學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的思考與探索

程家勤 韓寶健 張陽(yáng)熠周海軍 歐美英 董可秀

(滁州學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院，安徽 滁州 239000)

學(xué)習(xí)單片機(jī)課程的思考與探索

程家勤 韓寶健 張陽(yáng)熠*周海軍 歐美英 董可秀

(滁州學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院，安徽 滁州 239000)

單片機(jī)課程是應(yīng)用型本科院校電子類專業(yè)的一門非常重要的課程。應(yīng)用型本科院校要求學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)，不僅要重視理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，還要加強(qiáng)實(shí)踐能力的訓(xùn)練。針對(duì)同學(xué)們普遍反映單片機(jī)知識(shí)比較抽象、信息量大、不易學(xué)習(xí)和在實(shí)踐過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的各種問(wèn)題，結(jié)合自身的學(xué)習(xí)情況探索如何學(xué)好單片機(jī)。

單片機(jī)；學(xué)習(xí)方法；探索

1 引言

單片機(jī)在電子產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用，其具有種類多、價(jià)格低、可靠性高和應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此單片機(jī)相關(guān)的課程在本科院校中廣泛開(kāi)設(shè)。在應(yīng)用型本科院校中，《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是電子類專業(yè)非常重要的一門課程。應(yīng)用型本科院校的單片機(jī)課程旨在培養(yǎng)電子類專業(yè)的學(xué)生對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一定的了解，重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，為今后學(xué)習(xí)使用高端控制芯片和從事電子設(shè)計(jì)類工作打下基礎(chǔ)。應(yīng)用型本科院校單片機(jī)的教學(xué)大多采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，C51相對(duì)于匯編語(yǔ)言來(lái)說(shuō)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：對(duì)單片機(jī)指令系統(tǒng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有初步了解就可以；C51語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)規(guī)范；有許多標(biāo)準(zhǔn)的子程序庫(kù)；程序便于移植等[1]。目前使用比較廣泛的單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件是德國(guó)Keil Software公司推出的Keil C51開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它集編輯、編譯、仿真于一體。Proteus仿真軟件由于其功能強(qiáng)大，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)研發(fā)，其在單片機(jī)的教學(xué)和學(xué)習(xí)中也被廣泛應(yīng)用[2]。作為應(yīng)用型本科院校的學(xué)生，如何學(xué)習(xí)和學(xué)好單片機(jī)相關(guān)的知識(shí)是值得我們探討的。作為應(yīng)用型本科院校電氣學(xué)院的學(xué)生，結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)情況，擬從老師的教學(xué)和自身的學(xué)習(xí)出發(fā)來(lái)探索作為學(xué)生如何學(xué)習(xí)好《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程，為其他學(xué)生今后學(xué)習(xí)單片機(jī)提供一定的參考。

2 教學(xué)方法

單片機(jī)的教學(xué)方法有很多種，如任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法和項(xiàng)目式教學(xué)法等。為了更好地教好單片機(jī)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法與項(xiàng)目式教學(xué)法適當(dāng)?shù)恼鲜欠浅１匾?。任?wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是指老師將單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)成由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的具體任務(wù)，以某個(gè)實(shí)例為先導(dǎo)進(jìn)而提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考，使得學(xué)生通過(guò)“學(xué)和練”掌握教學(xué)內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[3]。項(xiàng)目教學(xué)法是根據(jù)“在學(xué)中做，在做中學(xué)”的精神，將實(shí)踐項(xiàng)目貫穿教學(xué)始終，是一種教與學(xué)互動(dòng)的模式，是老師與學(xué)生通過(guò)共同完成一個(gè)完整的項(xiàng)目的教學(xué)活動(dòng)[4-5]。教師將難度適宜的項(xiàng)目布置給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，進(jìn)而設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施方案，最終完成項(xiàng)目并提交項(xiàng)目報(bào)告，這一系列的過(guò)程都是由學(xué)生獨(dú)立完成。

