淺談技工院校學(xué)生入門單片機的方法

呂寧　肖振興　唐企堯

【摘 要】本文針對傳統(tǒng)的單片機教學(xué)中存在的問題，提出了了解必要的單片機知識、感知實際應(yīng)用的單片機、多做軟硬件實驗的入門單片機三步驟，強調(diào)了學(xué)習(xí)單片機要注重實踐并采用循環(huán)學(xué)習(xí)法使之根深蒂固，為技工院校學(xué)生學(xué)習(xí)51單片機提供了有針對性的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】51單片機；技工院校學(xué)生；單片機一體化教學(xué)設(shè)備；實踐

隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，單片機技術(shù)在工業(yè)自動化、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集與處理、計算機控制系統(tǒng)及家電等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。

目前，技工院校的電類專業(yè)普遍已開設(shè)了單片機課程，大多采用的是MCS-51系列單片機，它的學(xué)習(xí)資料非常多，且學(xué)習(xí)成本很低。但是，調(diào)查到一些技工院校的單片機教學(xué)，是以單片機的結(jié)構(gòu)為主線，先講單片機的硬件結(jié)構(gòu)，接著是指令和軟件編程，然后是單片機系統(tǒng)的擴展和各種外圍器件的應(yīng)用，最后再講一些實例。按照此種教學(xué)結(jié)構(gòu)，技工院校的學(xué)生普遍感到難學(xué)，他們很多沒有接觸過計算機結(jié)構(gòu)，甚至數(shù)字電路也是剛剛學(xué)完，要去學(xué)習(xí)單片機原理與結(jié)構(gòu)、尋址方式，記住一百多條指令，設(shè)計流程圖編寫程序真是太困難了。學(xué)生從一開始學(xué)習(xí)單片機的“神奇”、“敬畏”、熱情高漲，到最后的“恐懼”、沮喪、放棄，覺得學(xué)習(xí)單片機的過程是一個不斷充滿挫折的過程，這就是為什么有“單片機難學(xué)”一說。下面作者根據(jù)多年單片機教學(xué)經(jīng)驗，從學(xué)習(xí)、探索、實踐、進(jìn)步這樣一條規(guī)律，談?wù)劶脊ぴ盒５膶W(xué)生如何入門單片機。

1 了解必要的單片機知識

51單片機對于技工院校學(xué)生入門單片機是非常合適的。但是當(dāng)教師講完概念，講指令，講完指令講接口，用不了幾天就會發(fā)現(xiàn)，班級里的一大半同學(xué)都說單片機枯燥乏味，是天書，誰學(xué)的會?。r間上，初學(xué)單片機，只需先了解單片機各管腳的名稱、各個寄存器是干什么，能實現(xiàn)怎樣功能即可。因為單片機的核心是用程序去控制各個寄存器，給寄存器賦值0或1，然后再通過引腳寄存器輸出高低電平控制外部設(shè)備。例如執(zhí)行語句P2=0x7f；（MOV P2，#7FH），就是控制單片機P2口的P2.7引腳輸出低電平，其它P2口的引腳（P2.0- P2.6）都輸出高電平。此時學(xué)生可能記不住，也聽不明白，原因是技工院校的學(xué)生學(xué)習(xí)單片機時大多數(shù)是第一次接觸到這種器件，對單片機沒有任何感觀認(rèn)識，對許多抽象的概念無法產(chǎn)生相應(yīng)的實物映像。但是不要緊，我們研制了單片機一體化教學(xué)設(shè)備來幫助學(xué)生體會感知實際應(yīng)用的單片機。

