淺談高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的改革思路

張　聯(lián)

（湖北仙桃職業(yè)學(xué)院 湖北仙桃 433000）

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淺談高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的改革思路

張聯(lián)

（湖北仙桃職業(yè)學(xué)院 湖北仙桃 433000）

摘 要：目前物聯(lián)網(wǎng)備受各界關(guān)注，在高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程體系中，《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》占非常重要的地位。為了學(xué)好該課程，應(yīng)首先學(xué)好MCS-51單片機(jī)打好基礎(chǔ)，然后過(guò)度到以MCS-51為內(nèi)核的無(wú)線射頻單片機(jī)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的需求。整個(gè)授課過(guò)程中采用項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力，為將來(lái)實(shí)習(xí)就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 無(wú)線射頻單片機(jī)

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。作為國(guó)家倡導(dǎo)的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)備受各界重視，并成為就業(yè)前景廣闊的熱門領(lǐng)域，我院于2013年開(kāi)設(shè)了“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)。我院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要面向物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信類的相關(guān)企業(yè)，主要培養(yǎng)掌握具有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)必備的基礎(chǔ)理論也專業(yè)知識(shí)，從事物聯(lián)網(wǎng)智能控制、工程布線、傳感器安裝與調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品安裝與調(diào)試和相關(guān)軟件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的高技能高素質(zhì)人才。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)制定了課程體系，《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程理所當(dāng)然成為物聯(lián)網(wǎng)智能控制領(lǐng)域的專業(yè)核心課程。

《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系中處于非常重要的地位，所以課程組商議決定按照如下思路進(jìn)行該課程的授課。

一、先選擇MCS-51單片機(jī)，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

在電子、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)中，《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》的課程體系、教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)相對(duì)成熟，有較好的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程開(kāi)設(shè)于第三學(xué)期，此前學(xué)生沒(méi)有接觸過(guò)任何處理器，因此選擇相對(duì)門檻低、成本低、技術(shù)成熟的MCS-51單片機(jī)作為基本載體，學(xué)習(xí)MCS-51單片機(jī)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)、I/O口應(yīng)用、中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口通信等單片機(jī)基本資源。

在授課過(guò)程中，采用項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。首先帶領(lǐng)學(xué)生一起了解項(xiàng)目中各個(gè)任務(wù)的具體要求，然后向?qū)W生展示項(xiàng)目中各任務(wù)的結(jié)果，使學(xué)生對(duì)項(xiàng)目任務(wù)的要求有非常直觀、清晰的認(rèn)識(shí)。了解了項(xiàng)目任務(wù)的要求之后，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成項(xiàng)目的全部操作，在此過(guò)程中掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，學(xué)生全部或部分獨(dú)立組織、安排學(xué)習(xí)行為，解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中遇到的困難。在此過(guò)程中以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，不再是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生按照老師的安排和講授去得到最后的結(jié)果，而是在教師的指導(dǎo)下學(xué)生自己去尋找得到這個(gè)結(jié)果的途徑，最終得到結(jié)果，并進(jìn)行展示和自我評(píng)價(jià)，學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中老師不再占主體地位，而是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的引導(dǎo)者和監(jiān)督者，使學(xué)生的各種能力都得到了鍛煉。這樣既調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，又有良好的教學(xué)效果。

為了進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率，采用虛擬實(shí)踐和實(shí)際硬件實(shí)踐相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)。在實(shí)際硬件實(shí)踐之前，先采用Proteus軟件進(jìn)行虛擬實(shí)踐開(kāi)發(fā)。Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司研發(fā)的EDA軟件，該軟件不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，更是目前世界上教為先進(jìn)、完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成PCB完整的電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過(guò)程。Proteus軟件支持外圍數(shù)電/模電與處理器的協(xié)同仿真，真正實(shí)現(xiàn)了虛擬物理原型功能，在目標(biāo)板還沒(méi)有投產(chǎn)前，就可以對(duì)設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)功能、合理性和性能指標(biāo)進(jìn)行充分調(diào)整，并可以在沒(méi)有物理目標(biāo)板的情況下，進(jìn)行相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試，進(jìn)行完全的虛擬開(kāi)發(fā)，明顯提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

二、再選擇以MCS-51為內(nèi)核的無(wú)線射頻單片機(jī)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的需求

有了MCS-51單片機(jī)基礎(chǔ)之后，再來(lái)學(xué)習(xí)以MCS-51為內(nèi)核的無(wú)線射頻單片機(jī)，學(xué)生接受起來(lái)就會(huì)比直接學(xué)習(xí)無(wú)線射頻單片機(jī)容易得多。無(wú)線單片機(jī)內(nèi)核目前已有8051、MSP430、ARM CortesTM-M3等多種內(nèi)核，面向高職學(xué)生，可以選擇TI公司的cc2530單片機(jī)。cc2530有增強(qiáng)型51內(nèi)核，且具備ZIGBEE無(wú)線通信技術(shù)，將傳統(tǒng)單片機(jī)與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信合二為一，突出網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成及實(shí)現(xiàn)、無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理，并加強(qiáng)各種接口的驅(qū)動(dòng)編程。教學(xué)內(nèi)容所選取的項(xiàng)目中依次包含cc2530的I/O口應(yīng)用、中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口、A/D、D/A、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、Z-STACK組網(wǎng)等內(nèi)容，最后一個(gè)項(xiàng)目中即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的理解。

在授課過(guò)程中使用一塊cc2530目標(biāo)電路板（目標(biāo)電路板上集成了常用的傳感器模塊，所有模塊的管腳都可以引出，方便學(xué)生進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)）和IAR軟件進(jìn)行項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的具體內(nèi)容，搭建簡(jiǎn)單的外圍硬件電路，這樣即可以使所選用的項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際情況不斷地更新調(diào)整，又滿足了學(xué)生課程設(shè)計(jì)和科研的需要。

在這個(gè)階段，依然采用項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生遇到問(wèn)題解決問(wèn)題的工程能力。

結(jié)束語(yǔ)：

先學(xué)習(xí)MCS-51單片機(jī)，再學(xué)習(xí)以MCS-51為內(nèi)核的無(wú)線射頻單片機(jī)，即掌握了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，又將單片機(jī)與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信整合，使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程前承操作系統(tǒng)、無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、C、JAVA、傳感器數(shù)據(jù)采集與處理等課程，同時(shí)后啟嵌入式等課程，突出了該課程在整個(gè)課程體系中的核心地位，能切實(shí)提高學(xué)生技能水平、創(chuàng)新能力和接收最新應(yīng)用技術(shù)的敏銳性，為學(xué)生實(shí)習(xí)和就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。