0 前言
许多高职院校的多个专业都涉及单片机教学。 不同专业水平的学生在学习单片机和实际开发应用之间很难过渡。 当单片机硬件结构和软件编程基础较差时，上手尤其困难。 本文基于大量的单片机教学应用研究和学徒教学改革与探索，从单片机应用与教学现状分析、STC8H8K64U单片机简介、STC8H8K64U兼容STC89C52开发板核心系统设计五个方面进行阐述。 ，以及图形化编程和模拟。 用于单片机教学改革和单片机爱好者的学习和研究。
1 单片机应用及教学模式简介及现状
微控制器是智能电子产品开发、设计和嵌入式开发的基础。 行业内基于项目的入门资料有：郭天翔老师的《新概念51单片机》及相关单片机开发经验与分享； 以51单片机课程为例的创客式项目教学在编程课程中的应用研究； 邵华老师以项目为导向的课程创新机制在《单片机编程与实训》课程中具有显着的实践和比较效果； 陈玉群老师对单片机初学者编程方法的研究 采用基于编程字典的方法可以让单片机初学者快速掌握单片机的编程。
微控制器的编程模型也在日新月异地变化。 例如，在传统51单片机C语言编程技巧的基础上，介绍了编程特点和技巧以及模块化编程设计； 张华林老师在《单片机编程模块化设计研究》中详细讲述了模块化编程方法； 李敏山老师基于流程图编程的单片机软件系统开发，将程序代码与直观的图形相结合，用图形化编程改变了对程序语法和句法的要求； 黄锐老师在单片机项目驱动教学中采用双编程语言，分别使用汇编语言和C语言实现功能，实现选型与集成的对比教学； 基于互联网+技术的大病术后充气运动仪图形化单片机编程项目设计、基于创新创业教学实践项目的山羊肚细菌物联网应用设计也从项目设计方面探索了单片机的应用和教学实践。 可以看到，单片机应用和教学资源已经琳琅满目。
2 STC8H8K64U单片机简介
宏晶科技的《STC8H系列单片机技术参考手册》显示，STC8H系列单片机是不需要外部晶振和外部复位的单片机。 它们是8051微控制器，目标是超强抗干扰、超低价格、高速、低功耗。 在相同的工作频率下，STC8H系列单片机的速度比传统8051快约12倍。要按顺序执行全部111条指令，STC8H系列单片机只需要147个时钟，而传统8051需要1944个时钟。 STC8H系列单片机是STC公司生产的单时钟/机器周期（1T）单片机。 它是新一代8051单片机，具有宽电压、高速、高可靠性、低功耗、强抗静电、强抗干扰等特点。 具有超强的加密和指令码。 与传统8051完全兼容。
3 STC8H8K64U兼容STC89C52开发板的核心系统设计
3.1 STC8H8K64U兼容STC89C52开发板设计的意义
根据STC8H8K64U和STC89C52的功能特点和引脚定义，STC8H8K64U核心板兼容传统的STC89C52 40P开发板。 不仅兼容大量以往基于STC89C52的教学开发板资源，还保留了STC8H8K64U的64引脚全部功能，允许扩展开发资源。 最大化利用对于教学和应用都具有重要意义。
3.2 STC8H8K64U兼容STC89C52开发板设计引脚对应关系
根据STC8H8K64U和STC89C52的功能特点和引脚定义以及保留STC8H8K64U 64个引脚全部功能的原则，引脚和功能是对应的，如表1所示。
3.3 STC8H8K64U兼容STC89C52核心板设计原理图（图1）
3.4 STC8H8K64U兼容STC89C52核心板设计说明
根据STC8H8K64U兼容STC89C52传统40P底座开发板并保留64引脚STC8H8K64U全部功能的原则，安排了相关器件和引脚，如图2所示。
4 STC8H8K64U核心板图形化编程与仿真
4.1 STC8H8K64U核心板图形化编程软件
目前无论是软件还是硬件都比较经典的“天问51”系列开发板和图形化编程软件，既有在线编程，也有离线编程环境。 离线编程可以直接进行图形编程，同时生成基于SDCC的字符C文件。 也可以直接在字符编程窗口中进行字符编程； 编程结果可以通过“天问”下载器直接连接到开发板进行在线运行，实现物理仿真。 这样，也可以直接编译生成main.c文件。 在线编程环境还可以直接导出Keil C工程文件，非常方便。 “天文”图形化编程软件可以从其官方网站下载。 目前版本为Block0.1.6，可以安装。
4.2 STC8H8K64U核心板图形化编程方法