這兩種教學(xué)方法都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主，教師為輔，師生互動(dòng)。不論哪種教學(xué)方法都是很好的，然而它們還是存在一些缺點(diǎn)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法著重強(qiáng)調(diào)理論課程的教學(xué)，完成課本上的教學(xué)任務(wù)；項(xiàng)目教學(xué)法強(qiáng)調(diào)的是讓同學(xué)們自己多動(dòng)手，在實(shí)踐中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，這有利于提高同學(xué)們的動(dòng)手操作能力，但對(duì)理論知識(shí)的掌握則存在不足，所以只有這兩種教學(xué)模式相互配合，課堂上采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的任務(wù)，逐步教導(dǎo)同學(xué)們掌握單片機(jī)的基本知識(shí)。在課余時(shí)間和實(shí)驗(yàn)課上采用項(xiàng)目教學(xué)法，讓同學(xué)自己動(dòng)手參與進(jìn)來(lái)，把課堂上所學(xué)的理論知識(shí)用于實(shí)踐，然后獨(dú)立完成單片機(jī)項(xiàng)目，從而不斷地提高同學(xué)們對(duì)單片機(jī)更深層次的認(rèn)識(shí)[6-9]。

3 學(xué)習(xí)方法

本學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)單片機(jī)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)單片機(jī)的難點(diǎn)主要有兩方面：一是單片機(jī)的知識(shí)點(diǎn)多、信息量大，單純地從課本上學(xué)習(xí)那些知識(shí)點(diǎn)，不太容易記住，也太枯燥；二是編寫單片機(jī)程序邏輯關(guān)系要非常清晰，同時(shí)還需要有一定的C語(yǔ)言基礎(chǔ)。所以才能導(dǎo)致單片機(jī)難學(xué)一說(shuō)。其實(shí)學(xué)習(xí)單片機(jī)并不難，本學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)單片機(jī)的過(guò)程總結(jié)如下：

第一，明確學(xué)習(xí)目的。首先要認(rèn)真思考兩個(gè)問(wèn)題：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程在本專業(yè)的地位？學(xué)習(xí)單片機(jī)用來(lái)做什么？這是學(xué)習(xí)單片機(jī)的動(dòng)力。沒(méi)有動(dòng)力，我想堅(jiān)持不了多久。其次，端正學(xué)習(xí)心態(tài)。要知道學(xué)習(xí)知識(shí)是沒(méi)有捷徑的，只有循序漸進(jìn)，腳踏實(shí)地，一步一個(gè)腳印，才能學(xué)到真本事。要對(duì)自己有嚴(yán)格的要求，倘若沒(méi)有一顆積極向上的心，那再好的學(xué)習(xí)方法對(duì)于你來(lái)說(shuō)也是枉然。

第二，提前預(yù)習(xí)。先把課本的知識(shí)預(yù)覽一遍，帶著問(wèn)題去聽(tīng)老師講課，這樣不僅能夠跟上老師的思維，同時(shí)還能提高自己學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。課堂上老師的提問(wèn)大多是引導(dǎo)性的問(wèn)題。我們要按照自己的想法積極回答，不要害怕說(shuō)錯(cuò)。我們老師曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，要看的就是我們出錯(cuò)的地方。我們只有在錯(cuò)誤中不斷改正，才能不斷進(jìn)步。另外一定要記下老師所說(shuō)的重點(diǎn)，課下及時(shí)鞏固復(fù)習(xí)并完成老師布置的任務(wù)。

