單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)研究

汪勇

摘要：為了加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的效果，為學(xué)生全面展示單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板的組成部分主要有電機(jī)驅(qū)動板，八鍵按鍵板，小系統(tǒng)板，GPS模塊以及LED顯示板等。各個(gè)組成部分之間具備不同的功能，并且在實(shí)際使用期間能夠進(jìn)行隨機(jī)搭配。在實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，需要全面創(chuàng)新教學(xué)方法，通過任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法為學(xué)生講解相關(guān)知識，并且按照實(shí)際教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)針對性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在完成以上工作之后需要在學(xué)生群體當(dāng)中進(jìn)行調(diào)研，收集反饋意見，并且需要全面分析研究問卷調(diào)查結(jié)果。這樣才能采取科學(xué)方式創(chuàng)新教學(xué)方法，使學(xué)生全面了解我要單片機(jī)開發(fā)板設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容，并且能夠加強(qiáng)單片機(jī)的設(shè)計(jì)效果。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；實(shí)驗(yàn)開發(fā)板；教學(xué)內(nèi)容；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）36-0116-02

單片機(jī)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代的，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)當(dāng)中，并且為辦公自動化，消費(fèi)產(chǎn)品，通信行業(yè)，工業(yè)控制等領(lǐng)域提供服務(wù)。隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，在較大程度上提升了社會對該領(lǐng)域人才的需求。學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)方面課程，就需要學(xué)生全面了解姐相關(guān)軟件知識和硬件知識。

1 單片機(jī)教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

按照長期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)可以看出，由于單片機(jī)技術(shù)課程存在就多理論性知識，學(xué)生在學(xué)習(xí)期間常常會感到抽象難懂，因此需要在教學(xué)期間開展較多實(shí)踐活動。在對較多學(xué)校進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)校在開展單片機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)都采用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行操作。然而該種實(shí)驗(yàn)方式存在較多弊端，由于在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中需要使用實(shí)驗(yàn)箱，因此存在較多的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這就導(dǎo)致學(xué)生無法通過實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)性或者綜合性的實(shí)驗(yàn)。其次，由于不斷更新的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，導(dǎo)致較多的實(shí)驗(yàn)無法與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行配套使用，這樣就阻礙了實(shí)驗(yàn)順利開展。這次發(fā)展背景下需要不斷更新版本，這樣就極大影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。在完成實(shí)驗(yàn)之后，還有部分學(xué)生沒有真正掌握綜合調(diào)試計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的各項(xiàng)操作。為了提升教學(xué)效果，需要全面改革教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，并且在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中和臨時(shí)用即時(shí)教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法，科學(xué)設(shè)置各項(xiàng)課程，使學(xué)生能夠全面掌握單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)知識。由于大部分學(xué)生在初次設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)時(shí)存在較大的難度，因此，在實(shí)際實(shí)行教學(xué)方法時(shí)可以借鑒其他學(xué)校的先進(jìn)教學(xué)方法，之后按照學(xué)生的實(shí)際情況設(shè)計(jì)針對性的教學(xué)模式，全面提升學(xué)生的動手能力，使單片機(jī)教學(xué)更加具有全面性和系統(tǒng)性。

2 單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)

2.1 綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)思路

我校實(shí)行的單片機(jī)教學(xué)主要是MCS251機(jī)型，開展實(shí)驗(yàn)開發(fā)板主要是為了加強(qiáng)學(xué)生動手能力，并且在此基礎(chǔ)之上使學(xué)生全面掌握單片機(jī)軟件編程支持，具備充分的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，能夠獨(dú)立進(jìn)行硬件系統(tǒng)搭建。在使用系統(tǒng)可編程技術(shù)時(shí)能夠綜合調(diào)試軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，及時(shí)排查和處理系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。

2.2 綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板

在前期設(shè)計(jì)期間，需要對市場上的單片機(jī)開發(fā)板進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)單片機(jī)都存在復(fù)雜的功能，無法適用于學(xué)生群體當(dāng)中，并且具有昂貴的價(jià)格。我校開發(fā)板主要核心為系統(tǒng)可編程單片機(jī)芯片，給單片機(jī)能夠下載和運(yùn)行程序，并且能夠?qū)π木帉懙某绦蜻M(jìn)行隨時(shí)調(diào)試，這樣就不需要使用燒寫器和仿真器，較大程度上提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。并且可以通過插針將32個(gè)輸出端口和輸入端口引出，這樣就方便使用戶外擴(kuò)電路，還需要結(jié)合復(fù)位電路，晶振，電源等設(shè)備，這樣就能夠那熊成完整性的單片機(jī)最小系統(tǒng)，只要插上電源就能運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)開發(fā)板上還設(shè)計(jì)了串口轉(zhuǎn)換電路，溫度傳感電路，蜂鳴電路以及接口電路。以上電路都能夠成為開發(fā)板上的可供選擇的資源項(xiàng)目，在對其選擇時(shí)主要是利用短路跳線帽實(shí)現(xiàn)，如果在實(shí)際設(shè)計(jì)期間沒有用到以上資源，并且沒有使用跳線帽，會導(dǎo)致一上電路不占用口線資源，這樣就是輸入端口和輸出端口向外部擴(kuò)展。

