單片微機應用技術教學改革的探索

羅曉　張穎　麻超

摘 要 單片機課程在工科院校中具有重要地位。目前單片微機應用技術作為電子電氣工程學院的平臺課，不同專業的學生都可以選修。由于不同專業的學生基礎不同，本文對于在單片機教學中如何激發學生學習興趣，培養學生的分析問題和解決問題的能力，提高學生的創新能力等方面進行了一些探索。

關鍵詞 單片微機 偉福仿真軟件 競賽 大學生創新

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

1 重視理論教學

（1）精心講述理論課程。單片微機應用技術是一門理論性和實踐性都很強的課程，在重視理論教學的同時，必須重視實驗教學。

在講授單片微機應用技術課程時，因為電子電氣工程學院四個專業的學生硬件基礎不同，為了兼顧，開始部分要講得相對慢一些。選擇的教材也是基礎和提高并重，在課堂上著重講解基礎的部分，提高部分可以用課余時間輔導有興趣的學生自學，并通過課堂提問和課外作業幫助學生理解。

（2）用多媒體設備進行仿真演示。因為單片微機應用技術課程學時數較少，沒有課內實驗，所以在講授了指令系統以后，可以利用wave（偉福）仿真軟件進行仿真演示。單片機編程模擬系統偉福仿真軟件E6000是51單片機仿真軟件，可以使用匯編語言和C語言。在課堂上可以演示文件的建立、編輯和保存，然后進行編譯。可以輸入帶有語法錯誤的文件，當編譯出現錯誤后，再改正。最后是執行。執行可分為全速執行、跟蹤執行和單步執行等。在課堂演示中，最好選擇跟蹤執行。跟蹤執行可以跟蹤程序執行的每步，觀察程序運行狀態。與單步執行不同的是，跟蹤可以跟蹤到函數或過程的內部，而單步執行則不跟蹤到程序內部。在通過跟蹤執行時，可以將表達式加入觀察窗口中，以便隨時察看，也可以將當前寄存器放入觀察窗口，以方便隨時察看。還可以修改當前寄存器值。在程序執行時，可以用這種方法，把寄存器值改為你所指定的值，從而觀察程序在此值時運行的結果。通過演示，學生可以較容易地理解匯編語言。

（3）改變考核方式。最終的總評成績中增加了平時作業的比重。考試成績由三部分組成：期末考試占60%、平時成績（答疑、課堂提問）占10%、作業占30%。而作業中，有一部分就是要求學生編程后，用偉福仿真軟件運行。

在采用了這些措施后，學生對單片機的理解和掌握程度有了較大的提高。

2 認真設計實驗內容

在講解了單片機的硬件和基本的指令系統后，可以進行一些基礎實驗。在實驗環節中，學生首先要根據實驗任務完成硬件設計、搭建主體電路，然后編寫程序，最后調試。對程序難度的選擇要適宜，對程序比較復雜的實驗，可以給出部分的程序，并將其中的關鍵語句刪去或是用錯誤的語句來取代，由學生去完善。這樣可以縮短學生編寫程序的時間，又能使學生掌握其中的關鍵。通過實驗，學生可以更好地理解課堂教學的內容，掌握單片機的基本原理。

除了基礎實驗，還可以進行綜合實驗。在進行綜合設計實驗時，指導書只給出了任務、要求和原理性說明，學生必須根據實驗的目的和要求，獨立完成軟硬件設計和調試。學生要自己分析解決實驗中出現的問題，在解決問題的過程中進一步加深對單片機系統軟硬件設計的理解。觀察實驗現象，分析實驗結果，寫出實驗報告。

通過理論學習結合實踐，能夠使學生較好地掌握單片機的原理及其應用，提高了學生的創新能力和綜合素質。

3 利用競賽和大學生創新項目提高學生的興趣和能力

3.1 參加競賽

大學生電子競賽和飛思卡爾智能車競賽等一些競賽也需要用到單片機。其中全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽是在規定的模型汽車平臺上，使用飛思卡爾半導體公司的8位、16位微控制器作為核心控制模塊，通過增加道路傳感器、電機驅動電路以及編寫相應軟件，制作一個能夠自主識別道路的模型汽車，按照規定路線行進，以完成時間最短者為優勝。因而該競賽是涵蓋了控制、模式識別、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械等多個學科的比賽。

我們學校從第3屆開始參加飛思卡爾大學生智能車競賽。在第3屆時從最初只有一個隊參賽，很快發展到有6個隊參賽。在選拔學生時，我們不限制專業，主要考查學生是否有興趣和分析解決問題的能力。在7個多月的準備過程中，學生會遇到很多問題。通常，我們都是幫助他們進行分析，最終解決問題還是靠學生自己，學生的獨立工作能力得到了極大的鍛煉，參賽學生在硬件、控制策略和軟件編程方面的能力得到了極大的提高。這些參加過智能車競賽的學生，在求職面試時通常因為他們出色的單片機編程能力輕易地征服用人單位。

3.2 參加大學生創新活動項目

此外，很多學生大學生創新活動項目。上海市大學生創新活動項目給廣大學生提供了參與科學研究機會，通過科研和實踐，理論與實際結合，發現、分析和解決問題，接受科學研究的訓練，達到培養創新能力的目的，因而是高校培養創新型人才的有效載體。在這些項目中，學生將學習從申請書的撰寫，到設計方案的選擇，接著進行硬件設計，購買硬件設備，然后編寫軟件程序，最后進行調試。在整個過程中，教師起到輔助參考的作用，學生充分發揮他們的主觀能動性。

筆者指導過一個關于智能避障小車的大學生創新項目，同學們開始考慮設計用手機遙控的小車，后來又覺得自動行駛的智能車更有意義，反復思考后才提交了項目申請書。在項目執行過程中，他們自己設計方案，然后確定要創新的方向。最終，智能車的總體結構、硬件設計和軟件設計都是他們自己獨立完成的。雖然在課堂上，他們學習的是8位的單片機，但是在項目中，他們選擇了飛思卡爾公司的32位單片機。因為有一定的基礎，他們很快掌握了新單片機的編程，最終很順利地完成了項目，并且成功獲得了一個實用新型專利授權和一個軟件著作權授權。同學們分析問題和解決問題的能力得到了很大的提高。

4 結束語

單片微機應用技術是工科大學中一門重要的課程。要學好單片機，除了掌握必要的理論知識，實踐也非常重要。本文探討了如何充分利用多種教學手段，使學生進一步鞏固和消化課堂上所學知識，掌握單片機應用技術，同時又培養學生的動手能力、創新能力和綜合運用知識的能力，造就綜合型、創新型、復合型人才。