中职单片机应用技术课程学习技巧探究
2019-10-30马花萍
马花萍
[摘 要] 单片机应用技术课程是电子与信息技术、机电、电气自动化职业院校学生的一门主修课，也是培养智能化电子产品设计技术人员的一门基础课，为进一步学习嵌入式系统奠定基础。单片机具备体积小、成本低、功耗小、功能强、可靠性高等特点，广泛应用于工业测控、医疗设备、智能仪器仪表、家电、通信、交通国防等各个领域，可以说“想得到就用得上”。
[关 键 词] 单片机;程序;思路;代码
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）23-0008-02
什么是单片机呢？简单地说，单片机就是一个小的计算机系统，同时也是一种集成电路芯片，是典型的嵌入式微控制器。如何能够掌握单片机应用技术，具备应用单片机知识解决实际问题的能力呢？针对这一状况，作为工作在教学一线的专业课教师，对单片机应用技术课程进行了“基于工作过程的”项目化教学，让单片机学习不再抽象、不再枯燥。本文提出了一些单片机学习技巧，为大家学好单片机提供建议。
一、好的开始是成功的一半，树立信心，勇敢地迈出第一步
刚开始学习单片机的时候，要树立信心，采用项目学习法，要一步一个脚印，一个一个项目来。单片机学习的一般流程是：①电路设计;②连接电路;③程序设计与调试;④编译程序并烧写芯片。可以从一个简单的单片机任务入手，了解整个流程。例如，我们用开关来控制LED发光二极管的亮灭。当开关闭合时，发光二极管亮;开关断开时，二极管灭。根据题意，画出电路图，并进行电路连接。接下来，创建一个工程，然后编写程序并进行调试。
（一）创建工程
（1）新建工程文件：单击菜单【Project】—【New Project…】在弹出的“Create New Project”对话框中，选择保存路径，并在“文件名”的输入框中输入工程的名字（如led），不需要扩展名。单击“保存”按钮，便会弹出第二个对话框，要求选择CPU型号，选好后单击确认。（2）工程的设置：在“Target1（目标）”上单击鼠标右键，接着单击“Options for Target‘Target1”选项，即出现工程设置对话框。主要设置对话框中的“Output”页面，选中其中的“Create HEX File”用于生成可执行的代码文件。
（二）新建源程序文件
（1）建立并保存源文件：单击菜单【File】—【New…】可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗口。单击菜单【File】—【Save】在弹出的对话框“文件名”的输入框中输入文件名，同时必须输入正确的扩展名（C语言源程序以.c为扩展名），单击保存。（2）添加源文件到工程中：在源程序组上单击右键，弹出快捷菜单，接着单击“Add Files to Group ‘Source Group1”选项，在弹出的对话框中选中“led.c”。
（三）编写程序
暂时不管程序为什么这样写，先在程序输入窗口里输入程序，然后保存。
（四）在keil中调试程序，烧写芯片
（1）程序编译：选择菜单【Project】 —【Build target】对当前工程进行连接，产生目标代码。（2）使用串行口ISP下载线下载程序。这时给系统上电，如果通信正常，则可完成将程序写入单片机的程序存储器。
在单片机的学习过程中，不管遇到多么复杂的任务，新建工程、新建源文件、程序编译、调试、仿真、烧写等操作都是一样的，从最简单的任务入手，让它先运行起来，熟练掌握一整套系列的流程。
二、先参考别人的程序代码，掌握其中的思路，先学用到的知识点，没有用到的暂时放到一边
从单片机的学习流程中，我们知道单片机的学习重点在于电路和编程方法，刚开始，可以直接把别人的程序代码拿过来用，学习其中的程序思路，思考都用到了哪些知识点。单片机的学习是注重理论和实践结合的，学习初期光看书不去动手，是学不会的。厚厚的一本书，如果不分主次通篇去看，看着看着头就晕了，也许你学了后面的，前面的内容估计也快忘光了。所以，最好结合实际任务，把程序中用到的知识点，认真学习一下，暂时用不到的内容，就先跳过去，不必非要把书从第一页看起。比如，流水灯程序：
#include
int main（void） { unsigned int i; P2=0xfe; while（1）
{ for（i=0;i<30000;i++）;P2=_crol_（P2，1）; } }
流水灯程序和开关控制二极管的亮灭程序比较，都用到了单片机的头文件，程序中都有主函数，内部都嵌套了死循环函数。在流水灯程序中又多了内部函数头文件，定义了无符号整型变量，引入了for循环的延时函數。在后面提到的秒闪电路的制作，用到了定时器中断，那时我们才去学习定时器的内容。把整本书化整为零，等用到了再去学习，这样学习的内容既扎实又牢固。
三、无论多简单的程序，都要写一遍，不能光看，一定要开动脑筋，采用多种方法，优化并实现自己的程序效果
