“單片機嵌入式教學實訓平臺”在項目教學法中的應用

呂寧　康企堯

摘 要：本文介紹了自主研發的單片機教學成果“單片機嵌入式教學實訓平臺”在項目教學法中的應用。它把單片機豐富多彩的小型產品作為項目與理論教學、技能實訓、課程設計和畢業設計有機的融合在一起，將具體項目涉及的各個知識點融于學生的項目實踐過程中，使教學內容更直觀、易懂、易掌握。

關鍵詞：單片機 教學實訓平臺 項目教學法

在單片機基礎及應用課程教學中，學生普遍反映內容太抽象、概念多、指令不易記、編寫程序難以下手，教師的課堂教學效果也不理想。我們從單片機課程特點出發，開發了“單片機嵌入式教學實訓平臺”，采用項目教學法進行了應用，取得了良好的教學效果。

一、單片機嵌入式教學實訓平臺的組成

“單片機嵌入式教學實訓平臺”由MCS-51系列單片機數據采集、數據處理、數據顯示、在線仿真器等多個項目組成，包括6個基本項目：①流水燈控制：通過STC89C52單片機P1口（通過繼電器驅動）外接8只220V40W彩燈，使之產生多種亮滅的效果，來模擬霓虹燈的變化情況。②8位數碼管數字鐘：用加1、減1、設置時間三個按鍵，使用8位4英寸數碼管，采用單片機中斷、定時、動態掃描技術，實現一個可以調控時間的實時電子時鐘，其顯示格式為：時-分-秒 ××-××-××。③單片機電子琴：按下15個按鍵，分別可以發出C大調的聲音，模擬電子琴。按下自動奏樂鍵，可以播放預先按一定規律編制好程序的樂曲（通過功放驅動揚聲器）。④模擬倒計時交通燈：模擬十字路口的交通燈，實現東西與南北兩個方向輪流點亮紅、綠、黃信號燈，每次持續時間30秒。當綠燈倒計時到6秒時，進行3秒的閃爍，然后再有3秒的黃燈過渡，接著轉換為30秒紅燈倒計時。用兩位4英寸數碼管顯示倒計時時間。⑤16×16點陣（每個點陣由5mm的發光二極管組成）圖形漢字顯示：每次顯示一個漢字，逐個滾動左移顯示“江蘇省常州技師學院單片機嵌入式教學實訓平臺在項目教學法中的應用”。⑥液晶顯示（1602 LCD字符顯示、12864 LCD圖文漢字顯示）。3個綜合項目：①實時溫度濕度測量顯示。②超聲波測距。③語音控制家電（電燈、電風扇、音樂播放）。

所有基本項目和綜合項目都可以通過在線仿真器與PC機的RS232串行口相連，進行在線仿真。

二、單片機嵌入式教學實訓平臺在項目教學法中的應用

我們將“單片機嵌入式教學實訓平臺”在單片機基礎及其應用課程中，采用項目教學法進行了應用。

當教師在教學中講解單片機硬件知識和指令時，可以通過演示“單片機嵌入式教學實訓平臺”上的某些項目，把抽象變成直觀，把枯燥變得有趣，將抽象理論和實物演示相互穿插，這種“寓理論于演示中”的教學方法，提高了學生的學習興趣。例如在講授單片機并行I/O接口時，就以STC89C51單片機P1口組成的“流水燈控制”項目為實例，向學生詳細分析該系統的軟、硬件工作原理，分別用“傳送指令”“位操作指令”“移位指令”“查表指令”等不同的指令完成流水燈控制。學生們在觀看了教師的演示和聽講了有關知識的講解后，可以利用PC機中的Keil-uVision2仿真軟件通過RS-232串行口連接到“單片機嵌入式教學實訓平臺”上的在線仿真器，現場進行編程，實時仿真程序的運行結果，接受全班同學的評價。學生還可以根據教學計劃，模擬“單片機嵌入式教學實訓平臺”上的某些基本項目或綜合項目，用萬能板制作項目實物，實現“教、學、做”合一。當看到自己親手設計、焊接、編程、調試好的項目作品時，學生們充滿了內心的喜悅，獲得了極大的成就感，更加激發了學好單片機的積極性。

“單片機嵌入式教學實訓平臺”上的多樣化項目（即6個基礎項目和3個綜合項目）可供不同階段學習單片機的學生使用。對于學習單片機初、中級階段的學生，可以選擇基本項目，配合在線仿真器，通過編程、仿真和調試，完成單片機基礎知識的學習；也可以仿照教學實訓平臺上的項目提供的原理圖和參考程序，在萬能板上制作實物，練習電路的設計、安裝、焊接、調試和編程。對于課程設計（或畢業設計）階段的學生，可以在教師指導下，以“單片機嵌入式教學實訓平臺”上的綜合項目為參考，將基礎項目進行組合，進行小型單片機電子產品軟硬件設計和制作，為將來從事單片機產品設計、開發、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]蔡朝洋.單片機控制實習與專題制作[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[2]張毅剛，彭喜源，譚曉昀等.MSC-51單片機應用設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2009.

[3]吳言.項目教學法[J].職業技術教育，2003（7）.

（作者單位：呂寧，江蘇省常州技師學院；

唐企堯，江蘇金馬揚名信息技術有限公司）