单片微机应用技术教学改革的探索

罗晓　张颖　麻超

摘 要 单片机课程在工科院校中具有重要地位。目前单片微机应用技术作为电子电气工程学院的平台课，不同专业的学生都可以选修。由于不同专业的学生基础不同，本文对于在单片机教学中如何激发学生学习兴趣，培养学生的分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新能力等方面进行了一些探索。

关键词 单片微机 伟福仿真软件 竞赛 大学生创新

中图分类号：G424 文献标识码：A

1 重视理论教学

（1）精心讲述理论课程。单片微机应用技术是一门理论性和实践性都很强的课程，在重视理论教学的同时，必须重视实验教学。

在讲授单片微机应用技术课程时，因为电子电气工程学院四个专业的学生硬件基础不同，为了兼顾，开始部分要讲得相对慢一些。选择的教材也是基础和提高并重，在课堂上着重讲解基础的部分，提高部分可以用课余时间辅导有兴趣的学生自学，并通过课堂提问和课外作业帮助学生理解。

（2）用多媒体设备进行仿真演示。因为单片微机应用技术课程学时数较少，没有课内实验，所以在讲授了指令系统以后，可以利用wave（伟福）仿真软件进行仿真演示。单片机编程模拟系统伟福仿真软件E6000是51单片机仿真软件，可以使用汇编语言和C语言。在课堂上可以演示文件的建立、编辑和保存，然后进行编译。可以输入带有语法错误的文件，当编译出现错误后，再改正。最后是执行。执行可分为全速执行、跟踪执行和单步执行等。在课堂演示中，最好选择跟踪执行。跟踪执行可以跟踪程序执行的每步，观察程序运行状态。与单步执行不同的是，跟踪可以跟踪到函数或过程的内部，而单步执行则不跟踪到程序内部。在通过跟踪执行时，可以将表达式加入观察窗口中，以便随时察看，也可以将当前寄存器放入观察窗口，以方便随时察看。还可以修改当前寄存器值。在程序执行时，可以用这种方法，把寄存器值改为你所指定的值，从而观察程序在此值时运行的结果。通过演示，学生可以较容易地理解汇编语言。

（3）改变考核方式。最终的总评成绩中增加了平时作业的比重。考试成绩由三部分组成：期末考试占60%、平时成绩（答疑、课堂提问）占10%、作业占30%。而作业中，有一部分就是要求学生编程后，用伟福仿真软件运行。

在采用了这些措施后，学生对单片机的理解和掌握程度有了较大的提高。

2 认真设计实验内容

在讲解了单片机的硬件和基本的指令系统后，可以进行一些基础实验。在实验环节中，学生首先要根据实验任务完成硬件设计、搭建主体电路，然后编写程序，最后调试。对程序难度的选择要适宜，对程序比较复杂的实验，可以给出部分的程序，并将其中的关键语句删去或是用错误的语句来取代，由学生去完善。这样可以缩短学生编写程序的时间，又能使学生掌握其中的关键。通过实验，学生可以更好地理解课堂教学的内容，掌握单片机的基本原理。

除了基础实验，还可以进行综合实验。在进行综合设计实验时，指导书只给出了任务、要求和原理性说明，学生必须根据实验的目的和要求，独立完成软硬件设计和调试。学生要自己分析解决实验中出现的问题，在解决问题的过程中进一步加深对单片机系统软硬件设计的理解。观察实验现象，分析实验结果，写出实验报告。

通过理论学习结合实践，能够使学生较好地掌握单片机的原理及其应用，提高了学生的创新能力和综合素质。

3 利用竞赛和大学生创新项目提高学生的兴趣和能力

3.1 参加竞赛

大学生电子竞赛和飞思卡尔智能车竞赛等一些竞赛也需要用到单片机。其中全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。

我们学校从第3届开始参加飞思卡尔大学生智能车竞赛。在第3届时从最初只有一个队参赛，很快发展到有6个队参赛。在选拔学生时，我们不限制专业，主要考查学生是否有兴趣和分析解决问题的能力。在7个多月的准备过程中，学生会遇到很多问题。通常，我们都是帮助他们进行分析，最终解决问题还是靠学生自己，学生的独立工作能力得到了极大的锻炼，参赛学生在硬件、控制策略和软件编程方面的能力得到了极大的提高。这些参加过智能车竞赛的学生，在求职面试时通常因为他们出色的单片机编程能力轻易地征服用人单位。

3.2 参加大学生创新活动项目

此外，很多学生大学生创新活动项目。上海市大学生创新活动项目给广大学生提供了参与科学研究机会，通过科研和实践，理论与实际结合，发现、分析和解决问题，接受科学研究的训练，达到培养创新能力的目的，因而是高校培养创新型人才的有效载体。在这些项目中，学生将学习从申请书的撰写，到设计方案的选择，接着进行硬件设计，购买硬件设备，然后编写软件程序，最后进行调试。在整个过程中，教师起到辅助参考的作用，学生充分发挥他们的主观能动性。

笔者指导过一个关于智能避障小车的大学生创新项目，同学们开始考虑设计用手机遥控的小车，后来又觉得自动行驶的智能车更有意义，反复思考后才提交了项目申请书。在项目执行过程中，他们自己设计方案，然后确定要创新的方向。最终，智能车的总体结构、硬件设计和软件设计都是他们自己独立完成的。虽然在课堂上，他们学习的是8位的单片机，但是在项目中，他们选择了飞思卡尔公司的32位单片机。因为有一定的基础，他们很快掌握了新单片机的编程，最终很顺利地完成了项目，并且成功获得了一个实用新型专利授权和一个软件著作权授权。同学们分析问题和解决问题的能力得到了很大的提高。

4 结束语

单片微机应用技术是工科大学中一门重要的课程。要学好单片机，除了掌握必要的理论知识，实践也非常重要。本文探讨了如何充分利用多种教学手段，使学生进一步巩固和消化课堂上所学知识，掌握单片机应用技术，同时又培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力，造就综合型、创新型、复合型人才。