关于单片机教学的研究

鲁荣峰

摘 要：单片机教学工作已经不是板书+口述的时代了。在单片机的教授过程中要合理分配理论课和实践课。要运用先进的教学手段和方法来完成教学。

关键词：单片机；教学；理论；实践

引言：单片机技术广泛应用于工业自动化控制、智能化仪表、通讯和智能家电等行业。而单片机原理及应用课程已经成为各级院校多种专业的必修课程。

一、单片机的先修课程

单片机是一门综合性很强的学科，在学习单片机之前有其先修课程，如：模拟电子技术、数字电子技术、电路原理、计算机微机原理等。学好了先修课程对单片机的学习会有很大的帮助。当然也不是说学习单片机之前就必须精通这些先修课程，如果学生没有接触过单片机和先修课程，完全从零开始，也是可以学好单片机的，在教授单片机知识的过程中，如果学生对于运用到的先修课程中的知识点不够理解，可以临时学习。这样具有一定的针对性，使学生在学习的过程中逐渐完善自己的知识结构。

二、单片机教材的重点内容和教材结构的划分

单片机教材通常内容非常的丰富，作为老师在教授的过程中应该精选出上课的内容，根据以往经验，单片机的学习需要掌握：（1）单片机最小系统能够运行起来的几个条件（电源、晶振、复位电路）。（2）对单片机任意I/O口的随意操作：输出控制电平高低、输入检测电平高低。（3）定时/计数器，重点是方式2。（4）中断系统。（5）串口通信：单片机之间、单片机与计算机之间的通信。所以在教授过程中重点可以放在上述内容。现在的单片机课程使用的教材内容大多可以分为两大部分。第一部分包含基础知识、单片机的内部结构和时序、指令系统、中断系统和定时/计数器。第二部分包含存储器的扩展技术、I/O接口的扩展技术、串行通信技术、I/O设备接口技术和应用系统设计。其中第一部分的教授是非常关键的。学生能否学会单片机，能否对这门学科产生兴趣，就是看对这一部分的学习效果。所以，教师在这一阶段的教授方法非常的重要。

三、教学方法和手段

（一）树立信心和培养兴趣。首先，必须要树立学生学好单片机的信心和诱发学生学习的兴趣。实物的展示和图片的展示会是一个很好的方法。学生了解到单片机的作用，能让学生知道学习这门功课的意义。看到单片机实物或单片机开发系统的图解能够让学生知道自己学习对象的真正模样，认识上形成一个初期的感性轮廓。带学生参观一个由单片机控制的工程实体，加深学生对单片机功能的认识。还可以用做游戏的方式编写一段短小有趣的程序并演示出来，给学生灌输一种学习单片机其实非常“好玩”的观念。通过上述方法，将学生引入到单片机学习的殿堂中去。

（二）授课过程中要理论和实践相结合。接下来，就是对具体知识的传授。板书+口述的方法已经过时，而且教学效果不好。单片机的学习过程势必要分配好理论课和实验课课时。但同时也要避免理论、实验课程扎堆、脱节。如果一味的先学完所有理论课再上实验课，即使实验课时较多，学习效果也一定不会好。所以在教授的过程中理论和实验要交错进行。在第一阶段授课过程中，基础知识和单片机的结构是重点，这两方面因其内容的特点，验证性不强，内容偏向于记忆，所以在授课时，应充分利用多媒体课件，最好引入动画效果来进行演示。如：关于堆栈的使用这一知识点，在讲解运用PUSH （入栈指令）、POP（出栈指令）和SP指针的变化时，如果能够将数据的变化用动画的效果演示出来，学生将更容易理解和接收。如果说基础知识和单片机的结构是重点，单片机的指令系统则是重中之重。单片机的功能主要是进行控制，而要实现控制功能则要通过程序的设计，而设计的基础就是对指令系统的学习。所以指令系统的教授过程是最能体现单片机课程先进教授方法的过程。也是理论和实验相结合的重点部分。在这一内容的教授过程中，根据所具备的教学条件的不同，可按以下三种方法达到理论和实践相结合的目的。

（1）使用单片机仿真软件。现在比较流行的是keil和伟福软件。使用这两种软件的软件模拟仿真功能，可以在windows环境下编辑、编译、下载、调试程序。大多的指令系统实验就可以在这两种软件下完成。例如：

体会“MOV Rn，direct”指令的功能和用法。

ORG 1000H；

MOV 30H，#19H；将立即数19H送入内部RAM的30H单元中

MOV R0，30H；30H 单元中的内容送R0

MOV A，R0；R0的内容送累加器A

RET；返回主程序

执行结果：A的内容是19H

模拟运行后，查看累加器A的内容就能看到“19H”。通过对这两种软件的使用，学生就能在课后利用一台电脑对所学的指令知识进行实验。从而将所学知识点及时巩固和消化。

（2）使用keil软件和Proteus联调教学。充分利用这两个软件，就可以做到只要一台 PC 机就能进行单片机的教学，等同于建立了一个虚拟单片机实训室。在进行联调教学前需要将这两款软件关联起来。首先，按默认的路径安装好软件。安装完毕，把C：＼Program Files＼Labcenter Electronics＼Proteus 6 Profession

al＼MODELS＼目录下的 VDM51.dll文件复制到 C：＼Keil＼C51＼BIN文件夹下。用记事本打开Keil 根目录下的 TOOLS.INI 文件，在[C51] 栏目下加入 TDRV3=BIN＼VDM51.DLL （“Proteus VSM

