淺談技工院校學生入門單片機的方法

呂寧　肖振興　唐企堯

【摘 要】本文針對傳統的單片機教學中存在的問題，提出了了解必要的單片機知識、感知實際應用的單片機、多做軟硬件實驗的入門單片機三步驟，強調了學習單片機要注重實踐并采用循環學習法使之根深蒂固，為技工院校學生學習51單片機提供了有針對性的學習指導。

【關鍵詞】51單片機；技工院校學生；單片機一體化教學設備；實踐

隨著計算機技術、微電子技術的發展，單片機技術在工業自動化、智能儀器儀表、數據采集與處理、計算機控制系統及家電等領域被廣泛應用。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。

目前，技工院校的電類專業普遍已開設了單片機課程，大多采用的是MCS-51系列單片機，它的學習資料非常多，且學習成本很低。但是，調查到一些技工院校的單片機教學，是以單片機的結構為主線，先講單片機的硬件結構，接著是指令和軟件編程，然后是單片機系統的擴展和各種外圍器件的應用，最后再講一些實例。按照此種教學結構，技工院校的學生普遍感到難學，他們很多沒有接觸過計算機結構，甚至數字電路也是剛剛學完，要去學習單片機原理與結構、尋址方式，記住一百多條指令，設計流程圖編寫程序真是太困難了。學生從一開始學習單片機的“神奇”、“敬畏”、熱情高漲，到最后的“恐懼”、沮喪、放棄，覺得學習單片機的過程是一個不斷充滿挫折的過程，這就是為什么有“單片機難學”一說。下面作者根據多年單片機教學經驗，從學習、探索、實踐、進步這樣一條規律，談談技工院校的學生如何入門單片機。

1 了解必要的單片機知識

51單片機對于技工院校學生入門單片機是非常合適的。但是當教師講完概念，講指令，講完指令講接口，用不了幾天就會發現，班級里的一大半同學都說單片機枯燥乏味，是天書，誰學的會?。r間上，初學單片機，只需先了解單片機各管腳的名稱、各個寄存器是干什么，能實現怎樣功能即可。因為單片機的核心是用程序去控制各個寄存器，給寄存器賦值0或1，然后再通過引腳寄存器輸出高低電平控制外部設備。例如執行語句P2=0x7f；（MOV P2，#7FH），就是控制單片機P2口的P2.7引腳輸出低電平，其它P2口的引腳（P2.0- P2.6）都輸出高電平。此時學生可能記不住，也聽不明白，原因是技工院校的學生學習單片機時大多數是第一次接觸到這種器件，對單片機沒有任何感觀認識，對許多抽象的概念無法產生相應的實物映像。但是不要緊，我們研制了單片機一體化教學設備來幫助學生體會感知實際應用的單片機。

2 感知實際應用的單片機

江蘇省常州技師學院研制的“單片機一體化教學設備”，通過形象化的模擬仿真，理性內容動態表述，可以實現原理可視化，概念可視化，理念闡述和動態演示無縫結合，解決學生在單片機學習中不可視，不可入的難題。例如在講授P2口的P2.7引腳通過執行語句P2=0x7f；（MOV P2，#7FH）輸出低電平，我們就可以利用“單片機一體化教學設備”上的彩燈模塊，將P2.7引腳通過繼電器驅動，接到一個共陽接法的220V40W彩燈上，學生就可以直觀看到這只彩燈亮了，從而加深理解了單片機程序控制、軟硬件相結合的工作原理。對于學習單片機初級階段的學生，教師可以選擇“單片機一體化教學設備”上的在線仿真模塊和基本教學模塊（8只彩燈顯示、8位數碼管實時時鐘顯示、單片機電子琴、模擬倒計時交通燈、16×16點陣圖形漢字顯示），利用Keil編程軟件、Proteus仿真軟件，再通過232串行通訊口將軟件仿真通過的程序傳送到基本教學模塊的CPU實時運行，實現理論教學實驗化，枯燥電路圖實物化，抽象原理形象化，靜止現象動態化，教學過程趣味化，創設真情實景，使學生感知實際應用單片機。

3 多做單片機軟硬件實驗

單片機是實踐性非常強的一門課程。實驗這個過程一定要做而且要多花時間，這是非常關鍵的一步。課堂實驗以教師布置的教學任務為主，學生用Protel軟件繪制出電路原理圖，用Keil軟件輸入程序并編譯程序，然后用Proteus軟件對程序和電路進行仿真調試運行。教師對學生實驗過程中的重點、難點及操作過程中存在的問題進行實時講解。課后實踐，建議學生可以自己購買一塊51單片機的實驗板，不要求功能太多，只要有流水燈、數碼管、鍵盤、蜂鳴器、串口通訊、AD等就可以了。把實驗板和電腦連好，安裝上必備的軟件，學生就可以在課余時間自己做單片機的實驗了。從最簡單的流水燈、交通燈實驗做起，通過實驗，學生眼睛看得見（燈光）、耳朵聽得到（聲音），就能理解程序是怎樣轉化成信號去控制執行機構的。單片機與其說是學出來的，還不如說是做實驗練出來的，注重實踐、反復循環訓練，就會取得很好的效果。當學生編寫的程序能按照自己意愿實現功能時，就會有非常自豪的收獲感和成就感，也可以說是成功入門單片機了。當然，學習單片機除了做實驗仿真，還要制作實際電路板。可以先進行萬能板的設計、焊接，如果在萬能板上測試成功，再用電腦輔助軟件進行PCB板設計、制版、焊接，通過不斷的實踐積累開發制作單片機小型作品的經驗。

4 結束語

單片機是一門技術性、應用性很強的課程。學單片機并不難，關鍵是掌握要領，一旦找到了學習的捷徑，入了門，初步掌握單片機編程技術并看到實際效果，那么必然信心大增。本文以最實用的方法，希望將技工院校的學生領進單片機世界的大門，真正感受體會單片機的強大作用，從而投身于單片機的領域中，一步一個腳印，向新的深度、廣度進軍，逐步成為自動控制方面的復合技能型人才。

【參考文獻】

[1]張翼成.“單片機原理及應用”課程教學改革[J].計算機教育，2012.

[2]尤曉萍，林育茲.基于創新實踐的單片機教學方法探索[J].教育教學論壇， 2015.

[3]喬莉，劉寅生.單片機課程教學改革方法探索[J].黑龍江科技信息，2012.

[責任編輯：田吉捷]