第三，目前單片機(jī)程序的編寫大多采用C51語(yǔ)言。C51語(yǔ)言程序看起來(lái)并不難，也可以說(shuō)很簡(jiǎn)單。但是，一開(kāi)始編寫程序時(shí)對(duì)于自己不懂的地方一定要先獨(dú)立思考，嘗試著去實(shí)現(xiàn)，最后再參考老師給出的實(shí)例或者向同學(xué)請(qǐng)教。把自己的程序與之對(duì)比，發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，然后修改完善，不斷提高自己的編程能力。在編寫程序之前，一定要先設(shè)計(jì)好電路原理圖、理清設(shè)計(jì)思路和畫出程序設(shè)計(jì)流程圖。此外編寫程序時(shí)要養(yǎng)成注釋的習(xí)慣，這樣可以使得每段程序代碼含義清晰明了，方便以后快速讀懂程序和對(duì)程序進(jìn)行移植。

我們以電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)（數(shù)碼管顯示）為例為大家展示整個(gè)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)過(guò)程。首先要理清設(shè)計(jì)思路，程序分為動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間、定時(shí)器中斷、鍵盤掃描等三部分，其中1秒鐘定時(shí)采用定時(shí)器定時(shí)50毫秒20次來(lái)實(shí)現(xiàn)。主程序先初始化定時(shí)器，然后進(jìn)入while大循環(huán)不斷進(jìn)行鍵盤掃描和動(dòng)態(tài)顯示。按鍵和顯示設(shè)計(jì)思路：第1次按下選擇按鍵，關(guān)定時(shí)器且標(biāo)志位加1（TR0=0，Temp=1），此時(shí)執(zhí)行“秒”閃爍子函數(shù)，可按加減鍵調(diào)“秒”；第2次按下選擇按鍵標(biāo)志位再加1（Temp=2），執(zhí)行“分”閃爍子函數(shù)，可調(diào)“分”；第3次按下選擇按鍵標(biāo)志位再加1（Temp=3），執(zhí)行“時(shí)”閃爍子函數(shù)，可調(diào)“時(shí)”；第4次按下選擇鍵，開(kāi)定時(shí)器（TR=1），同時(shí)將Temp清零。

主函數(shù)源程序如下（12Mhz晶振）：

Proteus仿真效果如圖1所示。第1次按下選擇按鍵，“秒”閃爍，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)“秒”的加和減。相應(yīng)的“時(shí)、分、秒”閃爍，我們可以清楚知道所要調(diào)整的時(shí)間。

圖1 Proteus仿真效果圖

在完成仿真的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)箱來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的效果。圖2實(shí)驗(yàn)箱調(diào)試效果圖。實(shí)驗(yàn)箱上晶振的頻率為11.0592Mhz，所以定時(shí)器的初值需要重新計(jì)算。若同樣定時(shí)為50ms，則50ms÷（12/11.0592us）=46080次，故初始值 TH0=（65536-46080）/256；TL0=（65536-46080）%256。從效果圖中可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)箱上顯示的數(shù)字不是特別清晰且有重影，我們分析認(rèn)為這主要是由于采用動(dòng)態(tài)顯示造成的。在Proteus軟件上沒(méi)有這種現(xiàn)象，仿真和實(shí)際情況是有區(qū)別的，所以我們需要做出實(shí)物來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)設(shè)計(jì)效果。

圖2 實(shí)驗(yàn)箱調(diào)試效果圖

TX-1C單片機(jī)開(kāi)發(fā)本上所使用的芯片是STC系列的單片機(jī)，且其與數(shù)碼管的連接方式與之前的設(shè)計(jì)稍有不同。因此需要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)程序表進(jìn)行修改。將修改后的程序燒寫到單片機(jī)運(yùn)行后的效果如圖3所示。

圖3 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板效果圖

第四，要多動(dòng)腦勤動(dòng)手。單片機(jī)的學(xué)習(xí)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，是一門很注重實(shí)際動(dòng)手操作的課程。不動(dòng)手實(shí)踐是很難學(xué)好單片機(jī)的，這需要有一套完整的學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)工具，也需要我們利用好一切學(xué)習(xí)資源。我們學(xué)習(xí)小組認(rèn)為從Proteus仿真，到實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證，再到用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，通過(guò)這三個(gè)步驟可以讓我們對(duì)單片機(jī)有深入的認(rèn)識(shí)。Proteus仿真節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，縮短了設(shè)計(jì)周期；結(jié)合實(shí)驗(yàn)箱來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能可以使得我們對(duì)單片機(jī)設(shè)計(jì)有一定的認(rèn)識(shí)；在仿真和結(jié)合實(shí)驗(yàn)箱的基礎(chǔ)上，若能采用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板來(lái)完成單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、程序的燒寫和最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，這基本上可以說(shuō)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了深入的認(rèn)識(shí)。

