“單片機系統的設計與制作”課程教學內容設計

胡宏梅

摘? ?要：文章利用翻轉課堂理念，基于泛雅平臺開展單片機課程教學，以數碼管顯示控制微課設計為案例，以提問、總結、激發(fā)的方式設計微課內容，將微課學習貫穿數碼管教學內容，有助于學生課前、課后自主學習的開展。

關鍵詞：單片機;數碼管;微課

1? ? 課前準備

“單片機系統的設計與制作”是電子信息專業(yè)的核心課程，該課程內容綜合性強，既涉及硬件結構，又包括軟件語言和程序設計，具有較強的實踐性和應用性。

數碼管的顯示控制是該課程項目3“球賽計分牌的設計與實現”的內容。在此之前，學生已經了解了單片機系統設計的基本流程和方法，掌握了單片機C語言的使用方法，能夠編寫簡單的程序實現對單片機系統的控制。課前泛雅平臺中發(fā)布的微課視頻作為課前預習知識，為課上任務的開展做鋪墊。

2? ? 分析學生學習狀態(tài)

高職招生越來越難，招進來的學生分數普遍偏低，對學習存在較強的情緒，對感興趣的充滿熱情，不感興趣的則學習效率低下，缺乏學習主動性，對傳統的教學方式厭惡，需在組織教學過程中提高教學的生動性以及學生的學習興趣。

3? ? 教學內容設計

在生活中如何應用數碼管控制其顯示，是需要重點思考的問題，也是教學的主要內容—數碼管的顯示控制，數碼管總共有8段，其表示分別如下：

A. a，b，c，d，e，f，g，dp

B. 1 2 3 4 5 6 7 8

如圖1所示，數碼管的8段通常用a，b，c，d，e，f，g，dp來表示。根據數碼管內部結構的不同，分為共陽和共陰兩個類型。

首先，可以設計問題1：如果將8個發(fā)光二極管陽極連在一起做公共端COM口，這是何種數碼管？給出兩個選項：A.共陰;B.共陽。如果內部發(fā)光二極管陽極連在一起做公共端，就稱為共陽數碼管;相反，如果是陰極連在一起做公共端，就稱為共陰數碼管。

清楚了數碼管的結構和類型，就需要掌握如何實現單片機對其顯示控制。在控制顯示前，需要將數碼管與單片機相連，完成硬件連接。

一位數碼管有10個引腳，其中，上下兩個為COM口，根據共陰和共陽特性，可將其接地或電源;剩下8個引腳，選擇單片機的一個8位并行輸入輸出口進行控制。為了方便畫圖，通常將數碼管引腳簡化成如圖2所示的硬件連接，又稱為段選線，其中，dp段接控制的最高位，a段接最低位，和單片機實現了連接，為了限流，每一根段選線上需要加上一個限流電阻。以上就是單片機控制一位數碼管的硬件連接，這種連接方式下的顯示稱為數碼管的靜態(tài)顯示[1]。

其次，設計問題2：如果一個共陽極數碼管采用靜態(tài)顯示方式，那么其公共端應該接電源還是接地？給出兩個選項：A.電源;B.接地。根據共陽和共陰數碼管的內部結構，在靜態(tài)顯示的硬件連接上，共陽數碼管公共端接電源，共陰數碼管公共端接地。

到目前為止，只是完成單片機對數碼管的硬件連接，如果想顯示出相應的字形，還需軟件編程。在編程之前，需要了解數碼管的顯示原理。以一位共陽極數碼管顯示字形“3”為例（見表1），顯示“3”的話，如何控制讓這幾段亮其他段滅是需要學生思考的問題。根據數碼管內部結構和二極管的單向導電性，可以發(fā)現：將公共端接高電平，a端接低電平，a段的發(fā)光二極管會被點亮;b端接低電平，b段則被點亮。以此類推，可以通過相應段低電平控制其亮、滅。放到硬件電路中分析，a段是和P1.0相連的，那么P1.0輸出0，相當于a段接低電平，a段亮;相反，P1.0輸出1，相當a段接高電平，a段滅。

最后，設計問題3：按照上述控制，要讓a，b，c，d，g這幾段亮，其余段滅，那么P1口應輸出什么？給出兩個選項：A.10110101;B.10110000。對于共陽數碼管，想讓哪段亮，相應的端口就輸出0，最后8個端口值組成8位二進制由單片機一起輸出，用來控制數碼管的8個段，而輸出的這8位二進制又稱為數碼管字形的段碼。按照數碼管顯示原理，也可得到其他數字的段碼。在程序中，為了方便，通常會將段碼轉換為16進制的字型碼[2]。

程序編譯成功后，將所生成的編譯文件下載到單片機中，即可看到數碼管顯示字型“3”，如果要顯示“4”，只要更改程序中所送字型碼，數碼管就可以顯示相應的字型。按照這種靜態(tài)顯示連接方式，一個單片機最多可以連接幾個數碼管呢？學生回答，老師總結、并提出新的問題：如果多于4個數碼管，那如何和單片機實現連接、單片機又如何控制等以引發(fā)學生思考[3-4]。

4? ? 結語

教學的主要是在學生課前預習掌握一位數碼管顯示控制的基礎上開展課堂任務，融入之前所學知識關鍵點，考查學生知識綜合運用能力，在工作任務書指導下要求學生通過反復觀看微課、PPT、動畫等方式自主學習、完成課堂任務，課后鞏固內化，完成任務調查問卷，以便教師及時了解學生的知識掌握情況，實施差異化教學，同時采用多元化綜合評價方式，促使學生主動有效學習，保證學生基本達到任務教學目標。

（1）翻轉課堂中的任務設計要下功夫，權衡教學重難點，把任務分析的條理細致、邏輯嚴謹，保證學生目標明確并能在預定的時間內完成。

（2）通過將工作任務頁詳細化，讓學生在學習之前就明白本次課學什么、如何學，自己能做哪些，存在什么問題以及應如何尋找答案等，引導學生自主學習。

（3）采用這種教學方式，需要教師提供充足的時間和平臺與學生保持溝通交流，全程跟蹤學生學習過程，掌握學生學習情況，了解個體差異，實施差異化教學。

[參考文獻]

[1]陸麗婷.泛雅網絡平臺在教學中的功能和應用分析[J].江蘇科技信息，2018（25）：67-68.

[2]吳麗琴.基于泛雅網絡教學平臺的電子技術課程教學實踐[J].產業(yè)與科技論壇，2018（18）：174-175.

[3]賀杰.混合式翻轉課堂教學實施的多視角融合[J].中國職業(yè)技術教育，2019（20）：62-66.

[4]米軍.混合式學習模式策略研究[J].中國成人教育，2018（1）：20-22.