曾永和

（張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 427000）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用

曾永和

（張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 427000）

為了促進(jìn)單片機(jī)原理應(yīng)用的改革，需要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，通過單片機(jī)原理和應(yīng)用的分階段教學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計內(nèi)容。而在基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，最主要的授課方式就是對單片機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識進(jìn)行集中教學(xué)，以此來促進(jìn)課堂教學(xué)的科學(xué)實(shí)踐發(fā)展。在課程設(shè)計內(nèi)容中需要學(xué)生通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對單片機(jī)電子系統(tǒng)進(jìn)行合理的演示，本文主要研究了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用，以此來證明物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對單片機(jī)教學(xué)改革具有重要作用，并且還能夠?qū)W(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)；單片機(jī)；教學(xué)改革

現(xiàn)如今是信息時代，隨著計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展之后，物聯(lián)網(wǎng)開始出現(xiàn)在人們的視野之中，物聯(lián)網(wǎng)能夠與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)，對各種各樣的信息傳感設(shè)備進(jìn)行信息數(shù)據(jù)采集，將任何需要受到監(jiān)控和連接的物體作為主體，一出現(xiàn)就得到了社會大眾的重視，作為未來信息發(fā)展的主要方向列入到國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃當(dāng)中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是在交通、安全和環(huán)境保護(hù)當(dāng)中，更能夠在文化教育當(dāng)中得到有效的利用，最大限度的提高了人們的生活質(zhì)量水平，對工作和學(xué)習(xí)也有較大的幫助。

1 單片機(jī)教學(xué)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)分析

單片機(jī)原理和應(yīng)用這類型的教學(xué)活動在相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生中作為最重要的任務(wù)之一得到了院校教師的極大重視，作為專業(yè)的基礎(chǔ)課教師需要讓學(xué)生對單片機(jī)的工作原理進(jìn)行了解，而在傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)當(dāng)中，將80C51系列的八位單片機(jī)作為主線開展實(shí)際的教學(xué)應(yīng)用，為了給學(xué)生提供更為直觀的應(yīng)用學(xué)習(xí)，教師可以通過實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的時間能力，利用傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)方式來掌握基礎(chǔ)的編程方法，使用基本的接口基礎(chǔ)，但還是無法滿足實(shí)際需求構(gòu)建單片機(jī)系統(tǒng)的需求，缺少一定的綜合設(shè)計能力。

物與物之間以及人與物之間的信息交互是物聯(lián)網(wǎng)中最為核心的部分，其基本特征主要體現(xiàn)在全面感知、傳輸和智能的處理方面。物聯(lián)網(wǎng)具有三層構(gòu)架：①感知層；②網(wǎng)絡(luò)層；③引用層。其中最為關(guān)鍵的技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用有關(guān)，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為單片機(jī)的教學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)造了機(jī)會，不僅豐富了教學(xué)的題材和內(nèi)容，還促進(jìn)了單片機(jī)教學(xué)的實(shí)踐方式的發(fā)展。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與單片機(jī)教學(xué)相結(jié)合，不僅能夠提高學(xué)生解決問題的能力，還能夠提高自己的技術(shù)水平，為今后的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)就業(yè)提供機(jī)會。

2 單片機(jī)教學(xué)的內(nèi)容和方法的改革

2.1 課堂教學(xué)內(nèi)容和課時安排

與傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)不同，在教學(xué)中不僅將單片機(jī)指令系統(tǒng)的教學(xué)時間進(jìn)行了壓縮，還減少了單片機(jī)匯編程序設(shè)計教學(xué)的時間，38個學(xué)時中大部分時間都在講述80C51單片機(jī)匯編指令的相關(guān)內(nèi)容，并且對單片機(jī)循環(huán)和分支程序設(shè)計的方法進(jìn)行了著重的講解，將單片機(jī)中C語言程序設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識教學(xué)內(nèi)容增加到課堂教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，并且對單片機(jī)的常用接口設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)突出，合理設(shè)計課堂教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)安排教學(xué)課時。但是在38課時當(dāng)中，需要利用14學(xué)時來介紹接口芯片和傳感器功能及使用方法，不能忽視其中的時鐘接口、AD/DA接口和GPRS接口以及藍(lán)牙接口等部分，教師需要提供大量的相關(guān)參考文獻(xiàn)和案例讓學(xué)生自主的學(xué)習(xí)掌握，與接下來的單片機(jī)課程設(shè)計有較大的聯(lián)系。

