论中职电子C51单片机教学模式改革与应用

论中职电子C51单片机教学模式改革与应用

张志彬

张志彬河南省安阳市中等职业技术学校中职电子

摘要：单片机是一门涉及电子、自动化、计算机等技术的专业基础课，具有较强的综合性。目前，单片机在工业控制、智能仪器仪表、智能化家电、机器人等方面已被广泛应用。因此，这门课程在学生专业技术培养中越来越显示出它的重要性与地位。

关键词：中职电子、单片机、教学、应用

随着时代的发展，传统的单片机教学模式已经不能满足创新型人才培养的需要，如何激发学生的学习兴趣、改善教学技巧、提高教学水平，已经成为单片机课程教学中急需解决的问题。

一、C51单片机的优点及教学现况

现今的一些大专、中职类的学校也开设了单片机课程。教学大多采用讲解硬件和软件知识为主,软件编程选用汇编语言。学习时学生需要记住很多条指令的助记符和使用格式,多数学生觉得没有挑战性,学习兴致不高。教师的教学效果不明显。C语言是一种编译型程序设计语言,它具有多种高级语言的特点,并且可以调用汇编语言的子程序。它与8051单片相结合得到的C51单片机使用范围广,可移植性强；且C语言与生俱来的模块化特性使开发出来的程序模块可不经过修改,直接被其它项目所应用,从而最大程度的实现资源共享；C语言开发的代码便于开发小组计划项目,灵活管理,分工合作以及后期维护；C语言还比较好入门,只需掌握一些基本的语句就能编写简单的程序。初学者不熟悉单片机的指令集,也能够编写完美的单片机程序；不理解单片机的具体硬件,也能够编出符合硬件实际的专业水平的程序。随着企业对C51单片机的推广和应用,一些高校也开始相应地调整了单片机的教学内容和教学方法。教师在进行理论教学时除了要讲解单片机的结构外,还要讲解C语言,还有一些学校添加了相应的仿真模拟设备。但是学生对单片机的学习兴趣提高不明显。

二、从培养学生竞赛的角度出发,进行C51单片机理实一体化教学

省市级的单片机竞赛题都是给出一个工程具体的项目让学生在短时间内去解决。学生需要进行需求分析、模块选择、线路连接和程序调试。为此,从培养学生竞赛的角度出发,提出C51单片机理实一体化教学模式的新思路如下:首先，教学方法，教学时,主要采用讲授法与问答法、演示法等教学方法。但要注意多留给学生一点时间让他们自己去编程。其次，教学设备，所需要的教学设备主要有电脑、开发板等。开发板的功能不需要太全面只需具有流水灯、数码管、独立键盘、矩阵键盘、AD或DA、液晶、蜂鸣器即可。最后，教学内容，教学时将C51的知识分为六个部分来讲解。每一部分教师既要讲解C51单片机相应的硬件结构,又要讲解软件编程,并让学生进行仿真,建议采用理实一体化教学模式。这六部分如下:①C51的编程软件Keil和仿真软件Proteus。该部分主要是让学生熟悉软件编程的工作环境、操作界面,学会设置与编程有关的一些参数以及如何将两者结合起来进行仿真。②51单片机I/O口的应用、数据的串并行传输和C语言基本语句。C语言中的基本语句if、while、switch/case等运用很广泛,学生掌握了这些语句就可以编程。51单片机I/O口的应用、数据的串并行传输是重点,讲授时可以先让学生掌握这些理论的知识再进行编程,或者先选出一个端口来进行软件编程,再讲解他们的硬件结构让学生自己去编程。③LED和数码管的显示。简单的单片机多用于控制一些LED和数码管,而程序是否正确也要通过数码管来体现。④内部定时器与中断。中断在单片机中非常重要,例如,我们要更新显示的数据值,从键盘取得输入数据等都可以用中断方式进行,而间隔多长时间进行中断处理,就需要定时器的配合。⑤键盘。这一部分内容包括键盘的结构原理、软硬件去抖动等相关的知识。⑥A/D,D/A转换。在键盘的基础上,若要显示时间,但时间不太准确,就需通过键盘来调节,我们可以先设置键盘上的键的作用。以上这些内容基本涵盖了单片机的软、硬件最关键的内容,其他一些比较复杂的控制系统都以此为基础,学生在做其他课题时,可以先搭建这些框架,在再进行其它功能的添加和修改。

三、C51系列单片机的应用

单片机是世界上数量最多的计算机。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，因此现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。现对C51系列单片机的各种应用作大致分类：①在智能仪器仪表上的应用。C51系列单片机与不同类型的传感器相结合，可实现诸如电压、功率、频率、流量、速度、压力等各种物理量的测量。采用单片机控制可使得仪器仪表实现数字化、智能化、微型化，而且功能比起采用电子或数字电路还要更加强大。②在计算机网络和通信领域中的应用。现在，C51系列单片机普遍具备通信接口，比如USB接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的基础，另外，采用MAX232实现MCS-51单片机与PC机的通信。都实现了单片机智能控制。③在工业控制中的应用。C51系列单片机可以用在构成形式多样的控制系统、数据采集系统。如工厂流水线的智能化管理、电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。④在汽车设备领域中的应用。各种型号的单片机在汽车电子中的应用非常广泛。例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。⑤在家用电器中的应用。可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从洗衣机、电冰箱、空调机、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。⑥在医用设备领域中的应用。C51系列单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。特别地，测量心电、脑电、胃电等微弱信号的医疗仪器也都采用了单片机进行控制。另外，某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中，就需要复杂的类似于计算机的原理。

总之，教学改革方案不仅提高了学生学习积极性、应用能力和动手能力，而且对学生的独立思考和分析问题、解决问题的能力的提高也起到了很好效果。当然，教学改革是一个无止境的过程，我们还要不断更新教学观念，不断的探索和实践，来提高教学质量和效果。