单片机实验教学改革探讨

王爱华

(上海师范大学信息与机电工程学院，上海 201418)

单片机课程是电子类专业的必修课程，实验教学中有内容简单和实验箱陈旧等问题。学生按部就班地上课和做实验，学生学习积极性不高。

一、单片机实验教学改革的重要性

学生通过实验验证才能更好地掌握理论知识，通过实验教学改革，使得学生高效率学习单片机，能够有效激发学生的学习兴趣，提高学生的调试和设计能力，培养学生的实践能力。

二、单片机实验教学中存在的一些问题

以前理论课时多，实验课时少，学生觉得这门课枯燥泛味。存在实验内容简单、教学仪器有限、实验方法单一、理论实践脱节等问题，学生做实验的时候按实验指导书接几根线，很快完成实验，实验报告敷衍了事。考核方式不全面，实验考试占比例小，期末笔试占比例大。

三、单片机实验教学改革的探讨

(一)整合单片机实验教学内容

实验用IAP15W4K58S4芯片，是宏晶科技提供的。采用C语言编写程序，在以前开设的验证性实验的基础上增加难度高的实验，实验有：I/O口、外部中断、定时器/计数器、串口通信、A/D转换、步进电机以及LCD(1602)显示实验等。

(二)单片机实验教学方法的改革

选择Proteus 和keil uvision5软件组成虚拟实验系统，学生在课外用这两个软件对自己编写的程序进行仿真调试，通过微信、QQ和教师互动。在实验课上改用开发板调试。实验内容有基础题和提高题。教师适当地运用讲授法、讨论法、练习法等教学方法，启发学生勤思考和勤动手。学生调试出程序的时候，自豪感油然而生。教师不仅要讲解实验内容和回答学生提问，而且每堂课都要仔细检查学生实验结果并打分。学生还可以在课外时间进入开放实验室，编写和调试程序。教师每周有固定的课外坐班答疑时间，教师要鼓励学生多参与各类电子竞赛，以学促赛，以赛促学。

(三)单片机虚拟实验系统的构建

学生在课外用Proteus软件画原理图，在keil uvision5中建立新的设计工程，添加新的.C文件到当前工程，把经过编译后生成.hex文件加载到51单片机中，然后进行系统仿真。因为Proteus软件无法仿真IAP15W4K58S4单片机，所以进入实验室后需要稍微改变程序，然后在开发板上调试出实验结果。

(四)完善课程考核方式

教师在每次实验中逐个查看学生实验现象并打分，很多学生为了得到高分，专心细致地调试程序。课程总评成绩根据出勤、实验、作业、上机考及笔试等计算，实验考试占比例增大，期末笔试占比例减少。

(五)更新单片机开发板

用宏晶科技的开发板做实验，使用STC官方软件下载程序。以下是IAP15W4K58S4通道P1.1输入的模拟量，A/D转换后的结果(模拟电压形式)显示在数码管上的实例，P0口输出段码，P2口输出位码。部分程序如下：

void main(void)

{u32 Vin=0； u16 ADval=0；

Pin_Mode()；ADC_Initial()；

while(1)

{ADval = ADC_Convert()；

Vin = VCC * ADval/1023；

Da_Buf[0]= Vin % 10；

。。。。。。//省略

SEG7_Display()；}}

u16 ADC_Convert(void)

{u16 ADC_Da = 0；

while((ADC_CONTR & 0x10)!= 0x10)；ADC_CONTR = 0x81；

ADC_Da=(ADC_RES << 2)|(ADC_RESL & 0x03)；

ADC_CONTR = 0x89；return ADC_Da；}

图1 A/D转换后的结果显示在数码管上

四、结论

通过更新上课教材、实验教材以及实验开发板，更新实验内容，增加实验课时，运用新的教学方法，改革实验考核方式，培养学生的学习兴趣，提高学生的设计能力和创新能力，取得了较好的教学效果。