2.2 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課時安排

一般在單片機(jī)的教學(xué)當(dāng)中將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)分為10學(xué)時，將其插入到38學(xué)時的課堂教學(xué)當(dāng)中，主要是為了幫助學(xué)生對80C51單片機(jī)的基礎(chǔ)編程方法有效的掌握，并且能夠使用80C51單片機(jī)內(nèi)的各個片內(nèi)接口。在開展試驗(yàn)的時候，需要將兩個人劃分為一組，利用80C51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱來進(jìn)行編程，編程可以采用匯編語言或是C語言來完成。例如教師可以將單片機(jī)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目設(shè)定為：《簡單I/O實(shí)驗(yàn)》、《簡單外部中斷實(shí)驗(yàn)》、《定時器實(shí)驗(yàn)》、《汽車尾燈模擬實(shí)驗(yàn)》和《雙機(jī)串行通訊實(shí)驗(yàn)》五種，對整個80C51單片機(jī)基本接口的使用和程序設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行了覆蓋，教師根據(jù)課堂教學(xué)的內(nèi)容讓每個學(xué)生在上機(jī)之前就要將程序編寫完全，將大部分的課堂時間利用在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，幫助學(xué)生對單片機(jī)的基本使用方法充分的了解，打下堅實(shí)的基礎(chǔ)以深入后續(xù)的單片機(jī)課程設(shè)計當(dāng)中。

2.3 安排課程設(shè)計階段

在上述的基礎(chǔ)階段都完成之后就需要對課程設(shè)計階段進(jìn)行合理的安排，教師需要讓學(xué)生自行選擇分組和題目，利用相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上完成80C51單片機(jī)為基礎(chǔ)的課程設(shè)計作品，不占用過多的課堂教學(xué)實(shí)踐。但是教師需要將項(xiàng)目責(zé)任制作為開展課程設(shè)計方案的基礎(chǔ)，讓3～4名學(xué)生組合完成每個設(shè)計作品，每個小組選出一個組長來負(fù)責(zé)整體的協(xié)調(diào)工作，并且需要將不同的任務(wù)劃分到每個組員手中，最后對整體的實(shí)物作品進(jìn)行科學(xué)的整合，以此來鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

一般在課程設(shè)計作品當(dāng)中，都需要利用到80C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)板，并且還可以根據(jù)每個小組不同的題目結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的傳感器或是GPRS通訊技術(shù)等，當(dāng)教師確認(rèn)每個小組的設(shè)計題目之后就可以開始實(shí)施，學(xué)生通過課余的時間查閱資料，將設(shè)計的題目確認(rèn)完畢后親自對作品的電路進(jìn)行動手設(shè)計，然后展開芯片的焊接和導(dǎo)線的連接工作，最后再進(jìn)行編寫代碼和一系列的調(diào)試工作。教師通過課程設(shè)計來考核學(xué)生在方案設(shè)計方面是否具有合理性和創(chuàng)新性，檢驗(yàn)最后報告是否完整以及考察學(xué)生完成作品的演示效果等，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析檢驗(yàn)其合理性。在課程設(shè)計的結(jié)尾需要通過分組答辯的形式為課程設(shè)計任務(wù)畫下圓滿的句號，將每位學(xué)生的綜合表現(xiàn)作為實(shí)驗(yàn)成績的評定標(biāo)準(zhǔn)。教師最終還要對課程設(shè)計進(jìn)行總結(jié)，將設(shè)計中的不合理現(xiàn)象和不規(guī)范問題進(jìn)行分析糾正，幫助學(xué)生規(guī)范自身的設(shè)計思路，改正操作中存在的問題，而后還要對優(yōu)秀的作品進(jìn)行選拔，給予學(xué)生信心讓他們發(fā)揮自身的聰明才智參加到全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽當(dāng)中，證明自己的能力。

3 結(jié)束語

在單片機(jī)教學(xué)當(dāng)中充分的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行豐富，還能夠在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段的創(chuàng)新，不僅能夠提高學(xué)生的思維活躍度，還能夠鍛煉學(xué)生在資料查閱和設(shè)計軟硬件等方面的能力，讓學(xué)生意識到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性以及提高學(xué)生的人際交往能力，利用信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來為時代的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

[1]薛燕紅．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2012．

[2]吳功宜．智慧的物聯(lián)網(wǎng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．

[3]丁保華，張有忠，陳軍，等．單片機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（1）：117～119．

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2016-5-21