安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 周正貴 王松林

高職單片機技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)改革探討

安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 周正貴 王松林

論文探討了基于項目驅(qū)動式教學(xué)法在單片機應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，更加符合企業(yè)對單片機技術(shù)開發(fā)崗位的能力要求。

單片機；項目式；課程改革

單片機應(yīng)用技術(shù)是高職院校電子信息類、自動控制類等專業(yè)的核心課程，這門課程學(xué)習(xí)的好壞直接影響了學(xué)生對專業(yè)研究的進一步深入的能力及電子信息類人才培養(yǎng)的基本要求。據(jù)調(diào)研高職院校單片機技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)方式，部分院校按照知識體系講授，講授內(nèi)容順序為單片機技術(shù)概論、單片機體系結(jié)構(gòu)、匯編語言程序設(shè)計等[1]。按照知識體系講解，教師和學(xué)生普遍感覺內(nèi)容枯燥無味，學(xué)生對知識點難以理解，更不用說具備利用單片機設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的能力。部分院校目前利用項目驅(qū)動式教學(xué)，經(jīng)過實踐教學(xué)測試，教學(xué)效果良好。

一、教學(xué)模式的改革

教學(xué)模式由知識體系講授轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖框?qū)動方式。這兩種方式各有優(yōu)缺點，知識體系講授對于高職階段的同學(xué)說來說，能夠系統(tǒng)的了解單片機的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，對指令執(zhí)行的內(nèi)部過程更加清晰，知識點介紹完后再通過一個大的課程實訓(xùn)項目完成課程的實踐教學(xué)。項目驅(qū)動式教學(xué)方法是通過多個項目的學(xué)習(xí)完成單片機課程的教學(xué)，即介紹某個項目時，先介紹理論知識，緊跟著完成實踐教學(xué)，即設(shè)計項目硬件電路、軟件程序，然后調(diào)試系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。每個項目能完成具體的某種功能，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣會增加，對課程的理解更加深入。兩種講授方式存在的弊端有：知識講授體系缺乏興趣性、理論較難理解、缺乏實踐能力的鍛煉；項目驅(qū)動式對單片機的內(nèi)部原理分析不夠深入，但提高了單片機應(yīng)用項目的實際開發(fā)能力。

實際教學(xué)過程中可采用模擬仿真及實物焊接兩個環(huán)節(jié)。硬件仿真電路使用Proteus硬件仿真軟件，該軟件內(nèi)部集成了多種常用的單片機芯片、電阻、電容、晶體管、LED、LCD液晶屏等，電路搭建方便，仿真效果良好，目前廣泛的應(yīng)用在單片機課程的教學(xué)中。軟件采用KEIL軟件，該軟件使用方便，通過建立工程文件到生產(chǎn)HEX文件整個流程清晰易懂，代碼編譯質(zhì)量高。Proteus和KEIL兩個集成開發(fā)環(huán)境具有聯(lián)調(diào)功能，提高了學(xué)習(xí)效率，使得系統(tǒng)開發(fā)流程更加直觀，容易被學(xué)生接受。

二、教學(xué)內(nèi)容的選擇

教學(xué)內(nèi)容的選擇需符合人才培養(yǎng)方案的定位。學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握單片機實際項目的開發(fā)流程；能夠獨立設(shè)計常用的單片機控制系統(tǒng)；具備檢修單片機應(yīng)用系統(tǒng)故障的能力；能夠熟練使用仿真軟件進行系統(tǒng)仿真測試；提高學(xué)生手工焊接技能等要求。

通過多個項目的設(shè)計，使得單片機技術(shù)中的知識點全部介紹，能夠達到上述要求。教學(xué)項目需從簡到難，然后綜合設(shè)計多個項目，最終達到理論和實踐教學(xué)效果。教學(xué)內(nèi)容詳細介紹如下：（1）單片機最小系統(tǒng)的介紹?？蛇x用項目點亮一個發(fā)光二極管。分析單片機與PC機的區(qū)別，介紹單片機的基本知識等，理論分析后，在Proteus中搭建硬件電路，在KEIL中設(shè)計軟件程序，然后調(diào)試程序，觀察系統(tǒng)是否正常工作，需重點介紹集成開發(fā)環(huán)境Proteus、KEIL軟件的使用。（2）單片機IO端口的學(xué)習(xí)。如可選用流水燈系統(tǒng)展開介紹，詳細分析單片機內(nèi)部IO端口的特點，分析其應(yīng)用場合，通過軟硬件設(shè)計提高學(xué)生實踐能力。（3）單片機定時/計數(shù)器的學(xué)習(xí)?？蛇x用秒表設(shè)計項目展開教學(xué)，通過對秒表延時時間的準(zhǔn)確設(shè)計，采用定時器查詢方式完成延時，能夠較好的掌握定時/計數(shù)器的工作原理及實際應(yīng)用程序設(shè)計。（4）單片機中斷系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。在秒表設(shè)計中延時程序可用中斷方式完成，通過與查詢方式的比較，能夠讓學(xué)生更容易理解單片機定時與中斷之間的關(guān)系。（5）單片機鍵盤電路的學(xué)習(xí)。需掌握獨立按鍵和矩陣鍵盤兩種方式的應(yīng)用，可采用萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計，在此項目中介紹數(shù)碼管動態(tài)驅(qū)動方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此項目進一步綜合運用了定時、中斷資源，提升了學(xué)生綜合運用單片機內(nèi)部資源的能力。（6）最后通過多個綜合項目的設(shè)計，達到教學(xué)目的。如單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計、單片機測距系統(tǒng)設(shè)計、單片機密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計、單片機語言報警系統(tǒng)設(shè)計等。[2-3]

