單片微機應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革的探索

羅曉　張穎　麻超

摘 要 單片機課程在工科院校中具有重要地位。目前單片微機應(yīng)用技術(shù)作為電子電氣工程學(xué)院的平臺課，不同專業(yè)的學(xué)生都可以選修。由于不同專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)不同，本文對于在單片機教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力等方面進行了一些探索。

關(guān)鍵詞 單片微機 偉福仿真軟件 競賽 大學(xué)生創(chuàng)新

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A

1 重視理論教學(xué)

（1）精心講述理論課程。單片微機應(yīng)用技術(shù)是一門理論性和實踐性都很強的課程，在重視理論教學(xué)的同時，必須重視實驗教學(xué)。

在講授單片微機應(yīng)用技術(shù)課程時，因為電子電氣工程學(xué)院四個專業(yè)的學(xué)生硬件基礎(chǔ)不同，為了兼顧，開始部分要講得相對慢一些。選擇的教材也是基礎(chǔ)和提高并重，在課堂上著重講解基礎(chǔ)的部分，提高部分可以用課余時間輔導(dǎo)有興趣的學(xué)生自學(xué)，并通過課堂提問和課外作業(yè)幫助學(xué)生理解。

（2）用多媒體設(shè)備進行仿真演示。因為單片微機應(yīng)用技術(shù)課程學(xué)時數(shù)較少，沒有課內(nèi)實驗，所以在講授了指令系統(tǒng)以后，可以利用wave（偉福）仿真軟件進行仿真演示。單片機編程模擬系統(tǒng)偉福仿真軟件E6000是51單片機仿真軟件，可以使用匯編語言和C語言。在課堂上可以演示文件的建立、編輯和保存，然后進行編譯?？梢暂斎霂в姓Z法錯誤的文件，當(dāng)編譯出現(xiàn)錯誤后，再改正。最后是執(zhí)行。執(zhí)行可分為全速執(zhí)行、跟蹤執(zhí)行和單步執(zhí)行等。在課堂演示中，最好選擇跟蹤執(zhí)行。跟蹤執(zhí)行可以跟蹤程序執(zhí)行的每步，觀察程序運行狀態(tài)。與單步執(zhí)行不同的是，跟蹤可以跟蹤到函數(shù)或過程的內(nèi)部，而單步執(zhí)行則不跟蹤到程序內(nèi)部。在通過跟蹤執(zhí)行時，可以將表達式加入觀察窗口中，以便隨時察看，也可以將當(dāng)前寄存器放入觀察窗口，以方便隨時察看。還可以修改當(dāng)前寄存器值。在程序執(zhí)行時，可以用這種方法，把寄存器值改為你所指定的值，從而觀察程序在此值時運行的結(jié)果。通過演示，學(xué)生可以較容易地理解匯編語言。

（3）改變考核方式。最終的總評成績中增加了平時作業(yè)的比重?？荚嚦煽冇扇糠纸M成：期末考試占60%、平時成績（答疑、課堂提問）占10%、作業(yè)占30%。而作業(yè)中，有一部分就是要求學(xué)生編程后，用偉福仿真軟件運行。

在采用了這些措施后，學(xué)生對單片機的理解和掌握程度有了較大的提高。

2 認(rèn)真設(shè)計實驗內(nèi)容

在講解了單片機的硬件和基本的指令系統(tǒng)后，可以進行一些基礎(chǔ)實驗。在實驗環(huán)節(jié)中，學(xué)生首先要根據(jù)實驗任務(wù)完成硬件設(shè)計、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調(diào)試。對程序難度的選擇要適宜，對程序比較復(fù)雜的實驗，可以給出部分的程序，并將其中的關(guān)鍵語句刪去或是用錯誤的語句來取代，由學(xué)生去完善。這樣可以縮短學(xué)生編寫程序的時間，又能使學(xué)生掌握其中的關(guān)鍵。通過實驗，學(xué)生可以更好地理解課堂教學(xué)的內(nèi)容，掌握單片機的基本原理。

