單片機原理及應用課程教學淺談

姬文亮

南通大學電氣工程學院 江蘇南通 226019

單片機原理及應用課程教學淺談

姬文亮

南通大學電氣工程學院 江蘇南通 226019

針對近幾年講授單片機課程的感受，分析單片機教學的現狀、途徑和目標，豐富單片機實踐教學內容和完善其教學方法，提高單片機教學水平及學生實際動手開發單片機的能力。

單片機；教材；教學方法

Author’s addressElectric Engineer College of Nantong University, Nantong, Jiangsu, China 226019

單片機作為最典型的嵌入式系統，具有體積小、功能強、可靠性高、價格低廉等一系列優點，已經廣泛應用到玩具、家用電器、機器人、工業控制單元、儀表等產品中[1]。因此，單片機原理與應用是工程類專業尤其是電子信息工程、自動化、測控技術與儀表、機電一體化等專業的學生的一門重要課程。因其既有理論又有實際，而且實踐性強，學生在學習時往往會感到乏味、吃力，如何調動學生的積極性、提高課堂教學質量是需要重視的問題

1 優選教材，改進教學方法

教材是體現大學教學內容和教學方法的知識載體，是進行教學的基本工具，也是深化教育教學改革，全面推進素質教育，培養創新人才的重要保證。因此，選一部好教材，在遵循教學大綱的前提下，一定將目前已成熟的最新技術成果、方法等編入教材，并要做到結構安排合理，深入淺出，通俗易懂，對于提高教學質量，培養高質量人才具有十分重要的戰略意義。

由于在單片機的原理教學中，牽涉到許多單片機的內容結構和接口電路圖，因此，課堂教學宜采用多媒體教學手段，要求教師能夠制作高水平的單片機實踐教學的CAI課件，將PowerPoint、Visio、Protel 99SE、Keil uVision2單片機仿真、開發工具軟件等較為合適地融合在一起，必要時將試驗箱等硬件搬上講臺，可更好地豐富課堂教學，增加課堂教學的信息量。多媒體課件生動形象，對那些難懂的、不易掌握的內容講得更透徹，克服學生的畏難心理[2]。如此，學生更容易理解，更有興趣，更容易掌握，教師在教學方法上改變“滿堂灌”的傳統方法，突出學生的教學主體地位。

2 MCS-51單片機教學

針對單片機教學，傳統的教學方式無外乎“第一章，序言；第二章，單片機的硬件結構；第三章，單片機指令……”，這樣教學的好處是：每個章節都自成一體，教師教得省事，學生也省事。但不足的是：每個章節之間的聯系不是很嚴密，讓學生有些突兀感；若是跳著教學生吧，第一次先教學生第一章的部分，再翻到第二章的某些部分……，當后續章節需要前言知識的時候，這樣“翻來覆去”，讓人眼花繚亂，學生和教師都會很累。

筆者一開始也是按照傳統的教學方式，一個章節一個章節地講解，每個學期教學下來，效果總是不盡如人意；后來，也嘗試跳著去講解，效果更是不好。該怎樣去上好單片機這門課呢？把這兩種教學方法嘗試著結合起來，是筆者這幾年常做的工作，而且也取得明顯的效果。

一般來講，依照南通大學電氣工程學院的安排，單片機課程為48學時，16周上完，每周3個學時。筆者用6～8周按照章節講完單片機書本知識的全部課程，重點講解的是單片機的硬件結構，尤其是硬件擴展構造的三總線。特別強調的是在單片機擴展時，P0分時復用地址/數據線，P2口是高8位的地址線，P3口的某些引腳和ALE、EA、RST和PSEN作為控制線。典型的系統擴展三總線結構如圖1所示。

余下的8～10周的教學時間安排3周的實踐教學，其他教學時間則把單片機教學知識打亂進行講解，將單片機的內部結構、指令等根據需要分置于各個講解章節，進行詳細講解。大致分為輸出口的應用、輸入口的應用、輸入/輸出口的應用、中斷的應用、定時計數器的應用、串行口的應用等。每一個分解章節盡量做到深入淺出，既講解好電路圖，又要講解好程序設計邏輯框圖，做到有的放矢。每個講解章節分別舉例說明，比如輸出口的應用，可舉驅動LED、驅動繼電器、驅動蜂鳴器等例。用到的電子元器件，除了講解原理之外，還盡量用數碼相機拍出實物照片，由PowerPoint顯示出來，以增強學生的認知能力，達到舉一反三的效果！

