基于AT89C51的C語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)改革與探索

黃磊 傅籬 申壽云

摘 要：文中針對(duì)AT89C51的匯編語(yǔ)言系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)移植性差，可讀性差的缺點(diǎn)，從AT89C51的原理和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)相結(jié)合的角度出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)的探索，尋求了一套系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)體系。并以AT89C51的理論為基礎(chǔ)，結(jié)合通用的C語(yǔ)言編程原理和C51程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，采取“C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—課程設(shè)計(jì)—技能培訓(xùn)”的模塊化教學(xué)模式，以培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)，具有應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的創(chuàng)新型人才。這種教學(xué)模式可為同類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供參考，符合二本院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要，該方法具有一定的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：AT89C51；C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)；課程設(shè)計(jì)；技能培訓(xùn)

中圖分類號(hào)：TP368.1；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）06-0-02

0 引 言

隨著時(shí)代的發(fā)展，實(shí)踐教學(xué)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，針對(duì)現(xiàn)在學(xué)生的不同特點(diǎn)與現(xiàn)代社會(huì)的智能化要求，采取“C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—課程設(shè)計(jì)—技能培訓(xùn)”的模塊化教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

1 單片機(jī)原理及應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等院校最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是衡量高等學(xué)校辦學(xué)的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在以下問題：

（1）采用一個(gè)實(shí)驗(yàn)圍繞一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的做法；

（2）實(shí)驗(yàn)的編程基本上采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)；

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用連線方式，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容具體化，實(shí)驗(yàn)過程完全照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書步驟按部就班。

這種實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理都完全固定的模式，使得學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中被動(dòng)地達(dá)到了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，只起到 “裝配”實(shí)驗(yàn)的作用，缺乏對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新更無(wú)從談起。隨著教育教學(xué)改革研究和實(shí)踐的深入，各高等學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等都在不斷探索和改革，從更新教育觀念、強(qiáng)化師資隊(duì)伍建設(shè)、整合教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化資源配置、建立開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式到開放實(shí)驗(yàn)室等，已取得初步成效。

2 基于AT89C51的C語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)目前高校單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，從AT89C51的基本原理和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)相結(jié)合的角度出發(fā)，尋求一套系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)體系，采取了“C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—課程設(shè)計(jì)—技能培訓(xùn)”的分階段模塊化教學(xué)模式，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)模塊

考慮到AT89C51的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)移植性和可讀性差，而C語(yǔ)言語(yǔ)法簡(jiǎn)單、可讀性和移植性好，培養(yǎng)學(xué)生用C51對(duì)AT89C51進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。學(xué)生接觸到的第一門高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言就是C語(yǔ)言，因此具備一定的基礎(chǔ)，通用的C語(yǔ)言和C51語(yǔ)法是一樣的，但在面向機(jī)器時(shí)，C51編程有它自身的特點(diǎn)。本教學(xué)模塊要求學(xué)生不僅要掌握C51和AT89C51之間的聯(lián)系，還要了解C51和通用C語(yǔ)言的區(qū)別，主要從以下兩方面入手：

（1）首先把AT89C51的存儲(chǔ)單元包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元、直接尋址單元、間接存儲(chǔ)單元、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和存儲(chǔ)器中的表格數(shù)據(jù)等與C51中的數(shù)據(jù)表達(dá)方式即變量和數(shù)據(jù)類型表示方法一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，只有這樣才能讓學(xué)生理解并掌握AT89C51如何與內(nèi)外數(shù)據(jù)和電路通過C51程序來(lái)對(duì)應(yīng)。

（2）培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)基于AT89C51的C51程序的基本結(jié)構(gòu)，包括主程序、子程序、中斷服務(wù)程序和表格數(shù)據(jù)的布局，以及全局變量和局部變量的布局。通過本模塊的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握利用C51對(duì)AT89C51編程的方法與Keil軟件的使用方法，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供扎實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

