“單片機系統(tǒng)的設(shè)計與制作”課程教學內(nèi)容設(shè)計

胡宏梅

摘? ?要：文章利用翻轉(zhuǎn)課堂理念，基于泛雅平臺開展單片機課程教學，以數(shù)碼管顯示控制微課設(shè)計為案例，以提問、總結(jié)、激發(fā)的方式設(shè)計微課內(nèi)容，將微課學習貫穿數(shù)碼管教學內(nèi)容，有助于學生課前、課后自主學習的開展。

關(guān)鍵詞：單片機;數(shù)碼管;微課

1? ? 課前準備

“單片機系統(tǒng)的設(shè)計與制作”是電子信息專業(yè)的核心課程，該課程內(nèi)容綜合性強，既涉及硬件結(jié)構(gòu)，又包括軟件語言和程序設(shè)計，具有較強的實踐性和應(yīng)用性。

數(shù)碼管的顯示控制是該課程項目3“球賽計分牌的設(shè)計與實現(xiàn)”的內(nèi)容。在此之前，學生已經(jīng)了解了單片機系統(tǒng)設(shè)計的基本流程和方法，掌握了單片機C語言的使用方法，能夠編寫簡單的程序?qū)崿F(xiàn)對單片機系統(tǒng)的控制。課前泛雅平臺中發(fā)布的微課視頻作為課前預(yù)習知識，為課上任務(wù)的開展做鋪墊。

2? ? 分析學生學習狀態(tài)

高職招生越來越難，招進來的學生分數(shù)普遍偏低，對學習存在較強的情緒，對感興趣的充滿熱情，不感興趣的則學習效率低下，缺乏學習主動性，對傳統(tǒng)的教學方式厭惡，需在組織教學過程中提高教學的生動性以及學生的學習興趣。

3? ? 教學內(nèi)容設(shè)計

在生活中如何應(yīng)用數(shù)碼管控制其顯示，是需要重點思考的問題，也是教學的主要內(nèi)容—數(shù)碼管的顯示控制，數(shù)碼管總共有8段，其表示分別如下：

A. a，b，c，d，e，f，g，dp

B. 1 2 3 4 5 6 7 8

如圖1所示，數(shù)碼管的8段通常用a，b，c，d，e，f，g，dp來表示。根據(jù)數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，分為共陽和共陰兩個類型。

首先，可以設(shè)計問題1：如果將8個發(fā)光二極管陽極連在一起做公共端COM口，這是何種數(shù)碼管？給出兩個選項：A.共陰;B.共陽。如果內(nèi)部發(fā)光二極管陽極連在一起做公共端，就稱為共陽數(shù)碼管;相反，如果是陰極連在一起做公共端，就稱為共陰數(shù)碼管。

清楚了數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和類型，就需要掌握如何實現(xiàn)單片機對其顯示控制。在控制顯示前，需要將數(shù)碼管與單片機相連，完成硬件連接。

一位數(shù)碼管有10個引腳，其中，上下兩個為COM口，根據(jù)共陰和共陽特性，可將其接地或電源;剩下8個引腳，選擇單片機的一個8位并行輸入輸出口進行控制。為了方便畫圖，通常將數(shù)碼管引腳簡化成如圖2所示的硬件連接，又稱為段選線，其中，dp段接控制的最高位，a段接最低位，和單片機實現(xiàn)了連接，為了限流，每一根段選線上需要加上一個限流電阻。以上就是單片機控制一位數(shù)碼管的硬件連接，這種連接方式下的顯示稱為數(shù)碼管的靜態(tài)顯示[1]。

其次，設(shè)計問題2：如果一個共陽極數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示方式，那么其公共端應(yīng)該接電源還是接地？給出兩個選項：A.電源;B.接地。根據(jù)共陽和共陰數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在靜態(tài)顯示的硬件連接上，共陽數(shù)碼管公共端接電源，共陰數(shù)碼管公共端接地。

