單片機(jī)應(yīng)用課程平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

邵丹

摘? ?要：在經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅猛發(fā)展的帶動(dòng)下，社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展都步入到了快速發(fā)展的列車軌道上來，其中就包括信息工程技術(shù)的迅猛發(fā)展。在此背景下，單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)領(lǐng)域，其中包括單片機(jī)在通信設(shè)備、儀器儀表、家用電器、機(jī)電一體化等領(lǐng)域的有效應(yīng)用。高校作為我國專業(yè)型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)的基地，單片機(jī)應(yīng)用課程已經(jīng)成為高校信息工程類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)課程之一。本文就是基于此背景下展開對(duì)單片機(jī)應(yīng)用課程平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐相關(guān)問題的研究。

關(guān)鍵詞：課程平臺(tái)? 設(shè)計(jì)? 實(shí)踐? 方法? 單片機(jī)? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0186-02

當(dāng)前，隨著信息化程度的不斷加深，單片機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛，并且單片機(jī)相關(guān)原理、專業(yè)知識(shí)等被廣泛應(yīng)用于高校信息化專業(yè)教學(xué)中。我們作為單片機(jī)應(yīng)用課程教師都知道單片機(jī)應(yīng)用課程知識(shí)相比于其他學(xué)科知識(shí)抽象性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來難度較大，因此需要我們高校、教師采用較為先進(jìn)的課程教學(xué)平臺(tái)、需要我們不斷優(yōu)化課程平臺(tái)的設(shè)計(jì)、不斷強(qiáng)化課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，來提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)相關(guān)理論知識(shí)的理解，可以說單片機(jī)應(yīng)用課程的設(shè)計(jì)是單片機(jī)原理課程的發(fā)展與延伸。只有不斷強(qiáng)化單片機(jī)課程應(yīng)用平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐工作，才能幫助學(xué)生將抽象的單片機(jī)課程理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用，才能將二者融會(huì)貫通，可以說這一環(huán)節(jié)在整個(gè)單片機(jī)課程教學(xué)中占據(jù)舉足輕重的位置。本文針對(duì)當(dāng)前單片機(jī)應(yīng)用課堂平臺(tái)設(shè)計(jì)和實(shí)踐現(xiàn)狀，提出了一套可以有效改變當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀，提高學(xué)生單片機(jī)實(shí)踐應(yīng)用能力的課程平臺(tái)，通過對(duì)該課程平臺(tái)的有效應(yīng)用，可以有效提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程相關(guān)概念的認(rèn)識(shí)和理解能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生綜合能力的全面提高。

1? 單片機(jī)應(yīng)用課程平臺(tái)的軟硬件設(shè)計(jì)分析

1.1 單片機(jī)應(yīng)用課程平臺(tái)中的硬件設(shè)計(jì)研究

本課程平臺(tái)的硬件設(shè)備是以STC89C52 為主的處理芯片，外加五個(gè)功能拓展模塊，其中包括信息數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、輸入和顯示模塊、外部溫度、濕度采集模塊、電機(jī)控制模塊，這樣就可以在保證核心處理芯片正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下有效實(shí)現(xiàn)對(duì)外部溫度的采集、信息數(shù)據(jù)的設(shè)定和儲(chǔ)存、電機(jī)的運(yùn)行功率的調(diào)節(jié)以及實(shí)現(xiàn)操作者和設(shè)備之間的交互等。其中在硬件設(shè)備中輸入鍵盤顯示部分可以選擇當(dāng)前使用較為廣泛的串行HD7279A 芯片。外部環(huán)境采集模塊我們可以選擇電路相對(duì)簡易的信息傳感器，這個(gè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)需要配備一組直流風(fēng)機(jī)，并控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，這樣就可以與直流風(fēng)機(jī)形成一個(gè)相對(duì)簡易的閉環(huán)控制系統(tǒng)，來保證硬件設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。信息數(shù)據(jù)采集與儲(chǔ)存模塊我們主要選擇24C16 E2PROM 芯片。最后，整個(gè)硬件設(shè)備系統(tǒng)還需要我們安裝與PC機(jī)相匹配的通信接口，接受系統(tǒng)的各種操作指令，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和反饋。

1.2 單片機(jī)應(yīng)用課程平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)分析

在平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)過程中，需要我們安裝一套外部溫度測(cè)量及電機(jī)控制系統(tǒng)，這樣在整個(gè)系統(tǒng)供電以后，就能保證我們教師、學(xué)生與系統(tǒng)的交互功能，能夠滿足我們教師和學(xué)生在系統(tǒng)中選擇各項(xiàng)菜單，來實(shí)現(xiàn)對(duì)外部溫度、濕度的監(jiān)測(cè)和控制、流風(fēng)機(jī)速度的調(diào)控、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置以及數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)。其中對(duì)溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)要求能夠做到對(duì)外部溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)和對(duì)數(shù)據(jù)的采集，并在顯示系統(tǒng)中顯示出來，同時(shí)顯示的溫度要保證精確到小數(shù)點(diǎn)的后兩位。廣大用戶可以通過直流風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)來設(shè)定所需要的使用參數(shù)，在設(shè)定參數(shù)后顯示器上會(huì)根據(jù)參數(shù)顯示出風(fēng)機(jī)的實(shí)際PWM波占空比。其中，系統(tǒng)中恒溫控制系統(tǒng)主要是通過溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有效控制來保證溫度的有效控制。工藝參數(shù)設(shè)置功能設(shè)置風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和恒溫控制的設(shè)定溫度值，工藝參數(shù)設(shè)置功能支持設(shè)置多組工藝參數(shù)。數(shù)據(jù)通信功能通過RS232串行接口與上位PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)時(shí)接收上位機(jī)的各種命令，并將風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)值和實(shí)際采樣的溫度值發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行保存。

