《單片機原理與應用》實驗教學改革與實踐

青島農業大學海都學院 李 波

改變以往的單片機實驗教學過程中存在的以驗證性實驗為主的問題，增強學生的實際動手能力和創新意識，發揮學生的學習主動性，培養解決實際問題的能力。實踐證明，實驗改革對加強學生對單片機原理與應用這門課的理解，激發學習的興趣具有良好的效果。

1.單片機課程學習的特點

目前，我國高校的單片機課程大多都是以MCS51系列單片機為主進行講解。對于很多高校來說，教師在上課時都以單片機結構為主線，從單片機的內部結構到軟件編程，再到中斷的概念及應用，涉及硬件綜合性分析的很少。很多學校現有的單片機實驗教學設備也僅僅停留在幫助學生理解MCS51系列單片機的結構，掌握單片機簡單的外部擴展電路、理解中斷以及定時器功能及其使用方法，因此，學生最后只會利用單片機作簡單的邏輯控制實驗。

2.實驗的主要內容和解決的關鍵問題

實驗內容分為三個部分：第一部分為系統認識實驗，根據實驗要求畫出原理圖，自行選擇器件，并用protues軟件進行電路圖的仿真。第二部分為軟件的設計，利用keil軟件進行程序的編寫并仿真。第三部分利用protel軟件繪制pcb板，并進行焊接。

通過實驗內容改革，使學生不依賴實驗指導書，而是要自行分析實驗要求和目的，獨立思考，自行查閱資料，完成硬件電路的設計和源程序的編寫。在調試過程中，學生獨立分析解決出現的問題，加深了對單片機系統開發流程的認識，鍛煉了學生的動手能力，發揮了創新精神。

實驗過程中擬解決的關鍵問題：

（1）根據實驗的目的和要求，學生通過思考提出設計方案。

（2）繪制實現要求的硬件電路，并進行仿真。

（3）編制好源程序代碼。

（4）繪制pcb圖，刻板并進行焊接。

3.實驗具體實施方案和實施過程

（1）更新實驗指導書

選用單片機最小系統模塊，結合外圍擴展模塊，實現8個實驗項目，重新編寫了實驗指導書。該書系統地介紹了實驗目的和要求，以及硬件電路和軟件編程，由淺入深地編排了涉及單片機教學的幾乎所有環節的實驗。

（2）因材施教

學生對理論學習的接受能力及動手能力都存在差異，所以根據不同層次的學生，設計出難易程度不同的實驗要求，這樣既不打擊一般能力學生的積極性。也激勵了有較強能力學生的學習熱情，做到因材施教、實效顯著。

具體實施過程：

結合單片機實際教學實踐，根據課程特點和教學內容，將實驗安排分為以下幾個階段：

第一階段（4學時）：實驗興趣的培養。選擇一到兩個趣味性較強的實驗，提供程序清單，讓學生完成程序的編輯、硬件的連接、程序的加載運行等整個過程。以此激發學生學習的興趣，并對單片機系統的開發和應用有一個完整的認識。

第二階段（6學時）：單片機內部結構的應用實驗。本階段的實驗使學生熟悉和掌握單片機內部結構、工作原理和應用。因此，可安排為：（1）并行口實驗；（2）中斷和定時器實驗；（3）串行口實驗。

第三階段（16學時）：自行設計單片機控制電路，繪制原理圖并進行仿真，編制程序并進行調試，最后焊接電路。實驗設計安排：（1）數碼管顯示實驗；（2）可編程接口實驗；（3）模/數轉換實驗等。進一步熟悉掌握單片機開發系統的開發流程。

4.結束語

通過單片機實驗教學的改革，使得電氣工程及其自動化專業的學生包括春季高考和專升本同學取得了良好的教學效果。增強了學生的解決實際問題的能力，一些能力較強的學生初步具備了簡單的電子產品的研發能力，并在全國大學生智能車競賽中取得了優異的成績。大部分學生也具備了單片機的一般的設計能力。單片機實驗教學的改革是一項長期而艱巨的工作．必須立足單片機實驗教學實際，堅持實驗教學改革，積極主動的學習其他院校的先進經驗，同時必須結合學院的自身條件，才能建立起一套完整的實驗教學體系，只有這樣才能培養出單片機應用方面專業基礎扎實、創新能力強的應用創新型人才。