單片機實驗教學(xué)改革分析

張曉

摘要：在目前的計算機應(yīng)用領(lǐng)域，單片機因其獨特的優(yōu)勢被人們廣泛關(guān)注，而單片機方面有關(guān)的技術(shù)一直受到業(yè)界的關(guān)注和討論。全國的各大高校為了順應(yīng)其發(fā)展趨勢，紛紛開展了有關(guān)單片機的相關(guān)課程。學(xué)生通過對其實驗課的學(xué)習(xí)，可以學(xué)到相關(guān)的操作和應(yīng)用知識。但是存在一些原因，使其教學(xué)達不到理想的效果。所以需要對單片機實驗教學(xué)進行改革。因此本文對單片機實驗教學(xué)的現(xiàn)狀進行了分析，對提出了相應(yīng)的改革措施，希望有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：單片機；教學(xué)改革；現(xiàn)狀；措施

【中圖分類號】TP368.1-4

單片機是一種最簡單的電子計算機，在實際的生活中發(fā)揮著重要的作用，使得傳統(tǒng)的電子設(shè)備具有智能化、自動化的功能，從而提高了設(shè)備的運行效率。同時單片機又因其結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便的特點，在各大高校中的自動化、通信等專業(yè)得到了普遍的應(yīng)用。在實際的生產(chǎn)領(lǐng)域，單片機的性能的在不斷的提高、其構(gòu)造也在不斷的復(fù)雜化，復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理能力以及編程語言更加智能化，這就對單片機的實驗教學(xué)提出了更高要求。

一、單片機實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析

目前，在單片機的實驗教學(xué)的過程中，一般都是由老師在黑板或者是投影儀上，將在實驗指導(dǎo)書中有關(guān)實驗方面的內(nèi)容講解給學(xué)生，然后在試驗箱中進行操作，將實驗的結(jié)果演示給學(xué)生，最后讓學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書的步驟進行實驗。因單片機存在實踐性很強的特點，老師只是采取口頭講解的方法，導(dǎo)致一些概念學(xué)生不理解，而試驗箱的結(jié)果也會因?qū)W生的做法存在差別，從而影響其授課效果。

一般來說，現(xiàn)在單片機的實驗教學(xué)設(shè)備大多采用實驗箱或?qū)嶒灠宓姆绞剑鋵嶒瀮?nèi)容基本上是驗證性的基本實驗，如 I/O 口控制實驗、串并轉(zhuǎn)換、顯示與鍵盤及 A / D等[1]。其實驗的模式一般采用由實驗老師選擇一個實驗，然后由學(xué)生編寫程序，最后在實驗箱上進行連線操作，驗證其結(jié)果正確與否的方式。而在這其中就會存在一些問題，首先由于實驗箱的限制，會使得實驗的內(nèi)容受到限制，重復(fù)性比較高，學(xué)生之間的抄襲現(xiàn)象嚴重。經(jīng)常會出現(xiàn)一個做出來，全班都做出來了相同實驗的現(xiàn)象，達不到實驗的目的[2]。其次，由于實驗箱的使用時間過長，存在接觸不良等現(xiàn)象，就會導(dǎo)致實驗效果出錯，從而降低學(xué)生的興趣。最后，由于試驗箱只能放在實驗室，對于一些愛好學(xué)習(xí)的學(xué)生來說，想做實驗，會受到限制。因此必須對單片機的實驗教學(xué)進行改革，使其適應(yīng)當(dāng)前社會發(fā)展的需要。

二、單片機實驗教學(xué)改革措施

1、在單片機的實驗教學(xué)中采用多媒體軟件

多媒體教學(xué)的發(fā)展給實驗教學(xué)帶來了極大的便利，打破了傳統(tǒng)的老師采用黑板教學(xué)的方式。教師可以利用多媒體軟件直接進行各種實驗的演示，讓學(xué)生清楚的明白單片機的工作原理，實驗的原理以及操作過程。利用多媒體軟件技術(shù)，可以讓學(xué)生清楚的看到每個實驗的原理、步驟，從而實現(xiàn)了集語音、圖像等一體的教學(xué)模式。這樣不僅減輕了教師的負擔(dān)，而且提高了教學(xué)效率，帶動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