2? 單片機(jī)應(yīng)用課程實(shí)踐環(huán)節(jié)研究

在開展單片機(jī)應(yīng)用課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的過程中我們會(huì)遇到一些問題，如果這些問題得不到科學(xué)、有效的解決勢(shì)必會(huì)影響實(shí)踐課程教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，最終無法達(dá)到我們教學(xué)的預(yù)期效果。對(duì)此，我們教師在課前設(shè)計(jì)好預(yù)定教學(xué)方案，在實(shí)踐教學(xué)中及時(shí)梳理和解決出現(xiàn)的問題對(duì)于教學(xué)質(zhì)量的提高意義重大。在單片機(jī)應(yīng)用課程實(shí)踐過程中，首要問題就是端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，這樣學(xué)生才能對(duì)單片機(jī)實(shí)踐課程有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而才能親力親為實(shí)踐課程的每一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)實(shí)踐課程教學(xué)中為了節(jié)省課堂教學(xué)時(shí)間，往往以兩個(gè)學(xué)生為一組展開實(shí)踐操作來完成項(xiàng)目的制作，學(xué)生實(shí)踐課程的考核往往以作品或者書面報(bào)告作為主要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，這樣的分組實(shí)踐形式和考核標(biāo)準(zhǔn)往往導(dǎo)致許多學(xué)生出現(xiàn)濫竽充數(shù)或者抄襲的問題。對(duì)此，我們要想有效解決這一問題，杜絕此類問題的發(fā)生，必須改變傳統(tǒng)分組教學(xué)模式以及創(chuàng)新考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，第一，我們實(shí)踐教學(xué)過程中保證學(xué)生一人一組，這一學(xué)生要想完成一個(gè)項(xiàng)目的制作就必須親自動(dòng)手，包括硬件的焊接以及軟件的編程環(huán)節(jié);第二，創(chuàng)新評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，我們教師可以以開卷考試的形式，根據(jù)不同的實(shí)踐內(nèi)容來出題目，這樣我們教師就可以通過對(duì)學(xué)生答題情況的觀察得知學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。第三，在學(xué)生作品考核環(huán)節(jié)我們可以增設(shè)答辯這一環(huán)節(jié)，既根據(jù)學(xué)生制作的作品來提出一些硬件設(shè)計(jì)和軟件編程有關(guān)的問題，來增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的復(fù)習(xí)和鞏固。與此同時(shí)，在單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中諸多同學(xué)存在焊接工藝水平不高的現(xiàn)象，對(duì)此，我們教師要將這一問題重視起來，不斷強(qiáng)化焊接工藝要領(lǐng)，而且要對(duì)焊接過程進(jìn)行一一科學(xué)的示范，對(duì)于焊接水平薄弱的同時(shí)要強(qiáng)化輔導(dǎo)工作。此外，在焊接過程中一些學(xué)生可以出現(xiàn)焊壞或者焊錯(cuò)的問題，為了方便學(xué)生，我們所設(shè)計(jì)的PCB板的焊接尺寸可以適當(dāng)放寬一些，這樣學(xué)生經(jīng)過不斷的嘗試和練習(xí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。軟件編程是單片機(jī)實(shí)踐課程的重中之重，我們教師在軟件編程教學(xué)環(huán)境中，要以軟件調(diào)試方式為主，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)將問題反饋給學(xué)生，并加以指導(dǎo)，告訴學(xué)生用什么方法來保證軟件編程的程序正確，這樣學(xué)生在這一學(xué)習(xí)過程中得到強(qiáng)化鍛煉的機(jī)會(huì)。由于學(xué)生的編程能力參差不齊，在布置任務(wù)時(shí)可以分層布置，一些程序功能可以作為加分的選做項(xiàng)，學(xué)有余力的同學(xué)可以嘗試完成更多功能，獲得更好的成績。

3? 結(jié)語

單片機(jī)應(yīng)用課程具有抽象性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來相對(duì)困難，因此，我們?cè)诮虒W(xué)展開過程中要設(shè)計(jì)符合學(xué)生學(xué)習(xí)的軟硬件平臺(tái)，這是學(xué)生攻破單片機(jī)實(shí)踐課程的基礎(chǔ)和前提，同時(shí)在實(shí)踐過程中我們教師要制定科學(xué)、嚴(yán)格的考核機(jī)制，注意學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，這樣學(xué)生才能獲得較好的學(xué)習(xí)效果。文章闡述的課程教學(xué)內(nèi)容和考核方法值得同類實(shí)踐課程借鑒和推廣。

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