TI MSP430单片机在培养学生创新能力中的应用

2012-06-10尤小泉

成都工业学院学报 2012年3期

尤小泉，王勇，王飞

(1．成都工业学院通信工程系，成都 610031;2．西华大学电信工程系，成都 611732)

创新能力培养是高等教育有别于其它教育形式的一个典型特征，而创新能力的培养需要依赖更多的实践锻炼，如在学生的科技实践活动中得到潜移默化的沉淀和积累［1］。有学者将创新能力分解为:运用外语的能力、运用数学工具的能力、运用计算机的能力、运用专业知识的能力以及上述4种能力的综合应用［2］。对于电子信息类学生而言，专业知识可以分为4种:场的知识、电路的知识、数理逻辑的知识和程序设计的知识。场的知识主要包含“场论”、“数学物理方程”、“电磁场”和“微波技术”等内容，也有学者将场的知识归结为数学能力［3］。其他3种知识包含“低频电子线路”、“高频电子线路”、“微波电子线路”、“数字电子技术”、“单片机与接口技术”、“程序设计”以及“电子线路设计”等相关课程。在学生科技实践活动中，有必要将这些课程涉及的知识加以综合应用。

1 现状分析

由于单片机应用的广泛性，单片机课程已经成为高校电子信息类专业的重点课程之一，这些课程涵盖的主要知识点涉及“低频电子线路”、“数字电子技术”、“接口技术”、“程序设计”等课程。从这个意义上可以认为该课程是一门综合性课程，是学生查漏补缺和提高自身能力的一个极佳的机会［4］。目前，开设“单片机”课程的院校主要以51单片机为主，并且采用这种模式的教学也取得了有目共睹的成绩［5］。但是随着信息技术的发展，51单片机在解决复杂技术问题方面显得力不从心，从而限制了学生科技创新的空间，制约了学生创新能力的培养和提高。有学者认为MSP430单片机在培养学生创新能力方面比51单片机更加合适［6］，这2 种单片机的对比如表 1 所示［7］。

表1 51单片机和MSP430单片机比较

从表1可知，MSP430单片机的片上资源相当丰富，除了传统的定时计数器、AD转换器、异步串口、通用IO口外，还具有模拟比较器、温度传感器、I2C总线以及DA转换器等片上资源［8］。这些片上资源为学生的创新能力培养提供了一个理想的实验平台。

2 创新能力培养的方法

笔者作为指导教师参与了本校“2011年全国大学生电子设计竞赛”的赛前培训。培训的学生主要是大二学生，这些学生具有一定的专业知识和技能，已经学习过电子线路设计、51单片机等基础课程。学生们基本具备了实际工程开发的基础知识，但还缺少实际的工程经验，不能解决实际工程问题，这一点在培训前的交流谈话和摸底测试中得到了验证。针对学生的现状，采用让学生从阅读数据手册开始，根据数据手册的描述和已有参考资料设计实验板，当实验板加工完成后再让学生针对每一个片上资源进行调试，同时积累了各种片上资源的使用经验，最后用2个往年赛题作为模拟测试，让学生的综合能力得以提升。

培训内容和针对的知识能力归纳如表2所示。其中片上资源的训练题目多来源于科技文献，这样的设计有利于培养学生查阅科技文献的能力，获得相关的工程经验。通过以上的培训，学生逐渐积累了MSP430单片机各种片上资源的使用经验，锻炼了学生的动手能力。在综合训练过程中，有一定数量的学生能够针对问题提出一些具有创新性的解决方案，学生的创新能力的确得到了提高。

表2 培训内容和对应能力培养一览表

3 效果和竞赛取得的成绩

学生经培训后在以下4个方面有了提高:1)提高了器件数据手册的阅读能力。训前，学生阅读技术手册的速度非常慢，往往抓不住重点，对于英文手册而言，这个情况尤为突出。通过培训，学生们往往很快就能在手册中获得自己需要的相关信息。2)学会用系统的观点看待问题。培训前，学生们对于一个系统往往不会划分系统的结构。通过培训，同学们能够从系统的观点，正确地对系统的各部分(模块)进行划分。3)掌握了模块化程序设计方法。培训前，学生们写程序比较凌乱，往往一个程序里就只有一个函数(main函数)，通过培训，同学们掌握了程序的模块化设计思想，并能够应用于编程实践。4)掌握了系统的软硬件综合调试方法。软硬件调试能力是合格大学生必备的一种能力，培训前，学生们只能调试简单的电路或程序，通过培训，学会了软硬件的综合调试方法，能够设计和编写测试代码去调试硬件电路，能够利用硬件电路的现象去分析和定位代码的问题。

所有参加培训的学生参加了2011年全国大学生电子设计竞赛。此次大赛共有3个高职高专组的竞赛题目，题号分别是F、G、H，每组参赛队伍选择一个题目在规定时间内完成。参赛学生最终的选题完全覆盖了F、G、H 3个题目。这3个题目均可以MSP430作为核心器件来完成。每个题目的内容和所涉片上资源的使用情况如表3所示。