王學(xué)忠

摘要：該文主要針對在片機(jī)課程教學(xué)過程中存在的問題，提出了新的教學(xué)方法，即項目式模仿教學(xué)法。該教學(xué)方法能夠把理論與實踐相結(jié)合，邊理論邊實踐，邊學(xué)習(xí)邊模仿，是直觀教學(xué)、實踐教學(xué)、情景教學(xué)和仿真教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。通過該教學(xué)方法，學(xué)生們不僅牢牢地掌握了所學(xué)的內(nèi)容，而且學(xué)習(xí)的興趣也提高了、學(xué)習(xí)也變得輕松了、綜合能力也有了較大的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；模仿；教學(xué)法；項目式

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 章編號：1009-3044（2016）25-0137-03

1 背景

《單片機(jī)技術(shù)》這門課程對電子、通信、自動控制、機(jī)電等工科專業(yè)的學(xué)生來說是一門非常重要的課程，但是很多學(xué)生都普遍感到這門課很難學(xué)，聽不懂，老師也覺得這門課不好教。我想原因是多方面的，復(fù)雜的。一方面，學(xué)生的基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)的興趣不高，缺少了學(xué)習(xí)的積極性和主動性；另一方面，老師的教學(xué)方法沒有與時俱進(jìn)，仍然是一支粉筆、一本書，從頭講到尾，整個教學(xué)過程缺少了學(xué)生參與，不能夠很好地理論聯(lián)系實際，自然吸引不了學(xué)生。因此要教好單片機(jī)這門課程，首先就要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，要充分利用現(xiàn)有的多媒體技術(shù)、單片機(jī)仿真軟件和單片機(jī)開發(fā)板等實驗室設(shè)備和條件，把理論與實踐有機(jī)地結(jié)合起來，使抽象的內(nèi)容具體化，復(fù)雜內(nèi)容簡單化，讓同學(xué)們看得見，摸得著，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到事半功倍的效果。

下面以單片機(jī)教學(xué)過程當(dāng)中最常用的霹靂燈項目為例，介紹項目式模仿教學(xué)法在整個單片機(jī)教學(xué)中的過程。

2 項目的設(shè)計要求及工作原理

2.1 項目的設(shè)計要求

所謂“霹靂燈”就是指八個發(fā)光二極管（LED燈）排成一排，任何時候只有一個發(fā)光二極管亮，其他都是滅的。燈亮的順序先是從左到右依次點亮，間隔時間為1秒，然后再從右到左依次點亮，如此反復(fù)。八個發(fā)光二極管由單片機(jī)的P0端口驅(qū)動。當(dāng)P0端口的某位為0時，對應(yīng)的LED燈點亮，反之為1時，對應(yīng)的LED燈熄滅。

2.2 實際電路展示

老師在課堂上首先把制作好的“霹靂燈”電路的實物拿出來，并接上電源演示給同學(xué)看。為了方便展示，可用四節(jié)1.5v電池串聯(lián)作為單片機(jī)工作電源，現(xiàn)場實物演示。同學(xué)們看到8個LED燈從左到右，再又從右到左的流水效果，都感覺十分新奇，自然學(xué)習(xí)的興趣也就提高了。這時，老師就可以從電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、制作方法等方面一步步展開教學(xué)了。

2.3 工作原理

要達(dá)到該項目的地，方法有很多種，最終的目的都一樣，就是如果左循環(huán)只要將單片機(jī)的P0口先送11111110（即0xfe），0亮，1不亮，然后再循環(huán)左移變成11111101（即0xfd）……依次類推，最后送入01111111（即0x7f）；如果是右循環(huán)只要將單片機(jī)的P0口先送01111111（即0x7f），然后再循環(huán)右移變成10111111（即0xbf）……依次類推，最后送入11111110（即0xfe）。在這里我們可以利用左移后在利用OR運算，即LED=（LED<<1）|0x01指令，就可以實現(xiàn)將11111110變成11111101，同理，在進(jìn)行右移時，可利用LED=（LED>>1）|0x80指令。當(dāng)然，也可以利用C51自帶_crol_（） （循環(huán)左移）和_cror_（） （循環(huán)右移）的庫函數(shù)指令來實現(xiàn)。

3 項目的硬件電路設(shè)計

3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計

單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計主要包括時鐘電路，復(fù)位電路，電源電路以及存儲器引腳處理電路。51系列單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)具備振蕩電路，只要在單片機(jī)的18、19兩個引腳連接簡單的石英晶體與電容組成的并聯(lián)諧振回路即可。如圖1所示，時鐘電路主要包括C1、C2和CRYSTAL（晶體）。單片機(jī)的工作頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，一般工作頻率為0～24MHZ，而本項目設(shè)計中采用的是12MHz。電容C1、C2一般取30pF左右，電容的大小對工作頻率的影響很小，只起微調(diào)的作用。

