單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

王愛華

(上海師范大學(xué)信息與機(jī)電工程學(xué)院，上海 201418)

單片機(jī)課程是電子類專業(yè)的必修課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有內(nèi)容簡單和實(shí)驗(yàn)箱陳舊等問題。學(xué)生按部就班地上課和做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。

一、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要性

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能更好地掌握理論知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，使得學(xué)生高效率學(xué)習(xí)單片機(jī)，能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的調(diào)試和設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

二、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問題

以前理論課時(shí)多，實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，學(xué)生覺得這門課枯燥泛味。存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡單、教學(xué)儀器有限、實(shí)驗(yàn)方法單一、理論實(shí)踐脫節(jié)等問題，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書接幾根線，很快完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告敷衍了事。考核方式不全面，實(shí)驗(yàn)考試占比例小，期末筆試占比例大。

三、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

(一)整合單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)用IAP15W4K58S4芯片，是宏晶科技提供的。采用C語言編寫程序，在以前開設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加難度高的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)有：I/O口、外部中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口通信、A/D轉(zhuǎn)換、步進(jìn)電機(jī)以及LCD(1602)顯示實(shí)驗(yàn)等。

(二)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革

選擇Proteus 和keil uvision5軟件組成虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生在課外用這兩個(gè)軟件對(duì)自己編寫的程序進(jìn)行仿真調(diào)試，通過微信、QQ和教師互動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)課上改用開發(fā)板調(diào)試。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有基礎(chǔ)題和提高題。教師適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用講授法、討論法、練習(xí)法等教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生勤思考和勤動(dòng)手。學(xué)生調(diào)試出程序的時(shí)候，自豪感油然而生。教師不僅要講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和回答學(xué)生提問，而且每堂課都要仔細(xì)檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果并打分。學(xué)生還可以在課外時(shí)間進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室，編寫和調(diào)試程序。教師每周有固定的課外坐班答疑時(shí)間，教師要鼓勵(lì)學(xué)生多參與各類電子競賽，以學(xué)促賽，以賽促學(xué)。

(三)單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建

學(xué)生在課外用Proteus軟件畫原理圖，在keil uvision5中建立新的設(shè)計(jì)工程，添加新的.C文件到當(dāng)前工程，把經(jīng)過編譯后生成.hex文件加載到51單片機(jī)中，然后進(jìn)行系統(tǒng)仿真。因?yàn)镻roteus軟件無法仿真IAP15W4K58S4單片機(jī)，所以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后需要稍微改變程序，然后在開發(fā)板上調(diào)試出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(四)完善課程考核方式

教師在每次實(shí)驗(yàn)中逐個(gè)查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并打分，很多學(xué)生為了得到高分，專心細(xì)致地調(diào)試程序。課程總評(píng)成績根據(jù)出勤、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、上機(jī)考及筆試等計(jì)算，實(shí)驗(yàn)考試占比例增大，期末筆試占比例減少。

(五)更新單片機(jī)開發(fā)板

用宏晶科技的開發(fā)板做實(shí)驗(yàn)，使用STC官方軟件下載程序。以下是IAP15W4K58S4通道P1.1輸入的模擬量，A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果(模擬電壓形式)顯示在數(shù)碼管上的實(shí)例，P0口輸出段碼，P2口輸出位碼。部分程序如下：

void main(void)

{u32 Vin=0； u16 ADval=0；

Pin_Mode()；ADC_Initial()；

while(1)

{ADval = ADC_Convert()；

Vin = VCC * ADval/1023；

Da_Buf[0]= Vin % 10；

。。。。。。//省略

SEG7_Display()；}}

u16 ADC_Convert(void)

{u16 ADC_Da = 0；

while((ADC_CONTR & 0x10)!= 0x10)；ADC_CONTR = 0x81；

ADC_Da=(ADC_RES << 2)|(ADC_RESL & 0x03)；

ADC_CONTR = 0x89；return ADC_Da；}

圖1 A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上

四、結(jié)論

通過更新上課教材、實(shí)驗(yàn)教材以及實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，運(yùn)用新的教學(xué)方法，改革實(shí)驗(yàn)考核方式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，取得了較好的教學(xué)效果。