【摘 要】教學(xué)須因材施教、因人施策。面對高職學(xué)生群體，運用怎樣的教學(xué)方法才能達到最佳教學(xué)效果呢？根據(jù)自己多年教學(xué)體會，認為高職課堂教學(xué)，既不能等同于高中教學(xué)，也不能完全照搬高校教學(xué)，它必須具有高職的特色：理論適用、技能為主，課堂教學(xué)既要注重知識性，更要注重趣味性，通過學(xué)生跟著老師做、學(xué)生學(xué)著自己做、理論實踐相結(jié)合、現(xiàn)場教學(xué)做總結(jié)的方式，達到加快理解掌握單片機功能應(yīng)用的技能。

【關(guān)鍵詞】高職教學(xué)；單片機應(yīng)用；理論結(jié)合實訓(xùn)

1.引言

單片機在工業(yè)儀表、實時分散控制、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等方面都有著不可或缺的作用。在高職學(xué)院單片機的課堂教學(xué)成為電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)甚至計算機應(yīng)用專業(yè)等相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，特別是當前各類高職技能大賽項目的機器人控制、非接觸識別等科目，單片機相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)掌握更是重中之重。而常規(guī)的單片機教學(xué)模式是從芯片原理到編程使用講解，理論性強、記憶內(nèi)容多，往往一開始就使得不少學(xué)生難以理解接授，產(chǎn)生畏難情緒。因此，設(shè)計出一套適合高職學(xué)生的教、學(xué)、做一體化模式，就像過去師傅帶徒弟一樣，使學(xué)生通過做、學(xué)、教的實踐體會，真正在做中學(xué)，在實踐中理解，在理解中提升，達到加快理解掌握單片機功能應(yīng)用技能的教學(xué)目標。下面本人以定時器的教學(xué)設(shè)計為例，設(shè)計教學(xué)模式如下。

2.概述單片機的實用性與基礎(chǔ)知識

首先，在開始定時器知識點教學(xué)之前，應(yīng)該通過實驗演示、圖片、視頻等方式給同學(xué)們展示單片機的應(yīng)用實例，同時啟發(fā)大家推舉生活中遇到的相關(guān)實例，越是接近生活的實例越是能激起同學(xué)們學(xué)習(xí)的興趣。教師需要充分準備具備較強的相關(guān)知識應(yīng)對學(xué)生提出的難題實例，適當引用到后續(xù)實訓(xùn)中。

其次，對于學(xué)習(xí)單片機相關(guān)專業(yè)的同學(xué)，都能熟練使用電腦的優(yōu)勢，以電腦為例，用比擬法教學(xué)，使得同學(xué)們基本了解單片機的基本構(gòu)件，參見圖 1。

其三，強化二進制與十六進制的應(yīng)用知識教學(xué)。計算機基礎(chǔ)對于二進制的教學(xué)僅僅告訴了同學(xué)們一種數(shù)制方式，我們需要同學(xué)們充分了解以下問題：

1.什么是二進制？一個字節(jié)幾位二進制數(shù)？

2.什么是十六進制？一個十六進制表示幾個字節(jié)？

3.為何要使用二進制、十六進制？

4.十進制數(shù)0-15用十六進制如何表示？

5.一個字節(jié)用十六進制如何表示？

6.二進制與十六進制如何快速轉(zhuǎn)換？

其四，在充分了解了二進制與十六進制，掌握位操作的概念，認識0和1標識的狀態(tài)應(yīng)用，特別是必須牢記如何置0與位置1。對于位置0和位置1總結(jié)出一個算式，能理解就自己設(shè)置，不能理解就按照老師給的算式設(shè)置，強行記憶。

位操作要點：

1.能夠直接位訪問的，直接設(shè)置

例如：EA=0 或 EA=1

2.字節(jié)訪問的位操作，改變操作的某位，不能影響其他位的狀態(tài)

置0用&=～算式，置1用|=。（案例略）

通過一定數(shù)量的練習(xí)，保證同學(xué)們能夠熟練進行狀態(tài)設(shè)置位操作?；A(chǔ)準備好了，興趣提起來了，能夠使得同學(xué)們期待你的下一次課程，那么你才是成功的授者。

3.定時器的模式和應(yīng)用

單片機以CC2530為教學(xué)應(yīng)用對象。

在開始定時器教學(xué)之前，需要通過幾個小實驗，展示位操作的學(xué)習(xí)成果，學(xué)習(xí)通過I/O口寄存器的設(shè)置，設(shè)計LED燈的每秒閃爍一次的實驗，通過不同參數(shù)調(diào)整延時，可以體會一下要求達到的時間精度的不可控性，導(dǎo)出了精確時間定時需要定時器…通過精確計算時間，獲得準確的LED定時閃爍。

