單片機綜合實驗開發(fā)板設計研究

汪勇

摘要：為了加強實踐教學的效果，為學生全面展示單片機實驗開發(fā)板設計。單片機實驗開發(fā)板的組成部分主要有電機驅動板，八鍵按鍵板，小系統(tǒng)板，GPS模塊以及LED顯示板等。各個組成部分之間具備不同的功能，并且在實際使用期間能夠進行隨機搭配。在實踐教學當中，需要全面創(chuàng)新教學方法，通過任務驅動教學法為學生講解相關知識，并且按照實際教學內容設計針對性的實驗環(huán)節(jié)，在完成以上工作之后需要在學生群體當中進行調研，收集反饋意見，并且需要全面分析研究問卷調查結果。這樣才能采取科學方式創(chuàng)新教學方法，使學生全面了解我要單片機開發(fā)板設計的各項內容，并且能夠加強單片機的設計效果。

關鍵詞：單片機；實驗開發(fā)板；教學內容；設計要點

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）36-0116-02

單片機最早出現(xiàn)在20世紀70年代的，隨著科學技術的不斷發(fā)展，單片機已經(jīng)廣泛應用于計算機技術當中，并且為辦公自動化，消費產(chǎn)品，通信行業(yè)，工業(yè)控制等領域提供服務。隨著單片機的廣泛應用，在較大程度上提升了社會對該領域人才的需求。學習單片機技術方面課程，就需要學生全面了解姐相關軟件知識和硬件知識。

1 單片機教學的發(fā)展現(xiàn)狀

按照長期的教學經(jīng)驗可以看出，由于單片機技術課程存在就多理論性知識，學生在學習期間常常會感到抽象難懂，因此需要在教學期間開展較多實踐活動。在對較多學校進行調查分析，發(fā)現(xiàn)大部分學校在開展單片機實驗時都采用單片機實驗箱進行操作。然而該種實驗方式存在較多弊端，由于在實際實驗過程中需要使用實驗箱，因此存在較多的驗證性實驗，這就導致學生無法通過實驗箱進行設計性或者綜合性的實驗。其次，由于不斷更新的計算機操作系統(tǒng)，導致較多的實驗無法與計算機系統(tǒng)進行配套使用，這樣就阻礙了實驗順利開展。這次發(fā)展背景下需要不斷更新版本，這樣就極大影響了學生的實驗熱情。在完成實驗之后，還有部分學生沒有真正掌握綜合調試計算機軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的各項操作。為了提升教學效果，需要全面改革教學實踐環(huán)節(jié)，并且在實際教學當中和臨時用即時教學法和任務驅動法，科學設置各項課程，使學生能夠全面掌握單片機設計開發(fā)知識。由于大部分學生在初次設計智能系統(tǒng)時存在較大的難度，因此，在實際實行教學方法時可以借鑒其他學校的先進教學方法，之后按照學生的實際情況設計針對性的教學模式，全面提升學生的動手能力，使單片機教學更加具有全面性和系統(tǒng)性。

2 單片機綜合實驗開發(fā)板設計

2.1 綜合實驗開發(fā)板設計思路

我校實行的單片機教學主要是MCS251機型，開展實驗開發(fā)板主要是為了加強學生動手能力，并且在此基礎之上使學生全面掌握單片機軟件編程支持，具備充分的設計開發(fā)能力，能夠獨立進行硬件系統(tǒng)搭建。在使用系統(tǒng)可編程技術時能夠綜合調試軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，及時排查和處理系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。

2.2 綜合實驗開發(fā)板

在前期設計期間，需要對市場上的單片機開發(fā)板進行調研，結果發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)單片機都存在復雜的功能，無法適用于學生群體當中，并且具有昂貴的價格。我校開發(fā)板主要核心為系統(tǒng)可編程單片機芯片，給單片機能夠下載和運行程序，并且能夠對心編寫的程序進行隨時調試，這樣就不需要使用燒寫器和仿真器，較大程度上提升了學生的學習興趣。并且可以通過插針將32個輸出端口和輸入端口引出，這樣就方便使用戶外擴電路，還需要結合復位電路，晶振，電源等設備，這樣就能夠那熊成完整性的單片機最小系統(tǒng)，只要插上電源就能運行。在實驗開發(fā)板上還設計了串口轉換電路，溫度傳感電路，蜂鳴電路以及接口電路。以上電路都能夠成為開發(fā)板上的可供選擇的資源項目，在對其選擇時主要是利用短路跳線帽實現(xiàn)，如果在實際設計期間沒有用到以上資源，并且沒有使用跳線帽，會導致一上電路不占用口線資源，這樣就是輸入端口和輸出端口向外部擴展。

