主頁 > 新聞動(dòng)態(tài) > 單片機(jī)開發(fā)儀在單片機(jī)教學(xué)中的使用 2021-12-08

單片機(jī)開發(fā)儀在單片機(jī)教學(xué)中的使用

單片機(jī)課程作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，是機(jī)電和自動(dòng)化等專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，它可以直接面向生產(chǎn)實(shí)踐。目前單片機(jī)在工業(yè)控制、智能儀器儀表，智能家電，外設(shè)控制、機(jī)器人等方面都被廣泛應(yīng)用。為了能讓學(xué)生更好的適應(yīng)未來的就業(yè)崗位，如單片機(jī)開發(fā)工程師、嵌入式研發(fā)工程師等，滿足企業(yè)對(duì)人才的要求，需要在學(xué)校開設(shè)單片機(jī)課程，并配備單片機(jī)教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置。
一、單片機(jī)開發(fā)儀
傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)均以單片機(jī)的結(jié)構(gòu)為主線，一般按照單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、單片機(jī)的指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)來講解，然后結(jié)合單片機(jī)的外圍器件來講解單片機(jī)的一些應(yīng)用。這種方法講解起來比較抽象、枯燥，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中看不到單片機(jī)實(shí)物，很難理解單片機(jī)各部件含義以及各個(gè)芯片的硬件電路圖，從而使初學(xué)者在一開始就喪失了對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣。其次學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)是一個(gè)集成的實(shí)驗(yàn)箱或綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)加上一本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生基本都是按照指導(dǎo)書來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，基本都不了解各模塊電路的作用、各端口的使用、編程的原理，以致學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏主觀能動(dòng)性。為了能最大程度的激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣，讓學(xué)習(xí)者對(duì)單片機(jī)開發(fā)的全過程有個(gè)詳細(xì)的了解、更方便的學(xué)習(xí)單片機(jī)，推薦使用小型單片機(jī)開發(fā)儀。
小型單片機(jī)開發(fā)儀價(jià)格實(shí)惠、攜帶方便、教學(xué)資源豐富，既能滿足課堂教學(xué)要求，也能滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求。本文推薦使用普中科技單片機(jī)開發(fā)儀，單片機(jī)開發(fā)儀教學(xué)資源包括各模塊開發(fā)原理圖、開發(fā)工具以及各芯片手冊、開發(fā)程序案例。開發(fā)原理圖包括MCU、電源模塊電路、復(fù)位電路、USB自動(dòng)下載、矩陣鍵盤、動(dòng)態(tài)數(shù)碼管、五線四相步進(jìn)電機(jī)、LCD1602、交通燈等的硬件電路原理圖。開發(fā)板芯片資料包括如，74HC138、74HC595、18B20、LM358等常用芯片的資料講解。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)程序里面包含基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)例程、中級(jí)實(shí)驗(yàn)例程、高級(jí)試驗(yàn)例程。
二、單片機(jī)開發(fā)儀之教學(xué)方法
以單片機(jī)開發(fā)儀為依托，使單片機(jī)課堂實(shí)現(xiàn)以動(dòng)手為主、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的課堂。單片機(jī)課程采取項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，以教學(xué)資源中的典型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為例，針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中要完成的任務(wù)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行講解。每堂課以三大模塊進(jìn)行展開：實(shí)驗(yàn)原理（包括各模塊的電氣原理圖及各芯片的作用）、實(shí)驗(yàn)程序、實(shí)驗(yàn)操作演示。針對(duì)以上方法進(jìn)行教學(xué)層次清晰、學(xué)生易于接受，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中可以缺什么補(bǔ)什么，針對(duì)性強(qiáng)。
通過選取基礎(chǔ)試驗(yàn)例程中的繼電器、數(shù)碼管、步進(jìn)電機(jī)、矩陣鍵盤、定時(shí)器0中斷、交通燈、紅外通信等典型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，使課程內(nèi)容循序漸進(jìn)，層層遞進(jìn)，銜接得當(dāng)、難易適中，易于被學(xué)生所接受和喜歡。所有實(shí)驗(yàn)均采用C語言編程而不是匯編語言，與企業(yè)中單片機(jī)項(xiàng)目開發(fā)采用的C編程相吻合。在學(xué)習(xí)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)?zāi)K電氣原理圖的能力，學(xué)會(huì)查找相關(guān)的芯片資料并分析常用芯片作用的能力、學(xué)會(huì)C語言編程的能
力。同時(shí)對(duì)單片機(jī)開發(fā)儀愛好者來說，可以不必把自己的學(xué)習(xí)局限于課堂，利用單片機(jī)開發(fā)儀便于攜帶的特點(diǎn)，也可以在課后隨時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，利用里面的中級(jí)實(shí)驗(yàn)例程和高級(jí)試驗(yàn)例程更深入的學(xué)習(xí)單片機(jī)的編程，真正做到玩轉(zhuǎn)單片機(jī)。
三、矩陣按鍵的應(yīng)用實(shí)例
矩陣按鍵實(shí)驗(yàn)在單片機(jī)的課堂教學(xué)中屬于中等難易程度的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，故選取此實(shí)驗(yàn)來展示單片機(jī)開發(fā)儀是如何應(yīng)用在單片機(jī)教學(xué)中的。對(duì)于矩陣按鍵實(shí)驗(yàn)的教學(xué)講解分三個(gè)部分完成：矩陣按鍵原理、矩陣按鍵編程、矩陣按鍵實(shí)驗(yàn)操作。矩陣按鍵原理包括矩陣按鍵由來、矩陣按鍵掃描原理（逐行掃描、行列掃描）、矩陣按鍵如何變成獨(dú)立按鍵。矩陣按鍵模塊在開發(fā)板中的原理圖如圖1所示，通過對(duì)原理圖的講解，學(xué)生能看懂開發(fā)板上各個(gè)模塊的硬件電路以及相關(guān)芯片的常見功能，如電源轉(zhuǎn)換芯片MAX232、斯密特反相器74HC14、對(duì)外紅色發(fā)射接收管WYC H206等。

