基于《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試》的學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程開發(fā)

蔣求生+周姣

【摘要】簡述單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試課程的課程性質(zhì)、目標(biāo)、教學(xué)條件與方法等基本情況，利用學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程開發(fā)理論構(gòu)建單片機(jī)課程的流水彩燈設(shè)計、數(shù)碼管循環(huán)顯示設(shè)計等6個學(xué)習(xí)情景，每個情景確定了各自的工作對象、工具、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容以及注意事項。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) ； 學(xué)習(xí)領(lǐng)域 ； 課程開發(fā)

【基金項目】湖南省教育科學(xué)規(guī)劃課題《基于“學(xué)習(xí)領(lǐng)域”的應(yīng)用電子專業(yè)中高銜接課程體系構(gòu)建研究》；課題編號：XJK014CZY072。

【中圖分類號】TP312.2-4；G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）04-0236-01

《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試》是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的職業(yè)能力拓展領(lǐng)域一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是在學(xué)生學(xué)完電子技術(shù)類基礎(chǔ)課程和計算機(jī)應(yīng)用類基礎(chǔ)課程之后，為加強(qiáng)對學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)而開設(shè)的體現(xiàn)電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)綜合應(yīng)用的一門課程。

一、課程概述

《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試》教學(xué)注重運用所學(xué)單片機(jī)的基本知識和常用接口芯片進(jìn)行單片機(jī)簡單應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)方法。掌握軟件仿真與硬件實現(xiàn)相結(jié)合的設(shè)計方法；鍛煉單片機(jī)電路常見故障檢測、排除能力；培養(yǎng)與提高團(tuán)隊協(xié)作能力，鍛煉溝通及表達(dá)能力。

該課程的教學(xué)實施條件：一是在計算機(jī)機(jī)房進(jìn)行，每個學(xué)生一臺高性能計算機(jī)，并安裝有 Protues單片機(jī)仿真軟件及Keiluvision 集成開發(fā)環(huán)境。二是配備多媒體教學(xué)設(shè)備一套（投影儀、實物展示臺）。三是開通局域網(wǎng)實現(xiàn)主機(jī)控制子機(jī)的功能。四是配備單片機(jī)實驗板、單片機(jī)編程器設(shè)備。

課程中采用的教學(xué)方法有分組教學(xué)法（2人1小組、10人一大組）、討論教學(xué)法、項目驅(qū)動教學(xué)法、分段教學(xué)法、教學(xué)做一體化、多媒體演示等。

二、課程的學(xué)習(xí)情景

學(xué)習(xí)情境主要指在學(xué)習(xí)獲知過程中通過想象，手工，口述，圖形等手段使獲知達(dá)到高效，通常這種情景伴隨時代的發(fā)展會有不同程度的創(chuàng)新。學(xué)習(xí)情景具有懸疑性或活動性、生活性、真實性、復(fù)雜性、情感性、典型性、主體性、可變性等特征。根據(jù)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案以及單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)領(lǐng)域特征，開發(fā)了7個學(xué)習(xí)情景。

三、學(xué)習(xí)情景的構(gòu)建

學(xué)習(xí)情景的實施主要包括名稱、工作對象、工具、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容5個部分。其中工具均為PC電腦一臺、Protues仿真軟件一套、Keil編程軟件一套、實驗板一套，教學(xué)模式均為教學(xué)做一體化、分組教學(xué)法、討論教學(xué)法、多媒體演示。

學(xué)習(xí)情景1（流水彩燈設(shè)計）的工作對象為單片機(jī)I/O端口、LED驅(qū)動。教學(xué)內(nèi)容為Keil編程軟件的安裝與使用方法，Protues單片機(jī)仿真軟件的安裝與使用方法，Led的驅(qū)動設(shè)計方法，單片機(jī)I/O端口使用方法，單片機(jī)匯編的基本編程格式，數(shù)據(jù)傳送指令、移位指令的使用方法，軟件延時程序設(shè)計方法，實現(xiàn)led單個、逐個循環(huán)左移、右移以及兩邊向中間、中間向兩邊移動功能。