到目前為止，只是完成單片機對數(shù)碼管的硬件連接，如果想顯示出相應(yīng)的字形，還需軟件編程。在編程之前，需要了解數(shù)碼管的顯示原理。以一位共陽極數(shù)碼管顯示字形“3”為例（見表1），顯示“3”的話，如何控制讓這幾段亮其他段滅是需要學生思考的問題。根據(jù)數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和二極管的單向?qū)щ娦裕梢园l(fā)現(xiàn)：將公共端接高電平，a端接低電平，a段的發(fā)光二極管會被點亮;b端接低電平，b段則被點亮。以此類推，可以通過相應(yīng)段低電平控制其亮、滅。放到硬件電路中分析，a段是和P1.0相連的，那么P1.0輸出0，相當于a段接低電平，a段亮;相反，P1.0輸出1，相當a段接高電平，a段滅。

最后，設(shè)計問題3：按照上述控制，要讓a，b，c，d，g這幾段亮，其余段滅，那么P1口應(yīng)輸出什么？給出兩個選項：A.10110101;B.10110000。對于共陽數(shù)碼管，想讓哪段亮，相應(yīng)的端口就輸出0，最后8個端口值組成8位二進制由單片機一起輸出，用來控制數(shù)碼管的8個段，而輸出的這8位二進制又稱為數(shù)碼管字形的段碼。按照數(shù)碼管顯示原理，也可得到其他數(shù)字的段碼。在程序中，為了方便，通常會將段碼轉(zhuǎn)換為16進制的字型碼[2]。

程序編譯成功后，將所生成的編譯文件下載到單片機中，即可看到數(shù)碼管顯示字型“3”，如果要顯示“4”，只要更改程序中所送字型碼，數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的字型。按照這種靜態(tài)顯示連接方式，一個單片機最多可以連接幾個數(shù)碼管呢？學生回答，老師總結(jié)、并提出新的問題：如果多于4個數(shù)碼管，那如何和單片機實現(xiàn)連接、單片機又如何控制等以引發(fā)學生思考[3-4]。

4? ? 結(jié)語

教學的主要是在學生課前預(yù)習掌握一位數(shù)碼管顯示控制的基礎(chǔ)上開展課堂任務(wù)，融入之前所學知識關(guān)鍵點，考查學生知識綜合運用能力，在工作任務(wù)書指導(dǎo)下要求學生通過反復(fù)觀看微課、PPT、動畫等方式自主學習、完成課堂任務(wù)，課后鞏固內(nèi)化，完成任務(wù)調(diào)查問卷，以便教師及時了解學生的知識掌握情況，實施差異化教學，同時采用多元化綜合評價方式，促使學生主動有效學習，保證學生基本達到任務(wù)教學目標。

（1）翻轉(zhuǎn)課堂中的任務(wù)設(shè)計要下功夫，權(quán)衡教學重難點，把任務(wù)分析的條理細致、邏輯嚴謹，保證學生目標明確并能在預(yù)定的時間內(nèi)完成。

（2）通過將工作任務(wù)頁詳細化，讓學生在學習之前就明白本次課學什么、如何學，自己能做哪些，存在什么問題以及應(yīng)如何尋找答案等，引導(dǎo)學生自主學習。

（3）采用這種教學方式，需要教師提供充足的時間和平臺與學生保持溝通交流，全程跟蹤學生學習過程，掌握學生學習情況，了解個體差異，實施差異化教學。

[參考文獻]

[1]陸麗婷.泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺在教學中的功能和應(yīng)用分析[J].江蘇科技信息，2018（25）：67-68.

[2]吳麗琴.基于泛雅網(wǎng)絡(luò)教學平臺的電子技術(shù)課程教學實踐[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2018（18）：174-175.

[3]賀杰.混合式翻轉(zhuǎn)課堂教學實施的多視角融合[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2019（20）：62-66.

[4]米軍.混合式學習模式策略研究[J].中國成人教育，2018（1）：20-22.