實驗開發(fā)板主要是一種單面板，有薄纖板制成，主要為元件焊接和PCB電路，在元件焊接面繪制原理圖，這樣有助于學生了解電路。為了能夠符合多樣化的系統(tǒng)擴展需求，單片機綜合實驗開發(fā)版不僅具備小系統(tǒng)板，還設置了相應的LED顯示屏，電機驅動板，GPS模塊以及八鍵按鍵板等。學生可以按照多樣化的電子系統(tǒng)設計要求，有效組合各個板塊，還需要焊接重要元器件，對其進行自行擴展和調試。之后再與應用程序和ISP下載軟件進行配合，這樣就能完成電子產(chǎn)品開發(fā)設計。

3 綜合實驗開發(fā)板使用效果以及科學評價

3.1 綜合實驗開發(fā)板使用效果

此次研究主要是完善和改建最初的實驗開發(fā)版本，現(xiàn)階段已經(jīng)進行到第二版本，并且大力應用到學生設計當中。在完成單片機理論教學和實驗教學之后，使學生集中學習提單片機綜合實驗開發(fā)版的相關設計課程，在實際設計當中，給予學生多個設計項目，主要包括設計溫度測量系統(tǒng)，數(shù)字鐘，音樂播放系統(tǒng)以及車輛計價系統(tǒng)等，學生可以根據(jù)自己興趣選擇相應的設計題目。用任務驅動法教學模式，在較大程度上提升了學生的學習主動性。在實踐教學當中，要求學生了解開發(fā)板電路設計內容，并且能夠獨立對部分電路進行擴展，借助于軟件功能。在實際設計期間，學生的反饋信息都比較良好，大多數(shù)學生都表示實驗開發(fā)版的設計操作性較強，還能夠幫助其加深了解單片機理論知識，全面掌握單片機軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的設計方法。在實行實踐教學一段時間之后，需要考核學生的專業(yè)技能，根據(jù)此次考核結果顯示，然后所有學生都在規(guī)定時間內高質量地完成了設計任務，并且呈現(xiàn)出優(yōu)質的設計效果。

3.2 綜合實驗開發(fā)版的科學評價

在完成課程設計之后，需要對開發(fā)版的功效進行科學評價，有利于改善開發(fā)版的各項功能，全面加強實踐教學的效果。在實際評價期間，學校邀請了相關專家參與評價。在此次對單片機綜合實驗開發(fā)板設計。作品進行評價，結果顯示，有32%的學生設計作品為優(yōu)秀，有68%的學生設計作品為良好，沒有出現(xiàn)一般和較差。大多數(shù)學生設計的作品都具備較強的針對性，在附屬功能方面都表現(xiàn)良好。你在對設計作品性能進行測試時，大多數(shù)學生的作品都具有穩(wěn)定的性能和可靠性。在拓展性方面也表現(xiàn)出較好的效果。通過此次作品設計活動，能夠全面提升學生的動手能力，有助于開發(fā)和研究單片機各項系統(tǒng)功能，在較大程度上提升了學生的學習積極性。

4 結束語

綜上所述，單片機屬于應用性較強的課程，在其接口技術方面也有較高的要求。在開展單片機課程活動時，需要不斷改革和創(chuàng)新教學模式和方法，全面落實教改項目。并且在實際進行單片機教學時能夠更加全面，系統(tǒng)地為學生講解相關理論知識，全面提升學生對單片機綜合實驗開發(fā)板設計的學習積極性，通過長時間的實踐教學結果可以看出，單片機教學和課程建設方面都取得了比較好的成績。本文在探討分析，單片機綜合實驗開發(fā)板設計時，主要是通過介紹單片機技術的優(yōu)勢缺點，在此基礎上，詳細闡述了單片機綜合實驗開發(fā)板設計各項內容，最后對該項設計內容進行科學評價和效果分析，希望能夠借此次研究，對單片機設計方面。課程教學提供參考性價值。

參考文獻：

[1] 晁松杰.基于51單片機教學實驗系統(tǒng)的設計[J].電腦迷，2017，13（3）：121.

[2] 郭建勤.基于階段化與小產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的單片機課程改革研究[J].中國教育技術裝備，2017，24（16）：107-108+111.

[3] 江美霞，江躍龍.基于單片機的電子水壺控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J/OL].機電工程技術，2016，11（Z2）：506-509.

[4] 王曉靜.基于單片機的電池包裝送料機構控制系統(tǒng)設計[J/OL].中國包裝工業(yè)，2016，17（6）：54-55.

[5] 王子劍.“智能化”電子產(chǎn)品中單片機技術的應用[J/OL].電子技術與軟件工程，2017，27（15）：251.