實(shí)驗(yàn)開發(fā)板主要是一種單面板，有薄纖板制成，主要為元件焊接和PCB電路，在元件焊接面繪制原理圖，這樣有助于學(xué)生了解電路。為了能夠符合多樣化的系統(tǒng)擴(kuò)展需求，單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)版不僅具備小系統(tǒng)板，還設(shè)置了相應(yīng)的LED顯示屏，電機(jī)驅(qū)動板，GPS模塊以及八鍵按鍵板等。學(xué)生可以按照多樣化的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，有效組合各個(gè)板塊，還需要焊接重要元器件，對其進(jìn)行自行擴(kuò)展和調(diào)試。之后再與應(yīng)用程序和ISP下載軟件進(jìn)行配合，這樣就能完成電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)。

3 綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板使用效果以及科學(xué)評價(jià)

3.1 綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板使用效果

此次研究主要是完善和改建最初的實(shí)驗(yàn)開發(fā)版本，現(xiàn)階段已經(jīng)進(jìn)行到第二版本，并且大力應(yīng)用到學(xué)生設(shè)計(jì)當(dāng)中。在完成單片機(jī)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，使學(xué)生集中學(xué)習(xí)提單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)版的相關(guān)設(shè)計(jì)課程，在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，給予學(xué)生多個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，主要包括設(shè)計(jì)溫度測量系統(tǒng)，數(shù)字鐘，音樂播放系統(tǒng)以及車輛計(jì)價(jià)系統(tǒng)等，學(xué)生可以根據(jù)自己興趣選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)題目。用任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)模式，在較大程度上提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。在實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，要求學(xué)生了解開發(fā)板電路設(shè)計(jì)內(nèi)容，并且能夠獨(dú)立對部分電路進(jìn)行擴(kuò)展，借助于軟件功能。在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，學(xué)生的反饋信息都比較良好，大多數(shù)學(xué)生都表示實(shí)驗(yàn)開發(fā)版的設(shè)計(jì)操作性較強(qiáng)，還能夠幫助其加深了解單片機(jī)理論知識，全面掌握單片機(jī)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在實(shí)行實(shí)踐教學(xué)一段時(shí)間之后，需要考核學(xué)生的專業(yè)技能，根據(jù)此次考核結(jié)果顯示，然后所有學(xué)生都在規(guī)定時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，并且呈現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)效果。

3.2 綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)版的科學(xué)評價(jià)

在完成課程設(shè)計(jì)之后，需要對開發(fā)版的功效進(jìn)行科學(xué)評價(jià)，有利于改善開發(fā)版的各項(xiàng)功能，全面加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的效果。在實(shí)際評價(jià)期間，學(xué)校邀請了相關(guān)專家參與評價(jià)。在此次對單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)。作品進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果顯示，有32%的學(xué)生設(shè)計(jì)作品為優(yōu)秀，有68%的學(xué)生設(shè)計(jì)作品為良好，沒有出現(xiàn)一般和較差。大多數(shù)學(xué)生設(shè)計(jì)的作品都具備較強(qiáng)的針對性，在附屬功能方面都表現(xiàn)良好。你在對設(shè)計(jì)作品性能進(jìn)行測試時(shí)，大多數(shù)學(xué)生的作品都具有穩(wěn)定的性能和可靠性。在拓展性方面也表現(xiàn)出較好的效果。通過此次作品設(shè)計(jì)活動，能夠全面提升學(xué)生的動手能力，有助于開發(fā)和研究單片機(jī)各項(xiàng)系統(tǒng)功能，在較大程度上提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4 結(jié)束語

綜上所述，單片機(jī)屬于應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，在其接口技術(shù)方面也有較高的要求。在開展單片機(jī)課程活動時(shí)，需要不斷改革和創(chuàng)新教學(xué)模式和方法，全面落實(shí)教改項(xiàng)目。并且在實(shí)際進(jìn)行單片機(jī)教學(xué)時(shí)能夠更加全面，系統(tǒng)地為學(xué)生講解相關(guān)理論知識，全面提升學(xué)生對單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)積極性，通過長時(shí)間的實(shí)踐教學(xué)結(jié)果可以看出，單片機(jī)教學(xué)和課程建設(shè)方面都取得了比較好的成績。本文在探討分析，單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)時(shí)，主要是通過介紹單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)板設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容，最后對該項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)評價(jià)和效果分析，希望能夠借此次研究，對單片機(jī)設(shè)計(jì)方面。課程教學(xué)提供參考性價(jià)值。

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