項目教學(xué)法在單片機(jī)外部中斷教學(xué)中的應(yīng)用

劉星慧

摘 要：本文以項目教學(xué)法在單片機(jī)外部中斷教學(xué)中的應(yīng)用為例，介紹了采用萬能板設(shè)計基于單片機(jī)控制的紅外二極管感應(yīng)報警計數(shù)器課程教學(xué)項目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，突破重點難點，提高教學(xué)效果的方法。

關(guān)鍵詞：項目教學(xué) 單片機(jī) 外部中斷 紅外感應(yīng)

一、采用萬能板設(shè)計項目進(jìn)行一體化教學(xué)

學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)的主要目的是掌握單片機(jī)硬件電路的設(shè)計和單片機(jī)程序的設(shè)計方法。如果采用萬能板設(shè)計項目，學(xué)生可以根據(jù)原理圖直接在萬能板上焊接產(chǎn)品，既掌握了識別單片機(jī)電路圖的能力，又提高了單片機(jī)電路制作的技術(shù)，直接提高了單片機(jī)硬件電路的設(shè)計技能。

當(dāng)單片機(jī)硬件電路制作完成后，就可以編寫程序，借助于單片機(jī)ISP下載線可以直接在電路板上調(diào)試程序，這種教學(xué)模式完美地解決了教學(xué)成本高、實訓(xùn)時間短的問題。

二、項目設(shè)計激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

該教學(xué)項目基于單片機(jī)控制的紅外二極管感應(yīng)報警計數(shù)器，由紅外二極管感應(yīng)電路、單片機(jī)控制的二位數(shù)碼管顯示電路和報警電路構(gòu)成。當(dāng)用手移到紅外二極管上方，紅外二極管感應(yīng)電路就會產(chǎn)生一個信號給單片機(jī)，單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示加1，同時發(fā)出報警聲。

該項目的設(shè)計思路來源于企業(yè)的貨物自動計數(shù)設(shè)備，當(dāng)有貨物從紅外二極管前移動時，計數(shù)器自動加1，并發(fā)出提示聲音。如果應(yīng)用到企業(yè)的自動計數(shù)設(shè)備，數(shù)碼管應(yīng)該擴(kuò)展到八位，并增加抗干擾電路。

該教學(xué)項目從易到難，逐步提高，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，每當(dāng)完成一個項目就為學(xué)生增添一份成就感、自信心。

三、教學(xué)項目設(shè)計

教學(xué)項目設(shè)計必須以人的認(rèn)知規(guī)律為原則，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、破解教學(xué)難點、突出教學(xué)重點、循序漸進(jìn)，在不知不覺中掌握單片機(jī)知識和技能。

1.項目教學(xué)總體設(shè)計

教師講授了單片機(jī)最小系統(tǒng)、P0、P2口的使用、外部中斷0的使用后，就可以設(shè)計基于單片機(jī)控制的紅外二極管感應(yīng)報警計數(shù)器電路，設(shè)計框圖如下圖所示。

圖

2.硬件電路教學(xué)設(shè)計

在教學(xué)設(shè)計過程中，我們采用模塊化設(shè)計，根據(jù)框圖，一邊設(shè)計，一邊講解設(shè)計思路，讓學(xué)生充分理解每一部分的電路工作原理及設(shè)計過程。

紅外感應(yīng)電路可以以紅外發(fā)射管、紅外接收管、電位器、運算放大器LM358為核心構(gòu)成，作為單片機(jī)中斷信號的觸發(fā)電路。

數(shù)碼顯示電路可以采用P0口控制數(shù)碼管的段碼，P2口控制數(shù)碼管的位碼，采用動態(tài)掃描的工作原理實現(xiàn)該功能。

報警電路采用P2口的某一位輸出控制蜂鳴器的工作狀態(tài)。

3.應(yīng)用程序教學(xué)設(shè)計

在充分理解單片機(jī)硬件電路原理圖的背景下，講解單片機(jī)外部中斷的概念、中斷標(biāo)志、中斷控制寄存器、中斷程序設(shè)計思想等關(guān)鍵內(nèi)容，然后帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場編寫程序，從控制一位數(shù)碼管靜態(tài)顯示、二位數(shù)碼管動態(tài)顯示到基于單片機(jī)控制的紅外二極管感應(yīng)報警計數(shù)器的程序設(shè)計，從易到難，逐步提高，最終掌握中斷程序的編寫方法及技巧。

四、產(chǎn)品安裝與調(diào)試教學(xué)設(shè)計

1.根據(jù)硬件電路圖，焊接電路

用萬能板焊接單片機(jī)產(chǎn)品難度比較大，需要比較好的電子制作功底。在焊接的時候，學(xué)生一定要認(rèn)真理解電路原理圖的結(jié)構(gòu)，合理布置，設(shè)計好線路走向，教師可以提供成熟的產(chǎn)品范例給學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)。

2.產(chǎn)品調(diào)試

當(dāng)硬件電路焊接完成后，教師一定要要求學(xué)生對照電路圖，用觀察法、電阻法、電壓法等檢測硬件電路的正確性，并填寫硬件電路檢測報告，這是深入理解電路的有效方法，也是培養(yǎng)鍛煉一個單片機(jī)工程師的有效途徑。

在確保硬件電路沒有問題的情況下，我們可以用ISP下載線把單片機(jī)程序下載到單片機(jī)中。在正常情況下，接上電源（或者插上了USB接口的ISP下載線）后，就可以實現(xiàn)紅外感應(yīng)計數(shù)報警的功能。如果沒有達(dá)到預(yù)期效果，我們可以從以下幾個方面再次檢查硬件電路。

（1）電壓法：用萬用表直流擋檢測單片機(jī)的電源電路、復(fù)位電路、程序存儲器選擇電路等基本電路是否正確。

（2）電壓法：用萬用表直流擋檢測紅外感應(yīng)電路的信號輸出端的電壓是否會因手的影響而發(fā)生變化。如果沒有變化，就要著重檢查紅外感應(yīng)電路的每個元件的安裝正確性。

（3）電壓測試法：用5V直流電壓，測試數(shù)碼顯示電路和報警電路是否正常。

（4）芯片調(diào)試法：請教師用一個寫入了正確程序的單片機(jī)芯片調(diào)試，如果不能正常工作，說明程序有錯誤，需要修改程序。

教學(xué)實踐表明，經(jīng)過以上步驟的檢查、檢測后，基本上可以排除故障，實現(xiàn)預(yù)定功能。經(jīng)過整個項目教學(xué)，學(xué)生基本能掌握單片機(jī)外部中斷、數(shù)碼管顯示等知識和技能。

（作者單位：江西省冶金技師學(xué)院）