32位單片機實驗課程教學改革研究與實踐

李翠梅 李天源 黃昌國

摘 要：本論文基于單片機技術(shù)課程實驗教學現(xiàn)狀與特點，對32位單片機技術(shù)課程的實驗教學提出了改革方案，經(jīng)過教學實踐，達到了較好的教學效果。

關(guān)鍵詞：單片機應(yīng)用技術(shù)課程;改革;理論課;實驗課

基金項目：該論文得到江西科技師范大學教學改革研究項目“新工科背景下的《創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)概論》的教學改革研究與實踐”（項目編號：JGYB-18-25-06）基金資助

1 緒論

國內(nèi)外許多高校進行了工程教育環(huán)節(jié)的改革，創(chuàng)建了適應(yīng)社會需求的人才培養(yǎng)模式、課程體系以及教學方法手段等， 重視應(yīng)用性、實踐性和創(chuàng)新性培養(yǎng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，32位ARM單片機也快速發(fā)展起來?，F(xiàn)今32位單片機已經(jīng)處于主流地位，而物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域在國內(nèi)的不斷發(fā)展勢必會促進單片機更進一步發(fā)展，未來32位單片機的市場空間也會更大?，F(xiàn)在許多高校的單片機技術(shù)課程中已將8位單片機改為32位單片機，而32位單片機教學改革資料目前國內(nèi)外能查找到的很少。本課程的改革正是圍繞創(chuàng)新思維和工程實踐兩大能力的培養(yǎng)和提高而開展，從而培養(yǎng)出學術(shù)研究型的研發(fā)人員和設(shè)計工程師，本教學改革針對《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程的具體特點和存在的實際問題，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新拔尖人才的卓越工程師為目標，對單片機技術(shù)實驗課程的改革進行探索。

2 實驗教學改革

2.1 軟件仿真實驗教學改革

這門課的教學是離不開仿真和硬件的。關(guān)于仿真軟件，可以在實現(xiàn)一些基礎(chǔ)案例時，對基于STM32單片機控制電路進行仿真，建議使用Proteus 8.6仿真軟件。Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。它可以脫離實物直接對電路進行仿真實驗，可以模擬出不同條件下電路的效果。它是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具，具有豐富的器件庫和智能布線功能，對于電子專業(yè)的學生來說是一款非常使用方便的學習工具。

Proteus仿真流水燈：上電后，8個LED等依次流水亮起，是一個基礎(chǔ)實例，幫助學生快速入門，對stm32單片機、軟件編寫、軟件仿真以及硬件實物制作都能有一個初步的入門理解，幫助理解stm32單片機的一部分引腳。圖1是軟件仿真圖。

2.2 硬件實物實驗教學改革

對于同一個案例，不僅可以先用軟件進行仿真，還可以將hex文件燒錄到stm32開發(fā)板上進行硬件實物實現(xiàn)。 圖1的實驗也可以在圖2中的開發(fā)板中做。

數(shù)碼管實驗 ：實物圖（如圖2），先要設(shè)計好數(shù)碼管電路，保證硬件電路沒有問題，將編譯好的HEX文件燒錄進stm32f103芯片中，電路上電就可觀察到數(shù)碼管發(fā)光的效果。

2.3 增加綜合性設(shè)計性實驗

在學習時我們接觸到的案例都是基礎(chǔ)的，基本上一個例子只涉及到一個到兩個知識點，但一個實例的成功都不可能是只有一個知識點支撐的，一個成功的電子產(chǎn)品都包含著許多知識點，那么知識點的融會貫通就很重要，例如學會流水燈和外部中斷以后，可以進行知識融合，用外部中斷控制燈的流水等這樣的實驗，就可以做綜合 設(shè)計性實驗，就可以試著完成更為復(fù)雜的項目，例如可以和智能家居結(jié)合在一起，既是時下大熱方向，又可以讓學生得到充分鍛煉。

2.4 引入新技術(shù)

32位單片機的一大個特點就是它的軟件編寫不同與以往的單片機。51單片機軟件編寫用的還是標準外設(shè)庫也叫固件庫，而以stm32系列單片機為例，新加入了HAL庫的編寫。HAL庫也是現(xiàn)在推薦使用的，標準外設(shè)庫與HAL庫兩者互不兼容，相互獨立?，F(xiàn)今市面上STM32系列芯片的全線產(chǎn)品都支持HAL庫的使用，但標準外設(shè)庫卻不是，可以說，HAL庫是發(fā)展趨勢，也可能是單片機軟件編寫的未來。

2.5 開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目

在學習技術(shù)的同時，學?？梢怨膭顚W生們自己去發(fā)揮創(chuàng)造性、設(shè)計性，自己動手去完成一些有創(chuàng)意的項目，學校的老師給與技術(shù)支持，學校給與一些資金上的支持，例如創(chuàng)新項目基金等。在學習后能進一步地鞏固所學，培養(yǎng)創(chuàng)造型、技術(shù)型、動手型三合一人才。

除了創(chuàng)新項目，學校應(yīng)該大力鼓勵大學生創(chuàng)業(yè)，可以開設(shè)一些創(chuàng)業(yè)項目，不同于創(chuàng)新項目偏向于技術(shù)，創(chuàng)業(yè)項目可以更偏向于商業(yè)價值性和可行性，想法要新穎獨特。大學生就業(yè)問題，是近幾年較為困難的社會問題，鼓勵大學生自主創(chuàng)業(yè)，也是解決大學生就業(yè)問題的一大助力，并在一定程度上幫助大學生實現(xiàn)自己的夢想，創(chuàng)造自己的價值。

2.6 校企合作

要想不和社會脫節(jié)，只引進新的教學模式、教學技術(shù)是不夠的，同時我們也可以引進企業(yè)合作項目。校企合作，簡單來說就是讓學校與企業(yè)結(jié)合，實現(xiàn)了資源、信息共享從而形成一種合作共贏的模式。校企合作更注重質(zhì)量的培養(yǎng)、注重動手實踐，注重社會需求，和市場接軌，實現(xiàn)了理論和實踐相結(jié)合的全新理念，為教育事業(yè)發(fā)展創(chuàng)造出了一種新的可能。學?？梢岳闷髽I(yè)的資源來對本校學生提供更為全面的培訓和教育培養(yǎng)，而學校也可以通過為學校提供教育資源，來為企業(yè)自己提供新鮮的后備力量。

3 總結(jié)

我們在兩個年級學生當中進行教學改革試點，通過對實驗進行教學改革，培養(yǎng)了學生工程思維，實驗中增開綜合、設(shè)計實驗，增加了面向工程實際的畢業(yè)設(shè)計課題，積極指導(dǎo)了學生參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)立項和科技制作，使學生的工程實踐能力得到有效提高，增強了學生就業(yè)競爭力，為培養(yǎng)學生將來成為卓越工程師及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才打下良好的基礎(chǔ)。通過以上幾個方面的教學改革與實踐，我們單片機實驗課程教學改革實踐中取得了明顯成效，學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和創(chuàng)造思維能力與過去相比得到了較大的提高，并積極參與到電子大賽與大學生科研創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動中。

參考文獻

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