單片機應用課程平臺的設計與實踐

邵丹

摘? ?要：在經濟社會迅猛發展的帶動下，社會各行各業的發展都步入到了快速發展的列車軌道上來，其中就包括信息工程技術的迅猛發展。在此背景下，單片機被廣泛應用于工業生產的相關領域，其中包括單片機在通信設備、儀器儀表、家用電器、機電一體化等領域的有效應用。高校作為我國專業型、應用型人才的培養的基地，單片機應用課程已經成為高校信息工程類專業學生學習的重要基礎課程之一。本文就是基于此背景下展開對單片機應用課程平臺的設計和實踐相關問題的研究。

關鍵詞：課程平臺? 設計? 實踐? 方法? 單片機? 應用

中圖分類號：G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0186-02

當前，隨著信息化程度的不斷加深，單片機的應用日趨廣泛，并且單片機相關原理、專業知識等被廣泛應用于高校信息化專業教學中。我們作為單片機應用課程教師都知道單片機應用課程知識相比于其他學科知識抽象性和實踐性都比較強，學生學習起來難度較大，因此需要我們高校、教師采用較為先進的課程教學平臺、需要我們不斷優化課程平臺的設計、不斷強化課程的實踐環節，來提高學生對單片機相關理論知識的理解，可以說單片機應用課程的設計是單片機原理課程的發展與延伸。只有不斷強化單片機課程應用平臺的設計與實踐工作，才能幫助學生將抽象的單片機課程理論知識轉化為實踐應用，才能將二者融會貫通，可以說這一環節在整個單片機課程教學中占據舉足輕重的位置。本文針對當前單片機應用課堂平臺設計和實踐現狀，提出了一套可以有效改變當前教學現狀，提高學生單片機實踐應用能力的課程平臺，通過對該課程平臺的有效應用，可以有效提高學生對單片機課程相關概念的認識和理解能力，激發學生的學習興趣和動力，進而促進學生綜合能力的全面提高。

1? 單片機應用課程平臺的軟硬件設計分析

1.1 單片機應用課程平臺中的硬件設計研究

本課程平臺的硬件設備是以STC89C52 為主的處理芯片，外加五個功能拓展模塊，其中包括信息數據儲存模塊、輸入和顯示模塊、外部溫度、濕度采集模塊、電機控制模塊，這樣就可以在保證核心處理芯片正常運轉的情況下有效實現對外部溫度的采集、信息數據的設定和儲存、電機的運行功率的調節以及實現操作者和設備之間的交互等。其中在硬件設備中輸入鍵盤顯示部分可以選擇當前使用較為廣泛的串行HD7279A 芯片。外部環境采集模塊我們可以選擇電路相對簡易的信息傳感器，這個環境信息采集系統需要配備一組直流風機，并控制風機的運行速度，這樣就可以與直流風機形成一個相對簡易的閉環控制系統，來保證硬件設備的安全穩定運行。信息數據采集與儲存模塊我們主要選擇24C16 E2PROM 芯片。最后，整個硬件設備系統還需要我們安裝與PC機相匹配的通信接口，接受系統的各種操作指令，最終實現數據的實時采集和反饋。

1.2 單片機應用課程平臺的軟件設計分析

在平臺軟件設計過程中，需要我們安裝一套外部溫度測量及電機控制系統，這樣在整個系統供電以后，就能保證我們教師、學生與系統的交互功能，能夠滿足我們教師和學生在系統中選擇各項菜單，來實現對外部溫度、濕度的監測和控制、流風機速度的調控、系統運行參數的設置以及數據的接收和存儲。其中對溫度檢測環節要求能夠做到對外部溫度的實時檢測和對數據的采集，并在顯示系統中顯示出來，同時顯示的溫度要保證精確到小數點的后兩位。廣大用戶可以通過直流風機控制系統來設定所需要的使用參數，在設定參數后顯示器上會根據參數顯示出風機的實際PWM波占空比。其中，系統中恒溫控制系統主要是通過溫度傳感器來實現對溫度的監測，同時系統對風機轉速的有效控制來保證溫度的有效控制。工藝參數設置功能設置風機轉速和恒溫控制的設定溫度值，工藝參數設置功能支持設置多組工藝參數。數據通信功能通過RS232串行接口與上位PC機進行數據通信，實時接收上位機的各種命令，并將風機運行參數值和實際采樣的溫度值發送至上位機進行保存。

