關(guān)于單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教材建設(shè)的思考

韓靜

摘 要：目前市面上的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教材大多將重點(diǎn)集中在單片機(jī)結(jié)構(gòu)原理、接口電路與編程方面，沒有更好地體現(xiàn)單片機(jī)程序的可移植、可復(fù)用及其實(shí)現(xiàn)方法。文中提出基于構(gòu)件化的單片機(jī)程序設(shè)計方法，以推動單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教材建設(shè)與改革，提高教材的教學(xué)效果，同時為高校單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)提供一種可行的因材施教途徑。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);構(gòu)件化;可移植與可復(fù)用;教材建設(shè)與改革;因材施教;計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2019）03-0-04

0 引 言

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是電子信息、物聯(lián)網(wǎng)、自動化等專業(yè)的核心課程。經(jīng)市場調(diào)研，從單片機(jī)編程語言角度出發(fā)，目前單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教材主要包括匯編語言、C語言、匯編語言和C語言并存的三種類型，不論哪種類型的教材，都將重點(diǎn)集中于講述單片機(jī)結(jié)構(gòu)原理、接口電路與編程，而沒有體現(xiàn)單片機(jī)程序的可移植、可復(fù)用及其實(shí)現(xiàn)方法。為此，提出基于構(gòu)件化的單片機(jī)程序設(shè)計方法。

1 基于構(gòu)件的單片機(jī)程序設(shè)計方法

現(xiàn)給出keil環(huán)境下51單片機(jī)的定時器應(yīng)用構(gòu)件化程序設(shè)計框架如圖1所列。以此說明單片機(jī)構(gòu)件化程序設(shè)計方法[1-2]。

由圖1可以看出，03底層驅(qū)動構(gòu)件、04應(yīng)用外設(shè)構(gòu)件、05通用軟件構(gòu)件、06工程源程序都是由本構(gòu)件的.h和.c文件組成。在此框架下可通過添加其他構(gòu)件和修改應(yīng)用層程序（工程源程序）而完成不同功能的軟件設(shè)計。因此，基于構(gòu)件化的單片機(jī)程序設(shè)計方法，可很好地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)程序的移植和復(fù)用[3-5]。

在教學(xué)中，MCU底層驅(qū)動構(gòu)件和應(yīng)用外設(shè)構(gòu)件可先由老師設(shè)計好，引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在以下方面：

（1）掌握MCU底層驅(qū)動構(gòu)件頭文件和應(yīng)用外設(shè)構(gòu)件頭文件的使用方法，熟悉相關(guān)宏定義，掌握對外接口函數(shù)的調(diào)用方法;

（2）根據(jù)系統(tǒng)功能，進(jìn)行工程源程序設(shè)計和優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)基礎(chǔ)較好的學(xué)生進(jìn)行MCU底層驅(qū)動構(gòu)件和應(yīng)用外設(shè)驅(qū)動構(gòu)件設(shè)計，進(jìn)一步提高其單片機(jī)程序設(shè)計水平?？梢?，基于構(gòu)件化的單片機(jī)程序設(shè)計方法，為高校單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)提供了一種有效的因材施教途徑[6-8]。

下面給出其中定時器TIMER底層驅(qū)動構(gòu)件文件夾的程序代碼，以說明構(gòu)件化程序的設(shè)計思想和設(shè)計方法。

1.1 定時器TIMER底層驅(qū)動構(gòu)件頭文件

//==========================================

//文件名稱：timer.h

//功能概要：定時器TIMER底層驅(qū)動構(gòu)件頭文件

//芯片類型：STC89C52

//版權(quán)所有：CMP-HJ

//版本更新：2018-10-18? V1.0

//==========================================

#ifndef? _TIMER_H//防止重復(fù)定義（_TIMER_H開頭）

#define? _TIMER_H

//1.文件包含

#include “common.h”//包含公共要素頭文件

//2.宏定義

//（1）定時器號0、1

#define TIMER_0? ? ? ?0//TIMER 0

#define TIMER_1? ? ? ?1//TIMER 1

//3.對外接口函數(shù)聲明

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_init

//函數(shù)功能：定時器初始化

//函數(shù)參數(shù)：timer_No： 定時器號TIMER_0、TIMER_1

//? ?int_ms：定時時間，單位ms，推薦最大值50ms

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_init（uint_8 timer_No， uint_8 int_ms）;

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_start

//函數(shù)功能：定時器啟動運(yùn)行

//函數(shù)參數(shù)：timer_No：定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_start（uint_8 timer_No）;

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_stop

//函數(shù)功能：定時器停止運(yùn)行

//函數(shù)參數(shù)：timer_No： 定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_stop（uint_8 timer_No）;

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_int_enable

//函數(shù)功能：開定時器中斷

//函數(shù)參數(shù)：timer_No： 定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_int_enable（uint_8 timer_No）;

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_int_disable

//函數(shù)功能：關(guān)定時器中斷

//函數(shù)參數(shù)：timer_No： 定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_int_disable（uint_8 timer_No）;