除了基礎(chǔ)實驗，還可以進行綜合實驗。在進行綜合設(shè)計實驗時，指導(dǎo)書只給出了任務(wù)、要求和原理性說明，學(xué)生必須根據(jù)實驗的目的和要求，獨立完成軟硬件設(shè)計和調(diào)試。學(xué)生要自己分析解決實驗中出現(xiàn)的問題，在解決問題的過程中進一步加深對單片機系統(tǒng)軟硬件設(shè)計的理解。觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，寫出實驗報告。

通過理論學(xué)習(xí)結(jié)合實踐，能夠使學(xué)生較好地掌握單片機的原理及其應(yīng)用，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

3 利用競賽和大學(xué)生創(chuàng)新項目提高學(xué)生的興趣和能力

3.1 參加競賽

大學(xué)生電子競賽和飛思卡爾智能車競賽等一些競賽也需要用到單片機。其中全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽是在規(guī)定的模型汽車平臺上，使用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的8位、16位微控制器作為核心控制模塊，通過增加道路傳感器、電機驅(qū)動電路以及編寫相應(yīng)軟件，制作一個能夠自主識別道路的模型汽車，按照規(guī)定路線行進，以完成時間最短者為優(yōu)勝。因而該競賽是涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械等多個學(xué)科的比賽。

我們學(xué)校從第3屆開始參加飛思卡爾大學(xué)生智能車競賽。在第3屆時從最初只有一個隊參賽，很快發(fā)展到有6個隊參賽。在選拔學(xué)生時，我們不限制專業(yè)，主要考查學(xué)生是否有興趣和分析解決問題的能力。在7個多月的準(zhǔn)備過程中，學(xué)生會遇到很多問題。通常，我們都是幫助他們進行分析，最終解決問題還是靠學(xué)生自己，學(xué)生的獨立工作能力得到了極大的鍛煉，參賽學(xué)生在硬件、控制策略和軟件編程方面的能力得到了極大的提高。這些參加過智能車競賽的學(xué)生，在求職面試時通常因為他們出色的單片機編程能力輕易地征服用人單位。

3.2 參加大學(xué)生創(chuàng)新活動項目

此外，很多學(xué)生大學(xué)生創(chuàng)新活動項目。上海市大學(xué)生創(chuàng)新活動項目給廣大學(xué)生提供了參與科學(xué)研究機會，通過科研和實踐，理論與實際結(jié)合，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，接受科學(xué)研究的訓(xùn)練，達到培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的，因而是高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效載體。在這些項目中，學(xué)生將學(xué)習(xí)從申請書的撰寫，到設(shè)計方案的選擇，接著進行硬件設(shè)計，購買硬件設(shè)備，然后編寫軟件程序，最后進行調(diào)試。在整個過程中，教師起到輔助參考的作用，學(xué)生充分發(fā)揮他們的主觀能動性。

筆者指導(dǎo)過一個關(guān)于智能避障小車的大學(xué)生創(chuàng)新項目，同學(xué)們開始考慮設(shè)計用手機遙控的小車，后來又覺得自動行駛的智能車更有意義，反復(fù)思考后才提交了項目申請書。在項目執(zhí)行過程中，他們自己設(shè)計方案，然后確定要創(chuàng)新的方向。最終，智能車的總體結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計都是他們自己獨立完成的。雖然在課堂上，他們學(xué)習(xí)的是8位的單片機，但是在項目中，他們選擇了飛思卡爾公司的32位單片機。因為有一定的基礎(chǔ)，他們很快掌握了新單片機的編程，最終很順利地完成了項目，并且成功獲得了一個實用新型專利授權(quán)和一個軟件著作權(quán)授權(quán)。同學(xué)們分析問題和解決問題的能力得到了很大的提高。

4 結(jié)束語

單片微機應(yīng)用技術(shù)是工科大學(xué)中一門重要的課程。要學(xué)好單片機，除了掌握必要的理論知識，實踐也非常重要。本文探討了如何充分利用多種教學(xué)手段，使學(xué)生進一步鞏固和消化課堂上所學(xué)知識，掌握單片機應(yīng)用技術(shù)，同時又培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和綜合運用知識的能力，造就綜合型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才。