學(xué)習(xí)情景2（數(shù)碼管循環(huán)顯示設(shè)計）的工作對象為單片機(jī)I/O端口、數(shù)碼管驅(qū)動，教學(xué)內(nèi)容為數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動方法為掌握數(shù)碼管的靜態(tài)驅(qū)動方法，數(shù)碼管的動態(tài)掃描驅(qū)動方法，實現(xiàn)單個數(shù)碼循環(huán)顯示0-9，實現(xiàn)兩個數(shù)碼管循環(huán)顯示00-99，實現(xiàn)四個數(shù)碼管循環(huán)顯示0000-9999，數(shù)據(jù)傳送指令、除法指令、查表指令的使用方法，軟件延時程序設(shè)計方法。

學(xué)習(xí)情景3（四位數(shù)顯計數(shù)器設(shè)計）的工作對象為單片機(jī)I/O端口、數(shù)碼管驅(qū)動、按鍵掃描識別。教學(xué)內(nèi)容為數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動方法，四合一共陽數(shù)碼管的動態(tài)掃描驅(qū)動方法，單按鍵的電氣特征及其驅(qū)動方法，單按鍵的邊沿識別方法及其消抖方法，位轉(zhuǎn)移、位傳送等指令的使用方法，實現(xiàn)按鍵控制顯示循環(huán)加一功能實現(xiàn)。

學(xué)習(xí)情景4（電子時鐘設(shè)計）的工作對象為單片機(jī)I/O端口、數(shù)碼管驅(qū)動、按鍵掃描識別、單片機(jī)定時計數(shù)器。教學(xué)內(nèi)容為電子時鐘由兩個四合一數(shù)碼管構(gòu)成，HH-MM-SS顯示格式，由三個按鍵顯示小時、分鐘、秒鐘調(diào)整功能，單片機(jī)定時器的構(gòu)成及其使用方法，掌握定時1秒的程序設(shè)計方法， HH-MM-SS顯示格式的設(shè)計方法，小時、分鐘、秒鐘調(diào)整功能實現(xiàn)方法，程序方框圖設(shè)計方法，定時器中斷程序設(shè)計方法，了解中斷服務(wù)地址。

學(xué)習(xí)情景5（簡易數(shù)字電壓表設(shè)計）的工作對象為單片機(jī)I/O端口、數(shù)碼管驅(qū)動、A/D、D/A。教學(xué)內(nèi)容為簡易數(shù)字電壓表由3位半數(shù)碼管顯示、A/D電路、單片機(jī)處理電路構(gòu)成了解A/D、D/A的構(gòu)成及其工作原理， A/D器件的硬件、軟件設(shè)計方法， A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)與電壓值的對應(yīng)關(guān)系以及顯示設(shè)計方法。

學(xué)習(xí)情景6（交通燈與急救車設(shè)計）的工作對象為單片機(jī)I/O端口、數(shù)碼管驅(qū)動、單片機(jī)定時計數(shù)器、單片機(jī)中斷。教學(xué)內(nèi)容為單片機(jī)外部中斷的構(gòu)成及其使用方法實現(xiàn)急救車信號中斷交通燈信號實現(xiàn)急救車優(yōu)先安全通過的設(shè)計，交通燈的工作流程及其設(shè)計方法，中斷系統(tǒng)的工作原理及其中斷現(xiàn)場保護(hù)、恢復(fù)功能實現(xiàn)，實現(xiàn)led簡易交通燈設(shè)計，實現(xiàn)led簡易交通燈及急救車設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)顯倒計時交通燈及急救車設(shè)計。

學(xué)習(xí)情景7（三機(jī)通訊智能燈控設(shè)計）的工作對象為單片機(jī)I/O端口、數(shù)碼管驅(qū)動、按鍵掃描識別、串口通訊。教學(xué)內(nèi)容為串行通訊的工作原理及其設(shè)計方法，單片機(jī)串口的程序設(shè)計方法，三機(jī)通訊智能燈控系統(tǒng)由三個單片機(jī)構(gòu)成，每個單片機(jī)對等相對獨立，每個單片機(jī)由控制器、數(shù)碼管、按鍵構(gòu)成，當(dāng)數(shù)碼管實現(xiàn)1、2、3時按鍵對應(yīng)分別控制單片機(jī)1、2、3對應(yīng)的燈的兩滅。

四、實施效果

基于學(xué)習(xí)領(lǐng)域的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試課程教學(xué)改革在湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)、醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用技術(shù)專業(yè)中實施2年來，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)積極性高，教學(xué)效果提高明顯。endprint