2 感知實際應(yīng)用的單片機

江蘇省常州技師學(xué)院研制的“單片機一體化教學(xué)設(shè)備”，通過形象化的模擬仿真，理性內(nèi)容動態(tài)表述，可以實現(xiàn)原理可視化，概念可視化，理念闡述和動態(tài)演示無縫結(jié)合，解決學(xué)生在單片機學(xué)習(xí)中不可視，不可入的難題。例如在講授P2口的P2.7引腳通過執(zhí)行語句P2=0x7f；（MOV P2，#7FH）輸出低電平，我們就可以利用“單片機一體化教學(xué)設(shè)備”上的彩燈模塊，將P2.7引腳通過繼電器驅(qū)動，接到一個共陽接法的220V40W彩燈上，學(xué)生就可以直觀看到這只彩燈亮了，從而加深理解了單片機程序控制、軟硬件相結(jié)合的工作原理。對于學(xué)習(xí)單片機初級階段的學(xué)生，教師可以選擇“單片機一體化教學(xué)設(shè)備”上的在線仿真模塊和基本教學(xué)模塊（8只彩燈顯示、8位數(shù)碼管實時時鐘顯示、單片機電子琴、模擬倒計時交通燈、16×16點陣圖形漢字顯示），利用Keil編程軟件、Proteus仿真軟件，再通過232串行通訊口將軟件仿真通過的程序傳送到基本教學(xué)模塊的CPU實時運行，實現(xiàn)理論教學(xué)實驗化，枯燥電路圖實物化，抽象原理形象化，靜止現(xiàn)象動態(tài)化，教學(xué)過程趣味化，創(chuàng)設(shè)真情實景，使學(xué)生感知實際應(yīng)用單片機。

3 多做單片機軟硬件實驗

單片機是實踐性非常強的一門課程。實驗這個過程一定要做而且要多花時間，這是非常關(guān)鍵的一步。課堂實驗以教師布置的教學(xué)任務(wù)為主，學(xué)生用Protel軟件繪制出電路原理圖，用Keil軟件輸入程序并編譯程序，然后用Proteus軟件對程序和電路進(jìn)行仿真調(diào)試運行。教師對學(xué)生實驗過程中的重點、難點及操作過程中存在的問題進(jìn)行實時講解。課后實踐，建議學(xué)生可以自己購買一塊51單片機的實驗板，不要求功能太多，只要有流水燈、數(shù)碼管、鍵盤、蜂鳴器、串口通訊、AD等就可以了。把實驗板和電腦連好，安裝上必備的軟件，學(xué)生就可以在課余時間自己做單片機的實驗了。從最簡單的流水燈、交通燈實驗做起，通過實驗，學(xué)生眼睛看得見（燈光）、耳朵聽得到（聲音），就能理解程序是怎樣轉(zhuǎn)化成信號去控制執(zhí)行機構(gòu)的。單片機與其說是學(xué)出來的，還不如說是做實驗練出來的，注重實踐、反復(fù)循環(huán)訓(xùn)練，就會取得很好的效果。當(dāng)學(xué)生編寫的程序能按照自己意愿實現(xiàn)功能時，就會有非常自豪的收獲感和成就感，也可以說是成功入門單片機了。當(dāng)然，學(xué)習(xí)單片機除了做實驗仿真，還要制作實際電路板?？梢韵冗M(jìn)行萬能板的設(shè)計、焊接，如果在萬能板上測試成功，再用電腦輔助軟件進(jìn)行PCB板設(shè)計、制版、焊接，通過不斷的實踐積累開發(fā)制作單片機小型作品的經(jīng)驗。

4 結(jié)束語

單片機是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強的課程。學(xué)單片機并不難，關(guān)鍵是掌握要領(lǐng)，一旦找到了學(xué)習(xí)的捷徑，入了門，初步掌握單片機編程技術(shù)并看到實際效果，那么必然信心大增。本文以最實用的方法，希望將技工院校的學(xué)生領(lǐng)進(jìn)單片機世界的大門，真正感受體會單片機的強大作用，從而投身于單片機的領(lǐng)域中，一步一個腳印，向新的深度、廣度進(jìn)軍，逐步成為自動控制方面的復(fù)合技能型人才。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]