復(fù)位電路如圖1所示，主要由電容C3、電阻R1和按鈕開關(guān)PB組成。復(fù)位端（Reset）是單片機(jī)第9腳，當(dāng)該引腳上出現(xiàn)2個機(jī)器周期的高電平就可產(chǎn)生復(fù)位動作。因本電路中采用的是12MHZ晶振，2個機(jī)器周期約為2us時間。而在復(fù)位電路中使用的電阻R1為100KΩ，電容C1為0.1uF，其充電的時間常數(shù)遠(yuǎn)大于2us的時間，所以足以使單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位的動作。電容兩邊并聯(lián)的按鈕開關(guān)PB是一個手動復(fù)位開關(guān)，當(dāng)按下PB后，約產(chǎn)生10ms左右的高電平脈沖，同樣起到復(fù)位的動作。

3.2 “霹靂燈”電路的設(shè)計

如圖1所示，“霹靂燈”電路主要包括八個發(fā)光二極管D1～D8和排阻RN1組成。發(fā)光二極管通過排阻RN1分別接到單片機(jī)的P1口，排阻RN1在這里起到限流作用，通常取150Ω～470Ω之間。

4 軟件的設(shè)計、仿真和調(diào)試

4.1 流程圖

如圖2所示。

4.2 程序設(shè)計、編譯、調(diào)試和仿真

5 實際電路的演示

當(dāng)通過Keil C軟件調(diào)試/仿真功能正常后，就可以使用在線仿真器進(jìn)行在線仿真，看是不是達(dá)到預(yù)期的效果，如果有問題，則反過來再仔細(xì)檢查線路的連接和程序，直到問題解決為止。若沒有在線仿真器也可以直接把hex文件通過專門的數(shù)據(jù)線和程序下載到單片機(jī)芯片中，再按照圖1的原理圖用面包板和導(dǎo)線把各個元件連接起來，以取代在線仿真器，然后送電以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。在這里我們用的單片機(jī)應(yīng)采用89S51/89S52系列的單片機(jī)，因為這種系列單片機(jī)采用的是Flash技術(shù)的內(nèi)存，只要5V電壓即可刻錄與擦除，可以反復(fù)擦除達(dá)1000次以上。圖6為具有USB下載功能的單片機(jī)開發(fā)板，通過此開發(fā)板可以很方便地把編寫的程序燒錄到單片機(jī)的芯片里去，再通過面包板、把元件按圖1所示用導(dǎo)線連接起來，達(dá)到預(yù)期的效果。

6 學(xué)生模仿制作

當(dāng)實際電路演示成功后，學(xué)生各個興趣都很高漲，躍躍欲試，都想自己親自試一下。趁著學(xué)生興趣正濃時，適時地發(fā)給學(xué)生一些元器件、導(dǎo)線和面包板，讓學(xué)生對照原理圖去模仿連接電路、按老師剛才講的過程一步步去模仿編程、調(diào)試和下載等。當(dāng)然，學(xué)生在模仿制作過程當(dāng)中肯定會出現(xiàn)不少問題，例如二極管的正負(fù)極接錯、單片機(jī)引腳弄錯、編寫的程序有問題，不能順利通過編譯等等。當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)問題時，提倡學(xué)生自己去查找原因，找資料或相互之間討論，實在找不到原因時老師才給予幫助。當(dāng)學(xué)生模仿制作成功后，就會感到十分有成就感，同時學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣也就逐漸提高了起來。

7 結(jié)束語

通過項目式模仿教學(xué)法，使學(xué)生從最初的簡單項目“點亮一個發(fā)光二極管”開始模仿制作到定時中斷、數(shù)模轉(zhuǎn)換等較為復(fù)雜的項目學(xué)習(xí)，最終完成教學(xué)大綱所規(guī)定的內(nèi)容。這種教學(xué)模式改變傳統(tǒng)的只重理論不重實踐方法，把理論與實踐有機(jī)地結(jié)合起來。從理論到實踐，再從實踐到理論正是項目式模仿教學(xué)法的精髓所在，它是直觀教學(xué)、實踐教學(xué)、情景教學(xué)和仿真教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。通過一段時間的模仿后，學(xué)生的讀圖能力、動手能力、分析解決問題的能力都得到較大地提高，興趣也變得很濃，再也感覺不到單片機(jī)很難學(xué)了，老師教起來也感到輕松很多。

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