信息技術(shù)學(xué)科是實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科。本模塊教學(xué)過程采用教師精講，學(xué)生多練的教學(xué)方法，選擇以實(shí)現(xiàn)單個(gè)簡(jiǎn)單功能的實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)主要內(nèi)容，目的是讓學(xué)生掌握AT89C51各種功能的實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)行有目標(biāo)、有實(shí)際效果的操作。采用從AT89C51內(nèi)部功能到外部擴(kuò)展，從簡(jiǎn)單功能到復(fù)雜功能的實(shí)現(xiàn)方式。具體包括AT89C51I/O端口的控制和編程、定時(shí)器的工作原理、中斷的控制、串行通信、鍵盤和數(shù)碼管顯示、字符型液晶顯示、漢字顯示、熱電偶傳感器和數(shù)字式傳感器的測(cè)溫、蜂鳴器的控制、紅外收發(fā)控制、直流電機(jī)控制和步進(jìn)電機(jī)控制等。通過在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成一系列的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生掌握AT89C51基礎(chǔ)知識(shí)和外圍資源應(yīng)用以及相關(guān)編程的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用編程意識(shí)，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)和技能培訓(xùn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 課程設(shè)計(jì)教學(xué)模塊

該模塊教學(xué)采取教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)模式，在教學(xué)過程中注重發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性，以學(xué)生自主設(shè)計(jì)為主，根據(jù)自己所掌握的知識(shí)，確定一個(gè)設(shè)計(jì)課題，課題應(yīng)具有一定的綜合性，要求學(xué)生能夠基本自行完成電路制作、程序編寫、下載及調(diào)試運(yùn)行，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，教師起輔助指導(dǎo)作用，直接參與學(xué)生的討論。具體過程包括單片機(jī)最小系統(tǒng)的制作、設(shè)計(jì)項(xiàng)目單元電路的設(shè)計(jì)和制作、程序編寫、程序下載并聯(lián)機(jī)調(diào)試。通過實(shí)施一個(gè)具體的項(xiàng)目來(lái)培養(yǎng)學(xué)生掌握AT89C51產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)的一般過程，并提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力和動(dòng)手能力。

2.4 技能培訓(xùn)教學(xué)模塊

該教學(xué)模塊以班級(jí)為單位，通過集中的技能培訓(xùn)和分散的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生合作完成較為復(fù)雜的大型項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)能力。教學(xué)分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，第一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生進(jìn)行集中培訓(xùn)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括各種傳感器的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)，各個(gè)課題方向的產(chǎn)品制作和設(shè)計(jì)的基本原理與流程，如開關(guān)電源項(xiàng)目、智能玩具車項(xiàng)目、無(wú)線收發(fā)項(xiàng)目等。第二個(gè)環(huán)節(jié)以課題組為單位，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好，把相同興趣的同學(xué)聯(lián)合起來(lái)完成一項(xiàng)具體的項(xiàng)目。項(xiàng)目實(shí)施前創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的資源和環(huán)境是教師最主要的工作，教師需要多途徑提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，為學(xué)生提供多種學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在獨(dú)立完成項(xiàng)目之前，教師要進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，如新知識(shí)的講解、項(xiàng)目具體實(shí)施過程的解釋等。本模塊教學(xué)過程中要充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新精神，讓學(xué)生根據(jù)自身項(xiàng)目完成情況來(lái)實(shí)現(xiàn)自我反饋，與此同時(shí)，教師不能忽略協(xié)助指導(dǎo)作用，學(xué)生若在完成項(xiàng)目的過程中遇到困難，教師應(yīng)及時(shí)給予指導(dǎo)，把握好尺度，針對(duì)不同層次的學(xué)生指導(dǎo)的深度要有所不同，始終貫徹學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)知識(shí)，提高技能的宗旨。項(xiàng)目實(shí)施的過程就是學(xué)生自己探索鉆研的過程，項(xiàng)目完成之后還要進(jìn)行思路總結(jié)和技巧總結(jié)等，以達(dá)到學(xué)眾人之所長(zhǎng)的目的。思路總結(jié)幫助學(xué)生清晰地掌握項(xiàng)目完成的最佳思考方法，找到理論知識(shí)的不足，幫助學(xué)生從多種解決問題的技巧中對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣一來(lái)，相同課題組的同學(xué)可以全面吸收整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)的精髓，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作的教學(xué)目標(biāo)。

3 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，基于AT89C51以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)，對(duì)C51單片機(jī)編程進(jìn)行了系統(tǒng)訓(xùn)練，然后對(duì)AT89C51采取“C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)—基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—課程設(shè)計(jì)—技能培訓(xùn)”的遞進(jìn)式教學(xué)模式，大大提高了學(xué)生的工程技術(shù)及應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。這種教學(xué)模式著重學(xué)生綜合素質(zhì)及可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)，可以推廣到同類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，符合二本院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要，具有一定的推廣價(jià)值。

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