單片機原理課程實踐課堂教學

來源:投稿網 時間:2022-10-14 10:00:07

單片機原理課程是電子信息科學與技術、機械設計與制造及其自動化專業學生的必修課。然而，從學生多年來在課堂上的表現和考試成績以及從學生到工作的問題反饋來看，我校單片機原理課程教學存在一些不足。例如，教學內容過于陳舊，匯編語言的教學方法過于僵化，實踐方法跟不上當今工作的要求。為響應學校創建省級示范應用型本科院校的要求，全面提高學校的質量和水平，2008年，我們探索性地改革和實踐了實用性強的專業技術課單片機原理教學。

1.課程教學中存在的問題。

多年來，我們的單片機原理課程教學主要是匯編語言。從每次學生考試的結果來看，學生對匯編語言的一些知識掌握較差。對于以培養學生產品設計和應用能力為主要教學目標之一的課程，如單片機，編程語言掌握不好，學生可以想象單片機原理。主要原因是匯編語言是低級語言，只是機器指令的簡單符號。寄存器使用相對先進的語言操作復雜，要求學生具備一定的硬件基礎知識。顯然，學生很難在短時間內完全掌握它。

目前，大多數高校的理論教學過程采用先基礎后應用的模式，即單片機硬件結構、指令系統、匯編語言設計、外部系統擴展、接口技術和應用系統設計。雖然該方法思路清晰，但存在過于機械化的缺點，缺乏生動直觀的輔助教學手段，使學生覺得學習單片機很無聊，沒有現實意義，缺乏興趣，嚴重影響了教學效果。實踐教學形式單一，重視不夠。目前，大多數實踐課程教學以單片機實驗箱為實驗平臺，大多數都是驗證實驗。在觀察中，不難發現，大多數學生在做實驗時使用實驗指導書中寫的程序數據。很少有學生分析程序的過程，更不用說學習和理解這些代碼了。此外，對于使用電路硬件的實驗，它只是根據實驗指南的要求在實驗箱上進行簡單的連接。沒有整體的電氣原理圖概念，再加上實驗條件有限，每個學生都不可能得到老師的指導。因此，學生過度追求實驗結果，而忽略了硬件設計、軟件調試等過程。

此外，我們的單片機教學以8031或MCS-51為例。多年來基本沒有變化。事實上，市場上有很多種單片機，甚至51系列的單片機也非常豐富。例如，有內置看門狗、內置PWM、內置SPI、內置A/D、/D/A等，但學生們知道的很少。

2.課堂教學改革。

2.1多媒體教學與傳統教學模式相結合。

隨著大學教育教學改革的深入發展，多媒體教學將更廣泛地應用于各種教育教學領域。傳統的教學方法是以課堂教學為主，以教師為中心，單片機原理課程實踐課堂教學，顯然傳統的教學方法不能充分調動學生的學習熱情，多媒體教學方法是通過計算機技術、網絡技術、多媒體技術和現代教學活動，集文本、圖像、聲音、視頻圖像、動畫等信息，教學更生動、直觀、生動。例如，通過使用豐富的網絡資源，學生可以了解當前關于單片機的新信息、新技術、新信息和相關領域的內容，并了解單片機應用和發展的現狀。同時，在每章的結尾，將網絡上具有代表性和應用性的問題轉移到課堂上，組織大家討論和分析課堂學習的基本知識。這樣，我們就可以引導學生學習收集和消化網絡上的相關資源，學習咨詢單片機制造商提供的芯片技術信息，為未來的軟硬件設計奠定基礎。

2.2在匯編語言教學中引入標準C語言。

鑒于匯編語言不容易掌握，教師在教授單片機原理硬件結構、指令系統和匯編語言程序設計章節后，可以吸引單片機標準C語言的教學內容。其內容主要包括C的基本語法、C的數據結構、C的存儲結構和C的過程控制等知識點，在解釋過程中與匯編語言進行比較，了解端口和中斷定義的差異，學生在了解單片機硬件結構的基礎上，了解C的數據結構、存儲結構和單片機硬件結構之間的對應關系。此外，在學習過程中，學生應認識到C語言相對匯編語言的優點：如C語言的可讀性、良好的可維護性、易于維護和調試、代碼重用和移植等。

通過這種比較匯編語言和C語言的教學模式，學生可以在短時間內快速掌握單片機原理應用的編程，這無疑將對以后的學習大有裨益。

KeilC51是單片機最常用的開發工具。

集成電路的發展不斷提高單片機的性能，應用領域日益廣泛，單片機的編譯調試工具也在不斷完善。最常用的開發工具KeilC51是美國KeilSoftware公司生產的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統。KeilC51軟件提供了豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows界面。同時，隨著Windows版本的更新，軟件系統不斷完善。此外，只要您查看編譯后生成的編譯代碼，您就可以意識到KeilC51生成的目標代碼非常高效。大多數句子生成的編譯代碼非常緊湊，易于理解。圖1為操作軟件系統界面圖，窗口標題欄下是菜單欄，菜單欄下是工具欄，工具欄左邊是項目管理窗口，在窗口可以查看項目文件，也可以查看程序執行存儲器實時值J在管理窗口右邊是編輯窗口，下面是命令窗口和各種輸出信息窗口，這些窗口可以通過視圖菜單命令打開或關閉。

在引入標準C語言的基礎上，為了讓大學生更快地適應工廠企業單片機相關產品的開發，我們引導學生掌握開發平臺的使用方法，為今后的工作打下良好的基礎。

3實踐教學改革。

3.1改變傳統的實驗模式。

我們試圖改變傳統實驗過程中的驗證實驗模式，指導教師只提供實驗方向，學生根據實驗目的和要求提前預覽，在圖書館或網上查閱相關信息，設計實驗方案，編制相關實驗程序。在實驗中遇到的問題可以與小組成員討論和解決，最終得到實驗結果。學生應根據自己的實驗過程撰寫實驗報告，包括學生在實驗中遇到的問題和提出的解決方案。同時，教師還可以組織學生進行溝通，分析和討論每組的實驗結果和報告，以提高大學生的研究能力和科學實驗能力。

3.2充分利用課外時間。

單片機原理課程的課外教學也是實踐教學的重要組成部分。它不僅是實驗教學的補充。事實上，大學生可以通過組織興趣小組和參與教師科研等方式進行課外學習。例如，我校團委、科技部組織學生申報的研究性學習項目在很大程度上激發了一些學生的創新精神，增強了他們的實踐能力，從而提高了他們獨立解決實際問題的能力。此外，單片機課程教師還適當指導學生的課外學習，為他們感興趣的研究方向提供參考書目，引導學生了解最新動態，把握研究方向，與學生討論，鼓勵學生走出學校，參加各種嵌入式系統講座，參加學校內外與單片機相關的各種競賽活動，拓寬學生視野，提高學生能力，逐步培養研究能力和創新能力。