王 洋

（咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 “單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)”課程

高等職業(yè)教育以培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能型人才為主要任務(wù)，教學(xué)環(huán)節(jié)注重技能訓(xùn)練，強(qiáng)化實(shí)踐性。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、典型系統(tǒng)為載體，教學(xué)項(xiàng)目為單位，打破按原有學(xué)科知識(shí)體系組織教學(xué)的模式，使學(xué)生在教中學(xué)、學(xué)中練?！皢纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)”是電子信息工程技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課，由6個(gè)典型項(xiàng)目載體組成，充分鍛煉了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，拉近了單片機(jī)教學(xué)與職業(yè)崗位需求的距離。本文就其中一個(gè)項(xiàng)目“智能家居監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)”展開(kāi)研討。

2 項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

要求學(xué)生通過(guò)此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作，進(jìn)一步熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、掌握開(kāi)發(fā)及調(diào)試的技能和方法，學(xué)會(huì)低功耗、抗干擾等單片機(jī)實(shí)用技術(shù)。本項(xiàng)目要求學(xué)生體驗(yàn)單片機(jī)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的全過(guò)程，并用C語(yǔ)言進(jìn)行編程；能正確選擇和使用各種傳感器，并了解傳感器與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信；能正確進(jìn)行電路的搭建和仿真；能完成軟件程序的下載，并進(jìn)行軟硬件的聯(lián)調(diào)；培養(yǎng)學(xué)生良好的道德品質(zhì)、溝通協(xié)調(diào)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神、敬業(yè)精神。

2.2 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

采用明確任務(wù)目標(biāo)、了解任務(wù)要求、選擇系統(tǒng)方案、進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行、任務(wù)評(píng)價(jià)的過(guò)程進(jìn)行教學(xué)[1]。

2.2.1 明確任務(wù)目標(biāo)

溫度、濕度、光照強(qiáng)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在環(huán)境試驗(yàn)、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本項(xiàng)目要求以單片機(jī)為基礎(chǔ)，利用傳感器設(shè)計(jì)一款具有顯示、報(bào)警和記錄功能的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)溫度、濕度和光照強(qiáng)度的智能化監(jiān)控具有很好的應(yīng)用價(jià)值。在明確了任務(wù)目標(biāo)之后，教師會(huì)提前向?qū)W生下發(fā)任務(wù)單，學(xué)生自主學(xué)習(xí)。課前，教師檢查學(xué)生利用信息化手段反饋任務(wù)的預(yù)習(xí)情況，記錄下難點(diǎn)、疑點(diǎn)。

2.2.2 了解任務(wù)要求

本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）通過(guò)溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，將信息顯示于屏幕上，如果溫濕度超出設(shè)定的預(yù)警值，指示燈有提示并蜂鳴器報(bào)警；待到環(huán)境溫濕度達(dá)到預(yù)警值的范圍之內(nèi)，報(bào)警自動(dòng)關(guān)閉。（2）采用光敏傳感器監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度，如果光照強(qiáng)度超過(guò)設(shè)定的預(yù)警值，指示燈有提示并蜂鳴器報(bào)警；待到光照強(qiáng)度小于預(yù)警值，則報(bào)警自動(dòng)關(guān)閉。（3）人體紅外檢測(cè)電路能夠根據(jù)外界移動(dòng)人體進(jìn)行判斷，如果在布防狀態(tài)并且有人時(shí)，指示燈有提示并蜂鳴器報(bào)警，來(lái)警告入侵者，直至手動(dòng)撤防才可以解除報(bào)警；具有掉電保存的功能，即使人為關(guān)閉電源再開(kāi)機(jī)也能繼續(xù)報(bào)警，更加智能[2]。

2.2.3 系統(tǒng)方案選擇

學(xué)生分成若干小組，在教師的提示下，根據(jù)任務(wù)單中的要求，通過(guò)教材、PPT、課程網(wǎng)站等查詢并學(xué)習(xí)項(xiàng)目所需資料，確定傳感器、顯示器和防盜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方案。經(jīng)過(guò)討論，最終確定如下系統(tǒng)方案：（1）采用stc89c52單片機(jī)控制對(duì)溫濕度、光照強(qiáng)度和人體紅外線的采集以及進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。（2）采用1602液晶顯示器顯示傳感器采集的和需要設(shè)置的數(shù)據(jù)。（3）利用發(fā)光二極管指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。（4）編寫(xiě)C51程序，完成單片機(jī)對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理[3]。

2.2.4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

教師根據(jù)確定好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，組織學(xué)生分組進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)出整體框架（見(jiàn)圖1）的基礎(chǔ)上，用protel軟件畫(huà)出具體電路圖（見(jiàn)圖2）。

