《單片機原理與應用》實驗教學改革與實踐

青島農(nóng)業(yè)大學海都學院 李 波

改變以往的單片機實驗教學過程中存在的以驗證性實驗為主的問題，增強學生的實際動手能力和創(chuàng)新意識，發(fā)揮學生的學習主動性，培養(yǎng)解決實際問題的能力。實踐證明，實驗改革對加強學生對單片機原理與應用這門課的理解，激發(fā)學習的興趣具有良好的效果。

1.單片機課程學習的特點

目前，我國高校的單片機課程大多都是以MCS51系列單片機為主進行講解。對于很多高校來說，教師在上課時都以單片機結(jié)構(gòu)為主線，從單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)到軟件編程，再到中斷的概念及應用，涉及硬件綜合性分析的很少。很多學?，F(xiàn)有的單片機實驗教學設備也僅僅停留在幫助學生理解MCS51系列單片機的結(jié)構(gòu)，掌握單片機簡單的外部擴展電路、理解中斷以及定時器功能及其使用方法，因此，學生最后只會利用單片機作簡單的邏輯控制實驗。

2.實驗的主要內(nèi)容和解決的關鍵問題

實驗內(nèi)容分為三個部分：第一部分為系統(tǒng)認識實驗，根據(jù)實驗要求畫出原理圖，自行選擇器件，并用protues軟件進行電路圖的仿真。第二部分為軟件的設計，利用keil軟件進行程序的編寫并仿真。第三部分利用protel軟件繪制pcb板，并進行焊接。

通過實驗內(nèi)容改革，使學生不依賴實驗指導書，而是要自行分析實驗要求和目的，獨立思考，自行查閱資料，完成硬件電路的設計和源程序的編寫。在調(diào)試過程中，學生獨立分析解決出現(xiàn)的問題，加深了對單片機系統(tǒng)開發(fā)流程的認識，鍛煉了學生的動手能力，發(fā)揮了創(chuàng)新精神。

實驗過程中擬解決的關鍵問題：

（1）根據(jù)實驗的目的和要求，學生通過思考提出設計方案。

（2）繪制實現(xiàn)要求的硬件電路，并進行仿真。

（3）編制好源程序代碼。

（4）繪制pcb圖，刻板并進行焊接。

3.實驗具體實施方案和實施過程

（1）更新實驗指導書

選用單片機最小系統(tǒng)模塊，結(jié)合外圍擴展模塊，實現(xiàn)8個實驗項目，重新編寫了實驗指導書。該書系統(tǒng)地介紹了實驗目的和要求，以及硬件電路和軟件編程，由淺入深地編排了涉及單片機教學的幾乎所有環(huán)節(jié)的實驗。

（2）因材施教

學生對理論學習的接受能力及動手能力都存在差異，所以根據(jù)不同層次的學生，設計出難易程度不同的實驗要求，這樣既不打擊一般能力學生的積極性。也激勵了有較強能力學生的學習熱情，做到因材施教、實效顯著。

具體實施過程：

結(jié)合單片機實際教學實踐，根據(jù)課程特點和教學內(nèi)容，將實驗安排分為以下幾個階段：

第一階段（4學時）：實驗興趣的培養(yǎng)。選擇一到兩個趣味性較強的實驗，提供程序清單，讓學生完成程序的編輯、硬件的連接、程序的加載運行等整個過程。以此激發(fā)學生學習的興趣，并對單片機系統(tǒng)的開發(fā)和應用有一個完整的認識。

第二階段（6學時）：單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應用實驗。本階段的實驗使學生熟悉和掌握單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和應用。因此，可安排為：（1）并行口實驗；（2）中斷和定時器實驗；（3）串行口實驗。

第三階段（16學時）：自行設計單片機控制電路，繪制原理圖并進行仿真，編制程序并進行調(diào)試，最后焊接電路。實驗設計安排：（1）數(shù)碼管顯示實驗；（2）可編程接口實驗；（3）模/數(shù)轉(zhuǎn)換實驗等。進一步熟悉掌握單片機開發(fā)系統(tǒng)的開發(fā)流程。

4.結(jié)束語

通過單片機實驗教學的改革，使得電氣工程及其自動化專業(yè)的學生包括春季高考和專升本同學取得了良好的教學效果。增強了學生的解決實際問題的能力，一些能力較強的學生初步具備了簡單的電子產(chǎn)品的研發(fā)能力，并在全國大學生智能車競賽中取得了優(yōu)異的成績。大部分學生也具備了單片機的一般的設計能力。單片機實驗教學的改革是一項長期而艱巨的工作．必須立足單片機實驗教學實際，堅持實驗教學改革，積極主動的學習其他院校的先進經(jīng)驗，同時必須結(jié)合學院的自身條件，才能建立起一套完整的實驗教學體系，只有這樣才能培養(yǎng)出單片機應用方面專業(yè)基礎扎實、創(chuàng)新能力強的應用創(chuàng)新型人才。