圖1 電子鐘軟件流程圖

在項目設(shè)計過程中，為了達到更好的教學(xué)效果，可以網(wǎng)購單片機學(xué)習(xí)套件，學(xué)生動手從單片機最小系統(tǒng)焊起，然后焊接外圍接口電路及串口下載電路等。通過實物的焊接能夠加深學(xué)生對單片機應(yīng)用系統(tǒng)的理解，且每個項目HEX文件能夠在此套件上驗證，包含了仿真與實物測試。也可以讓學(xué)生在萬能板上焊接每個項目電路，進而提高焊接能力及實物查錯能力等。

三、考核方式的改革

單片機課程的考核采用平時成績和期末成績按比例相加得到課程成績。平時成績應(yīng)占主要部分。平時成績的重要性提高，學(xué)生的積極性會增加，能讓學(xué)生認真的完成項目的設(shè)計。

高職院校的學(xué)生主要是培養(yǎng)實踐能力的提升，在理論夠用的基礎(chǔ)上，強化其動手能力的鍛煉。如何對每個項目進行考核呢？可考核硬件電路設(shè)計的正確性、軟件程序設(shè)計的合理性、功能的完整性等。為了進一步提高學(xué)生的實際動手能力，可讓學(xué)生在萬能板上焊接單片機應(yīng)用系統(tǒng)，考核學(xué)生的手工焊接能力、實際電路板查錯能力、團隊配合能力等。考核內(nèi)容可包含有其他內(nèi)容，如學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況等方面。

四、項目舉例

以電子鐘設(shè)計為例。項目目的是掌握單片機定時器、中斷系統(tǒng)、鍵盤電路、液晶屏的綜合應(yīng)用。硬件電路設(shè)計方面，需搭建單片機最小系統(tǒng)、時鐘控制按鍵、顯示電路，通過硬件電路的模擬仿真及實際電路板的焊接，進一步強化了最小系統(tǒng)及外圍擴展電路的設(shè)計要點，掌握了液晶LCD1602的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)原理及外圍引腳的接線方法[4]。

軟件設(shè)計方面，軟件流程圖如圖1所示。主函數(shù)需先初始化液晶屏1602、定時器、中斷系統(tǒng)。初始化結(jié)束后進入無限循環(huán)，無限循環(huán)包括有時、分、秒的顯示程序、按鍵掃描程序。當(dāng)定時1S到后進入中斷服務(wù)程序，秒加1，當(dāng)秒到60時，分加1，當(dāng)分加到60時，時加1，當(dāng)時為24自動返回到0。按鍵掃描程序需設(shè)計時鐘啟動、暫停、復(fù)位按鍵檢測程序，使得時鐘為可控時鐘，該程序需在循環(huán)程序中不停的被執(zhí)行，即為按鍵掃描達到控制效果，為了達到更好的控制效果，可采用按鍵中斷方式去完成軟硬件的設(shè)計。

五、總結(jié)

單片機技術(shù)是一門實踐性很強的課程，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式等需在實踐教學(xué)中不斷改進。論文簡要的介紹了項目驅(qū)動式教學(xué)法在單片機技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用，通過實際教學(xué)效果的考核，達到了預(yù)期的教學(xué)目的，教學(xué)效果良好。

[1]汪萬維.單片機課程教學(xué)改革探討[J].武漢大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版),2012(10):95-97.

[2]張濤,韓春賢,等.單片機課程教學(xué)改革之我見[J].天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報,2012(8):101-102.

[3]王靜霞.單片機應(yīng)用技術(shù)(C語言版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[4]楊利亞,潘海燕,等.《單片機原理與應(yīng)用》教學(xué)改革與探索[J].電子世界,2012(11):167-168.

本文系2011年安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級質(zhì)量工程項目“特色專業(yè)--應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)”階段性研究成果。

周正貴（1984—），男，安徽壽縣人，安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教，研究方向：電子學(xué)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。

王松林（1980—），男，安徽無為人，安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：電子學(xué)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。