本站原创【摘 要 】本文从单片机原理及应用课程教学、课程实验、课程设计、创新实验及计算机仿真等几个方面,控讨如何做好单片机原理及应用这门课的教学工作,提高教学质量,培养学生的进取创新精神.
【关 键 词 】单片机原理及应用；课程教学；教学质量
1.引言
单片机原理及应用以51单片机为蓝本,讲述了单片机的工作原理及如何在各行各业和现实生活中应用好单片机,讲原理是为了应用,关键点是在我们如何用好用活单片机这块芯片,掌握单片机与其功能芯片的协同工作原理.使单片机更好地为我们服务.
单片机原理及应用电子电气类专业重要的专业基础课程,必须有电子技术和C语言方面的基础.这些基础可以说并不是很重要,在你有某些概念原理不明白时再翻阅相关书籍也是可行的,单片机的学习不象数学有严密的相关性,但其教学有其独特性,是一门实践性很强的课程,只在课堂上听老师讲课掌握原理,然后考试是学不好单片机的,必须亲自动手实验或经过单片机实物的制作,有不明白的地方再翻书,这是一个反复的过程,只有经过这样多次的反复,每次都有新发现和收获,才能真正意义上掌握了单片机的开发应用.
下面从单片机的课堂教学、课程实验、课程设计、创新实验及计算机仿真等几个方面谈谈单片机原理及应用的教学工作.
2.单片机原理课堂教学
单片机原理及应用这门课所涉及的主要内容有单片机的内部结构、单片机汇编指令、单片机IO接口、定时/计数器、中断使用、I2C总线、AD及DA等,C语言编程,内容很多,若仅仅是老师在课堂上讲述会非常枯燥,锁碎难理解,不能激发大部分学生的学习兴趣.教学方法要做适当调整,比如可以用项目教学法,单片机教学着重点不是在讲原理,而是要应用,但不懂原理又难以应用,处于两难境地,学习单片机的精髓是知道如何配置内部寄存器使其具有一定的功能并发挥其特有的作用,最高境界是仅需单片机公司提供的技术文档就能完成单片机程序的编程,而不仅仅是只教会学生使用单一类型的单片机,而是触类旁通通过学习51单片机,同时别的类型的单片机也能灵活应用.因此在教学中我们可以用电子时钟作为一个项目主线贯穿于整个单片机教学中,因为电子时钟可简单可复杂,又贴近生活实用,比如,在讲单片机端口时,就可以结合电子时钟的调整按键,数码管的驱动来说明,讲中断和定时器时,就可以结合到数字电子时钟的时钟源的产生来说明,I2C总线可以结合串行时钟芯片DS1302来讲,环境温度的测量可以结合DS18B20串行芯片来说明,再复杂一些的,电子时钟显示可以用1602或12864液晶来完成,可以配上调频收音模块做电子闹钟,增加SD接口卡及MP3模块实现音乐播放功能.这样把单片机的知识串起来讲,既生动又联系实际,大大激发了学生们的学习兴趣,也有助于学生自主学习,探索单片机方面的奥秘所在.在学单片机过程中,汇编指令的学习是难点,需要学生花很大的精力去掌握它.需要学生充分利用课余时间多读汇编程序及指令,从而熟能生巧地掌握它.在课堂教学过程中,最好是能够结合单片机仿真软件PROTEUS来讲述,PROTEUS是一款非常好的单片机仿真软件,可以仿真多款单片机芯片,能够仿真实现单片机的绝大部分功能,学生们在没有单片机开发板的情况下能通过软件仿真方式实现单片机开发,这对调动学生学习积极性和学好单片机是很有帮助的.条件允许的情况下可以动员学生买一些单片机开发板以及相关的视频教程,开发板在学生学习单片机之初是非常有用的,每一块小的开发板其发挥的作用就象实验室的实验箱,而且能随时随地不受限制地学习和使用,同时认真观看视频教程,视频教程就象一名不厌其烦的家庭教师,指导学生一步步进入单片机世界的神奇领域.有着课上课下的这些手段,学生的单片机应用能力一定能够大大加强.
