单片机I/O口应用一体化教学实例

刘星慧

摘 要：本文通过单片机控制的十六路霓虹灯教学项目的设计，介绍了如何突破单片机课程中的I/O端口的教学难点，全面阐述了一体化教学的全部環节。

关键词：I/O口 单片机 一体化教学

单片机技术一直是我国中等、高等职业院校电子信息类专业必修课程。单片机I/O口应用是课程教学的重点、也是教学的难点。采用一体化教学模式可以突破重点、化解难点。

一、一体化教学

理论实践一体化教学是我国中等、高等职业院校主要提倡的教学模式，将有效的理论教学和实践操作教学融为一体，以项目教学形式体现出来，降低了学习难度，提高了学生学习兴趣，教学效果明显提高，其日益成为主流的教学模式。

二、单片机控制的十六路霓虹灯的项目设计

单片机的主要控制功能是通过单片机的I/O端口按不同时序输出不同的高低电平控制外部电路实现特定的功能。为了降低学习难度，项目设计尽量简单明了，同时要求在教学过程中，注意教学安排。

1.总体教学设计

教学中的单片机AT89S52共有4个8位并行I/O端口，分别是P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。这4个I/O端口的电路结构不完全相同，实际使用时也有区别，在教学设计的时候，一定要利用不同的外围电路突出这4个I/O端口的结构特点，实现输入/输出的功能。四路按键输入电路和十六路LED显示电路是人机交互的基本电路，根据项目教学的需要，正好可以利用I/O端口设计项目，设计框图如图1所示。

图 设计框图

在教学过程中教师要把I/O端口的差异、特点、应用电路作为难点内容讲授。

2.硬件电路教学设计

单片机输入电路一般分为独立式键盘电路和矩阵式键盘电路两种，独立式键盘电路直接用I/O口线构成一组相互独立的按键，接口和编程都比较简单。矩阵式键盘电路按行列组成矩阵，通过扫描识别按键，接口和编程都比较复杂。为了降低教学难度，该教学项目采用独立式键盘电路。

硬件电路设计完毕后，可用电子电路仿真软件Proteus绘制电路原理图，为后续单片机仿真教学铺下基石。

3.应用程序教学设计

完成了硬件电路教学之后，就要进行应用程序教学。程序编写必须结合硬件电路，在教学过程中我们可以采用电子电路仿真软件Proteus仿真教学。但是一定要循序渐进，从点亮1个LED到点亮8个LED、16个LED，然后讲解单灯闪烁、八路霓虹灯、十六路霓虹灯的各种程序编写方法，再讲解键盘输入电路的识别原理和控制方法，最后将输入电路和输出电路综合应用，实现可控制的十六路花样霓虹灯。

三、产品安装与调试教学设计

单片机产品在工作时需要硬件和软件同时正确才能工作，项目教学可以采用电子电路仿真软件Proteus仿真教学，但是不能代替单片电路的实际制作与调试，因此在单片机教学过程中，一定要进行实际的采购元件、焊接电路，调试产品。

1.根据硬件电路图，列出元件清单，采购元件

所用元件可以到附近的电子市场采购，如果学校附近所用没有电子元件市场，可以到网上采购。

2.根据硬件电路图，焊接电路

学生拿到元件后，首先要测试元件质量的好坏，然后进行焊接。我们提倡使用万能板焊接产品，这种教学模式可以锻炼学生的识别电路原理图的能力，还能深入理解单片机硬件电路及外围电路，为编写程序打下基础。

3.产品调试

用ISP下载线把单片机程序下载到单片机中，在正常情况下，接上电源（或者插上了USB接口的ISP下载线）后，就可以通过4个独立的按键控制十六路发光二极管输出不同的霓虹灯显示方式。

如果没有达到预设的效果，我们就应该从下面几个步骤来检测硬件电路。

（1）观察法：检查每个元件是否安装正确，特别是轻触开关、单片机、发光二极管、电解电容等元件引脚焊接是否正确。

（2）电阻法：根据原理图检查每条线路是否正常连通，可用万用表电阻挡检测每处GND是否和电源负极接头连通，检测每处VCC是否和电源接头连通，检测元件引脚与元件引脚的每条线路是否导通，确保所有连线电气性能良好。

（3）电压法：用万用表直流挡检测电源电路、复位电路、程序存储器选择电路等基本电路是否正确。

（4）波形检测法：用示波器检测振荡电路是否工作。

教学实践表明，我们经过以上步骤的检查、检测后，基本上就可以排除故障，实现预定功能。经过整个项目教学后，学生掌握了单片机I/O端口的具体应用。

（作者单位：江西省冶金技师学院）