#endif//防止重復(fù)定義（_TIMER_H 結(jié)尾）

//==========================================

1.2 定時器TIMER底層驅(qū)動構(gòu)件源文件

//==========================================

//文件名稱：timer.c

//功能概要：定時器TIMER底層驅(qū)動構(gòu)件源文件

//芯片類型：STC89C52

//版權(quán)所有：CMP-HJ

//版本更新：2018-10-18? V1.0

//==========================================

//1.包含本構(gòu)件頭文件

#include “timer.h”

//2.對僅用于本文件的全局變量和內(nèi)部函數(shù)的聲明

//3.對外接口函數(shù)的定義與實(shí)現(xiàn)

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_init

//函數(shù)功能：定時器初始化

//函數(shù)參數(shù)：timer_No： 定時器號TIMER_0、TIMER_1

//? ?int_ms：定時時間，推薦最大值50 ms單位ms

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_init（uint_8 timer_No， uint_8 int_ms）

{

uint_16 timer_value;//存放定時器初值

switch（timer_No）

{

case TIMER_0：

TMOD &= ～0x0f;//TIMER_0工作方式1

TMOD |= 0x01;

timer_value=65536-（uint_16）（int_ms*（CLK_KHZ/12））;

TH0 = timer_value>>8;//定時器初值高8位

TL0 = （uint_8）timer_value;//定時器初值低8位

break;

case TIMER_1：

TMOD &= ～0xf0;//TIMER_0工作方式1

TMOD |= 0x10;

timer_value=65536-（uint_16）（int_ms*（CLK_KHZ/12））;

TH1 = timer_value>>8;//定時器初值高8位

TL1 = （uint_8）timer_value;//定時器初值低8位

break;

default：

break;

}

}

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_start

//函數(shù)功能：定時器啟動運(yùn)行

//函數(shù)參數(shù)：timer_No： 定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_start（uint_8 timer_No）

{

switch（timer_No）

{

case TIMER_0：

TR0 = 1;//TIMER_0啟動

break;

case TIMER_1：

TR1 = 1;//TIMER_1啟動

break;

default：

break;

}

}

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_stop

//函數(shù)功能：定時器停止運(yùn)行

//函數(shù)參數(shù)：timer_No：定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_stop（uint_8 timer_No）

{

switch（timer_No）

{

case TIMER_0：

TR0 = 0;//TIMER_0停止

break;

case TIMER_1：

TR1 = 0;//TIMER_1停止

break;

default：

break;

}

}

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_int_enable

//函數(shù)功能：開定時器中斷

//函數(shù)參數(shù)：timer_No：定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_int_enable（uint_8 timer_No）

{

switch（timer_No）

{

case TIMER_0：

ET0 = 1;//TIMER_0定時中斷允許

break;

case TIMER_1：

ET1 = 1;//TIMER_1定時中斷允許

break;

default：

break;

}

}

//==========================================

//函數(shù)名稱：timer_int_disable

//函數(shù)功能：關(guān)定時器中斷

//函數(shù)參數(shù)：timer_No： 定時器號TIMER_0、TIMER_1

//函數(shù)返回：無

//==========================================

void timer_int_disable（uint_8 timer_No）

{

switch（timer_No）

{

case TIMER_0：

ET0 = 0;//TIMER_0定時中斷允許

break;

case TIMER_1：

ET1 = 0;//TIMER_1定時中斷允許

break;

default：

break;

}

}

2 結(jié) 語

實(shí)踐證明，在上述基于構(gòu)件化的單片機(jī)程序設(shè)計框架下，通過搭積木的方式添加其他MCU底層驅(qū)動構(gòu)件和應(yīng)用外設(shè)驅(qū)動構(gòu)件，并根據(jù)實(shí)際需要編寫工程源程序文件夾中的程序，可快速實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用功能。同時，基于構(gòu)件化的單片機(jī)程序設(shè)計方法，為高校單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)提供一種可行的因材施教、分層教學(xué)的途徑。因此采用構(gòu)件化的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教材將會推動單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教學(xué)改革，提高教材的教學(xué)效果[9-10]。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王宜懷.嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017.

[2]蔡伯峰，王宜懷.基于ARM Cortex-M4的構(gòu)件化匯編框架的研究[J].計算機(jī)測量與控制，2016，24（10）：138-141.

[3]曹國平，王宜懷，凌云.基于KL25的RFID構(gòu)件化工程框架研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015，41（8）：20-23.

[4]張?zhí)祜w，龍海燕，丁嬌，等.基于項目化教學(xué)的單片機(jī)課程改革[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2018，8（4）：119-120.

[5]王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.

[6]聶森.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2018（52）：85-86.

[7]段凌飛，黃健全，張宏橋.單片機(jī)課程實(shí)踐與理論教學(xué)的深入分析與改革應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018（23）：80-82.

[8]李波.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐[J].電子世界，2018（23）：101.

[9]金國華，畢勝，王璐，等.單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)施[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2018，40（06）：129-133.

[10]劉長榮，丁勤.基于嵌入式構(gòu)件技術(shù)的教學(xué)具設(shè)計[J].信息與電腦，2016（16）：45-46.