TI MSP430單片機在培養學生創新能力中的應用

尤小泉，王 勇，王 飛

(1．成都工業學院 通信工程系，成都 610031;2．西華大學 電信工程系，成都 611732)

創新能力培養是高等教育有別于其它教育形式的一個典型特征，而創新能力的培養需要依賴更多的實踐鍛煉，如在學生的科技實踐活動中得到潛移默化的沉淀和積累［1］。有學者將創新能力分解為:運用外語的能力、運用數學工具的能力、運用計算機的能力、運用專業知識的能力以及上述4種能力的綜合應用［2］。對于電子信息類學生而言，專業知識可以分為4種:場的知識、電路的知識、數理邏輯的知識和程序設計的知識。場的知識主要包含“場論”、“數學物理方程”、“電磁場”和“微波技術”等內容，也有學者將場的知識歸結為數學能力［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”、“數字電子技術”、“單片機與接口技術”、“程序設計”以及“電子線路設計”等相關課程。在學生科技實踐活動中，有必要將這些課程涉及的知識加以綜合應用。

1 現狀分析

由于單片機應用的廣泛性，單片機課程已經成為高校電子信息類專業的重點課程之一，這些課程涵蓋的主要知識點涉及“低頻電子線路”、“數字電子技術”、“接口技術”、“程序設計”等課程。從這個意義上可以認為該課程是一門綜合性課程，是學生查漏補缺和提高自身能力的一個極佳的機會［4］。目前，開設“單片機”課程的院校主要以51單片機為主，并且采用這種模式的教學也取得了有目共睹的成績［5］。但是隨著信息技術的發展，51單片機在解決復雜技術問題方面顯得力不從心，從而限制了學生科技創新的空間，制約了學生創新能力的培養和提高。有學者認為MSP430單片機在培養學生創新能力方面比51單片機更加合適［6］，這2 種單片機的對比如表 1 所示［7］。

表1 51單片機和MSP430單片機比較

從表1可知，MSP430單片機的片上資源相當豐富，除了傳統的定時計數器、AD轉換器、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轉換器等片上資源［8］。這些片上資源為學生的創新能力培養提供了一個理想的實驗平臺。

2 創新能力培養的方法

筆者作為指導教師參與了本校“2011年全國大學生電子設計競賽”的賽前培訓。培訓的學生主要是大二學生，這些學生具有一定的專業知識和技能，已經學習過電子線路設計、51單片機等基礎課程。學生們基本具備了實際工程開發的基礎知識，但還缺少實際的工程經驗，不能解決實際工程問題，這一點在培訓前的交流談話和摸底測試中得到了驗證。針對學生的現狀，采用讓學生從閱讀數據手冊開始，根據數據手冊的描述和已有參考資料設計實驗板，當實驗板加工完成后再讓學生針對每一個片上資源進行調試，同時積累了各種片上資源的使用經驗，最后用2個往年賽題作為模擬測試，讓學生的綜合能力得以提升。

培訓內容和針對的知識能力歸納如表2所示。其中片上資源的訓練題目多來源于科技文獻，這樣的設計有利于培養學生查閱科技文獻的能力，獲得相關的工程經驗。通過以上的培訓，學生逐漸積累了MSP430單片機各種片上資源的使用經驗，鍛煉了學生的動手能力。在綜合訓練過程中，有一定數量的學生能夠針對問題提出一些具有創新性的解決方案，學生的創新能力的確得到了提高。

表2 培訓內容和對應能力培養一覽表

3 效果和競賽取得的成績

學生經培訓后在以下4個方面有了提高:1)提高了器件數據手冊的閱讀能力。訓前，學生閱讀技術手冊的速度非常慢，往往抓不住重點，對于英文手冊而言，這個情況尤為突出。通過培訓，學生們往往很快就能在手冊中獲得自己需要的相關信息。2)學會用系統的觀點看待問題。培訓前，學生們對于一個系統往往不會劃分系統的結構。通過培訓，同學們能夠從系統的觀點，正確地對系統的各部分(模塊)進行劃分。3)掌握了模塊化程序設計方法。培訓前，學生們寫程序比較凌亂，往往一個程序里就只有一個函數(main函數)，通過培訓，同學們掌握了程序的模塊化設計思想，并能夠應用于編程實踐。4)掌握了系統的軟硬件綜合調試方法。軟硬件調試能力是合格大學生必備的一種能力，培訓前，學生們只能調試簡單的電路或程序，通過培訓，學會了軟硬件的綜合調試方法，能夠設計和編寫測試代碼去調試硬件電路，能夠利用硬件電路的現象去分析和定位代碼的問題。

所有參加培訓的學生參加了2011年全國大學生電子設計競賽。此次大賽共有3個高職高專組的競賽題目，題號分別是F、G、H，每組參賽隊伍選擇一個題目在規定時間內完成。參賽學生最終的選題完全覆蓋了F、G、H 3個題目。這3個題目均可以MSP430作為核心器件來完成。每個題目的內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支隊伍參加了3個題目的競賽，分別獲得省級一等獎1項、省級二等獎2項和省級三等獎3項，取得了較好的成績，學生們的創新能力得到了充分的肯定。

4 結語

筆者利用TI MSP430單片機在學生創新能力的培養方面做了有益的嘗試。實踐證明，該方法能夠有效提高學生的各種專業能力，激發學生的創新意識，為電類學生的創新能力培養提供了一個新思路。

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

［2］汪和生，壽韜，方建珍．大學生創新能力培養體系建設的研究［J］．中南民族大學學報:人文社會科學版，2004(S1):241－242．

［3］施衛東．《微機原理》課程的改革與實踐［J］．武漢商業服務學院學報，2007(4):62－64．

［4］王義．《微機原理與接口技術》課堂教學的創新實踐［J］．科技信息:科學教研，2007(36):784．

［5］李彬．《微機原理及應用》課程教學中學生創新能力的培養［J］．中國現代教育裝備，2007(10):130－131．

［6］金世進．基于MSP430的嵌入式教學實驗平臺的設計與實現［D］．哈爾濱:哈爾濱工程大學，2011．

［7］王玲，王中訓，王恒．基于MSP430單片機的多路無線溫度檢測系統［J］．現代電子技術，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警系統的實現［J］．工業儀表與自動裝置，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計［J］．儀表技術與傳感器，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測儀設計［J］．現代電子技術，2009(5):127－130．

［11］李龍軍，宋永濤，馮高輝．基于低功耗單片機MSP430的新型一氧化碳報警器設計［J］．現代電子技術，2007(24):67－68，72．