關于單片機教學的研究

魯榮峰

摘 要：單片機教學工作已經不是板書+口述的時代了。在單片機的教授過程中要合理分配理論課和實踐課。要運用先進的教學手段和方法來完成教學。

關鍵詞：單片機；教學；理論；實踐

引言：單片機技術廣泛應用于工業自動化控制、智能化儀表、通訊和智能家電等行業。而單片機原理及應用課程已經成為各級院校多種專業的必修課程。

一、單片機的先修課程

單片機是一門綜合性很強的學科，在學習單片機之前有其先修課程，如：模擬電子技術、數字電子技術、電路原理、計算機微機原理等。學好了先修課程對單片機的學習會有很大的幫助。當然也不是說學習單片機之前就必須精通這些先修課程，如果學生沒有接觸過單片機和先修課程，完全從零開始，也是可以學好單片機的，在教授單片機知識的過程中，如果學生對于運用到的先修課程中的知識點不夠理解，可以臨時學習。這樣具有一定的針對性，使學生在學習的過程中逐漸完善自己的知識結構。

二、單片機教材的重點內容和教材結構的劃分

單片機教材通常內容非常的豐富，作為老師在教授的過程中應該精選出上課的內容，根據以往經驗，單片機的學習需要掌握：（1）單片機最小系統能夠運行起來的幾個條件（電源、晶振、復位電路）。（2）對單片機任意I/O口的隨意操作：輸出控制電平高低、輸入檢測電平高低。（3）定時/計數器，重點是方式2。（4）中斷系統。（5）串口通信：單片機之間、單片機與計算機之間的通信。所以在教授過程中重點可以放在上述內容?，F在的單片機課程使用的教材內容大多可以分為兩大部分。第一部分包含基礎知識、單片機的內部結構和時序、指令系統、中斷系統和定時/計數器。第二部分包含存儲器的擴展技術、I/O接口的擴展技術、串行通信技術、I/O設備接口技術和應用系統設計。其中第一部分的教授是非常關鍵的。學生能否學會單片機，能否對這門學科產生興趣，就是看對這一部分的學習效果。所以，教師在這一階段的教授方法非常的重要。

三、教學方法和手段

（一）樹立信心和培養興趣。首先，必須要樹立學生學好單片機的信心和誘發學生學習的興趣。實物的展示和圖片的展示會是一個很好的方法。學生了解到單片機的作用，能讓學生知道學習這門功課的意義?？吹絾纹瑱C實物或單片機開發系統的圖解能夠讓學生知道自己學習對象的真正模樣，認識上形成一個初期的感性輪廓。帶學生參觀一個由單片機控制的工程實體，加深學生對單片機功能的認識。還可以用做游戲的方式編寫一段短小有趣的程序并演示出來，給學生灌輸一種學習單片機其實非?！昂猛妗钡挠^念。通過上述方法，將學生引入到單片機學習的殿堂中去。

（二）授課過程中要理論和實踐相結合。接下來，就是對具體知識的傳授。板書+口述的方法已經過時，而且教學效果不好。單片機的學習過程勢必要分配好理論課和實驗課課時。但同時也要避免理論、實驗課程扎堆、脫節。如果一味的先學完所有理論課再上實驗課，即使實驗課時較多，學習效果也一定不會好。所以在教授的過程中理論和實驗要交錯進行。在第一階段授課過程中，基礎知識和單片機的結構是重點，這兩方面因其內容的特點，驗證性不強，內容偏向于記憶，所以在授課時，應充分利用多媒體課件，最好引入動畫效果來進行演示。如：關于堆棧的使用這一知識點，在講解運用PUSH （入棧指令）、POP（出棧指令）和SP指針的變化時，如果能夠將數據的變化用動畫的效果演示出來，學生將更容易理解和接收。如果說基礎知識和單片機的結構是重點，單片機的指令系統則是重中之重。單片機的功能主要是進行控制，而要實現控制功能則要通過程序的設計，而設計的基礎就是對指令系統的學習。所以指令系統的教授過程是最能體現單片機課程先進教授方法的過程。也是理論和實驗相結合的重點部分。在這一內容的教授過程中，根據所具備的教學條件的不同，可按以下三種方法達到理論和實踐相結合的目的。

（1）使用單片機仿真軟件。現在比較流行的是keil和偉福軟件。使用這兩種軟件的軟件模擬仿真功能，可以在windows環境下編輯、編譯、下載、調試程序。大多的指令系統實驗就可以在這兩種軟件下完成。例如：