刚开始的时候，对内容不了解，可以先抄写老师和教材中的程序，看看每一句代码有什么功能，可达到什么目的，运行后有什么结果。比如，单片机驱动点亮发光二极管程序，这个程序我们可以用位操作法，在程序中直接对某位引脚进行赋值。
#include
main（） {d1=0;d2=1;P1_2=0;while（1）;}
此程序实现了发光二极管的d1，d3亮，d2不亮。除了头文件，程序中用两种方法定义引脚的名称，第一种是通过名称P1定义引脚名，第二种是通过已有名称定义新名称，一定要区分清楚，程序看明白后一定要自己重新寫一遍，写过之后，你会发现，原来看明白别人的程序很容易，但自己写的时候却一句也写不出来，并且还会丢三落四出现很多问题。当自己能顺利写出程序代码时，说明自己真的懂了。学习需要有举一反三的过程，才会有提高。点亮发光二极管的程序，还可以用字节操作法。字节操作，就是用一个字节数据同时设置I/O口8个引脚的状态。用这种方法时，要先分析P1口每位的值，然后写出十六进制数。程序如下：#include
同样实现点亮d1，d3，关闭d2，字节操作，代码少，效率高，程序运行的速度快，充分优化了程序功能。
四、相同的任务，不同的人有不同的代码写法，主要是找到硬件电路的制作和程序设计的思路，着重培养解决问题的能力
如何写出一个程序来控制器件，按你想要的结果去运作，这个就是解题的思路。要写程序，就要先找到解决问题的思路，思路有了，方法就会有许多种。对同一个项目任务，用不同方法来实现同一功能，这是一个练习和提高的过程。用单片机一位I/O口去控制发光二极管的闪亮。LED的工作过程是：点亮→延时→熄灭→延时→点亮→延时……如此循环，实现了闪烁的效果。它的硬件电路很简单，我们以亚龙YL-236型单片机控制功能实训考核试验台为界面连接电路。程序设计起来也不难，通过流程图对程序进行设计，是在点亮发光二极管程序的基础上实现延时。
方法一：#include
void main（） {unsigned int i;While（1）
{led=0;for（i=0;i，50000;i++）; led=1;for（i=0;i，50000;i++）;}
这个问题，算是解决了，能不能换种写法实现同一功能。
方法二：#include
void delay（void） {unsigned int i=50000;while（i--）;}
void main（） { while（1） {led=0; delay（）; led=1;delay（）;} }
方法一实现二极管闪亮，运用了for循环延时，方法二采用了delay自定义延时函数，都是延时50000us。延时时间一样长，利用我们学到的知识，还可以考虑如果发光二极管“亮/灭”的时间不一样长，而且有多种变化怎么来写程序？写程序的过程也是一个创造的过程。
五、对于一个新项目，要学会对任务进行分析，不要急于去寻找别人的代码，学会掌握程序的设计与调试
当你接到一个新的项目时，先自己构思一下整个过程，例如秒闪电路的制作。这个项目的难点在于程序设计思路，有了思路，编写程序就容易多了。分析任务：所谓秒闪电路，即1秒定时闪烁的电路。就是让一个LED每1秒固定闪烁一次，实际上就是让LED亮500ms，灭500ms，然后再循环。涉及时间的问题，首先就要考虑用定时器来做。如果定时时间较长，则要尽量使定时器中断时间间隔大些，减少中断次数，提高程序的效率。通过前面的知识我们知道，定时器0工作在方式1下最大定时只有65.536ms，经过分析，如果我们采用定时器0，利用工作方式1，通常将定时器设为50ms的时间间隔，即每50ms中断一次，然后通过一个变量记录中断次数，每中断一次，让这个变量加1，当这个变量等于10，说明已经中断10次，正好就是500ms，实现1秒定时闪烁。设计思路有了，程序编写就简单了。
对任务进行分析，事先规划好程序的流程图，程序代码写出来易如反掌，但是问题又来了，不少学生把程序代码写好了，然后一运行，不是自己想要的结果，有的时候甚至结果出不来，头就晕了，然后就跑去问老师“为什么我的程序不能正常运行”就等老师来给自己分析。这是一种很不好的习惯，应该自己学会发现问题和学会如何解决问题。在解决问题的过程中，通过程序的排错，你会学到很多平时听课、看书学不到的东西。纠错的过程就是学习的过程，并且比用其他的方法都学得多、记得深。通过编译程序，排查出简单的语法错误，对生成的目标文件进行调试运行，单步执行与全速执行相结合，实现自己的程序功能。
参考文献：
[1]金杰.MCS-51单片机C语言程序设计与实践[M].北京：电子工业出版社，2017.
[2]老盛林，吴慧芳.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学出版社，2018.
[3]苏珊，高如新.单片机原理与应用[M].成都：电子科技大学出版社，2016.
编辑 张 慧
