单片机综合实验开发板设计研究

汪勇

摘要：为了加强实践教学的效果，为学生全面展示单片机实验开发板设计。单片机实验开发板的组成部分主要有电机驱动板，八键按键板，小系统板，GPS模块以及LED显示板等。各个组成部分之间具备不同的功能，并且在实际使用期间能够进行随机搭配。在实践教学当中，需要全面创新教学方法，通过任务驱动教学法为学生讲解相关知识，并且按照实际教学内容设计针对性的实验环节，在完成以上工作之后需要在学生群体当中进行调研，收集反馈意见，并且需要全面分析研究问卷调查结果。这样才能采取科学方式创新教学方法，使学生全面了解我要单片机开发板设计的各项内容，并且能够加强单片机的设计效果。

关键词：单片机；实验开发板；教学内容；设计要点

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）36-0116-02

单片机最早出现在20世纪70年代的，随着科学技术的不断发展，单片机已经广泛应用于计算机技术当中，并且为办公自动化，消费产品，通信行业，工业控制等领域提供服务。随着单片机的广泛应用，在较大程度上提升了社会对该领域人才的需求。学习单片机技术方面课程，就需要学生全面了解姐相关软件知识和硬件知识。

1 单片机教学的发展现状

按照长期的教学经验可以看出，由于单片机技术课程存在就多理论性知识，学生在学习期间常常会感到抽象难懂，因此需要在教学期间开展较多实践活动。在对较多学校进行调查分析，发现大部分学校在开展单片机实验时都采用单片机实验箱进行操作。然而该种实验方式存在较多弊端，由于在实际实验过程中需要使用实验箱，因此存在较多的验证性实验，这就导致学生无法通过实验箱进行设计性或者综合性的实验。其次，由于不断更新的计算机操作系统，导致较多的实验无法与计算机系统进行配套使用，这样就阻碍了实验顺利开展。这次发展背景下需要不断更新版本，这样就极大影响了学生的实验热情。在完成实验之后，还有部分学生没有真正掌握综合调试计算机软件系统和硬件系统的各项操作。为了提升教学效果，需要全面改革教学实践环节，并且在实际教学当中和临时用即时教学法和任务驱动法，科学设置各项课程，使学生能够全面掌握单片机设计开发知识。由于大部分学生在初次设计智能系统时存在较大的难度，因此，在实际实行教学方法时可以借鉴其他学校的先进教学方法，之后按照学生的实际情况设计针对性的教学模式，全面提升学生的动手能力，使单片机教学更加具有全面性和系统性。

2 单片机综合实验开发板设计

2.1 综合实验开发板设计思路

我校实行的单片机教学主要是MCS251机型，开展实验开发板主要是为了加强学生动手能力，并且在此基础之上使学生全面掌握单片机软件编程支持，具备充分的设计开发能力，能够独立进行硬件系统搭建。在使用系统可编程技术时能够综合调试软件系统和硬件系统，及时排查和处理系统出现的故障。

2.2 综合实验开发板

在前期设计期间，需要对市场上的单片机开发板进行调研，结果发现，大多数单片机都存在复杂的功能，无法适用于学生群体当中，并且具有昂贵的价格。我校开发板主要核心为系统可编程单片机芯片，给单片机能够下载和运行程序，并且能够对心编写的程序进行随时调试，这样就不需要使用烧写器和仿真器，较大程度上提升了学生的学习兴趣。并且可以通过插针将32个输出端口和输入端口引出，这样就方便使用户外扩电路，还需要结合复位电路，晶振，电源等设备，这样就能够那熊成完整性的单片机最小系统，只要插上电源就能运行。在实验开发板上还设计了串口转换电路，温度传感电路，蜂鸣电路以及接口电路。以上电路都能够成为开发板上的可供选择的资源项目，在对其选择时主要是利用短路跳线帽实现，如果在实际设计期间没有用到以上资源，并且没有使用跳线帽，会导致一上电路不占用口线资源，这样就是输入端口和输出端口向外部扩展。

实验开发板主要是一种单面板，有薄纤板制成，主要为元件焊接和PCB电路，在元件焊接面绘制原理图，这样有助于学生了解电路。为了能够符合多样化的系统扩展需求，单片机综合实验开发版不仅具备小系统板，还设置了相应的LED显示屏，电机驱动板，GPS模块以及八键按键板等。学生可以按照多样化的电子系统设计要求，有效组合各个板块，还需要焊接重要元器件，对其进行自行扩展和调试。之后再与应用程序和ISP下载软件进行配合，这样就能完成电子产品开发设计。

3 综合实验开发板使用效果以及科学评价

3.1 综合实验开发板使用效果

此次研究主要是完善和改建最初的实验开发版本，现阶段已经进行到第二版本，并且大力应用到学生设计当中。在完成单片机理论教学和实验教学之后，使学生集中学习提单片机综合实验开发版的相关设计课程，在实际设计当中，给予学生多个设计项目，主要包括设计温度测量系统，数字钟，音乐播放系统以及车辆计价系统等，学生可以根据自己兴趣选择相应的设计题目。用任务驱动法教学模式，在较大程度上提升了学生的学习主动性。在实践教学当中，要求学生了解开发板电路设计内容，并且能够独立对部分电路进行扩展，借助于软件功能。在实际设计期间，学生的反馈信息都比较良好，大多数学生都表示实验开发版的设计操作性较强，还能够帮助其加深了解单片机理论知识，全面掌握单片机软件系统和硬件系统的设计方法。在实行实践教学一段时间之后，需要考核学生的专业技能，根据此次考核结果显示，然后所有学生都在规定时间内高质量地完成了设计任务，并且呈现出优质的设计效果。

3.2 综合实验开发版的科学评价

在完成课程设计之后，需要对开发版的功效进行科学评价，有利于改善开发版的各项功能，全面加强实践教学的效果。在实际评价期間，学校邀请了相关专家参与评价。在此次对单片机综合实验开发板设计。作品进行评价，结果显示，有32%的学生设计作品为优秀，有68%的学生设计作品为良好，没有出现一般和较差。大多数学生设计的作品都具备较强的针对性，在附属功能方面都表现良好。你在对设计作品性能进行测试时，大多数学生的作品都具有稳定的性能和可靠性。在拓展性方面也表现出较好的效果。通过此次作品设计活动，能够全面提升学生的动手能力，有助于开发和研究单片机各项系统功能，在较大程度上提升了学生的学习积极性。

4 结束语

综上所述，单片机属于应用性较强的课程，在其接口技术方面也有较高的要求。在开展单片机课程活动时，需要不断改革和创新教学模式和方法，全面落实教改项目。并且在实际进行单片机教学时能够更加全面，系统地为学生讲解相关理论知识，全面提升学生对单片机综合实验开发板设计的学习积极性，通过长时间的实践教学结果可以看出，单片机教学和课程建设方面都取得了比较好的成绩。本文在探讨分析，单片机综合实验开发板设计时，主要是通过介绍单片机技术的优势缺点，在此基础上，详细阐述了单片机综合实验开发板设计各项内容，最后对该项设计内容进行科学评价和效果分析，希望能够借此次研究，对单片机设计方面。课程教学提供参考性价值。

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