體會“MOV Rn，direct”指令的功能和用法。

ORG 1000H；

MOV 30H，#19H；將立即數19H送入內部RAM的30H單元中

MOV R0，30H；30H 單元中的內容送R0

MOV A，R0；R0的內容送累加器A

RET；返回主程序

執行結果：A的內容是19H

模擬運行后，查看累加器A的內容就能看到“19H”。通過對這兩種軟件的使用，學生就能在課后利用一臺電腦對所學的指令知識進行實驗。從而將所學知識點及時鞏固和消化。

（2）使用keil軟件和Proteus聯調教學。充分利用這兩個軟件，就可以做到只要一臺 PC 機就能進行單片機的教學，等同于建立了一個虛擬單片機實訓室。在進行聯調教學前需要將這兩款軟件關聯起來。首先，按默認的路徑安裝好軟件。安裝完畢，把C：＼Program Files＼Labcenter Electronics＼Proteus 6 Profession

al＼MODELS＼目錄下的 VDM51.dll文件復制到 C：＼Keil＼C51＼BIN文件夾下。用記事本打開Keil 根目錄下的 TOOLS.INI 文件，在[C51] 欄目下加入 TDRV3=BIN＼VDM51.DLL （“Proteus VSM

Monitor-51 Driver”）。 接著，設置keil軟件，把“C：＼Program

Files＼Labcenter Electronics＼Proteus 6 Professional＼SAMPLES”的

“8051 LCD Driver”文件夾復制到新建的Proteus文件夾下。運行keil程序，在“8051 LCD Driver”文件夾下建立一個新的名為

8051 LCD Driver工程。單片機的型號選擇AT89C52，把

LCDDEMO 文件加到“Source Group 1”組里。點擊工具欄的

“option for target”按鈕，在出現的對話框里點擊“Debug”，在右欄上部的下拉菜單里選中“ Proteus VSM Monitor-51 Driver”，還要點擊一下Use前面的小圓點。再點擊"Setting"設置通信接口，在Host后面添上“127.0.0.1”，如果用的不是同一臺電腦，在這里添上另一臺電腦的IP地址（另一臺電腦安裝Proteus）。 在

Port后面添上“8000”。點擊“OK”按鈕即可。把工程編譯一下。最后設置Proteus。運行Proteus的ISIS，鼠標左鍵點擊菜單

“DEBUG”，選中“use romote debuger monitor”。點擊菜單“File”，再點擊“Load Design”，導入“8051 LCD Driver”文件夾下的

LCDDEMO.design文件。以上操作既可以將兩個軟件關聯起來。再通過多媒體設備，在上理論課的時候就能在課堂上使學生能清楚地看到由Proteus模擬出來的硬件系統，通過keil 軟件運行程序后，控制的效果就能夠很清楚的展現在學生面前。課后，學生也可以在自己的電腦上進行聯調，通過模擬硬件和軟件的結合，使學生更生動的看到自己編寫程序的控制效果，提升學生的學習興趣和學習效率。這種方式我們可以稱其為虛擬實驗室的的教學方式，它的硬件投入非常小，只需要一臺計算機。

（3）使用先進的教學儀器——實驗臺（硬件模擬）。如天煌科技開發的單片機實驗臺，實驗臺上的實驗板集成了很多的硬件功能模塊：如8位LED、漢字顯示屏、點陣顯示器、數碼管、鍵盤等。在實驗課時，學生可利用配套的實驗指導書來完成各種實驗。

（三）實驗課上需要注意的地方。上文闡述的三種方式重在說明在不同的教學條件下不同的實踐的方法。但并不是說有了方法就能有好的教學效果。在實踐過程中，作為教師要合理地引導學生，不能好高騖遠，應遵循從易到難，慢慢推進的原則。在實驗過程中要注意以下幾點：（1）不能讓學生完全按照實驗指導書進行實驗，因為學生一般根據實驗指導書上的實驗原理、流程圖和硬件連線在實驗箱上來完成實驗，動手和思考的機會很少。這就造成一方面學生缺乏對硬件的認識，另一方面不利于學生在動手能力以及綜合應用能力方面的培養。（2）要因材施教。學生對單片機課程掌握和理解的深度不同，對實驗內容的理解程度也不同。單純地讓學生按照實驗指導書所布置的內容完成實驗，不能很好地提高不同層次學生綜合應用知識的能力。此時，應采取分層次教學，即將實驗內容分為基礎實驗、綜合性實驗及設計性實驗3種實驗層次體系?；A性實驗主要是完成指導書上給定的實驗內容。綜合性實驗要求每個學生完成具有一定難度的課程設計內容。設計性實驗要求學生開發一個簡單的系統。教師根據實驗完成的不同情況給出不同的成績，從而激發學生學習單片機的熱情和興趣。（3）開放思想。要引導學生充分發揮自己的想象力，將自己的想法用程序表達出來，通過實驗設備把控制效果顯示出來。這樣能使學生在整個過程中獨立起來，自己思考自己動手，把實驗當成娛樂，以更大的熱情來投入學習。

四、結束語

單片機的教學應突出教學的自主性、開放性和創新性。建立以學生為主體、教師為主導，以層次化、模塊化、全面開放的新的教學模式。單片機的教學要注重理論和實踐的結合。理論課時和實驗課時要合理搭配。學好理論的同時，利用Proteus、keil等軟件或利用實驗儀器進行軟件模擬實驗和硬件模擬實驗。在實驗過程中按照理論學習的進度從易到難，按學生知識掌握程度的不同，分層次教學，才能取得良好的教學效果，提高學生對單片機的學習興趣和綜合能力。隨著計算機技術的不斷發展，還要不斷改進實驗教學方法，以適應社會發展的需求。

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