淺談高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程的改革思路

張　聯(lián)

（湖北仙桃職業(yè)學(xué)院 湖北仙桃 433000）

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淺談高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程的改革思路

張聯(lián)

（湖北仙桃職業(yè)學(xué)院 湖北仙桃 433000）

摘 要：目前物聯(lián)網(wǎng)備受各界關(guān)注，在高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程體系中，《單片機應(yīng)用技術(shù)》占非常重要的地位。為了學(xué)好該課程，應(yīng)首先學(xué)好MCS-51單片機打好基礎(chǔ)，然后過度到以MCS-51為內(nèi)核的無線射頻單片機，以滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的需求。整個授課過程中采用項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力，為將來實習(xí)就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 無線射頻單片機

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。作為國家倡導(dǎo)的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)備受各界重視，并成為就業(yè)前景廣闊的熱門領(lǐng)域，我院于2013年開設(shè)了“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)。我院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要面向物聯(lián)網(wǎng)無線通信類的相關(guān)企業(yè)，主要培養(yǎng)掌握具有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)必備的基礎(chǔ)理論也專業(yè)知識，從事物聯(lián)網(wǎng)智能控制、工程布線、傳感器安裝與調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品安裝與調(diào)試和相關(guān)軟件產(chǎn)品設(shè)計的高技能高素質(zhì)人才。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)制定了課程體系，《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程理所當(dāng)然成為物聯(lián)網(wǎng)智能控制領(lǐng)域的專業(yè)核心課程。

《單片機應(yīng)用技術(shù)》在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系中處于非常重要的地位，所以課程組商議決定按照如下思路進(jìn)行該課程的授課。

一、先選擇MCS-51單片機，學(xué)習(xí)簡單單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法

在電子、自動化等相關(guān)專業(yè)中，《單片機應(yīng)用技術(shù)》的課程體系、教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)相對成熟，有較好的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程開設(shè)于第三學(xué)期，此前學(xué)生沒有接觸過任何處理器，因此選擇相對門檻低、成本低、技術(shù)成熟的MCS-51單片機作為基本載體，學(xué)習(xí)MCS-51單片機的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)、I/O口應(yīng)用、中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器、串口通信等單片機基本資源。

在授課過程中，采用項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。首先帶領(lǐng)學(xué)生一起了解項目中各個任務(wù)的具體要求，然后向?qū)W生展示項目中各任務(wù)的結(jié)果，使學(xué)生對項目任務(wù)的要求有非常直觀、清晰的認(rèn)識。了解了項目任務(wù)的要求之后，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成項目的全部操作，在此過程中掌握相關(guān)知識點。在整個項目實施的過程中，學(xué)生全部或部分獨立組織、安排學(xué)習(xí)行為，解決項目實施過程中遇到的困難。在此過程中以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，不再是簡單地讓學(xué)生按照老師的安排和講授去得到最后的結(jié)果，而是在教師的指導(dǎo)下學(xué)生自己去尋找得到這個結(jié)果的途徑，最終得到結(jié)果，并進(jìn)行展示和自我評價，學(xué)習(xí)的重點在于過程，在這個過程中老師不再占主體地位，而是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)者和監(jiān)督者，使學(xué)生的各種能力都得到了鍛煉。這樣既調(diào)動了學(xué)生的積極性，又有良好的教學(xué)效果。

為了進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率，采用虛擬實踐和實際硬件實踐相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)。在實際硬件實踐之前，先采用Proteus軟件進(jìn)行虛擬實踐開發(fā)。Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA軟件，該軟件不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計與仿真平臺，更是目前世界上教為先進(jìn)、完整的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與仿真平臺。它真正實現(xiàn)了在計算機上完成從原理圖設(shè)計、電路分析與仿真、單片機代碼級調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到形成PCB完整的電子設(shè)計、研發(fā)過程。Proteus軟件支持外圍數(shù)電/模電與處理器的協(xié)同仿真，真正實現(xiàn)了虛擬物理原型功能，在目標(biāo)板還沒有投產(chǎn)前，就可以對設(shè)計的硬件系統(tǒng)功能、合理性和性能指標(biāo)進(jìn)行充分調(diào)整，并可以在沒有物理目標(biāo)板的情況下，進(jìn)行相應(yīng)軟件的開發(fā)和調(diào)試，進(jìn)行完全的虛擬開發(fā)，明顯提高開發(fā)效率，降低開發(fā)風(fēng)險。

二、再選擇以MCS-51為內(nèi)核的無線射頻單片機加強學(xué)習(xí)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的需求

有了MCS-51單片機基礎(chǔ)之后，再來學(xué)習(xí)以MCS-51為內(nèi)核的無線射頻單片機，學(xué)生接受起來就會比直接學(xué)習(xí)無線射頻單片機容易得多。無線單片機內(nèi)核目前已有8051、MSP430、ARM CortesTM-M3等多種內(nèi)核，面向高職學(xué)生，可以選擇TI公司的cc2530單片機。cc2530有增強型51內(nèi)核，且具備ZIGBEE無線通信技術(shù)，將傳統(tǒng)單片機與無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信合二為一，突出網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成及實現(xiàn)、無線傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理，并加強各種接口的驅(qū)動編程。教學(xué)內(nèi)容所選取的項目中依次包含cc2530的I/O口應(yīng)用、中斷系統(tǒng)、定時/計數(shù)器、串口、A/D、D/A、點對點通信、Z-STACK組網(wǎng)等內(nèi)容，最后一個項目中即可實現(xiàn)一個完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，增強學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)實際項目開發(fā)和應(yīng)用的理解。

在授課過程中使用一塊cc2530目標(biāo)電路板（目標(biāo)電路板上集成了常用的傳感器模塊，所有模塊的管腳都可以引出，方便學(xué)生進(jìn)行二次開發(fā)）和IAR軟件進(jìn)行項目的開發(fā)，學(xué)生根據(jù)項目的具體內(nèi)容，搭建簡單的外圍硬件電路，這樣即可以使所選用的項目根據(jù)實際情況不斷地更新調(diào)整，又滿足了學(xué)生課程設(shè)計和科研的需要。

在這個階段，依然采用項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性、培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力、培養(yǎng)學(xué)生遇到問題解決問題的工程能力。

結(jié)束語：

先學(xué)習(xí)MCS-51單片機，再學(xué)習(xí)以MCS-51為內(nèi)核的無線射頻單片機，即掌握了單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法，又將單片機與無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信整合，使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程前承操作系統(tǒng)、無線通信、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、C、JAVA、傳感器數(shù)據(jù)采集與處理等課程，同時后啟嵌入式等課程，突出了該課程在整個課程體系中的核心地位，能切實提高學(xué)生技能水平、創(chuàng)新能力和接收最新應(yīng)用技術(shù)的敏銳性，為學(xué)生實習(xí)和就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。