《单片机原理与应用》实验教学改革与实践

青岛农业大学海都学院 李 波

改变以往的单片机实验教学过程中存在的以验证性实验为主的问题，增强学生的实际动手能力和创新意识，发挥学生的学习主动性，培养解决实际问题的能力。实践证明，实验改革对加强学生对单片机原理与应用这门课的理解，激发学习的兴趣具有良好的效果。

1.单片机课程学习的特点

目前，我国高校的单片机课程大多都是以MCS51系列单片机为主进行讲解。对于很多高校来说，教师在上课时都以单片机结构为主线，从单片机的内部结构到软件编程，再到中断的概念及应用，涉及硬件综合性分析的很少。很多学校现有的单片机实验教学设备也仅仅停留在帮助学生理解MCS51系列单片机的结构，掌握单片机简单的外部扩展电路、理解中断以及定时器功能及其使用方法，因此，学生最后只会利用单片机作简单的逻辑控制实验。

2.实验的主要内容和解决的关键问题

实验内容分为三个部分：第一部分为系统认识实验，根据实验要求画出原理图，自行选择器件，并用protues软件进行电路图的仿真。第二部分为软件的设计，利用keil软件进行程序的编写并仿真。第三部分利用protel软件绘制pcb板，并进行焊接。

通过实验内容改革，使学生不依赖实验指导书，而是要自行分析实验要求和目的，独立思考，自行查阅资料，完成硬件电路的设计和源程序的编写。在调试过程中，学生独立分析解决出现的问题，加深了对单片机系统开发流程的认识，锻炼了学生的动手能力，发挥了创新精神。

实验过程中拟解决的关键问题：

（1）根据实验的目的和要求，学生通过思考提出设计方案。

（2）绘制实现要求的硬件电路，并进行仿真。

（3）编制好源程序代码。

（4）绘制pcb图，刻板并进行焊接。

3.实验具体实施方案和实施过程

（1）更新实验指导书

选用单片机最小系统模块，结合外围扩展模块，实现8个实验项目，重新编写了实验指导书。该书系统地介绍了实验目的和要求，以及硬件电路和软件编程，由浅入深地编排了涉及单片机教学的几乎所有环节的实验。

（2）因材施教

学生对理论学习的接受能力及动手能力都存在差异，所以根据不同层次的学生，设计出难易程度不同的实验要求，这样既不打击一般能力学生的积极性。也激励了有较强能力学生的学习热情，做到因材施教、实效显著。

具体实施过程：

结合单片机实际教学实践，根据课程特点和教学内容，将实验安排分为以下几个阶段：

第一阶段（4学时）：实验兴趣的培养。选择一到两个趣味性较强的实验，提供程序清单，让学生完成程序的编辑、硬件的连接、程序的加载运行等整个过程。以此激发学生学习的兴趣，并对单片机系统的开发和应用有一个完整的认识。

第二阶段（6学时）：单片机内部结构的应用实验。本阶段的实验使学生熟悉和掌握单片机内部结构、工作原理和应用。因此，可安排为：（1）并行口实验；（2）中断和定时器实验；（3）串行口实验。

第三阶段（16学时）：自行设计单片机控制电路，绘制原理图并进行仿真，编制程序并进行调试，最后焊接电路。实验设计安排：（1）数码管显示实验；（2）可编程接口实验；（3）模/数转换实验等。进一步熟悉掌握单片机开发系统的开发流程。

4.结束语

通过单片机实验教学的改革，使得电气工程及其自动化专业的学生包括春季高考和专升本同学取得了良好的教学效果。增强了学生的解决实际问题的能力，一些能力较强的学生初步具备了简单的电子产品的研发能力，并在全国大学生智能车竞赛中取得了优异的成绩。大部分学生也具备了单片机的一般的设计能力。单片机实验教学的改革是一项长期而艰巨的工作．必须立足单片机实验教学实际，坚持实验教学改革，积极主动的学习其他院校的先进经验，同时必须结合学院的自身条件，才能建立起一套完整的实验教学体系，只有这样才能培养出单片机应用方面专业基础扎实、创新能力强的应用创新型人才。