4 總結(jié)

單片機(jī)的學(xué)習(xí)注重理論結(jié)合實(shí)踐，實(shí)踐驗(yàn)證理論。我們應(yīng)當(dāng)積極配合老師，落實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)法與項(xiàng)目教學(xué)法的相結(jié)合，同時(shí)學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，從簡(jiǎn)單的程序到復(fù)雜的單片機(jī)項(xiàng)目，我們應(yīng)該一步一個(gè)腳印。在學(xué)會(huì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)上嘗試?yán)肞roteus和Keil軟件聯(lián)合仿真調(diào)試，然后利用實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，最后搭建電路完成設(shè)計(jì)或者使用開(kāi)發(fā)板來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中不斷解決自己所遇到的問(wèn)題，加深對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)與理解，學(xué)好單片機(jī)課程。

[1]徐朝農(nóng)．“單片機(jī)原理”課程逐步啟發(fā)式的課程設(shè)計(jì)[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2016(01)：115-116．

[2]王海燕，楊艷華．Proteus和Keil軟件在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012(05)：88-91．

[3]徐肇杰．任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法與項(xiàng)目教學(xué)法之比[J]．教育與職業(yè)，2008(11)：36-37．

[4]張楊，劉國(guó)成．項(xiàng)目式教學(xué)法在高職制圖測(cè)繪教學(xué)中的應(yīng)用[J]．湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，30(12)：114-115．

[5]楊漾．項(xiàng)目教學(xué)法在《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用》中的應(yīng)用[J]．科學(xué)大眾，2015(11)：155．

[6]吳皓東，吳鋒．單片機(jī)學(xué)習(xí)方法談[J]．電子制作，2003(10)：12-21．

[7]李榮柏．淺談單片機(jī)學(xué)習(xí)之技巧[J]．科技展望，2015(28)：266．

[8]楊曉紅．單片機(jī)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)之談[J]．科技資訊，2011(09)：192．

[9]王強(qiáng)．單片機(jī)學(xué)習(xí)方法探討[J]．黑龍江科技信息，2015(32)：81．

Reflection and Exploration on the Learning of MCU

Cheng Jiaqin Han Baojian Zhang Yangyi*Zhou Haijun Ou Meiying Dong Kexiu
(Chuzhou University,Chuzhou 239000,Anhui)

MCU course is very important for electronic engineering major in application-oriented colleges.Students in application-oriented colleges should not only study hard at theoretical knowledge of MCU but also need to strengthen practical ability training.Some students consider that MCU course is abstract,informative and difficult for them,especially in practical skills training.Based on our own learning experience,the appropriate method is explored for how to learn MCU well.

MCU；learning method；exploration

G434

A

1008-6609(2017)10-0023-03

程家勤（1995-），女，安徽廣德人，本科，研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)。

*通訊作者：張陽(yáng)熠（1983-），男，安徽蒙城人，碩士，講師，研究方向?yàn)殡娮与娐贰?/p>

滁州學(xué)院課程綜合改革項(xiàng)目：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)，項(xiàng)目編號(hào)：2016kcgg027；半導(dǎo)體器件物理，項(xiàng)目編號(hào)：2016kcgg025；自動(dòng)控制原理，項(xiàng)目編號(hào)：2016kcgg031；滁州學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目：基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的單片機(jī)課程教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐探索，項(xiàng)目編號(hào)：2016jy021。