赵健

【摘 要】本文根据新工科建设的要求，提出了单片机原理与接口技术课程改革的方法和内容，详细介绍了课程的理论教学和实验教学的设计方案。

【关键词】单片机;实践能力;教学改革

中图分类号： G642.44 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）36-0100-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.046

Discussion on Reform of Principle and Interface Technic of Single Chip Microcomputer

ZHAO Jian

（College of Physics and Electronic Engineering，Taishan University，Taian Shandong 271000，China）

【Abstract】According to the requirements of the construction of new engineering，this paper puts forward the methods and contents of the curriculum reform of the principle and interface technology of single chip microcomputer， and introduces the design scheme of the theoretical teaching and experimental teaching in detail.

【Key words】Single chip microcomputer;Practice ability;Teaching reform

0 引言

《單片机原理与接口技术》是电子专业的核心课程，要求学生掌握单片机的接口电路设计和程序设计的方法。随着新工科建设的到来，培养学生动手和实践能力将变得更加重要。理论联系实际，将理论转变成应用于实际的技能，才能更好地满足新工科建设的要求。因此，本文对《单片机原理与接口技术》课程的改革进行了探讨。

1 精选教材

教材选用由李晓林、苏淑静、许鸥、牛昱光编著，电子工业出版社出版的《单片机原理与接口技术（第3版）》。该教材是“十一五”国家级规划教材，也是电子信息科学与工程类专业规划教材，非常适合电子专业的学生学习。教材对教学内容进行了精心安排，由浅入深，采用了“学中做”和“做中学”的思路，让学生学习起来不再枯燥乏味。

2 理论教学的设计

课程理论教学48学时，对所选教材内容合理取舍，进行以下几个方面的教学：

1）单片机发展过程、硬件结构和工作原理。本部分内容，重点讲解8051单片机内部结构、存储器原理和分类、4个并行接口的内部结构和特点、时钟电路工作过程。要求学生掌握单片机内部构造和原理、并行接口的使用方法和单片机时钟的基本概念。

2）单片机程序设计。传统单片机程序设计采用汇编语言，现在已经很少使用，因此汇编部分只介绍寻址方式，让学生了解指令寻址方式的基本知识，具体汇编指令不做讲解。程序设计采用单片机C语言C51，讲解C语言基础知识的同时，添加C51对基本C语言的扩充内容;通过实例让学生掌握C51程序的设计方法。

3）单片机片上资源的使用。本部分讲解单片机的定时器、中断和串行接口。讲解这三个单元模块的电路结构、工作原理、初始化方法和程序设计方法。

4）单片机外围器件的使用。本部分讲解数码管、按键、液晶屏的使用方法和程序设计方法。数码管注重讲解共阴极和共阳极的工作原理和代码表的生成;按键注重讲解如何去抖、独立按键和矩阵按键的工作原理;液晶屏采用1602进行讲解，使学生掌握其工作原理和程序设计方法，并要求学生自学12864的控制方法和程序编写。

5）单片机外部总线。在大部分应用场合串行总线替代并行总线成为趋势，因此本部分只介绍常见的新型串行总线：I2C总线、SPI总线和1-wire总线。介绍总线的通信协议、信号线、接口电路和程序设计方法。

3 实验教学的设计

为了更好地让学生对单片机做深入学习，课程设置了32学时的实验。

1）keil开发环境使用实验，实验学时2学时。让学生掌握程序的输入、编译、运行和调试的基本方法，熟悉keil软件的各种工具和操作方法。

2）延时程序设计实验，实验学时4学时。通过for循环和while循环来实现us级精准延时，通过多重循环实现ms级延时。练习程序设计和调试的基本方法。

3）单片机接口的输出实验，实验学时4学时。首先让单片机P1口控制8个发光二极管同时亮灭，然后实现流水灯功能。练习接口输出的基本方法。

4）中断控制实验，实验学时2学时。按键模拟外部中断的发生，发光二极管的亮灭作为中断进入的指示信号。按下按键触发中断，观察发光二极管的亮灭，判断中断是否正常进入。

5）定时器控制实验，实验学时4学时。首先，设置定时器定时1s，设置工作方式并计算初始值。通过发光二极管的亮灭表达1s的到来。改定时初始值，改变定时时间，观察发光二极管的变化过程。其次，设计倒计时秒表，要求从19倒计时到0，再重新计数。要求学生自己设计程序。

6）数码管和按键实验，实验学时4学时。单片机检测4个按键，按键编号1、2、3、4，将按下的按键编号通过数码管显示出来。实验目的有两个：一是按键输入的方法练习;二是数码管显示方法的练习。注意按键去抖和扫描方法，数码管动态显示的方法。

7）串行口实验，实验学时4学时。单片机串行口发送0-255，每个0.5秒发送一次，计算机的串口接收，通过串口助手观察接收结果;同时，计算机串口发送任意字符，单片机接收，通过数码管显示其ASCII码。发送和接收同时进行实现全双工通信。要求学生掌握串行通信的工作方式、初始化、发送函数和接收函数的编写方法。

8）液晶屏显示实验，实验学时4学时。分别在1602和12864上显示字符和汉字，学习液晶屏的编程方法。

9）串行总线实验，实验学时4学时。首先，掌握I2C总线的电路连接和编程方法，掌握AD转换的原理和使用方法，使用PCF8591 AD转换，LED显示转换结果;其次，掌握18B20温度测量的工作原理以及电路连接和编程方法，使用18B20温度测量，LED显示温度值。

4 结束语

单片机原理与接口技术课程应用性较强，要求将理论知识直接应用到实际中去，本着提高学生理论水平和动手实践能力，专门设计了理论教学和实验教学的内容，在近两年的教学过程中，学生学习积极性高，收到了良好的效果。

【参考文献】

[1]李晓林，苏淑静，许鸥等.单片机原理与接口技术[M].电子工业出版社，2017.

[2]李朝青.单片机原理与接口技术[M].北京航空航天大学出版社，2001.

[3]胡汉才.单片机原理与接口技术[M].清华大学出版社，2003.