基于微机原理课程的实践性教学环节

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  摘 要: 为了使学生更好地掌握微机原理这门课程,大部分学校都开设了微机原理实训课程,但是该实训课程如何开设,开设的内容、学时又如何确定,实训过程中应如何管理学生和材料等一直困扰着老师。本文作者根据多年对微机原理实践性教学环节的经验,列举了微机原理实训课程的重点教学内容和管理方法。
  关键词: 微机原理 单片机 时钟电路 数码管时钟
  
  开设微机原理课程实践性教学环节的目的,主要是通过动手来巩固所学的微机原理知识,因此在实践性教学环节中,开设的实训课程题目应涉及单片机最小系统设计、A/D转换、D/A转换、总线扩展(8255)等。实训学时一般为2周,任务安排第1天以教学为主,介绍实训课程题目的相关知识。第2天开始陆续发放材料,第一周基本以焊接为主,第2周开始自行调试,最后2天验收,验收以作品效果、答辩情况和提交报告的质量为主。在实践过程中,学生根据自己的能力和兴趣爱好来选择相应的课题方向。这里介绍最小系统的设计。对于单片机最小系统设计,给出的设计题目是数码管时钟电路设计,该课题涉及的内容有:上电复位电路、震荡电路、键盘扫描,数码管动态扫描等。难度适中,能满足学生利用单片机设计时钟的想法,适合不同层次的学生来设计和学习。
  1.时钟电路硬件的设计
  LED数码管时钟电路采用24h计时方式,时、分、秒用六位数码管显示。并有按键处理模块来进行时、分、秒的调试。数码管时钟电路如图1所示,其采用AT89C51单片机最小化应用设计,6个LED显示采用动态扫描方式实现,显示时、分、秒。P0口输出段码数据,P2.0—P2.5口作扫描输出(需接上拉电阻),为了提供LED数码管的驱动电流,用三极管9012和芯片74LS244来驱动输出,增加共阳极数码管的亮度。为了提高秒计时的精确性,利用12MHz晶振来T0定时中断。
  2.系统软件程序的设计
  电子时钟的系统程序由主程序和子程序组成,主程序包含初始化设置、按键处理、数码管显示模块等。子程序包括要编写的定时器/中断服务子程序,在定时器/中断服务子程序中进行对时钟的调整。具体程序可上考试周刊网教学资源库下载。
  (1)主程序
  主程序流程图如图2所示,主程序对显示单元和定时器/计数初始化,然后重复调用数码管显示模块、按键处理模块,当有键按下时,转入相应程序。
  (2)按键处理模块
  按键处理设置为:如没有按键,则时钟正常走时。当按下S1时进入调分状态,时钟停止走动;按下S1、S2来进行加一减一操作。继续按S1键可分别进行分和小时的调整,最后按S1键退出调整状态,按键功能还可以自行调整、创新,如加入秒表显示、定时等功能。
  (3)定时器/计数器T0中断服务程序
  定时器/计数器T0用于时间计时,选择方式1,重复定时,设定时间为50MS,定时时间到则中断,定时中断程序为:(MOV TMOD,#11H)(MOV TL0,#0B0H)(MOV TH0,#3CH),在中断服务程序中用一个计数器对50MS计数,计20次则对秒单元加1,秒单元的计数器加到60则对分单元加1,同时秒单元清0;分单元的计数器加到60则对时单元加1,同时分单元清0;时单元的计数器加到24则对时单元清0,标志一天时间计满。定时器/计数器T0中断服务程序流程图如图3所示。
  3.总结
  任何理论知识都来源于实践,理论知识也只有在实践中,才能得到强化并真正发挥指导作用。学生经过实践性教学环节的锻炼,通过焊接、板路设计、元器件的认识、程序的编写和调试,能够对微机原理课程有很深的认识。通过一些小制作更能提高学生对该课程的热衷程度,对学生的现在及将来都有很大的影响。较多的学生实践教学环节结束后再回来要回自己的作品,说是拿回去放在自己的床前,可以用3节干电池供电来显示时间,以做留念。
  
  参考文献:
  [1]中国机械工业教育协会组编.微机原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2005.
  [2]朱定华,戴汝平.单片微机原理与应用[M].北京:北方交通大学出版社,2003.
  [3]陆红伟,微机原理实验与课程设计指导书[M].北京:中国电力出版社,2006.
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