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課程實驗教學現狀與特點，對32位單片機技術課程的實驗教學提出了改革方案，經過教學實踐，達到了較好的教學效果。

關鍵詞：單片機應用技術課程;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《創新創業概論》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

國內外許多高校進行了工程教育環節的改革，創建了適應社會需求的人才培養模式、課程體系以及教學方法手段等， 重視應用性、實踐性和創新性培養。隨著嵌入式系統的發展，32位ARM單片機也快速發展起來。現今32位單片機已經處于主流地位，而物聯網領域在國內的不斷發展勢必會促進單片機更進一步發展，未來32位單片機的市場空間也會更大?，F在許多高校的單片機技術課程中已將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外能查找到的很少。本課程的改革正是圍繞創新思維和工程實踐兩大能力的培養和提高而開展，從而培養出學術研究型的研發人員和設計工程師，本教學改革針對《單片機應用技術》課程的具體特點和存在的實際問題，以培養具有創新拔尖人才的卓越工程師為目標，對單片機技術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。關于仿真軟件，可以在實現一些基礎案例時，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開發板上進行硬件實物實現。 圖1的實驗也可以在圖2中的開發板中做。

數碼管實驗 ：實物圖（如圖2），先要設計好數碼管電路，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碼管發光的效果。

2.3 增加綜合性設計性實驗

在學習時我們接觸到的案例都是基礎的，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 設計性實驗，就可以試著完成更為復雜的項目，例如可以和智能家居結合在一起，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

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庫也是現在推薦使用的，標準外設庫與HAL庫兩者互不兼容，相互獨立?，F今市面上STM32系列芯片的全線產品都支持HAL庫的使用，但標準外設庫卻不是，可以說，HAL庫是發展趨勢，也可能是單片機軟件編寫的未來。

2.5 開展創新創業項目

在學習技術的同時，學?？梢怨膭顚W生們自己去發揮創造性、設計性，自己動手去完成一些有創意的項目，學校的老師給與技術支持，學校給與一些資金上的支持，例如創新項目基金等。在學習后能進一步地鞏固所學，培養創造型、技術型、動手型三合一人才。

除了創新項目，學校應該大力鼓勵大學生創業，可以開設一些創業項目，不同于創新項目偏向于技術，創業項目可以更偏向于商業價值性和可行性，想法要新穎獨特。大學生就業問題，是近幾年較為困難的社會問題，鼓勵大學生自主創業，也是解決大學生就業問題的一大助力，并在一定程度上幫助大學生實現自己的夢想，創造自己的價值。

2.6 校企合作

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

3 總結

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，培養了學生工程思維，實驗中增開綜合、設計實驗，增加了面向工程實際的畢業設計課題，積極指導了學生參加大學生創新創業立項和科技制作，使學生的工程實踐能力得到有效提高，增強了學生就業競爭力，為培養學生將來成為卓越工程師及創新創業人才打下良好的基礎。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，學生發現問題、解決問題和創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新創業活動中。

參考文獻

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