單片機綜合實驗開發板設計研究

汪勇

摘要：為了加強實踐教學的效果，為學生全面展示單片機實驗開發板設計。單片機實驗開發板的組成部分主要有電機驅動板，八鍵按鍵板，小系統板，GPS模塊以及LED顯示板等。各個組成部分之間具備不同的功能，并且在實際使用期間能夠進行隨機搭配。在實踐教學當中，需要全面創新教學方法，通過任務驅動教學法為學生講解相關知識，并且按照實際教學內容設計針對性的實驗環節，在完成以上工作之后需要在學生群體當中進行調研，收集反饋意見，并且需要全面分析研究問卷調查結果。這樣才能采取科學方式創新教學方法，使學生全面了解我要單片機開發板設計的各項內容，并且能夠加強單片機的設計效果。

關鍵詞：單片機；實驗開發板；教學內容；設計要點

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）36-0116-02

單片機最早出現在20世紀70年代的，隨著科學技術的不斷發展，單片機已經廣泛應用于計算機技術當中，并且為辦公自動化，消費產品，通信行業，工業控制等領域提供服務。隨著單片機的廣泛應用，在較大程度上提升了社會對該領域人才的需求。學習單片機技術方面課程，就需要學生全面了解姐相關軟件知識和硬件知識。

1 單片機教學的發展現狀

按照長期的教學經驗可以看出，由于單片機技術課程存在就多理論性知識，學生在學習期間常常會感到抽象難懂，因此需要在教學期間開展較多實踐活動。在對較多學校進行調查分析，發現大部分學校在開展單片機實驗時都采用單片機實驗箱進行操作。然而該種實驗方式存在較多弊端，由于在實際實驗過程中需要使用實驗箱，因此存在較多的驗證性實驗，這就導致學生無法通過實驗箱進行設計性或者綜合性的實驗。其次，由于不斷更新的計算機操作系統，導致較多的實驗無法與計算機系統進行配套使用，這樣就阻礙了實驗順利開展。這次發展背景下需要不斷更新版本，這樣就極大影響了學生的實驗熱情。在完成實驗之后，還有部分學生沒有真正掌握綜合調試計算機軟件系統和硬件系統的各項操作。為了提升教學效果，需要全面改革教學實踐環節，并且在實際教學當中和臨時用即時教學法和任務驅動法，科學設置各項課程，使學生能夠全面掌握單片機設計開發知識。由于大部分學生在初次設計智能系統時存在較大的難度，因此，在實際實行教學方法時可以借鑒其他學校的先進教學方法，之后按照學生的實際情況設計針對性的教學模式，全面提升學生的動手能力，使單片機教學更加具有全面性和系統性。

2 單片機綜合實驗開發板設計

2.1 綜合實驗開發板設計思路

我校實行的單片機教學主要是MCS251機型，開展實驗開發板主要是為了加強學生動手能力，并且在此基礎之上使學生全面掌握單片機軟件編程支持，具備充分的設計開發能力，能夠獨立進行硬件系統搭建。在使用系統可編程技術時能夠綜合調試軟件系統和硬件系統，及時排查和處理系統出現的故障。

2.2 綜合實驗開發板

在前期設計期間，需要對市場上的單片機開發板進行調研，結果發現，大多數單片機都存在復雜的功能，無法適用于學生群體當中，并且具有昂貴的價格。我校開發板主要核心為系統可編程單片機芯片，給單片機能夠下載和運行程序，并且能夠對心編寫的程序進行隨時調試，這樣就不需要使用燒寫器和仿真器，較大程度上提升了學生的學習興趣。并且可以通過插針將32個輸出端口和輸入端口引出，這樣就方便使用戶外擴電路，還需要結合復位電路，晶振，電源等設備，這樣就能夠那熊成完整性的單片機最小系統，只要插上電源就能運行。在實驗開發板上還設計了串口轉換電路，溫度傳感電路，蜂鳴電路以及接口電路。以上電路都能夠成為開發板上的可供選擇的資源項目，在對其選擇時主要是利用短路跳線帽實現，如果在實際設計期間沒有用到以上資源，并且沒有使用跳線帽，會導致一上電路不占用口線資源，這樣就是輸入端口和輸出端口向外部擴展。

實驗開發板主要是一種單面板，有薄纖板制成，主要為元件焊接和PCB電路，在元件焊接面繪制原理圖，這樣有助于學生了解電路。為了能夠符合多樣化的系統擴展需求，單片機綜合實驗開發版不僅具備小系統板，還設置了相應的LED顯示屏，電機驅動板，GPS模塊以及八鍵按鍵板等。學生可以按照多樣化的電子系統設計要求，有效組合各個板塊，還需要焊接重要元器件，對其進行自行擴展和調試。之后再與應用程序和ISP下載軟件進行配合，這樣就能完成電子產品開發設計。

3 綜合實驗開發板使用效果以及科學評價

3.1 綜合實驗開發板使用效果

此次研究主要是完善和改建最初的實驗開發版本，現階段已經進行到第二版本，并且大力應用到學生設計當中。在完成單片機理論教學和實驗教學之后，使學生集中學習提單片機綜合實驗開發版的相關設計課程，在實際設計當中，給予學生多個設計項目，主要包括設計溫度測量系統，數字鐘，音樂播放系統以及車輛計價系統等，學生可以根據自己興趣選擇相應的設計題目。用任務驅動法教學模式，在較大程度上提升了學生的學習主動性。在實踐教學當中，要求學生了解開發板電路設計內容，并且能夠獨立對部分電路進行擴展，借助于軟件功能。在實際設計期間，學生的反饋信息都比較良好，大多數學生都表示實驗開發版的設計操作性較強，還能夠幫助其加深了解單片機理論知識，全面掌握單片機軟件系統和硬件系統的設計方法。在實行實踐教學一段時間之后，需要考核學生的專業技能，根據此次考核結果顯示，然后所有學生都在規定時間內高質量地完成了設計任務，并且呈現出優質的設計效果。

3.2 綜合實驗開發版的科學評價

在完成課程設計之后，需要對開發版的功效進行科學評價，有利于改善開發版的各項功能，全面加強實踐教學的效果。在實際評價期間，學校邀請了相關專家參與評價。在此次對單片機綜合實驗開發板設計。作品進行評價，結果顯示，有32%的學生設計作品為優秀，有68%的學生設計作品為良好，沒有出現一般和較差。大多數學生設計的作品都具備較強的針對性，在附屬功能方面都表現良好。你在對設計作品性能進行測試時，大多數學生的作品都具有穩定的性能和可靠性。在拓展性方面也表現出較好的效果。通過此次作品設計活動，能夠全面提升學生的動手能力，有助于開發和研究單片機各項系統功能，在較大程度上提升了學生的學習積極性。

4 結束語

綜上所述，單片機屬于應用性較強的課程，在其接口技術方面也有較高的要求。在開展單片機課程活動時，需要不斷改革和創新教學模式和方法，全面落實教改項目。并且在實際進行單片機教學時能夠更加全面，系統地為學生講解相關理論知識，全面提升學生對單片機綜合實驗開發板設計的學習積極性，通過長時間的實踐教學結果可以看出，單片機教學和課程建設方面都取得了比較好的成績。本文在探討分析，單片機綜合實驗開發板設計時，主要是通過介紹單片機技術的優勢缺點，在此基礎上，詳細闡述了單片機綜合實驗開發板設計各項內容，最后對該項設計內容進行科學評價和效果分析，希望能夠借此次研究，對單片機設計方面。課程教學提供參考性價值。

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