3 MCS-51單片機實踐教學

培養學生的實際動手能力無異于給學生一把開啟知識之門的鑰匙，所以單片機實踐教學非常重要。在高校，單片機實踐教學環節大都采用單片機實驗箱，所開設的實驗大多數屬于驗證性實驗和訓練性實驗，實驗大都由淺入深，從純粹的軟件仿真到分步、分批次地對單片機具體硬件的編程和學習。當然，實驗箱還會提供一些綜合實驗，比如步進電機的控制等，對單片機教學是一種很好的有益的補充，既經濟，又能加深學生對單片機硬件知識的理解，一舉多得。因此，應加大單片機實踐性教學。

當然，在學習完Protel等課程的情況下，還應該增加單片機整周實踐環節，一般是2～3周的單片機設計課程，培養學生自主地進行電路設計、編制程序、安裝、制作、仿真調試、燒錄到脫機運行，在排除各種各樣故障的過程中培養動手實踐能力和獨立創新意識，促使學生將理論基礎知識與實際操作技術相結合，提高學生單片機應用與開發能力，達到培養具有實踐能力和創新精神的高素質人才的目的。

實踐教學在完成制版的情況下，最重要的就是編程了。MCS-51系列單片機共有111條指令，指令的格式：“標號: 操作碼 目的操作數,源操作數;注釋”。標號與操作碼之間用“:”隔開，操作碼與操作數之間用“空格”隔開，目的操作數與源操作數之間用“,”隔開，源操作數與注釋之間用“;”隔開[1]。這是MCS-51系列單片機的指令基本格式。學生常常反映指令不好記憶。其實，對于單片機初學者，單片機指令不必強于記憶，只需記住基本的語法格式即可，調試時出現的問題無外乎就是格式不對（主要是“,”和“:”等不是英文狀態下），或者是“自創”指令，這些都不是問題，隨著編程經驗的增加和熟練程度增加，應該很容易查出來。

最主要的就是編程思想。按照工程實際的要求，有效地將系統的難度分解，合理配置單片機資源，正確而高效地設置流程圖，將復雜程序設計成模塊化結構，做好必要的注釋。其次就是程序調試。源程序編譯通過并不代表程序就一定正確，這只能說明程序已經沒有語法上的錯誤，至于在算法、流程上是否正確，則需要對程序進行調試。如果程序運行結果符合事先設計的算法、流程，才能說編寫的程序是正確的。

初學者很容易犯急躁的毛病，即編完程序后，編譯、連接、裝載，通過后，急著讓程序連續運行，若運行通過（即結果正確），則認為程序就正確。其實，這樣做并不能說明程序完全正確，有時一個程序對于某些初始條件可以得到正確結果，而初始條件改變后卻發現結果錯誤。

程序調試的一般做法是：編譯、連接通過后，不要急于讓程序連續運行，而是先進行手動的單步調試，隨時觀察各個變量、RAM單元、流程跳轉等是否符合算法規定，排除各種非語法性錯誤，直至程序完全正確。對于復雜程序，必須設計成模塊化結構，調試時一個一個模塊單獨調試，每個模塊均正確后，再進行整個程序的調試。在調試過程中充分利用斷點、變量窗口、寄存器窗口、內部RAM窗口等各種調試工具，提高程序調試效率。

4 總結

教師水平的高低直接決定教學質量和教學水平，教師應該是實踐教學基地科技研究和產品研發的骨干，又是教書育人和新技術指導的引導者。因此，對學生應通過實踐來培養其發現、分析、解決問題的能力以及嚴謹的作風，來提高單片機教學水平。當然，教師應努力提高自己，豐富自己。

[1]張毅剛.單片機原理及應用[M].北京:高等教育出版社,2003

[2]王作宏.單片機原理及應用課程教學[J].中國現代教育裝備,2003(12):10-11

Discussion and Research of Chip-microcomputer Teaching

//Ji Wenliang

According to the experiences of teaching in recent years, the article proposes the meaning, present situation, methods and objective for chip-microcomputer teaching, then presents enriching teaching contents, perfecting the methods and raising teaching level，as well as developing students’ practical ability.

chip-microcomputer; teaching material; teaching method

G642.4

B

1671-489X(2011)12-0041-02

作者：姬文亮，講師，工學碩士，主要從事計算機在工業生產過程控制領域的應用。

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.12.041