CC25030定時器T1的主要功能是這樣介紹的：

◆五個捕獲/比較通道

◆16位定時器

◆自由運行、模模式、正數(shù)/倒數(shù)計數(shù)操作

◆時鐘分頻系數(shù)：1、8、32、128

◆在每個捕獲/比較和最終計數(shù)上生成中斷請求

如果我們就是上述功能展開教學(xué)，能聽下去的同學(xué)可預(yù)見的是寥寥無幾。所以教學(xué)設(shè)計直奔主題：T1是16位定時器，有自由重載模式、模模式、正倒數(shù)模式，計數(shù)范圍0-65535（復(fù)習(xí)十六進制，討論此數(shù)來由），假定使用32MH時鐘，分別帶同學(xué)們學(xué)習(xí)三種不同模式下的定時器的應(yīng)用。

（1）計數(shù)次數(shù)獲得

計數(shù)的時間間隔由時鐘頻率計算獲得，假設(shè)使用32MHz時鐘8分頻，獲得0.5s的時間間隔，需要計數(shù)多少次數(shù)呢？頻率Hz的倒數(shù)是秒，定時器計數(shù)次數(shù)獲得：需要的時間秒數(shù)/（1/分頻后頻率Hz），如果次數(shù)大于65535，需要程序控制計數(shù)若干次。0.5s/（1/（32*106/8））s就是0.5s需要的計數(shù)次數(shù)，計算結(jié)果大約是65535*30次。

（2）自由重載模式

所謂自由重載模式就是，16位計數(shù)器從0開始計數(shù)加1直到65535時加1計數(shù)溢出，計數(shù)器重新載入0再次計數(shù)到65535如此重復(fù)。參見圖2。

自由重載模式案例參考代碼：32MHz時鐘8分頻，獲得0.5s的時間間隔LED閃爍，時間間隔精確度有差異。

#include "ioCC2530.h" // 引用頭文件，包含對CC2530的寄存器、中斷向量等的定義

//定義led燈端口

#define LED1 P1_0 // P1_0定義為P1.0

#define LED2 P1_1 // P1_1定義為P1.1

unsigned int counter=0； //統(tǒng)計溢出次數(shù)

/*********************************************************************

* 函數(shù)名稱：initendprint

* 功 能：初始化系統(tǒng)IO，定時器T1控制狀態(tài)寄存器

********************************************************************/

void init（void）

{ P1SEL &= ～0x03； // 設(shè)置LED1、LED2為普通IO口

P1DIR |= 0x003 ； // 設(shè)置LED1、LED2為輸出

LED1 = 0；

LED2 = 1； //滅 LED

T1CTL = 0x05； // T1 通道 0，8 分頻； 自動重載模式（0x0000->0xffff）；

CLKCONCMD &= 0x80； //時鐘速度設(shè)置為32MHz

}

/*********************************************************************

* 函數(shù)名稱：main

* 功 能：main函數(shù)入口

********************************************************************/

void main（void）

{

init（）； //調(diào)用初始化函數(shù)

unsigned int counter=0； //統(tǒng)計溢出次數(shù)

while（1）

{

if（ T1IF==1 ） //查詢溢出中斷標志，是否有中斷并且為定時器1發(fā)出的中斷

{ T1IF=0； //清溢出標志

counter++；

if（counter==30） //中斷計數(shù)，約0.5s （32/8）*10^6/65535/30=2Hz

{

counter =0；

LED1 = ！LED1；

LED2 = ！LED2；

}

}

}

}

（3）模模式

自由重載模式計數(shù)次數(shù)區(qū)間是0-65535很難匹配精確的適合秒數(shù)的計數(shù)次數(shù)，因此導(dǎo)出使用模模式。模模式是采用比較計數(shù)次數(shù)達到T1CC0寄存器指定的參數(shù)（初始化中預(yù)置）時，計數(shù)溢出計數(shù)器重新載入0再次計數(shù)到T1CC0。參見圖3。例如：32MHz并128分頻時獲得0.5s計數(shù)次數(shù)是62500*2即可，可以獲得精確定時計數(shù)。

