單片機實驗教學改革探討

王愛華

(上海師范大學信息與機電工程學院，上海 201418)

單片機課程是電子類專業的必修課程，實驗教學中有內容簡單和實驗箱陳舊等問題。學生按部就班地上課和做實驗，學生學習積極性不高。

一、單片機實驗教學改革的重要性

學生通過實驗驗證才能更好地掌握理論知識，通過實驗教學改革，使得學生高效率學習單片機，能夠有效激發學生的學習興趣，提高學生的調試和設計能力，培養學生的實踐能力。

二、單片機實驗教學中存在的一些問題

以前理論課時多，實驗課時少，學生覺得這門課枯燥泛味。存在實驗內容簡單、教學儀器有限、實驗方法單一、理論實踐脫節等問題，學生做實驗的時候按實驗指導書接幾根線，很快完成實驗，實驗報告敷衍了事。考核方式不全面，實驗考試占比例小，期末筆試占比例大。

三、單片機實驗教學改革的探討

(一)整合單片機實驗教學內容

實驗用IAP15W4K58S4芯片，是宏晶科技提供的。采用C語言編寫程序，在以前開設的驗證性實驗的基礎上增加難度高的實驗，實驗有：I/O口、外部中斷、定時器/計數器、串口通信、A/D轉換、步進電機以及LCD(1602)顯示實驗等。

(二)單片機實驗教學方法的改革

選擇Proteus 和keil uvision5軟件組成虛擬實驗系統，學生在課外用這兩個軟件對自己編寫的程序進行仿真調試，通過微信、QQ和教師互動。在實驗課上改用開發板調試。實驗內容有基礎題和提高題。教師適當地運用講授法、討論法、練習法等教學方法，啟發學生勤思考和勤動手。學生調試出程序的時候，自豪感油然而生。教師不僅要講解實驗內容和回答學生提問，而且每堂課都要仔細檢查學生實驗結果并打分。學生還可以在課外時間進入開放實驗室，編寫和調試程序。教師每周有固定的課外坐班答疑時間，教師要鼓勵學生多參與各類電子競賽，以學促賽，以賽促學。

(三)單片機虛擬實驗系統的構建

學生在課外用Proteus軟件畫原理圖，在keil uvision5中建立新的設計工程，添加新的.C文件到當前工程，把經過編譯后生成.hex文件加載到51單片機中，然后進行系統仿真。因為Proteus軟件無法仿真IAP15W4K58S4單片機，所以進入實驗室后需要稍微改變程序，然后在開發板上調試出實驗結果。

(四)完善課程考核方式

教師在每次實驗中逐個查看學生實驗現象并打分，很多學生為了得到高分，專心細致地調試程序。課程總評成績根據出勤、實驗、作業、上機考及筆試等計算，實驗考試占比例增大，期末筆試占比例減少。

(五)更新單片機開發板

用宏晶科技的開發板做實驗，使用STC官方軟件下載程序。以下是IAP15W4K58S4通道P1.1輸入的模擬量，A/D轉換后的結果(模擬電壓形式)顯示在數碼管上的實例，P0口輸出段碼，P2口輸出位碼。部分程序如下：

void main(void)

{u32 Vin=0； u16 ADval=0；

Pin_Mode()；ADC_Initial()；

while(1)

{ADval = ADC_Convert()；

Vin = VCC * ADval/1023；

Da_Buf[0]= Vin % 10；

。。。。。。//省略

SEG7_Display()；}}

u16 ADC_Convert(void)

{u16 ADC_Da = 0；

while((ADC_CONTR & 0x10)!= 0x10)；ADC_CONTR = 0x81；

ADC_Da=(ADC_RES << 2)|(ADC_RESL & 0x03)；

ADC_CONTR = 0x89；return ADC_Da；}

圖1 A/D轉換后的結果顯示在數碼管上

四、結論

通過更新上課教材、實驗教材以及實驗開發板，更新實驗內容，增加實驗課時，運用新的教學方法，改革實驗考核方式，培養學生的學習興趣，提高學生的設計能力和創新能力，取得了較好的教學效果。