淺談高職物聯網專業《單片機應用技術》課程的改革思路

張聯

摘 要：目前物聯網備受各界關注，在高職物聯網專業的課程體系中，《單片機應用技術》占非常重要的地位。為了學好該課程，應首先學好MCS-51單片機打好基礎，然后過度到以MCS-51為內核的無線射頻單片機，以滿足物聯網專業的需求。整個授課過程中采用項目導向、任務驅動的教學方法，充分調動學生的主觀能動性，培養學生多方面的能力，為將來實習就業打下堅實的基礎。

關鍵詞：物聯網 無線射頻單片機

物聯網（The Internet of things）是新一代信息技術的重要組成部分，是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。作為國家倡導的新興戰略性產業，物聯網備受各界重視，并成為就業前景廣闊的熱門領域，我院于2013年開設了“物聯網應用技術”專業。我院物聯網專業主要面向物聯網無線通信類的相關企業，主要培養掌握具有物聯網應用技術專業必備的基礎理論也專業知識，從事物聯網智能控制、工程布線、傳感器安裝與調試、物聯網產品安裝與調試和相關軟件產品設計的高技能高素質人才。根據物聯網應用技術專業人才培養目標制定了課程體系，《單片機應用技術》課程理所當然成為物聯網智能控制領域的專業核心課程。

《單片機應用技術》在物聯網專業課程體系中處于非常重要的地位，所以課程組商議決定按照如下思路進行該課程的授課。

一、先選擇MCS-51單片機，學習簡單單片機應用系統設計方法

在電子、自動化等相關專業中，《單片機應用技術》的課程體系、教學內容已經相對成熟，有較好的基礎。物聯網專業的《單片機應用技術》課程開設于第三學期，此前學生沒有接觸過任何處理器，因此選擇相對門檻低、成本低、技術成熟的MCS-51單片機作為基本載體，學習MCS-51單片機的內外部結構、I/O口應用、中斷系統、定時/計數器、串口通信等單片機基本資源。

在授課過程中，采用項目導向、任務驅動教學法。首先帶領學生一起了解項目中各個任務的具體要求，然后向學生展示項目中各任務的結果，使學生對項目任務的要求有非常直觀、清晰的認識。了解了項目任務的要求之后，學生在教師的指導下完成項目的全部操作，在此過程中掌握相關知識點。在整個項目實施的過程中，學生全部或部分獨立組織、安排學習行為，解決項目實施過程中遇到的困難。在此過程中以學生為主體、教師為主導，不再是簡單地讓學生按照老師的安排和講授去得到最后的結果，而是在教師的指導下學生自己去尋找得到這個結果的途徑，最終得到結果，并進行展示和自我評價，學習的重點在于過程，在這個過程中老師不再占主體地位，而是學生學習過程中的引導者和監督者，使學生的各種能力都得到了鍛煉。這樣既調動了學生的積極性，又有良好的教學

效果。

為了進一步提高學習效率，采用虛擬實踐和實際硬件實踐相結合的方法進行教學。在實際硬件實踐之前，先采用Proteus軟件進行虛擬實踐開發。Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司研發的EDA軟件，該軟件不僅是模擬電路、數字電路、模/數混合電路的設計與仿真平臺，更是目前世界上教為先進、完整的單片機應用系統的設計與仿真平臺。它真正實現了在計算機上完成從原理圖設計、電路分析與仿真、單片機代碼級調試與仿真、系統測試與功能驗證到形成PCB完整的電子設計、研發過程。Proteus軟件支持外圍數電/模電與處理器的協同仿真，真正實現了虛擬物理原型功能，在目標板還沒有投產前，就可以對設計的硬件系統功能、合理性和性能指標進行充分調整，并可以在沒有物理目標板的情況下，進行相應軟件的開發和調試，進行完全的虛擬開發，明顯提高開發效率，降低開發風險。

二、再選擇以MCS-51為內核的無線射頻單片機加強學習，以滿足物聯網專業的需求

有了MCS-51單片機基礎之后，再來學習以MCS-51為內核的無線射頻單片機，學生接受起來就會比直接學習無線射頻單片機容易得多。無線單片機內核目前已有8051、MSP430、ARM CortesTM-M3等多種內核，面向高職學生，可以選擇TI公司的cc2530單片機。cc2530有增強型51內核，且具備ZIGBEE無線通信技術，將傳統單片機與無線傳感網絡通信合二為一，突出網絡協議的組成及實現、無線傳感器數據的采集和處理，并加強各種接口的驅動編程。教學內容所選取的項目中依次包含cc2530的I/O口應用、中斷系統、定時/計數器、串口、A/D、D/A、點對點通信、Z-STACK組網等內容，最后一個項目中即可實現一個完整的物聯網應用，增強學生對物聯網實際項目開發和應用的理解。

在授課過程中使用一塊cc2530目標電路板（目標電路板上集成了常用的傳感器模塊，所有模塊的管腳都可以引出，方便學生進行二次開發）和IAR軟件進行項目的開發，學生根據項目的具體內容，搭建簡單的外圍硬件電路，這樣即可以使所選用的項目根據實際情況不斷地更新調整，又滿足了學生課程設計和科研的需要。

在這個階段，依然采用項目導向、任務驅動的教學方法，充分發揮學生的主觀能動性、培養學生的實踐動手能力、培養學生遇到問題解決問題的工程能力。

結束語：

先學習MCS-51單片機，再學習以MCS-51為內核的無線射頻單片機，即掌握了單片機應用系統的設計方法，又將單片機與無線傳感網絡通信整合，使物聯網應用技術專業的《單片機應用技術》課程前承操作系統、無線通信、網絡基礎、C、JAVA、傳感器數據采集與處理等課程，同時后啟嵌入式等課程，突出了該課程在整個課程體系中的核心地位，能切實提高學生技能水平、創新能力和接收最新應用技術的敏銳性，為學生實習和就業打下堅實的基礎。