模模式下案例：32MHz時鐘128分頻，獲得0.5s的時間間隔LED閃爍，時間間隔精確度無差異。修改參數(shù)如下：

T1CTL = 0x0e； // 配置128分頻，模模式計數(shù)工作模式，并開始啟動

T1CCTL0 |= 0x04； //設(shè)定timer1通道0比較模式，定時器1的通道0的中斷

//使能T1CCTL0.IM默認使能

T1CC0L =62500 & 0xFF； // 把62500的低8位寫入T1CC0L

T1CC0H = （（62500& 0xFF00） >> 8）； //把62500的高8位寫入T1CC0H

//計數(shù)次數(shù)為2次即可獲得0.5s計時間隔。

（4）正倒數(shù)模式

正倒數(shù)模式即是計數(shù)器0加到T1CC0上限再減到0為一次計數(shù)溢出，相當于二次模模式。參見圖4。例如：32MHz128分頻時獲得0.5s計數(shù)次數(shù)是1次，可以獲得精確定時計數(shù)。

正倒數(shù)模式下案例：32MHz時鐘8分頻，獲得0.5s的時間間隔LED閃爍，時間間隔精確度無差異。修改參數(shù)如下：

T1CTL = 0x0f； // 配置128分頻，模比較計數(shù)工作模式，并開始啟動

T1CCTL0 |= 0x04； //設(shè)定timer1通道0比較模式，定時器1的通道0的中斷

//使能T1CCTL0.IM默認使能

T1CC0L =62500 & 0xFF； // 把62500的低8位寫入T1CC0L

T1CC0H = （（62500& 0xFF00） >> 8）； //把62500的高8位寫入T1CC0H

//計數(shù)次數(shù)為2次即可獲得0.5s計時間隔。

（5）CC25030其他定時器T2、T3、T4簡介

T2定時器被系統(tǒng)使用，T3、T4基本功能與T1類似，但要注意，只有T1定時器為16為定時器，其他均為8為定時器，相同的定時間隔相差256倍。

（6）設(shè)計實驗案例

定時LED燈閃爍，定時跑馬燈（正向反向變換），定時顯示計數(shù)等等。幾種功能可以通過按鍵切換，通過調(diào)整按鍵延時，觀察按鍵反應(yīng)時間，引導(dǎo)出后續(xù)知識點中斷功能的應(yīng)用。

4.教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)備利用

（1）教學(xué)方法

常規(guī)做法是教師教（理論或原理）學(xué)生聽學(xué)，本課程采用教師做學(xué)生模仿做，實現(xiàn)練習(xí)目標之后，總結(jié)實現(xiàn)實訓(xùn)的過程（步驟），再對應(yīng)原理（理論）加以理解。教師提出拓展目標案例，學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上完成拓展實訓(xùn)。總結(jié)為：做、學(xué)、教，拓展提升。

（2）教學(xué)設(shè)備利用

由于場地受限，本實驗室目前僅有13套設(shè)備，教師使用一套，同時只能有12組學(xué)生參與實驗，對于近50人的班級，我們采用分2組且同學(xué)自帶筆記本上課方式，二人一組共享一套設(shè)備，基礎(chǔ)設(shè)計編程使用各自的筆記本電腦，連接調(diào)試分時使用實驗設(shè)備，既充分利用設(shè)備資源也能達到高效教學(xué)的目標。

經(jīng)過二屆學(xué)生的教學(xué)實踐，學(xué)生基本都能夠掌握教授單片機的應(yīng)用技能。教學(xué)過程中，盡量將學(xué)習(xí)的知識點劃分為幾個固定的基本步驟，一點一點添加或通過循序漸進修改初始化的部分參數(shù)，即可實現(xiàn)不同類型的設(shè)置方式，完成相關(guān)要求項目，方便學(xué)生學(xué)習(xí)及記憶。開始學(xué)生按照老師要求的方法記憶式學(xué)做實驗，多做幾個實驗，即可在教師的指導(dǎo)啟發(fā)下完成自主設(shè)計的實驗項目，在最后的課程實訓(xùn)周，能夠獨立完成較高難度的綜合實訓(xùn)項目，達到教學(xué)目標。

參考文獻：

[1] 姜仲 劉丹 ZigBee技術(shù)與實訓(xùn)教程[M]北京 清華大學(xué)出版社 2014.

[2] 物聯(lián)網(wǎng)無線傳感網(wǎng)實訓(xùn)教程[M]北京 新大陸時代教育科技有限公司 2014.

[3] 本書編委 ZigBee技術(shù)開發(fā)-CC2530單片機原理及應(yīng)用[M]北京 清華大學(xué)出版社 2015.

[4] 楊玥 單片機與接口技術(shù)-基于CC2530的單片機應(yīng)用[M]北京 清華大學(xué)出版社 2017.

作者簡介：季紅梅，安徽財貿(mào)職業(yè)學(xué)院 云桂信息學(xué)院。endprint