基于微機原理課程的實踐性教學環節

　　摘 要： 為了使學生更好地掌握微機原理這門課程，大部分學校都開設了微機原理實訓課程，但是該實訓課程如何開設，開設的內容、學時又如何確定，實訓過程中應如何管理學生和材料等一直困擾著老師。本文作者根據多年對微機原理實踐性教學環節的經驗，列舉了微機原理實訓課程的重點教學內容和管理方法。
　　關鍵詞： 微機原理 單片機 時鐘電路 數碼管時鐘
　　
　　開設微機原理課程實踐性教學環節的目的，主要是通過動手來鞏固所學的微機原理知識，因此在實踐性教學環節中，開設的實訓課程題目應涉及單片機最小系統設計、A/D轉換、D/A轉換、總線擴展（8255）等。實訓學時一般為2周，任務安排第1天以教學為主，介紹實訓課程題目的相關知識。第2天開始陸續發放材料，第一周基本以焊接為主，第2周開始自行調試，最后2天驗收，驗收以作品效果、答辯情況和提交報告的質量為主。在實踐過程中，學生根據自己的能力和興趣愛好來選擇相應的課題方向。這里介紹最小系統的設計。對于單片機最小系統設計，給出的設計題目是數碼管時鐘電路設計，該課題涉及的內容有：上電復位電路、震蕩電路、鍵盤掃描，數碼管動態掃描等。難度適中，能滿足學生利用單片機設計時鐘的想法，適合不同層次的學生來設計和學習。
　　1.時鐘電路硬件的設計
　　LED數碼管時鐘電路采用24h計時方式，時、分、秒用六位數碼管顯示。并有按鍵處理模塊來進行時、分、秒的調試。數碼管時鐘電路如圖1所示，其采用AT89C51單片機最小化應用設計，6個LED顯示采用動態掃描方式實現，顯示時、分、秒。P0口輸出段碼數據，P2.0—P2.5口作掃描輸出（需接上拉電阻），為了提供LED數碼管的驅動電流，用三極管9012和芯片74LS244來驅動輸出，增加共陽極數碼管的亮度。為了提高秒計時的精確性，利用12MHz晶振來T0定時中斷。
　　2.系統軟件程序的設計
　　電子時鐘的系統程序由主程序和子程序組成，主程序包含初始化設置、按鍵處理、數碼管顯示模塊等。子程序包括要編寫的定時器/中斷服務子程序，在定時器/中斷服務子程序中進行對時鐘的調整。具體程序可上考試周刊網教學資源庫下載。
　　（1）主程序
　　主程序流程圖如圖2所示，主程序對顯示單元和定時器/計數初始化，然后重復調用數碼管顯示模塊、按鍵處理模塊，當有鍵按下時，轉入相應程序。
　　（2）按鍵處理模塊
　　按鍵處理設置為：如沒有按鍵，則時鐘正常走時。當按下S1時進入調分狀態，時鐘停止走動；按下S1、S2來進行加一減一操作。繼續按S1鍵可分別進行分和小時的調整，最后按S1鍵退出調整狀態，按鍵功能還可以自行調整、創新，如加入秒表顯示、定時等功能。
　　（3）定時器/計數器T0中斷服務程序
　　定時器/計數器T0用于時間計時，選擇方式1，重復定時，設定時間為50MS，定時時間到則中斷，定時中斷程序為：（MOV TMOD，#11H）（MOV TL0，#0B0H）（MOV TH0，#3CH），在中斷服務程序中用一個計數器對50MS計數，計20次則對秒單元加1，秒單元的計數器加到60則對分單元加1，同時秒單元清0；分單元的計數器加到60則對時單元加1，同時分單元清0；時單元的計數器加到24則對時單元清0，標志一天時間計滿。定時器/計數器T0中斷服務程序流程圖如圖3所示。
　　3.總結
　　任何理論知識都來源于實踐，理論知識也只有在實踐中，才能得到強化并真正發揮指導作用。學生經過實踐性教學環節的鍛煉，通過焊接、板路設計、元器件的認識、程序的編寫和調試，能夠對微機原理課程有很深的認識。通過一些小制作更能提高學生對該課程的熱衷程度，對學生的現在及將來都有很大的影響。較多的學生實踐教學環節結束后再回來要回自己的作品，說是拿回去放在自己的床前，可以用3節干電池供電來顯示時間，以做留念。
　　
　　參考文獻：
　　［1］中國機械工業教育協會組編.微機原理與應用［M].北京：機械工業出版社，2005.
　　［2］朱定華，戴汝平.單片微機原理與應用［M].北京：北方交通大學出版社，2003.
　　［3］陸紅偉，微機原理實驗與課程設計指導書［M].北京：中國電力出版社，2006.
　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文