2? 單片機應用課程實踐環節研究

在開展單片機應用課程實踐環節的過程中我們會遇到一些問題，如果這些問題得不到科學、有效的解決勢必會影響實踐課程教學質量以及學生的學習效率，最終無法達到我們教學的預期效果。對此，我們教師在課前設計好預定教學方案，在實踐教學中及時梳理和解決出現的問題對于教學質量的提高意義重大。在單片機應用課程實踐過程中，首要問題就是端正學生的學習態度，這樣學生才能對單片機實踐課程有一個全新的認識，進而才能親力親為實踐課程的每一個環節。傳統實踐課程教學中為了節省課堂教學時間，往往以兩個學生為一組展開實踐操作來完成項目的制作，學生實踐課程的考核往往以作品或者書面報告作為主要評判標準，這樣的分組實踐形式和考核標準往往導致許多學生出現濫竽充數或者抄襲的問題。對此，我們要想有效解決這一問題，杜絕此類問題的發生，必須改變傳統分組教學模式以及創新考核評價標準，第一，我們實踐教學過程中保證學生一人一組，這一學生要想完成一個項目的制作就必須親自動手，包括硬件的焊接以及軟件的編程環節;第二，創新評價標準，我們教師可以以開卷考試的形式，根據不同的實踐內容來出題目，這樣我們教師就可以通過對學生答題情況的觀察得知學生對知識的掌握情況。第三，在學生作品考核環節我們可以增設答辯這一環節，既根據學生制作的作品來提出一些硬件設計和軟件編程有關的問題，來增強學生對知識的復習和鞏固。與此同時，在單片機實踐教學環節中諸多同學存在焊接工藝水平不高的現象，對此，我們教師要將這一問題重視起來，不斷強化焊接工藝要領，而且要對焊接過程進行一一科學的示范，對于焊接水平薄弱的同時要強化輔導工作。此外，在焊接過程中一些學生可以出現焊壞或者焊錯的問題，為了方便學生，我們所設計的PCB板的焊接尺寸可以適當放寬一些，這樣學生經過不斷的嘗試和練習達到標準要求。軟件編程是單片機實踐課程的重中之重，我們教師在軟件編程教學環境中，要以軟件調試方式為主，發現問題及時將問題反饋給學生，并加以指導，告訴學生用什么方法來保證軟件編程的程序正確，這樣學生在這一學習過程中得到強化鍛煉的機會。由于學生的編程能力參差不齊，在布置任務時可以分層布置，一些程序功能可以作為加分的選做項，學有余力的同學可以嘗試完成更多功能，獲得更好的成績。

3? 結語

單片機應用課程具有抽象性強的特點，學生學習起來相對困難，因此，我們在教學展開過程中要設計符合學生學習的軟硬件平臺，這是學生攻破單片機實踐課程的基礎和前提，同時在實踐過程中我們教師要制定科學、嚴格的考核機制，注意學生學習興趣的培養，這樣學生才能獲得較好的學習效果。文章闡述的課程教學內容和考核方法值得同類實踐課程借鑒和推廣。

參考文獻

[1] 萬永菁，張淑艷.單片機應用課程平臺的設計與實踐[J].課程教育研究，2013（28）：239-240.

[2] 工君，裴喜平.“單片機原理及應用”教學實驗裝置的研發[J].實驗技術與管理，2018（1）：52-53.

[3] 賈玉瑛，陳波.單片機實驗教學改革與探索[J].實驗室科 學，2008（6）：26-27.