圖1 矩陣模塊原理圖

矩陣按鍵編程主要是寫程序，在編寫程序中側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生模塊化編程的思想，主程序?yàn)閙ain函數(shù)，在主函數(shù)中調(diào)用兩個(gè)子函數(shù)--按鍵判斷函數(shù)KeyDown、數(shù)碼段鍵值顯示函數(shù)smgduan來實(shí)現(xiàn)，這種編程方法更具有條理性，便于學(xué)生理解和總結(jié)，每個(gè)函數(shù)都能實(shí)現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立的功能，便于后續(xù)程序的移植。編程完后進(jìn)行軟件調(diào)試，最后進(jìn)行矩陣按鍵實(shí)驗(yàn)操作，此部分主要是實(shí)驗(yàn)接線，學(xué)生在編程的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)端口的接線，燒寫程序至開發(fā)板中。本矩陣按鍵實(shí)驗(yàn)主要是通過矩陣鍵盤控制顯示0～F的數(shù)碼，實(shí)驗(yàn)接線圖如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)接線圖

四、結(jié)束語
實(shí)踐證明，上述實(shí)踐教學(xué)方法的有效開展，極大地激發(fā)了學(xué)生對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，縮短了學(xué)生從理論知識(shí)到實(shí)際應(yīng)用的過程，能分階段的學(xué)習(xí)開發(fā)板上各部分的模塊電路和相應(yīng)的各芯片，學(xué)會(huì)看開發(fā)板的硬件原理圖、芯片資料和用戶手冊，為學(xué)生以后從事單片機(jī)、嵌入式等開發(fā)工作打下基礎(chǔ)。同時(shí)單片機(jī)開發(fā)板體積很小，學(xué)生有了自己的開發(fā)板可以隨時(shí)深入學(xué)習(xí)單片機(jī)。基于單片機(jī)開發(fā)儀的單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐取得了良好的教學(xué)效果，使學(xué)生產(chǎn)生了一種創(chuàng)業(yè)成就感。

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單片機(jī)開發(fā)儀在單片機(jī)教學(xué)中的使用

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