圖1 系統(tǒng)硬件框架

圖2 硬件電路

2.2.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

明確任務(wù)要求，完成方案設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)之后，進(jìn)入系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)階段。先制定好主程序函數(shù)的流程，再采用自頂向下、逐步細(xì)化的模塊化設(shè)計(jì)方法，把任務(wù)劃分為獨(dú)立的功能模塊，由小組成員合作完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。此時(shí)，每人可負(fù)責(zé)幾個(gè)模塊的編碼，分模塊測(cè)試成功后，再編寫(xiě)模塊接口文檔，明確模塊的調(diào)用方式。最后，進(jìn)行編譯、鏈接和定位，生成系統(tǒng)可執(zhí)行程序。系統(tǒng)程序流程如圖3所示。

2.2.6 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行

在軟硬件聯(lián)調(diào)之前，可將生成的可執(zhí)行程序先下載到Proteus仿真程序的單片機(jī)中進(jìn)行仿真，仿真效果如圖4所示。如果仿真出現(xiàn)問(wèn)題，可以有針對(duì)性地檢查并修改C程序，反復(fù)修改，直到達(dá)到預(yù)期的效果。

在以上教學(xué)環(huán)節(jié)的組織中，教師以任務(wù)目標(biāo)為主線，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與操作技能的學(xué)習(xí)和練習(xí)，為學(xué)生營(yíng)造學(xué)習(xí)情境，模擬工作崗位任務(wù)。為了達(dá)到更好的效果，教師還會(huì)要求各組的部分學(xué)生代表上臺(tái)進(jìn)行分析和操作，對(duì)學(xué)生存在的疑問(wèn)進(jìn)行實(shí)時(shí)解答，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行局部修改并提出問(wèn)題，要求學(xué)生進(jìn)行討論。

2.3 任務(wù)評(píng)價(jià)

整個(gè)項(xiàng)目考核形式為過(guò)程評(píng)價(jià)80%加項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)效果20%。任務(wù)評(píng)價(jià)即過(guò)程評(píng)價(jià)，在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，主要是對(duì)技能考核和學(xué)習(xí)態(tài)度的考核。技能考核重點(diǎn)是考核學(xué)生對(duì)硬件電路各模塊的搭建、對(duì)軟件設(shè)計(jì)各模塊的測(cè)試。學(xué)習(xí)態(tài)度的考核是課堂表現(xiàn)、考勤和6S職業(yè)素養(yǎng)等學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容和結(jié)果的點(diǎn)評(píng)，也作為本項(xiàng)目的過(guò)程評(píng)價(jià)內(nèi)容。過(guò)程考核的構(gòu)成是指導(dǎo)教師考核占60%，學(xué)生互評(píng)占30%，學(xué)生自評(píng)占10%。項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)效果考核，即為對(duì)軟硬件電路的聯(lián)調(diào)，是否可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的電路效果。

圖3 系統(tǒng)程序流程

圖4 仿真效果

在以上教學(xué)環(huán)節(jié)的任務(wù)分解和知識(shí)準(zhǔn)備階段，采用案例教學(xué)法、啟發(fā)引導(dǎo)法，對(duì)實(shí)際案例的分析和引導(dǎo)，讓學(xué)生理解項(xiàng)目任務(wù)的目標(biāo)，了解所需掌握的知識(shí)和操作技能。在方案選擇和決策階段，采用分組討論法和頭腦風(fēng)暴法。在任務(wù)實(shí)施階段，采用小組作業(yè)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，小組成員擔(dān)任不同的角色，加強(qiáng)學(xué)生的自我管理能力和組織能力，鍛煉學(xué)生的合作、溝通能力和責(zé)任心。在檢查階段和評(píng)價(jià)階段，仍然采用角色扮演法，對(duì)項(xiàng)目的成果進(jìn)行檢查驗(yàn)收，填寫(xiě)驗(yàn)收單，對(duì)每一個(gè)人進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。小組組長(zhǎng)以項(xiàng)目設(shè)計(jì)者和管理者的身份匯報(bào)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)過(guò)程和進(jìn)度，提出存在的問(wèn)題和將要采取的改進(jìn)措施。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合本課程，基于項(xiàng)目化的課程內(nèi)容教學(xué)具有以下特點(diǎn)：（1）以工作任務(wù)引導(dǎo)教與學(xué)。（2）采用C語(yǔ)言編程，從職業(yè)崗位需求出發(fā)。（3）任務(wù)設(shè)計(jì)具有針對(duì)性、擴(kuò)展性和系統(tǒng)性，貼近職業(yè)崗位需求。（4）教學(xué)形式直觀生動(dòng)，增強(qiáng)可操作性。