TI MSP430單片機(jī)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力中的應(yīng)用

尤小泉，王 勇，王 飛

(1．成都工業(yè)學(xué)院 通信工程系，成都 610031;2．西華大學(xué) 電信工程系，成都 611732)

創(chuàng)新能力培養(yǎng)是高等教育有別于其它教育形式的一個(gè)典型特征，而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要依賴更多的實(shí)踐鍛煉，如在學(xué)生的科技實(shí)踐活動中得到潛移默化的沉淀和積累［1］。有學(xué)者將創(chuàng)新能力分解為:運(yùn)用外語的能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)工具的能力、運(yùn)用計(jì)算機(jī)的能力、運(yùn)用專業(yè)知識的能力以及上述4種能力的綜合應(yīng)用［2］。對于電子信息類學(xué)生而言，專業(yè)知識可以分為4種:場的知識、電路的知識、數(shù)理邏輯的知識和程序設(shè)計(jì)的知識。場的知識主要包含“場論”、“數(shù)學(xué)物理方程”、“電磁場”和“微波技術(shù)”等內(nèi)容，也有學(xué)者將場的知識歸結(jié)為數(shù)學(xué)能力［3］。其他3種知識包含“低頻電子線路”、“高頻電子線路”、“微波電子線路”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“單片機(jī)與接口技術(shù)”、“程序設(shè)計(jì)”以及“電子線路設(shè)計(jì)”等相關(guān)課程。在學(xué)生科技實(shí)踐活動中，有必要將這些課程涉及的知識加以綜合應(yīng)用。

1 現(xiàn)狀分析

由于單片機(jī)應(yīng)用的廣泛性，單片機(jī)課程已經(jīng)成為高校電子信息類專業(yè)的重點(diǎn)課程之一，這些課程涵蓋的主要知識點(diǎn)涉及“低頻電子線路”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“接口技術(shù)”、“程序設(shè)計(jì)”等課程。從這個(gè)意義上可以認(rèn)為該課程是一門綜合性課程，是學(xué)生查漏補(bǔ)缺和提高自身能力的一個(gè)極佳的機(jī)會［4］。目前，開設(shè)“單片機(jī)”課程的院校主要以51單片機(jī)為主，并且采用這種模式的教學(xué)也取得了有目共睹的成績［5］。但是隨著信息技術(shù)的發(fā)展，51單片機(jī)在解決復(fù)雜技術(shù)問題方面顯得力不從心，從而限制了學(xué)生科技創(chuàng)新的空間，制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。有學(xué)者認(rèn)為MSP430單片機(jī)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面比51單片機(jī)更加合適［6］，這2 種單片機(jī)的對比如表 1 所示［7］。

表1 51單片機(jī)和MSP430單片機(jī)比較

從表1可知，MSP430單片機(jī)的片上資源相當(dāng)豐富，除了傳統(tǒng)的定時(shí)計(jì)數(shù)器、AD轉(zhuǎn)換器、異步串口、通用IO口外，還具有模擬比較器、溫度傳感器、I2C總線以及DA轉(zhuǎn)換器等片上資源［8］。這些片上資源為學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)平臺。

2 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法

筆者作為指導(dǎo)教師參與了本校“2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽”的賽前培訓(xùn)。培訓(xùn)的學(xué)生主要是大二學(xué)生，這些學(xué)生具有一定的專業(yè)知識和技能，已經(jīng)學(xué)習(xí)過電子線路設(shè)計(jì)、51單片機(jī)等基礎(chǔ)課程。學(xué)生們基本具備了實(shí)際工程開發(fā)的基礎(chǔ)知識，但還缺少實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)，不能解決實(shí)際工程問題，這一點(diǎn)在培訓(xùn)前的交流談話和摸底測試中得到了驗(yàn)證。針對學(xué)生的現(xiàn)狀，采用讓學(xué)生從閱讀數(shù)據(jù)手冊開始，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊的描述和已有參考資料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板，當(dāng)實(shí)驗(yàn)板加工完成后再讓學(xué)生針對每一個(gè)片上資源進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)積累了各種片上資源的使用經(jīng)驗(yàn)，最后用2個(gè)往年賽題作為模擬測試，讓學(xué)生的綜合能力得以提升。

培訓(xùn)內(nèi)容和針對的知識能力歸納如表2所示。其中片上資源的訓(xùn)練題目多來源于科技文獻(xiàn)，這樣的設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)學(xué)生查閱科技文獻(xiàn)的能力，獲得相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)。通過以上的培訓(xùn)，學(xué)生逐漸積累了MSP430單片機(jī)各種片上資源的使用經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了學(xué)生的動手能力。在綜合訓(xùn)練過程中，有一定數(shù)量的學(xué)生能夠針對問題提出一些具有創(chuàng)新性的解決方案，學(xué)生的創(chuàng)新能力的確得到了提高。