例如在閃爍燈的實驗中，教師就可以利用多媒體軟件來進行教學(xué)。閃爍燈實驗的任務(wù)就是在電路圖中的P1.0端口上接一個發(fā)光二極管L1，使L1不停的一亮一滅，且時間間隔為0.2秒。如果是用傳統(tǒng)的黑板教學(xué)，就會使得描述電路圖中端口的接線比較繁瑣，若利用多媒體軟件教學(xué)則可以利用軟件不僅可以將電路圖中的接線過程清晰的呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，而且可以將在閃爍燈這個實驗中的實驗原理、實驗流程以及程序設(shè)計都可以清晰的表現(xiàn)出來，有利于學(xué)生的理解，便于學(xué)生掌握有關(guān)實驗的知識，達到教學(xué)的目的。

2、引入 Proteus 仿真軟件

由于在利用實驗箱進行實驗時，一般只有單片機I/O的接線示意圖，學(xué)生只需要根據(jù)接線圖接好線就可以進行實驗，從而導(dǎo)致學(xué)生對外圍電路一點也不了解。如果利用Proteus 仿真軟件進行實驗，就可以達到讓學(xué)生熟悉單片機的外圍電路以及了解常用元器件使用方法的目的。Proteus 仿真軟件具有原理圖設(shè)計、電路仿真、軟件仿真的功能。Proteus虛擬仿真實驗還具有不需要實驗硬件設(shè)備就可以完成實驗的優(yōu)點。對于學(xué)生來說，計算機更容易普及，就可以不受實驗室條件的限制可以自由的開展實驗[3]。對教師而言，利用Proteus 仿真軟件進行教學(xué)，使得教學(xué)目的更容易實現(xiàn)。

利用Proteus 仿真軟件，可將復(fù)雜、難理解的概念形象化、具體化。例如在走馬燈這個基本的實驗，就牽扯到了中斷的概念。在設(shè)計走馬燈實驗的時候共分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分，其中硬件設(shè)計部分：首先使用89C2051單片機作為控制芯片，可以用P1端口作為控制端口，用來控制LED的點亮，其次用外部中斷0控制走馬燈的暫停和繼續(xù)操作，最后用定時/計數(shù)器T0來控制走馬燈閃爍的速度問題。這時教師可以利用Proteus 仿真軟件演示給學(xué)生看，首先給學(xué)生演示不加中斷的走馬燈實驗，可以看到由P1口控制LED燈的閃爍，其閃爍速度是由延時控制的。其次加上外端中斷，即用外部的按鍵控制走馬燈的暫停和繼續(xù)操作。最后加上定時/計數(shù)器來控制走馬燈的閃爍的速度，而此時的閃爍速度是由定時器控制[4]。其用Proteus 仿真軟件仿真的效果圖如圖1所示。這樣通過教師的演示操作，能夠讓了解中斷的概念，以及對外端終端和定時器的使用方法，達到教學(xué)實驗的目的。

結(jié)束語：

隨著電子科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的芯片不斷被研制出來并投入實際生產(chǎn)中，使得各種智能化的設(shè)備逐漸被帶入人們的生活中，給人們的生活帶來了極大的便利。隨之帶來的就是對硬件設(shè)備制造、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人才的大量需求[5]。各大院校通過對單片機實驗教學(xué)的改革，使得學(xué)生更容易對單片機有關(guān)的知識進行掌握，從而使自身的專業(yè)能力得到提升，促進學(xué)生的就業(yè)能力。

參考文獻：

[1]玄金紅，郭振環(huán). 單片機實驗教學(xué)改革實例[J]. 科技信息（科學(xué)教研），2008，04：17.

[2]李莉. 單片機實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 電腦與電信，2008，04：71-72.

[3]馮剛. 單片機實驗教學(xué)平臺的改革[J]. 計算機教育，2010，02：144-146.

[4]鄭曉霞. 淺談單片機實驗教學(xué)改革[J]. 青春歲月，2014，21：106.

[5]張鑫，張巖，楊莉，高群. 單片機實驗教學(xué)改革與探索[J]. 計算機教育，2007，08：28-30+40.