趙健

【摘 要】本文根據(jù)新工科建設的要求，提出了單片機原理與接口技術課程改革的方法和內(nèi)容，詳細介紹了課程的理論教學和實驗教學的設計方案。

【關鍵詞】單片機;實踐能力;教學改革

中圖分類號： G642.44 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）36-0100-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.046

Discussion on Reform of Principle and Interface Technic of Single Chip Microcomputer

ZHAO Jian

（College of Physics and Electronic Engineering，Taishan University，Taian Shandong 271000，China）

【Abstract】According to the requirements of the construction of new engineering，this paper puts forward the methods and contents of the curriculum reform of the principle and interface technology of single chip microcomputer， and introduces the design scheme of the theoretical teaching and experimental teaching in detail.

【Key words】Single chip microcomputer;Practice ability;Teaching reform

0 引言

《單片機原理與接口技術》是電子專業(yè)的核心課程，要求學生掌握單片機的接口電路設計和程序設計的方法。隨著新工科建設的到來，培養(yǎng)學生動手和實踐能力將變得更加重要。理論聯(lián)系實際，將理論轉(zhuǎn)變成應用于實際的技能，才能更好地滿足新工科建設的要求。因此，本文對《單片機原理與接口技術》課程的改革進行了探討。

1 精選教材

教材選用由李曉林、蘇淑靜、許鷗、牛昱光編著，電子工業(yè)出版社出版的《單片機原理與接口技術（第3版）》。該教材是“十一五”國家級規(guī)劃教材，也是電子信息科學與工程類專業(yè)規(guī)劃教材，非常適合電子專業(yè)的學生學習。教材對教學內(nèi)容進行了精心安排，由淺入深，采用了“學中做”和“做中學”的思路，讓學生學習起來不再枯燥乏味。

2 理論教學的設計

課程理論教學48學時，對所選教材內(nèi)容合理取舍，進行以下幾個方面的教學：

1）單片機發(fā)展過程、硬件結(jié)構(gòu)和工作原理。本部分內(nèi)容，重點講解8051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲器原理和分類、4個并行接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點、時鐘電路工作過程。要求學生掌握單片機內(nèi)部構(gòu)造和原理、并行接口的使用方法和單片機時鐘的基本概念。

2）單片機程序設計。傳統(tǒng)單片機程序設計采用匯編語言，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用，因此匯編部分只介紹尋址方式，讓學生了解指令尋址方式的基本知識，具體匯編指令不做講解。程序設計采用單片機C語言C51，講解C語言基礎知識的同時，添加C51對基本C語言的擴充內(nèi)容;通過實例讓學生掌握C51程序的設計方法。

3）單片機片上資源的使用。本部分講解單片機的定時器、中斷和串行接口。講解這三個單元模塊的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、初始化方法和程序設計方法。

4）單片機外圍器件的使用。本部分講解數(shù)碼管、按鍵、液晶屏的使用方法和程序設計方法。數(shù)碼管注重講解共陰極和共陽極的工作原理和代碼表的生成;按鍵注重講解如何去抖、獨立按鍵和矩陣按鍵的工作原理;液晶屏采用1602進行講解，使學生掌握其工作原理和程序設計方法，并要求學生自學12864的控制方法和程序編寫。

5）單片機外部總線。在大部分應用場合串行總線替代并行總線成為趨勢，因此本部分只介紹常見的新型串行總線：I2C總線、SPI總線和1-wire總線。介紹總線的通信協(xié)議、信號線、接口電路和程序設計方法。

3 實驗教學的設計

為了更好地讓學生對單片機做深入學習，課程設置了32學時的實驗。

1）keil開發(fā)環(huán)境使用實驗，實驗學時2學時。讓學生掌握程序的輸入、編譯、運行和調(diào)試的基本方法，熟悉keil軟件的各種工具和操作方法。

2）延時程序設計實驗，實驗學時4學時。通過for循環(huán)和while循環(huán)來實現(xiàn)us級精準延時，通過多重循環(huán)實現(xiàn)ms級延時。練習程序設計和調(diào)試的基本方法。

3）單片機接口的輸出實驗，實驗學時4學時。首先讓單片機P1口控制8個發(fā)光二極管同時亮滅，然后實現(xiàn)流水燈功能。練習接口輸出的基本方法。

4）中斷控制實驗，實驗學時2學時。按鍵模擬外部中斷的發(fā)生，發(fā)光二極管的亮滅作為中斷進入的指示信號。按下按鍵觸發(fā)中斷，觀察發(fā)光二極管的亮滅，判斷中斷是否正常進入。

5）定時器控制實驗，實驗學時4學時。首先，設置定時器定時1s，設置工作方式并計算初始值。通過發(fā)光二極管的亮滅表達1s的到來。改定時初始值，改變定時時間，觀察發(fā)光二極管的變化過程。其次，設計倒計時秒表，要求從19倒計時到0，再重新計數(shù)。要求學生自己設計程序。

6）數(shù)碼管和按鍵實驗，實驗學時4學時。單片機檢測4個按鍵，按鍵編號1、2、3、4，將按下的按鍵編號通過數(shù)碼管顯示出來。實驗目的有兩個：一是按鍵輸入的方法練習;二是數(shù)碼管顯示方法的練習。注意按鍵去抖和掃描方法，數(shù)碼管動態(tài)顯示的方法。

7）串行口實驗，實驗學時4學時。單片機串行口發(fā)送0-255，每個0.5秒發(fā)送一次，計算機的串口接收，通過串口助手觀察接收結(jié)果;同時，計算機串口發(fā)送任意字符，單片機接收，通過數(shù)碼管顯示其ASCII碼。發(fā)送和接收同時進行實現(xiàn)全雙工通信。要求學生掌握串行通信的工作方式、初始化、發(fā)送函數(shù)和接收函數(shù)的編寫方法。

8）液晶屏顯示實驗，實驗學時4學時。分別在1602和12864上顯示字符和漢字，學習液晶屏的編程方法。

9）串行總線實驗，實驗學時4學時。首先，掌握I2C總線的電路連接和編程方法，掌握AD轉(zhuǎn)換的原理和使用方法，使用PCF8591 AD轉(zhuǎn)換，LED顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果;其次，掌握18B20溫度測量的工作原理以及電路連接和編程方法，使用18B20溫度測量，LED顯示溫度值。

4 結(jié)束語

單片機原理與接口技術課程應用性較強，要求將理論知識直接應用到實際中去，本著提高學生理論水平和動手實踐能力，專門設計了理論教學和實驗教學的內(nèi)容，在近兩年的教學過程中，學生學習積極性高，收到了良好的效果。

【參考文獻】

[1]李曉林，蘇淑靜，許鷗等.單片機原理與接口技術[M].電子工業(yè)出版社，2017.

[2]李朝青.單片機原理與接口技術[M].北京航空航天大學出版社，2001.

[3]胡漢才.單片機原理與接口技術[M].清華大學出版社，2003.