3.单片机原理课程实验
实验是培养学生理论联系实际、动手能力,严谨的科学态度和科学方法的重要手段,因此要精选典型的最具实用价值的实验项目,我们选择的实验项目有：（1）单片机I/O输出控制.（2）单片机I/O口输入控制.（3）外部中断.（4）定时器实验.（5）串口通信实验.（6）液晶驱动实验.（7）串行总线实验.（8）AD及DA实验.不同的实验项目,实验目的也不相同,通过这样基础实验,锻炼了学生的单片机应用编程能力,为以后的综合性实验打下基础.每次实验要求学生对实验项目做认真的预习,并完成预习报告,上实验课前老师检查.做实验时力争每人一个实验箱,每位学生都有亲自动手实践的机会,对于学得较好的学生还可以额外增加一些实验项目或自选一些自已感兴趣的实验项目,也可组织学得好的学生指导后进学生进行实验,提高学生实验的整体水平.在实验过程中,要求学生养成严谨科学细致的作风,认真完成实验项目,实验完成后,要求每位学生独立完成实验报告,深入分析实验中遇到的现象和问题,不留疑点,总结实验心得.
4.单片机原理课程设计
课程设计是实践教学的重组成部分,在课程结束前安排两周时间进行课程设计,目的是通过设计使学生掌握运用单片机知识进行实际综合应用的能力,初步建立正确的设计思想,掌握单片机电子电路和程序设计的基本方法与技能,培养分析问题解决问题和团队协作能力以及创新能力.
课程设计首先是任务书的下达,课程设计一般是在课程结束前两周进行,时间比较紧迫,我们选择在开课时就把任务书发下去,让学生有充分的时间了解自已所做项目的相关知识,查阅相关资料,为项目的顺利展开提供了充分的时间,同时也使学生在上单片机课程时关注知识点,激发学习兴趣.项目选择以贴近生活、贴近实际为原则,如洗衣机控制板、交通灯控制、语音电子时钟等等,对于比较复杂的大型项目,两周时间学生难以完成,我们可以把它拆分为一个个小项目分给不同的组也完成,这样既完成了项目,同时也培养了学生的团队协作精神,为将来毕业走上工作岗位融入社会做好了积极准备.
在两周的课程设计过程中教师要查看学生项目实施的进度,适当的时间安排时间进行综合讨论与答疑,指导学生会使用DXP2004电子绘图软件设计单片机线路板以及用PROTEUS仿真软件进行单片机的系统仿真,做好平时成绩的评定工作. 在项目实施后期要求学生完成实物的组装和调试以及课程设计报告的撰写,最后二天要对学生进行独立答辩.答辩环节是检查学生对单片机相关内容掌握情况的最有效的方法,答辩对教师也提出较高要求,只有教师对每个项目都有充分的了解才能提出有一定水准的问题,答辩内容才能真实反映学生对些项目用到的单片机知识情况,最后根据学生的平时情况,作品完成情况、答辩情况和报告的撰写情况对成绩进行综合的评定,对项目难度较大的,开发过程中有独特见解及创新的要适当加分,以鼓励学生在产品开发过程中充分发挥创新精神.
5.单片机原理计算机仿真
计算机仿真是使用计算机对已存在或正在设计的对象的模型进行研究,具有直观、易于观察、灵活可变、重复性好的特点,有利于激发学生的学习兴趣和对科学技能的掌握.通过单片机的计算机软件仿真,能让学生系统地掌握单片机开发的一整套技术,为将来走上工作岗位从事单片机方面的工作打下良好基础.
单片机的计算机仿真要贯穿于课堂教学、课外作业、课程实验、课程设计各个环节中,使学生们通过反复练习逐步到熟炼掌握单片机的开发,PROTEUS单片机仿真软件不仅仅是只能仿真51单片机,象R系列、PIC系列、ARM系列等等单片机均能进行仿真,扩大了学生的学习兴趣和视野.
6.单片机的创新实验
学院电子信息与控制工程系设置有创新实验室,是开放式的实验室,为全国挑战杯赛、全国或全区性的各种竞赛提供了实践基地.现在很多的电子竞赛项目都用到了单片机,参加比赛熟炼掌握单片机尤其重要,我们充分利用这个实践基地为广大学生服务,让广大学生充分参与到与单片机相关的电子制作,加强他们的实际动手操作能力,通过教师的指导及各年级各层次学生的传帮带,培养了一大批单片机应用能手,为各种比赛输送了大批种子队员,创新实验室深受学生欢迎.
7.结束语
单片机原理及应用对于电子相关类学生来说是一门重要的基础课程,单片机应用能力的高低直接影响着学生将来的就业,所以要非常重视单片机教学这方面的工作,我们不仅要抓好单片机的理论方面的教学工作,把基础打牢,同时实践教学也在加强,通过不同层次的实践教学,充分锻炼了学生的单片机应用能力,提高了单片机的知识水平,取得了较好的结果.