2024年1月15日发(作者：)
基于模块化的51单片机实验套件的设计与开发
作者：王仁彪 王亚丽 王奉良
来源：《中国新通信》 2017年第14期
一、引言
单片机原理是一门应用实践性很强的课程[1]，目前市场上对于该课程提供实验教学设备大都是实验箱或实验台[2]，此类设备在设计时往往将单片机各模块接口集中在一块电路板上，虽然功能较为强大，但由于集成度过高，学生初学时难免感到畏惧，另外由于绝大部分接口芯片已在出厂时焊好，地址已经预先分配，学生在使用时只能查阅手册，不利于学生扩展练习。而实验箱中个别接口芯片损坏又有可能会导致整个实验设备无法正常运行，从而给教学带来不少困扰。
二、基于模块化的51 单片机实验教学套件设计
1、总体方案。针对市场上51 单片机实验设备存在的集成度高、接口地址固化、上手困难、不易维护等特点，本文设计一款满足实践需要的基于模块化的51 单片机实验教学套件，该套件将传统教学实验箱拆分成主控开发板、电源供电、数码管显示、液晶显示等若干模块，打破了整机实验箱内部电路封闭性和复杂性，各个模块引脚通过排针形式引出，显得直观、整齐，套件部分开发板预留有扩展接口，方便对系统进行扩充和二次开发。套件配有实验指导书，里面包含各个模块电路以及引脚说明，同时附有大量模块电路实验样例程序，使学生可以按照自己的设计，像“搭积木”的形式搭建所需要的实验电路，编写需要的单片机控制程序。
2、模块电路介绍。教学套件由若干模块组成，具体包括直插主控板电路模块、电源电路模块、数码管显示电路模块、LCD 液晶电路模块、独立键盘电路模块、串口通信电路模块、矩阵键盘电路模块、LED 灯电路模块、CH340 下载电路模块、蜂鸣器电路模块、时钟和EERPM 电路模块、A/D采集电路模块、温湿度传感器电路模块、继电器电路模块、贴片主控模块、转接电路模块等，基于模块化的51 单片机实验教学套件整体外观如图1 所示：
3、实验样例程序。样机配有若干样例程序，由项目组老师独自设计编写完成的，可供用户调试修改，配套实验包括：LED 流水灯实验、工业顺序综合控制实验、密码锁综合设计实验、A/D 电压采集实验、温湿度测量显示实验、电子万年历综合设计实验等。
三、实践效果
本套件将传统教学实验箱拆分成主控开发板、电源供电、数码管显示、液晶显示等若干模块，打破了整机实验箱内部电路封闭性和复杂性，在实践教学中取得了不错的效果。（1）应用于课程改革。中心依托于自主研发的实验教学套件，对现有单片机课进行了改革与实践，采用“理论实践一体化”的教学方法，大部分课程在实验室完成，让学生“学中做、做中学[3]”，从而最大化的激发学生的学习兴趣，培养学生的 动手实践能力。（2）应用于竞赛培训。中心每学期都会借助于实验套件开展一些有针对性的专题讲座，并对学生进行专业的实践培训，通过培训不少学生都在国家和省部级比赛中取得了很好的成绩。
