邊學(xué)邊做，讓學(xué)生愛上單片機制作

王文斌

摘要：隨著社會的發(fā)展，當(dāng)今公眾對智能控制產(chǎn)品需求的不斷提高，單片機作為微控制器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，比如自動控制型家電、測量儀器、醫(yī)療設(shè)備等。為了適應(yīng)市場經(jīng)濟對單片機人才的要求，需要有培養(yǎng)這樣的人才的教育教學(xué)方法。本文講述應(yīng)用一體化教學(xué)的方式，通過講練結(jié)合讓學(xué)生學(xué)中做，做中學(xué)，制作單片機實驗板的過程。

關(guān)鍵詞：單片機；二極管；流水燈；數(shù)碼管；動態(tài)顯示

一、單片機小制作的目的與要求

1）單片機小制作的目的。單片機小制作作為單片機一體化教學(xué)的重要組成部分，目的是使學(xué)生在制作中理解單片機原理，基本掌握單片機的設(shè)計和調(diào)試的方法，增加單片機應(yīng)用知識，培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力以及分析、解決問題的能力。 按照本專業(yè)培養(yǎng)方案要求，在學(xué)完單片機課程后，同學(xué)進行單片機一體化教學(xué)，其目的是使學(xué)生更好地鞏固和加深對課堂知識的理解，學(xué)會設(shè)計小型單片機系統(tǒng)的方法，獨立完成系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試，增強學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，提高學(xué)生的分析和設(shè)計能力。通過實踐教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生在理論指導(dǎo)下有所創(chuàng)新，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和日后工程實踐奠定基礎(chǔ)。

2）課程設(shè)計要求。1.教學(xué)基本要求。要求學(xué)生能夠識別、檢測和應(yīng)用制作中相關(guān)的電子元件。完成硬件系統(tǒng)的設(shè)計和制作，包括單片機最小系統(tǒng)、流水燈系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示系統(tǒng)；完成軟件系統(tǒng)的設(shè)計和制作，使得實驗板可以運行流水燈和數(shù)碼管動態(tài)顯示。2.能力培養(yǎng)要求。通過查閱手冊和有關(guān)文獻資料培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決實際問題的能力。通過實際電路方案的分析比較、設(shè)計計算、組件選取、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，掌握簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。

掌握常用儀器設(shè)備的使用方法，學(xué)會簡單的實驗調(diào)試，提高動手能力。

培養(yǎng)嚴(yán)肅認真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

二、小制作的功能要求

基本要求：實現(xiàn)流水燈和數(shù)碼管動態(tài)顯示。

三、硬件系統(tǒng)的設(shè)計

電路組成部分：最小系統(tǒng)電路、流水燈電路、數(shù)碼管電路。

最小系統(tǒng)電路包括：電源電路、晶振電路、復(fù)位電路。

電源電路的設(shè)計圖，如下：

電源電路的功能及原理：此電路將常見的9V 2A或12V 2A的電源適配器的輸出電壓變成5V穩(wěn)壓輸出。這樣就可以用適配器作為市電的轉(zhuǎn)換，而再經(jīng)過電源電路的穩(wěn)壓處理之后就能得到單片機正常工作所需的5V電壓。

電源電路制作中元器件的使用注意事項：

1、注意分清電源適配器的輸出電壓的正負極。電源適配器的輸出電壓是分為內(nèi)正極外負極的。

2、220uF的電解電容正負極千萬不要接反，否則發(fā)生電容過熱膨脹甚至爆炸。

3、LM7805穩(wěn)壓芯片是一個接孔的散熱片，如果發(fā)現(xiàn)此芯片發(fā)熱也是正常的。如果非常熱，甚至到了上百度時就要檢查一下電路是否有短路的現(xiàn)象。

晶振電路設(shè)計圖，如下：

復(fù)位電路，如下：

制作要求和順序如下：

1、焊接電源引腳。單片機40引腳接電源，20引腳接地，31引腳接電源。

2、焊接晶振電路。X1接單片機18腳，X2接單片機19腳。

3、焊接復(fù)位電路。RST為單片機第9引腳。

流水燈電路連接單片機P1接口組，電路圖如下：

數(shù)碼管電路底面連接圖，如下：

四、軟件系統(tǒng)的設(shè)計和制作

1）利用循環(huán)庫函數(shù)實現(xiàn)流水燈

循環(huán)左移

具體程序如下：

#include

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

void delayms（uint）；

uchar aa；

void main（）

{

aa=0xfe；

while（1）

{

P1=aa； //點亮第一個發(fā)光二極管

delayms（500）； //延時500毫秒

aa=_crol_（aa，1）； //將aa循環(huán)左移1位后再賦值給aa

}

}

void delayms（uint xms）

{

uint i，j；

for（i=xms；i>0；i--）

for（j=110；j>0；j--）；

2）數(shù)碼管動態(tài)顯示

1、什么是數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示：所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。

2、編碼數(shù)組

uchar code wei[ ]={0xff，0xfe，0xfd，0xfb，0xf7，0xef，0xdf}；

wei[1]=0xfe 化為二進制數(shù)既是 1111 1110

uchar code duan[ ]={0x3f，0x06，0x5b，0x4f，0x66，0x6d，0x7d}

duan[2]=0x5b 化為二進制數(shù)既是 0101 1011

3、如何實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示：

利用位選信號先點亮第一個數(shù)碼管，如何送入段選信號顯示0；如何點亮第二個數(shù)碼管，使其顯示1；依次下去。

使實驗板上6個數(shù)碼管逐個點亮，依次顯示123456，然后減小延時函數(shù)，至同時顯示數(shù)字123456：

編程提示：

while（1）

{

wela=1； // 打開位選端

P0=wei[1]； //利用數(shù)組輸入位選信號，選中第一組數(shù)碼管

wela=0； // 關(guān)閉位選端

dula=1； //打開段選端

P0=duan[1]； //利用數(shù)組輸入段選信號，顯示數(shù)字1

dula=0； // 關(guān)閉位選端

P0=0xff； //在下一次打開位選之前“消影”。

delayms（500）； //調(diào)用延時子函數(shù)，延時0.5秒

…

}

五、制作小結(jié)

硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計和制作合理適應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)既定功能。通過動手制作硬件實驗板和編程調(diào)試單片機程序，使得學(xué)生更加深刻的了解到單片機技術(shù)的使用。

參考文獻：

[1]《模擬電子技術(shù)第四版》

[2]《新概念51單片機C語言教程》