Monitor-51 Driver”）。 接着，设置keil软件，把“C：＼Program

Files＼Labcenter Electronics＼Proteus 6 Professional＼SAMPLES”的

“8051 LCD Driver”文件夹复制到新建的Proteus文件夹下。运行keil程序，在“8051 LCD Driver”文件夹下建立一个新的名为

8051 LCD Driver工程。单片机的型号选择AT89C52，把

LCDDEMO 文件加到“Source Group 1”组里。点击工具栏的

“option for target”按钮，在出现的对话框里点击“Debug”，在右栏上部的下拉菜单里选中“ Proteus VSM Monitor-51 Driver”，还要点击一下Use前面的小圆点。再点击"Setting"设置通信接口，在Host后面添上“127.0.0.1”，如果用的不是同一台电脑，在这里添上另一台电脑的IP地址（另一台电脑安装Proteus）。 在

Port后面添上“8000”。点击“OK”按钮即可。把工程编译一下。最后设置Proteus。运行Proteus的ISIS，鼠标左键点击菜单

“DEBUG”，选中“use romote debuger monitor”。点击菜单“File”，再点击“Load Design”，导入“8051 LCD Driver”文件夹下的

LCDDEMO.design文件。以上操作既可以将两个软件关联起来。再通过多媒体设备，在上理论课的时候就能在课堂上使学生能清楚地看到由Proteus模拟出来的硬件系统，通过keil 软件运行程序后，控制的效果就能够很清楚的展现在学生面前。课后，学生也可以在自己的电脑上进行联调，通过模拟硬件和软件的结合，使学生更生动的看到自己编写程序的控制效果，提升学生的学习兴趣和学习效率。这种方式我们可以称其为虚拟实验室的的教学方式，它的硬件投入非常小，只需要一台计算机。

（3）使用先进的教学仪器——实验台（硬件模拟）。如天煌科技开发的单片机实验台，实验台上的实验板集成了很多的硬件功能模块：如8位LED、汉字显示屏、点阵显示器、数码管、键盘等。在实验课时，学生可利用配套的实验指导书来完成各种实验。

（三）实验课上需要注意的地方。上文阐述的三种方式重在说明在不同的教学条件下不同的实践的方法。但并不是说有了方法就能有好的教学效果。在实践过程中，作为教师要合理地引导学生，不能好高骛远，应遵循从易到难，慢慢推进的原则。在实验过程中要注意以下几点：（1）不能让学生完全按照实验指导书进行实验，因为学生一般根据实验指导书上的实验原理、流程图和硬件连线在实验箱上来完成实验，动手和思考的机会很少。这就造成一方面学生缺乏对硬件的认识，另一方面不利于学生在动手能力以及综合应用能力方面的培养。（2）要因材施教。学生对单片机课程掌握和理解的深度不同，对实验内容的理解程度也不同。单纯地让学生按照实验指导书所布置的内容完成实验，不能很好地提高不同层次学生综合应用知识的能力。此时，应采取分层次教学，即将实验内容分为基础实验、综合性实验及设计性实验3种实验层次体系。基础性实验主要是完成指导书上给定的实验内容。综合性实验要求每个学生完成具有一定难度的课程设计内容。设计性实验要求学生开发一个简单的系统。教师根据实验完成的不同情况给出不同的成绩，从而激发学生学习单片机的热情和兴趣。（3）开放思想。要引导学生充分发挥自己的想象力，将自己的想法用程序表达出来，通过实验设备把控制效果显示出来。这样能使学生在整个过程中独立起来，自己思考自己动手，把实验当成娱乐，以更大的热情来投入学习。

四、结束语

单片机的教学应突出教学的自主性、开放性和创新性。建立以学生为主体、教师为主导，以层次化、模块化、全面开放的新的教学模式。单片机的教学要注重理论和实践的结合。理论课时和实验课时要合理搭配。学好理论的同时，利用Proteus、keil等软件或利用实验仪器进行软件模拟实验和硬件模拟实验。在实验过程中按照理论学习的进度从易到难，按学生知识掌握程度的不同，分层次教学，才能取得良好的教学效果，提高学生对单片机的学习兴趣和综合能力。随着计算机技术的不断发展，还要不断改进实验教学方法，以适应社会发展的需求。

参考文献：

[1] 曹克澄主编 单片机原理及应用 北京：机械工业出版社，2009年。

[2] aoe Keil C51 集成开发环境 uVision2 安装与使用教程.中国电子网

[3] 施国英，等.单片机实践教学改革[J].中国电力教育，2009（4）：124-125

[4] 毛玉蓉.Proteus在单片机原理及应用教学中的应用[J].实验科学与技术，2009，7（4）：48-49