应用型本科院校《单片机原理及应用》课程教学研究

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【摘 要】针对应用型本科院校的特性，结合本人13年的教学经验，从编程语言和理实一体化、模块化教学两个方面介绍《单片机原理及应用》课程的教学方法。

【关键词】单片机；C语言；模块化教学；理实一体化教学

0 引言

《单片机原理及应用》课程是机械制造及其自动化、电气自动化、车辆工程等工科类本科专业的专业必修类课程，由于单片机的应用在智能控制领域起着举足重轻的作用，越来越多的专业将《单片机原理及应用》课程定为专业必修课。对于应用型本科院校来说，《单片机原理及应用》的教学方法必然和普通本科院校有所不同，更需要注重课程的应用性和实用性。作为一名工作在应用型本科院校的一线教师，我讲授《单片机原理及应用》课程已达13年之久，从中也摸索出了一些自己的方法和技巧，现从编程语言和理实一体化、模块化教学的两个方面做一下总结，供诸位同行批评指正。

1 编程语言的变革

首先我对授课时采用的单片机编程语言进行了变革。大部分高等院校的《单片机原理及应用》课程的教材都是采用的传统的汇编语言进行编程。事实上工业应用中主要是应用C语言进行编程，除非在个别的要求时序的情况下才采用汇编语言编程。因此大部分企业招聘单片机工程师，必要条件之一就是会用C语言进行编程。对于我们的学生来说，学习是为了就业，应该为他们将来的求职提供最大的便利。况且他们在大学一年级的时候都已经学习过《C语言程序设计》这门课程，再切入单片机C语言非常的方便，降低了学习难度。所以近几年我都采用了C语言进行教学。学生毕业后进入单片机这个行业之后，对单片机的了解更深入了，需要的时候再自学汇编语言就容易了很多。

2 理实一体化、模块化教学的应用

传统的教学按照单片机汇编语言的语法进行授课。数据传输指令、控制转移指令、子程序调用指令、位操作指令……一个个语法讲过去，最后再综合应用。通常到了最后学生已经把之前的知识忘得差不多了，相当于重学一遍，老师和学生都辛苦。而且学完之后，学生达不到企业对学生动手能力的要求，学生没有办法利用学过的知识直接就业。摸索几年之后，我采用了模块化教学，每一模块的每一节课都采用了理实一体化教学。每个模块在教学上从易到难、循序渐进安排内容，先通过一个简单的设计实例讲授设备工作原理、电路构成、元件选择，再讲如何根据电路编程。然后直接上机调试程序、用开发板烧写芯片，验证效果。学生理解后，提高难度让学生自己思考，完成从电路设计到程序编写到上机调试烧写联调的全部过程。每次课都是先讲授相关知识点再让学生亲自动手练，让学生每节课都学有所得。相比于枯燥的理论教学，学生每节课都亲自动手动脑看到实际的学习成果，而且整个模块循序渐进，难度逐渐增加，一步步自己完成挑战让学生非常的有成就感，非常乐于学习。而每节课学生的表现，将作为平时成绩记录下来，占到总成绩的50%。这样也大大提高了学生的重视程度，能够更主动投入到学习中来。

我把《单片机原理及应用》课程分为了8大模块，下面逐一进行介绍。

2.1 基础知识

包括进制和数的表示法、单片机最小系统、存储器等几个内容，花费6课时左右的时间把这些基础知识灌输给学生。这部分内容理论性较强、比较枯燥，对于刚刚接触计算机、单片机的同学们来说有点困难。我总结了一些助记口诀和公式帮助学生掌握。比如记接口的时候，我编了顺口溜：“奇左偶右，小上大下，占四个角，P3少三脚。只有P0顺序反。”学生几分钟就记住了各个端口的位置以及每个管脚的名称，增强了学生们学习的自信心。

2.2 显示设备

我把所有常用的显示类设备都放到这一模块学习，包括发光二极管、LED数码管、点阵显示器、LCD液晶显示器。这一部分我先从一个发光管的点亮讲起，然后是闪烁，再流水灯，再霹雳灯，再一个数码管的点亮、数码管的动态扫描显示、点阵显示、点阵滚动显示、LCD1602显示、彩色液晶显示器，内容既有衔接，又逐渐加深难度，引导学生独立一步步去完成每节课的任务。结合实际生活中的显示器的应用，学生们很感兴趣，学习效果很好。

2.3 输入设备

@一模块我设置了按钮、键盘、温度传感器、红外接收器等设备。同时引入了中断的概念和应用。结合上一模块，先实现按钮控制的发光二极管、数码管、LCD的控制，再实现温度传感器的温度显示（各种不同显示器的显示），再实现红外遥控显示（各种不同显示器的显示），同样从易到难，让学生一步步加深理解和应用，达到能够自己设计实现的水平。

2.4 声音的产生

这一模块我介绍了声音的产生原理，引入了定时器的知识点。先学习用喇叭产生音乐，再进行电子琴的设计，也是从易到难，先设计独立式键盘电子琴再设计阵列式键盘电子琴。学生可以自由发挥，加上其他功能，比如音阶显示、彩灯等。

2.5 电机控制

这一部分我设置了直流电机的PWM调速控制、步进电机的控制、舵机的控制等内容。也是先讲授设备的工作原理，只有让学生理解了设备的工作原理才能更好的掌握它的控制方法。然后再让学生自己设计电路、编程、调试最终完成我每节课的布置的任务。

2.6 扩展

这一部分涉及接口和存储器的扩展。包括锁存器芯片、模/数转换器芯片、数/模转换器芯片以及一些RAM和ROM存储器芯片的应用。让学生掌握将单片机芯片和其他芯片之间接口的连接、对外接芯片的编址等知识点，提高学生芯片扩展的能力。

2.7 通信

现在的智能设备上通常不仅仅只有一片单片机，同一设备的单片机和单片机之间往往需要网络通信，而且好多设备还需要单片机和计算机之间进行通信。这一模块就专门介绍单片机和单片机以及计算机和单片机之间的通信，让学生掌握基本的单片机通信的技能。

2.8 竞赛

这一模块我引入了寻迹车和飞思卡尔的比赛，先进行课内竞赛，再选出优秀的参加市赛、国赛。以赛促学是非常好的应用型本科院校提高学生学习兴趣的方法。

3 结语

采用C语言教学、理实一体化模块式教学，充分调动学生的自主性和积极性，让学生学到的不仅是知识还有技能，这种教学模式能够将课堂所学和企业需求完美结合，能够让毕业后的学生快速投入工作岗位，是一种非常好的教学方法。当然，如果同时加入protel和proteus两个软件的学习就更好了。由于课时关系，这两个软件我没有在课堂上讲，但是在授课过程中我会体现这两种软件的作用和用法，督促参加竞赛的学生课下自学这两个软件，这样就和企业接轨的更加紧密了。

【参考文献】

[1]张义和.例说51单片机（C语言版）人民邮电出版社.

[2]谭浩强.C程序设计，清华大学出版社.

[3]冯文旭.单片机原理及应用，机械工业出版社.