表2 培訓(xùn)內(nèi)容和對應(yīng)能力培養(yǎng)一覽表

3 效果和競賽取得的成績

學(xué)生經(jīng)培訓(xùn)后在以下4個(gè)方面有了提高:1)提高了器件數(shù)據(jù)手冊的閱讀能力。訓(xùn)前，學(xué)生閱讀技術(shù)手冊的速度非常慢，往往抓不住重點(diǎn)，對于英文手冊而言，這個(gè)情況尤為突出。通過培訓(xùn)，學(xué)生們往往很快就能在手冊中獲得自己需要的相關(guān)信息。2)學(xué)會用系統(tǒng)的觀點(diǎn)看待問題。培訓(xùn)前，學(xué)生們對于一個(gè)系統(tǒng)往往不會劃分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。通過培訓(xùn)，同學(xué)們能夠從系統(tǒng)的觀點(diǎn)，正確地對系統(tǒng)的各部分(模塊)進(jìn)行劃分。3)掌握了模塊化程序設(shè)計(jì)方法。培訓(xùn)前，學(xué)生們寫程序比較凌亂，往往一個(gè)程序里就只有一個(gè)函數(shù)(main函數(shù))，通過培訓(xùn)，同學(xué)們掌握了程序的模塊化設(shè)計(jì)思想，并能夠應(yīng)用于編程實(shí)踐。4)掌握了系統(tǒng)的軟硬件綜合調(diào)試方法。軟硬件調(diào)試能力是合格大學(xué)生必備的一種能力，培訓(xùn)前，學(xué)生們只能調(diào)試簡單的電路或程序，通過培訓(xùn)，學(xué)會了軟硬件的綜合調(diào)試方法，能夠設(shè)計(jì)和編寫測試代碼去調(diào)試硬件電路，能夠利用硬件電路的現(xiàn)象去分析和定位代碼的問題。

所有參加培訓(xùn)的學(xué)生參加了2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽。此次大賽共有3個(gè)高職高專組的競賽題目，題號分別是F、G、H，每組參賽隊(duì)伍選擇一個(gè)題目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。參賽學(xué)生最終的選題完全覆蓋了F、G、H 3個(gè)題目。這3個(gè)題目均可以MSP430作為核心器件來完成。每個(gè)題目的內(nèi)容和所涉片上資源的使用情況如表3所示。

表3 競賽題目與片上資源使用情況

有6支隊(duì)伍參加了3個(gè)題目的競賽，分別獲得省級一等獎1項(xiàng)、省級二等獎2項(xiàng)和省級三等獎3項(xiàng)，取得了較好的成績，學(xué)生們的創(chuàng)新能力得到了充分的肯定。

4 結(jié)語

筆者利用TI MSP430單片機(jī)在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面做了有益的嘗試。實(shí)踐證明，該方法能夠有效提高學(xué)生的各種專業(yè)能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，為電類學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了一個(gè)新思路。

［1］岳曉東．大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)之我見［J］．高等教育研究，2004(1):84－91．

［2］汪和生，壽韜，方建珍．大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系建設(shè)的研究［J］．中南民族大學(xué)學(xué)報(bào):人文社會科學(xué)版，2004(S1):241－242．

［3］施衛(wèi)東．《微機(jī)原理》課程的改革與實(shí)踐［J］．武漢商業(yè)服務(wù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(4):62－64．

［4］王義．《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課堂教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐［J］．科技信息:科學(xué)教研，2007(36):784．

［5］李彬．《微機(jī)原理及應(yīng)用》課程教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］．中國現(xiàn)代教育裝備，2007(10):130－131．

［6］金世進(jìn)．基于MSP430的嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］．哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)，2011．

［7］王玲，王中訓(xùn)，王恒．基于MSP430單片機(jī)的多路無線溫度檢測系統(tǒng)［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2011(1):125－127，132．

［8］沈曉昱，王曉娜，李文軍．基于MSP430的低功耗溫度采集報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)［J］．工業(yè)儀表與自動裝置，2009(3):31－33．

［9］倪秀輝，張琳琳，任國興．基于MSP430的熱敏電阻高精度測溫設(shè)計(jì)［J］．儀表技術(shù)與傳感器，2009(3):100－101，120．

［10］董偉超，孟令軍，張會新．一種低噪聲便攜式的心電監(jiān)測儀設(shè)計(jì)［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2009(5):127－130．

［11］李龍軍，宋永濤，馮高輝．基于低功耗單片機(jī)MSP430的新型一氧化碳報(bào)警器設(shè)計(jì)［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2007(24):67－68，72．