單片機實驗教學改革分析

張曉

摘要：在目前的計算機應用領域，單片機因其獨特的優勢被人們廣泛關注，而單片機方面有關的技術一直受到業界的關注和討論。全國的各大高校為了順應其發展趨勢，紛紛開展了有關單片機的相關課程。學生通過對其實驗課的學習，可以學到相關的操作和應用知識。但是存在一些原因，使其教學達不到理想的效果。所以需要對單片機實驗教學進行改革。因此本文對單片機實驗教學的現狀進行了分析，對提出了相應的改革措施，希望有助于提高教學質量。

關鍵詞：單片機；教學改革；現狀；措施

【中圖分類號】TP368.1-4

單片機是一種最簡單的電子計算機，在實際的生活中發揮著重要的作用，使得傳統的電子設備具有智能化、自動化的功能，從而提高了設備的運行效率。同時單片機又因其結構簡單、操作簡便的特點，在各大高校中的自動化、通信等專業得到了普遍的應用。在實際的生產領域，單片機的性能的在不斷的提高、其構造也在不斷的復雜化，復雜數據的處理能力以及編程語言更加智能化，這就對單片機的實驗教學提出了更高要求。

一、單片機實驗教學的現狀分析

目前，在單片機的實驗教學的過程中，一般都是由老師在黑板或者是投影儀上，將在實驗指導書中有關實驗方面的內容講解給學生，然后在試驗箱中進行操作，將實驗的結果演示給學生，最后讓學生根據實驗指導書的步驟進行實驗。因單片機存在實踐性很強的特點，老師只是采取口頭講解的方法，導致一些概念學生不理解，而試驗箱的結果也會因學生的做法存在差別，從而影響其授課效果。

一般來說，現在單片機的實驗教學設備大多采用實驗箱或實驗板的方式，其實驗內容基本上是驗證性的基本實驗，如 I/O 口控制實驗、串并轉換、顯示與鍵盤及 A / D等[1]。其實驗的模式一般采用由實驗老師選擇一個實驗，然后由學生編寫程序，最后在實驗箱上進行連線操作，驗證其結果正確與否的方式。而在這其中就會存在一些問題，首先由于實驗箱的限制，會使得實驗的內容受到限制，重復性比較高，學生之間的抄襲現象嚴重。經常會出現一個做出來，全班都做出來了相同實驗的現象，達不到實驗的目的[2]。其次，由于實驗箱的使用時間過長，存在接觸不良等現象，就會導致實驗效果出錯，從而降低學生的興趣。最后，由于試驗箱只能放在實驗室，對于一些愛好學習的學生來說，想做實驗，會受到限制。因此必須對單片機的實驗教學進行改革，使其適應當前社會發展的需要。

二、單片機實驗教學改革措施

1、在單片機的實驗教學中采用多媒體軟件

多媒體教學的發展給實驗教學帶來了極大的便利，打破了傳統的老師采用黑板教學的方式。教師可以利用多媒體軟件直接進行各種實驗的演示，讓學生清楚的明白單片機的工作原理，實驗的原理以及操作過程。利用多媒體軟件技術，可以讓學生清楚的看到每個實驗的原理、步驟，從而實現了集語音、圖像等一體的教學模式。這樣不僅減輕了教師的負擔，而且提高了教學效率，帶動了學生的學習積極性。

例如在閃爍燈的實驗中，教師就可以利用多媒體軟件來進行教學。閃爍燈實驗的任務就是在電路圖中的P1.0端口上接一個發光二極管L1，使L1不停的一亮一滅，且時間間隔為0.2秒。如果是用傳統的黑板教學，就會使得描述電路圖中端口的接線比較繁瑣，若利用多媒體軟件教學則可以利用軟件不僅可以將電路圖中的接線過程清晰的呈現在學生的面前，而且可以將在閃爍燈這個實驗中的實驗原理、實驗流程以及程序設計都可以清晰的表現出來，有利于學生的理解，便于學生掌握有關實驗的知識，達到教學的目的。

2、引入 Proteus 仿真軟件

由于在利用實驗箱進行實驗時，一般只有單片機I/O的接線示意圖，學生只需要根據接線圖接好線就可以進行實驗，從而導致學生對外圍電路一點也不了解。如果利用Proteus 仿真軟件進行實驗，就可以達到讓學生熟悉單片機的外圍電路以及了解常用元器件使用方法的目的。Proteus 仿真軟件具有原理圖設計、電路仿真、軟件仿真的功能。Proteus虛擬仿真實驗還具有不需要實驗硬件設備就可以完成實驗的優點。對于學生來說，計算機更容易普及，就可以不受實驗室條件的限制可以自由的開展實驗[3]。對教師而言，利用Proteus 仿真軟件進行教學，使得教學目的更容易實現。

利用Proteus 仿真軟件，可將復雜、難理解的概念形象化、具體化。例如在走馬燈這個基本的實驗，就牽扯到了中斷的概念。在設計走馬燈實驗的時候共分為硬件設計和軟件設計兩個部分，其中硬件設計部分：首先使用89C2051單片機作為控制芯片，可以用P1端口作為控制端口，用來控制LED的點亮，其次用外部中斷0控制走馬燈的暫停和繼續操作，最后用定時/計數器T0來控制走馬燈閃爍的速度問題。這時教師可以利用Proteus 仿真軟件演示給學生看，首先給學生演示不加中斷的走馬燈實驗，可以看到由P1口控制LED燈的閃爍，其閃爍速度是由延時控制的。其次加上外端中斷，即用外部的按鍵控制走馬燈的暫停和繼續操作。最后加上定時/計數器來控制走馬燈的閃爍的速度，而此時的閃爍速度是由定時器控制[4]。其用Proteus 仿真軟件仿真的效果圖如圖1所示。這樣通過教師的演示操作，能夠讓了解中斷的概念，以及對外端終端和定時器的使用方法，達到教學實驗的目的。

結束語：

隨著電子科學技術的不斷發展，越來越多的芯片不斷被研制出來并投入實際生產中，使得各種智能化的設備逐漸被帶入人們的生活中，給人們的生活帶來了極大的便利。隨之帶來的就是對硬件設備制造、嵌入式系統開發人才的大量需求[5]。各大院校通過對單片機實驗教學的改革，使得學生更容易對單片機有關的知識進行掌握，從而使自身的專業能力得到提升，促進學生的就業能力。

參考文獻：

[1]玄金紅，郭振環. 單片機實驗教學改革實例[J]. 科技信息（科學教研），2008，04：17.

[2]李莉. 單片機實驗教學改革與創新能力的培養[J]. 電腦與電信，2008，04：71-72.

[3]馮剛. 單片機實驗教學平臺的改革[J]. 計算機教育，2010，02：144-146.

[4]鄭曉霞. 淺談單片機實驗教學改革[J]. 青春歲月，2014，21：106.

[5]張鑫，張巖，楊莉，高群. 單片機實驗教學改革與探索[J]. 計算機教育，2007，08：28-30+40.