“天文”网站和论坛上有很多关于这种图形化编程的教程和参考资料。 打开天问块软件后，其界面包含相应的操作功能区和菜单按钮，如图3所示。点击左上角的文件夹图标菜单按钮，出现“新建项目”、“打开项目”菜单页面”、“保存”、“项目另存为”、“项目中心”和“提交作业”将会出现。 您可以创建新项目、打开项目和保存等相关操作。
左边的功能模块和逻辑控制图形指令包括单片机的内部模块，如：系统配置、GPIO模块、PWM模块、ADC模块、定时器模块、串口模块、外部中断设置、所有中断设置、读写寄存器。 逻辑和控制模块包括：控制、数学和逻辑、文本和数组、变量和函数。 文本模块包括：显示模块（LED跑灯、HC595串行进出位移寄存器、数码管、点阵LED、RGB跑灯、OLED屏、LCD1602屏、LCD12864、TFT彩屏、彩屏触摸）、传感器模块、红外、I2C、SPI、扩展等模块。 丰富的功能模块和库函数给项目开发和学习应用带来很多便利，更有利于初学者上手和推广教学应用。
图形编程和字符编程分别位于界面主功能区左右两个主窗口中，使编程窗口最大化。 通过拖动界面底部的三角按钮可以改变两个窗口的大小，以满足图形化编程的需要。 或者需要字符编程课程。
未连接菜单表示对应的开发板未连接。 如果开发板用相应的编程下载器连接到电脑USB口，就会显示所连接的设备。 通过编程，您可以应用串口监视器并运行程序进行在线硬件仿真。 或者编译生成main.c文件，以便在KeilC环境中使用。 其中，运行程序进行在线硬件仿真突破了传统的Keil C软件仿真或STC-ISP仿真。 更直接的可以随时编程运行并查看结果，非常方便。 软件右上角“更多”菜单提供编程手册、芯片手册、视频学习、开发者论坛、购买、驱动安装等功能模块，让学习编程更加便捷。 编程手册为初学者提供了使用该软件的基础知识。 方法介绍，视频学习采用操作视频进行各功能程序的编程和操作，更直观、生动地展示软件的使用方法。
4.3 STC8H8K64U核心板图形化编程技巧
尽管该软件使单片机编程变得非常简单直观，但初学者可能仍然会觉得上手比较困难。 这是指南和解释。
1）“天问”图形化编程基于模块化设计。 相应的功能模块已被封装成功能函数。 程序员只需根据功能需求调用它们即可，如图4所示。
整个程序遵循一个主程序入口：
无效主（无效）
设置（）;
而（1）{
环形（）;
初始化、重复执行等功能子程序在主程序中执行：
无效设置（）
twen_board_init();//天文51初始化
无效循环()
系统框架第一部分中也默认给出了STC8头文件和系统时钟初始化：
#include "STC8HX.h" uint32 sys_clk = 24000000;//设置PWM、定时器、串口、EEPROM频率参数
#include“lib/twen_board.h”
2）从“天问”Block图形化编程框架可以看出，包括端口定义、变量和函数定义、定时器和中断在内的所有初始化都在“初始化”框架模块中进行，主要功能程序都放在在“重复执行”框架模块中。 需要注意的是，初始化工作非常重要。 很多功能模块在操作之前，首先要检查是否有相应的初始化积木指令。 如果有的话，必须放到初始化框架中进行初始化。 将功能程序放在“重复执行”框架中，将所有功能程序直接放在这个框架中显然是不明智的。 不仅可读性差，而且调试和移植也不方便。 最好将每个功能程序分解为子程序。 然后在“重复执行”框架中调用，可以根据程序功能的复杂程度执行多级子程序（功能）模块。
3）虽然功能程序只能在“重复执行”框架中执行，但在该框架中执行的程序是按顺序执行的。 很多情况下，一些功能程序需要定期重复执行，就可以使用定时器模式。 这样就可以按照定时器中设计的时间定时执行函数，同时也不会占用“重复执行”框架的资源。
4）对于图形化编程，很多初学者要么难以掌握编程流程和思路，要么不知道如何调用合适的指令，要么程序逻辑连接不合理，导致运行失败或死机。 利用流程图和模块化编程思想，首先将一个进程中要实现的功能进行梳理，然后为功能程序分配资源。 需要实现的功能对应于单片机硬件接口和相关电路元件。 本项目设计的核心板也设计为兼容传统的STC89C52开发板。 可以直接插在对应的40P底座上，也可以使用现有的开发板硬件资源如LED灯、按钮、数码管或者一些传感器、继电器灯。 如有必要，按照元件手册使用杜邦线将元件连接至核心板。
