单片机课程项目教学法实施案例

吕宁　唐企尧

摘要：本文介绍了单片机基础及其应用课程项目教学法中一个典型项目——倒计时交通灯的设计与制作。通过“做什么-如何做-自己做-做得如何”四个阶段的项目实施，改变了以往枯燥无味的先学指令后编程练习的传统单片机教学模式，激发了学生的学习兴趣，实现了单片机知识与应用及实践操作的有机结合。

关键词：项目教学法 案例 单片机课程 倒计时交通灯

单片机课程既有较强的理论性，又有很强的实践性。本文探索了单片机课程的项目教学法，通过案例——倒计时交通灯的设计与制作，将项目涉及的多个知识点融于项目实施过程中。下面从“做什么一如何做一自己做一做得如何”四个阶段，介绍倒计时交通灯的项目实施过程。

一、做什么

该项目采用MCS-51单片机为核心器件来模拟倒计时交通灯控制系统，应用单片机的定时器/计数器、中断和动态显示技术，实现正常情况下东西与南北两个方向轮流点亮红、绿信号灯，每次持续时间30s（可通过加1键、减1键在10-90s之间调节），绿灯倒计时到6s时，闪烁3次（0.5s亮，0.5s灭），再黄灯延时3s转为红灯。特殊情况时，可以按下功能键和突发交通情况按键，使东西或南北方向紧急切换为常绿灯，以利于特种车辆通过。当车辆稀少时，可以按下功能键和安全通行键，使东西南北四个方向的交通灯均置为黄灯闪烁。用两位一体的共阳LED数码管显示倒计时时间。

二、怎样做

为完成项目，实现模拟倒计时交通灯的控制，首先进行倒计时交通灯硬件电路的设计。最小系统由STC89C52单片机芯片、时钟电路和复位电路组成。交通灯的控制信号由单片机的P2.0-P2.2和P2.3-P2.5口输出，其中，P2.0对应南北红灯，P2.1对应南北绿灯，P2.2对应南北黄灯，P2.3对应东西红灯，P2.4对应东西绿灯，P2.5低电平对应东西黄灯。倒计时时间显示采用两位一体的共阳数码管。由单片机的PO口输出段控信号，由P1.0、P1.1提供数码管十位和个位的位控信号。本项目设置了三个按键，按下功能键s1，进入倒计时时间调整模式，按下加1键s2，倒计时时间增加1s，按下减1键s3，倒计时时间减少1s，倒计时时间可调节范围为10s～90s。按两次功能键s1，显示“——”，再按下加1键，安全模式；按下减1键进入直通模式。硬件设计完成后再进行程序设计。将编写的程序在Proteus环境中仿真调试，实现项目功能后，将在Proteus软件仿真成功的程序下载到制作好的万能板单片机芯片中。最后调试倒计时交通灯万能板软硬件，直到能实现项目功能。

三、自己做

根据不同层次的学生，我们提出了基本项目和提高项目。基本项目为：东西与南北两个方向轮流点亮红、绿信号灯，每次持续时间30s，绿灯倒计时到6s时，闪烁3次（0.5s亮，0.5s灭），再黄灯延时3s转为红灯，用两位一体共阳数码管动态显示倒计时时间。提高项目为：在完成基本项目的基础上，增加了功能键s1、加1键/突发情况键s2、减1键/安全通行键s3共3个按键。按下功能键s1，进入倒计时时间调整模式，按下加1键s2，倒计时时间增加1s，按下减1键s3，倒计时时间减少1s，倒计时可调节范围为10～90s。

学生设计和制作完成本项目后，撰写项目设计报告，包括项目实施目的、仪器设备、硬件电路图、元器件清单、万能板硬件设计图、Proteus仿真图、交通灯工作情况列表、单片机I/O口线的时间——状态关系表、软件流程图、源程序清单、项目小结等内容。

四、做得如何

首先教师公布项目评价表，学生对照评价表进行自评。然后其他同学对该学生项目成果进行互评。接着教师检查学生制作的项目，给学生评分。最后由以上各项评分，统计出该学生的项目成绩。

五、小结

从以上单片机课程项目教学法案例——倒计时交通灯的设计与制作的实施过程可以看到，学生经过“做什么一如何做一自己做一做得如何”四个阶段的项目介绍、项目引入、项目开发与实践、项目评价等过程，接触到硬件电路的设计、万能板的图纸设计和焊接、程序编写和调试、软件仿真和实物制作，理解和掌握了该项目要求的知识和技能。这种按照企业研发流程的项目实施过程，使学生受到了更为实际、更加全面的理论与技能的工程项实践训练，增强了学生的专业技能，提高了实际应用综合水平。

（作者单位：吕宁，江苏省常州技师学院；唐企尧，常州经济开发区弘电工业控制设备有限公司分公司）