单片机原理及应用课程教学浅谈

姬文亮

南通大学电气工程学院 江苏南通 226019

单片机原理及应用课程教学浅谈

姬文亮

南通大学电气工程学院 江苏南通 226019

针对近几年讲授单片机课程的感受，分析单片机教学的现状、途径和目标，丰富单片机实践教学内容和完善其教学方法，提高单片机教学水平及学生实际动手开发单片机的能力。

单片机；教材；教学方法

Author’s addressElectric Engineer College of Nantong University, Nantong, Jiangsu, China 226019

单片机作为最典型的嵌入式系统，具有体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等一系列优点，已经广泛应用到玩具、家用电器、机器人、工业控制单元、仪表等产品中[1]。因此，单片机原理与应用是工程类专业尤其是电子信息工程、自动化、测控技术与仪表、机电一体化等专业的学生的一门重要课程。因其既有理论又有实际，而且实践性强，学生在学习时往往会感到乏味、吃力，如何调动学生的积极性、提高课堂教学质量是需要重视的问题

1 优选教材，改进教学方法

教材是体现大学教学内容和教学方法的知识载体，是进行教学的基本工具，也是深化教育教学改革，全面推进素质教育，培养创新人才的重要保证。因此，选一部好教材，在遵循教学大纲的前提下，一定将目前已成熟的最新技术成果、方法等编入教材，并要做到结构安排合理，深入浅出，通俗易懂，对于提高教学质量，培养高质量人才具有十分重要的战略意义。

由于在单片机的原理教学中，牵涉到许多单片机的内容结构和接口电路图，因此，课堂教学宜采用多媒体教学手段，要求教师能够制作高水平的单片机实践教学的CAI课件，将PowerPoint、Visio、Protel 99SE、Keil uVision2单片机仿真、开发工具软件等较为合适地融合在一起，必要时将试验箱等硬件搬上讲台，可更好地丰富课堂教学，增加课堂教学的信息量。多媒体课件生动形象，对那些难懂的、不易掌握的内容讲得更透彻，克服学生的畏难心理[2]。如此，学生更容易理解，更有兴趣，更容易掌握，教师在教学方法上改变“满堂灌”的传统方法，突出学生的教学主体地位。

2 MCS-51单片机教学

针对单片机教学，传统的教学方式无外乎“第一章，序言；第二章，单片机的硬件结构；第三章，单片机指令……”，这样教学的好处是：每个章节都自成一体，教师教得省事，学生也省事。但不足的是：每个章节之间的联系不是很严密，让学生有些突兀感；若是跳着教学生吧，第一次先教学生第一章的部分，再翻到第二章的某些部分……，当后续章节需要前言知识的时候，这样“翻来覆去”，让人眼花缭乱，学生和教师都会很累。

笔者一开始也是按照传统的教学方式，一个章节一个章节地讲解，每个学期教学下来，效果总是不尽如人意；后来，也尝试跳着去讲解，效果更是不好。该怎样去上好单片机这门课呢？把这两种教学方法尝试着结合起来，是笔者这几年常做的工作，而且也取得明显的效果。

一般来讲，依照南通大学电气工程学院的安排，单片机课程为48学时，16周上完，每周3个学时。笔者用6～8周按照章节讲完单片机书本知识的全部课程，重点讲解的是单片机的硬件结构，尤其是硬件扩展构造的三总线。特别强调的是在单片机扩展时，P0分时复用地址/数据线，P2口是高8位的地址线，P3口的某些引脚和ALE、EA、RST和PSEN作为控制线。典型的系统扩展三总线结构如图1所示。

余下的8～10周的教学时间安排3周的实践教学，其他教学时间则把单片机教学知识打乱进行讲解，将单片机的内部结构、指令等根据需要分置于各个讲解章节，进行详细讲解。大致分为输出口的应用、输入口的应用、输入/输出口的应用、中断的应用、定时计数器的应用、串行口的应用等。每一个分解章节尽量做到深入浅出，既讲解好电路图，又要讲解好程序设计逻辑框图，做到有的放矢。每个讲解章节分别举例说明，比如输出口的应用，可举驱动LED、驱动继电器、驱动蜂鸣器等例。用到的电子元器件，除了讲解原理之外，还尽量用数码相机拍出实物照片，由PowerPoint显示出来，以增强学生的认知能力，达到举一反三的效果！

