單片機(jī)課程項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施案例

呂寧　唐企堯

摘要：本文介紹了單片機(jī)基礎(chǔ)及其應(yīng)用課程項(xiàng)目教學(xué)法中一個(gè)典型項(xiàng)目——倒計(jì)時(shí)交通燈的設(shè)計(jì)與制作。通過“做什么-如何做-自己做-做得如何”四個(gè)階段的項(xiàng)目實(shí)施，改變了以往枯燥無味的先學(xué)指令后編程練習(xí)的傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)知識(shí)與應(yīng)用及實(shí)踐操作的有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法 案例 單片機(jī)課程 倒計(jì)時(shí)交通燈

單片機(jī)課程既有較強(qiáng)的理論性，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性。本文探索了單片機(jī)課程的項(xiàng)目教學(xué)法，通過案例——倒計(jì)時(shí)交通燈的設(shè)計(jì)與制作，將項(xiàng)目涉及的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)融于項(xiàng)目實(shí)施過程中。下面從“做什么一如何做一自己做一做得如何”四個(gè)階段，介紹倒計(jì)時(shí)交通燈的項(xiàng)目實(shí)施過程。

一、做什么

該項(xiàng)目采用MCS-51單片機(jī)為核心器件來模擬倒計(jì)時(shí)交通燈控制系統(tǒng)，應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷和動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)正常情況下東西與南北兩個(gè)方向輪流點(diǎn)亮紅、綠信號(hào)燈，每次持續(xù)時(shí)間30s（可通過加1鍵、減1鍵在10-90s之間調(diào)節(jié)），綠燈倒計(jì)時(shí)到6s時(shí)，閃爍3次（0.5s亮，0.5s滅），再黃燈延時(shí)3s轉(zhuǎn)為紅燈。特殊情況時(shí)，可以按下功能鍵和突發(fā)交通情況按鍵，使東西或南北方向緊急切換為常綠燈，以利于特種車輛通過。當(dāng)車輛稀少時(shí)，可以按下功能鍵和安全通行鍵，使東西南北四個(gè)方向的交通燈均置為黃燈閃爍。用兩位一體的共陽LED數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。

二、怎樣做

為完成項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)模擬倒計(jì)時(shí)交通燈的控制，首先進(jìn)行倒計(jì)時(shí)交通燈硬件電路的設(shè)計(jì)。最小系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)芯片、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。交通燈的控制信號(hào)由單片機(jī)的P2.0-P2.2和P2.3-P2.5口輸出，其中，P2.0對應(yīng)南北紅燈，P2.1對應(yīng)南北綠燈，P2.2對應(yīng)南北黃燈，P2.3對應(yīng)東西紅燈，P2.4對應(yīng)東西綠燈，P2.5低電平對應(yīng)東西黃燈。倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示采用兩位一體的共陽數(shù)碼管。由單片機(jī)的PO口輸出段控信號(hào)，由P1.0、P1.1提供數(shù)碼管十位和個(gè)位的位控信號(hào)。本項(xiàng)目設(shè)置了三個(gè)按鍵，按下功能鍵s1，進(jìn)入倒計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)整模式，按下加1鍵s2，倒計(jì)時(shí)時(shí)間增加1s，按下減1鍵s3，倒計(jì)時(shí)時(shí)間減少1s，倒計(jì)時(shí)時(shí)間可調(diào)節(jié)范圍為10s～90s。按兩次功能鍵s1，顯示“——”，再按下加1鍵，安全模式；按下減1鍵進(jìn)入直通模式。硬件設(shè)計(jì)完成后再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。將編寫的程序在Proteus環(huán)境中仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目功能后，將在Proteus軟件仿真成功的程序下載到制作好的萬能板單片機(jī)芯片中。最后調(diào)試倒計(jì)時(shí)交通燈萬能板軟硬件，直到能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目功能。

三、自己做

根據(jù)不同層次的學(xué)生，我們提出了基本項(xiàng)目和提高項(xiàng)目?；卷?xiàng)目為：東西與南北兩個(gè)方向輪流點(diǎn)亮紅、綠信號(hào)燈，每次持續(xù)時(shí)間30s，綠燈倒計(jì)時(shí)到6s時(shí)，閃爍3次（0.5s亮，0.5s滅），再黃燈延時(shí)3s轉(zhuǎn)為紅燈，用兩位一體共陽數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。提高項(xiàng)目為：在完成基本項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，增加了功能鍵s1、加1鍵/突發(fā)情況鍵s2、減1鍵/安全通行鍵s3共3個(gè)按鍵。按下功能鍵s1，進(jìn)入倒計(jì)時(shí)時(shí)間調(diào)整模式，按下加1鍵s2，倒計(jì)時(shí)時(shí)間增加1s，按下減1鍵s3，倒計(jì)時(shí)時(shí)間減少1s，倒計(jì)時(shí)可調(diào)節(jié)范圍為10～90s。

學(xué)生設(shè)計(jì)和制作完成本項(xiàng)目后，撰寫項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告，包括項(xiàng)目實(shí)施目的、儀器設(shè)備、硬件電路圖、元器件清單、萬能板硬件設(shè)計(jì)圖、Proteus仿真圖、交通燈工作情況列表、單片機(jī)I/O口線的時(shí)間——狀態(tài)關(guān)系表、軟件流程圖、源程序清單、項(xiàng)目小結(jié)等內(nèi)容。

四、做得如何

首先教師公布項(xiàng)目評價(jià)表，學(xué)生對照評價(jià)表進(jìn)行自評。然后其他同學(xué)對該學(xué)生項(xiàng)目成果進(jìn)行互評。接著教師檢查學(xué)生制作的項(xiàng)目，給學(xué)生評分。最后由以上各項(xiàng)評分，統(tǒng)計(jì)出該學(xué)生的項(xiàng)目成績。

五、小結(jié)

從以上單片機(jī)課程項(xiàng)目教學(xué)法案例——倒計(jì)時(shí)交通燈的設(shè)計(jì)與制作的實(shí)施過程可以看到，學(xué)生經(jīng)過“做什么一如何做一自己做一做得如何”四個(gè)階段的項(xiàng)目介紹、項(xiàng)目引入、項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)踐、項(xiàng)目評價(jià)等過程，接觸到硬件電路的設(shè)計(jì)、萬能板的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和焊接、程序編寫和調(diào)試、軟件仿真和實(shí)物制作，理解和掌握了該項(xiàng)目要求的知識(shí)和技能。這種按照企業(yè)研發(fā)流程的項(xiàng)目實(shí)施過程，使學(xué)生受到了更為實(shí)際、更加全面的理論與技能的工程項(xiàng)實(shí)踐訓(xùn)練，增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)技能，提高了實(shí)際應(yīng)用綜合水平。

（作者單位：呂寧，江蘇省常州技師學(xué)院；唐企堯，常州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)弘電工業(yè)控制設(shè)備有限公司分公司）