達到培養(yǎng)綜合能力的目的，因此需要引入新的實驗教學模式。

2實驗教學模式探討

為了改善這種狀況，形成教與學的良性互動，教師首先需要在實驗課堂上多啟發(fā)學生的思維，使枯燥的實驗內(nèi)容變得生動、有趣，有助于學生獲得良好的學習效果；其次需要改進實驗教學方式、更改實驗教學計劃、優(yōu)化實驗教學內(nèi)客，比如采用C語言進行程序設(shè)計，比使用匯編語言難度低；比如一些實用性不大的內(nèi)容直接刪掉；此外，還可以建構(gòu)單片機教學仿真實驗平臺，通過軟件來仿真單片機的功能，節(jié)省了硬件投資成本。下面具體介紹這些教學方式。

2.1興趣引導法

一個良好的開始是成功的一半，興趣是最好的老師。作為教師的我們，要善于抓住這一特點，設(shè)計好實驗環(huán)節(jié)的教學，引導學生自主學習，積極思考，把所學的理論知識融會貫通。在實驗課程的開端創(chuàng)設(shè)良好的開始，激發(fā)學生的興趣。比如通過生活實例能提高學生的興趣，否則學生會覺得概念太抽象。另外，應(yīng)將多媒體技術(shù)應(yīng)用在單片機實驗教學中，特別是在介紹操作方法時，多媒體能直觀、形象地幫助學生理解。比如在焊接實驗中，我們可以通過多媒體把整個焊接過程的圖片展示出來，并注明注意事項，讓學生非常容易把握焊接步驟。當然我們也不需要把所有的實驗教學內(nèi)容都展示，很簡單的部分就可以直接跳過去。多媒體主要用來提高學生的實驗積極性，提高了實驗教學效果。

2.2開展綜合性實驗

為了提高學生興趣，將前面的傳統(tǒng)的獨立、分散的實驗項目進行整合，形成一個有機整體，構(gòu)建成一個溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)框架如下圖1所示：

該溫度控制系統(tǒng)能實現(xiàn)的子功能如下：（1）單片機系統(tǒng)的認識：對單片機應(yīng)用的最小系統(tǒng)進行整體介紹，可以通過單片機控制一個發(fā)光二級管的亮滅來實現(xiàn)。（2）鍵盤輸入和數(shù)碼管顯示設(shè)計，可以通過軟件對數(shù)碼管的顯示進行控制，可由鍵盤輸入來控制。（3）模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計，模數(shù)轉(zhuǎn)換的啟動、輸入、輸出，都可以通過單片機來控制。（4）串行通訊接口實驗，編寫單片機的發(fā)射與接收程序，可以選擇查詢方式或者中斷方式進行。（5）系統(tǒng)硬件調(diào)試，通過實際調(diào)試，掌握相關(guān)硬件電路的連接方法以及單片機接口時序的信號特點。（6）溫度采集轉(zhuǎn)換部分，了解溫度傳感器的原理及變送特點，LM358的工作原理。（7）蜂鳴器特性分析，蜂鳴器的驅(qū)動電路分析，三極管特性及基極電阻大小分析。（8）采用C語言進行程序設(shè)計，對初學者來說，匯編語言還是有一定難度，因此初學階段可以采用C語言來編寫相關(guān)程序，相比匯編語言，C語言是結(jié)構(gòu)化語言，程序容易編寫，而且程序容易讀懂，修改方便，可移植性高。

2.3建構(gòu)單片機教學仿真實驗平臺

用Proteus仿真實驗平臺進行單片機實驗教學，只需配置有限的硬件設(shè)備，就能很好地解決設(shè)備投資、更新與維護等問題。對于單片機硬件電路的調(diào)試，Proteus提供了豐富的測試信號，比如模擬信號和數(shù)字信號。單片機實驗過程分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和綜合調(diào)試。硬件調(diào)試部分由Proteus軟件完成，軟件調(diào)試部分需要用Keil軟件完成。一般情況下，Keil只需要基本使用功能，其主要任務(wù)是將源程序調(diào)試通過后生成相應(yīng)的hex文件，在綜合調(diào)試時在Proteus軟件中將芯片的屬性與hex文件進行綁定。

熟練掌握Proteus和Keil軟件后，可用Proteus代替硬件試驗箱，使用單片機開發(fā)軟件Keil進行軟件調(diào)試，設(shè)計出51單片機仿真實驗系統(tǒng)，比如LED顯示、數(shù)碼管的顯示、鍵盤開關(guān)控制、模數(shù)轉(zhuǎn)換、串口通信等。Proteus和Keil軟件安裝方便，兩者的組合使得單片機仿真實驗平臺具有更強大的功能，改善了原有試驗箱教學的單一模式，為單片機實踐教學提供了方便、快捷的方法，并且彌補了實驗室硬件設(shè)備投資的欠缺。

3小結(jié)

總的來說，這里提出的單片機實驗教學思路是：先激發(fā)學生的興趣，然后在實驗教學中采用整合方式，把相關(guān)知識點聯(lián)系起來，引導學生積極思考，達到融會貫通，最后引入仿真實驗平臺，方便快捷，打破了原有傳統(tǒng)模式的單一性。通過這樣的單片機實驗教學方法激發(fā)了學生的學習興趣，貫穿了相關(guān)知識點，學生收獲較大，教學效果良好。