3 MCS-51单片机实践教学

培养学生的实际动手能力无异于给学生一把开启知识之门的钥匙，所以单片机实践教学非常重要。在高校，单片机实践教学环节大都采用单片机实验箱，所开设的实验大多数属于验证性实验和训练性实验，实验大都由浅入深，从纯粹的软件仿真到分步、分批次地对单片机具体硬件的编程和学习。当然，实验箱还会提供一些综合实验，比如步进电机的控制等，对单片机教学是一种很好的有益的补充，既经济，又能加深学生对单片机硬件知识的理解，一举多得。因此，应加大单片机实践性教学。

当然，在学习完Protel等课程的情况下，还应该增加单片机整周实践环节，一般是2～3周的单片机设计课程，培养学生自主地进行电路设计、编制程序、安装、制作、仿真调试、烧录到脱机运行，在排除各种各样故障的过程中培养动手实践能力和独立创新意识，促使学生将理论基础知识与实际操作技术相结合，提高学生单片机应用与开发能力，达到培养具有实践能力和创新精神的高素质人才的目的。

实践教学在完成制版的情况下，最重要的就是编程了。MCS-51系列单片机共有111条指令，指令的格式：“标号: 操作码 目的操作数,源操作数;注释”。标号与操作码之间用“:”隔开，操作码与操作数之间用“空格”隔开，目的操作数与源操作数之间用“,”隔开，源操作数与注释之间用“;”隔开[1]。这是MCS-51系列单片机的指令基本格式。学生常常反映指令不好记忆。其实，对于单片机初学者，单片机指令不必强于记忆，只需记住基本的语法格式即可，调试时出现的问题无外乎就是格式不对（主要是“,”和“:”等不是英文状态下），或者是“自创”指令，这些都不是问题，随着编程经验的增加和熟练程度增加，应该很容易查出来。

最主要的就是编程思想。按照工程实际的要求，有效地将系统的难度分解，合理配置单片机资源，正确而高效地设置流程图，将复杂程序设计成模块化结构，做好必要的注释。其次就是程序调试。源程序编译通过并不代表程序就一定正确，这只能说明程序已经没有语法上的错误，至于在算法、流程上是否正确，则需要对程序进行调试。如果程序运行结果符合事先设计的算法、流程，才能说编写的程序是正确的。

初学者很容易犯急躁的毛病，即编完程序后，编译、连接、装载，通过后，急着让程序连续运行，若运行通过（即结果正确），则认为程序就正确。其实，这样做并不能说明程序完全正确，有时一个程序对于某些初始条件可以得到正确结果，而初始条件改变后却发现结果错误。

程序调试的一般做法是：编译、连接通过后，不要急于让程序连续运行，而是先进行手动的单步调试，随时观察各个变量、RAM单元、流程跳转等是否符合算法规定，排除各种非语法性错误，直至程序完全正确。对于复杂程序，必须设计成模块化结构，调试时一个一个模块单独调试，每个模块均正确后，再进行整个程序的调试。在调试过程中充分利用断点、变量窗口、寄存器窗口、内部RAM窗口等各种调试工具，提高程序调试效率。

4 总结

教师水平的高低直接决定教学质量和教学水平，教师应该是实践教学基地科技研究和产品研发的骨干，又是教书育人和新技术指导的引导者。因此，对学生应通过实践来培养其发现、分析、解决问题的能力以及严谨的作风，来提高单片机教学水平。当然，教师应努力提高自己，丰富自己。

[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2003

[2]王作宏.单片机原理及应用课程教学[J].中国现代教育装备,2003(12):10-11

Discussion and Research of Chip-microcomputer Teaching

//Ji Wenliang

According to the experiences of teaching in recent years, the article proposes the meaning, present situation, methods and objective for chip-microcomputer teaching, then presents enriching teaching contents, perfecting the methods and raising teaching level，as well as developing students’ practical ability.

chip-microcomputer; teaching material; teaching method

G642.4

B

1671-489X(2011)12-0041-02

作者：姬文亮，讲师，工学硕士，主要从事计算机在工业生产过程控制领域的应用。

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.12.041