“单片机系统的设计与制作”课程教学内容设计

胡宏梅

摘   要：文章利用翻转课堂理念，基于泛雅平台开展单片机课程教学，以数码管显示控制微课设计为案例，以提问、总结、激发的方式设计微课内容，将微课学习贯穿数码管教学内容，有助于学生课前、课后自主学习的开展。

关键词：单片机;数码管;微课

1    课前准備

“单片机系统的设计与制作”是电子信息专业的核心课程，该课程内容综合性强，既涉及硬件结构，又包括软件语言和程序设计，具有较强的实践性和应用性。

数码管的显示控制是该课程项目3“球赛计分牌的设计与实现”的内容。在此之前，学生已经了解了单片机系统设计的基本流程和方法，掌握了单片机C语言的使用方法，能够编写简单的程序实现对单片机系统的控制。课前泛雅平台中发布的微课视频作为课前预习知识，为课上任务的开展做铺垫。

2    分析学生学习状态

高职招生越来越难，招进来的学生分数普遍偏低，对学习存在较强的情绪，对感兴趣的充满热情，不感兴趣的则学习效率低下，缺乏学习主动性，对传统的教学方式厌恶，需在组织教学过程中提高教学的生动性以及学生的学习兴趣。

3    教学内容设计

在生活中如何应用数码管控制其显示，是需要重点思考的问题，也是教学的主要内容—数码管的显示控制，数码管总共有8段，其表示分别如下：

A. a，b，c，d，e，f，g，dp

B. 1 2 3 4 5 6 7 8

如图1所示，数码管的8段通常用a，b，c，d，e，f，g，dp来表示。根据数码管内部结构的不同，分为共阳和共阴两个类型。

首先，可以设计问题1：如果将8个发光二极管阳极连在一起做公共端COM口，这是何种数码管？给出两个选项：A.共阴;B.共阳。如果内部发光二极管阳极连在一起做公共端，就称为共阳数码管;相反，如果是阴极连在一起做公共端，就称为共阴数码管。

清楚了数码管的结构和类型，就需要掌握如何实现单片机对其显示控制。在控制显示前，需要将数码管与单片机相连，完成硬件连接。

一位数码管有10个引脚，其中，上下两个为COM口，根据共阴和共阳特性，可将其接地或电源;剩下8个引脚，选择单片机的一个8位并行输入输出口进行控制。为了方便画图，通常将数码管引脚简化成如图2所示的硬件连接，又称为段选线，其中，dp段接控制的最高位，a段接最低位，和单片机实现了连接，为了限流，每一根段选线上需要加上一个限流电阻。以上就是单片机控制一位数码管的硬件连接，这种连接方式下的显示称为数码管的静态显示[1]。

其次，设计问题2：如果一个共阳极数码管采用静态显示方式，那么其公共端应该接电源还是接地？给出两个选项：A.电源;B.接地。根据共阳和共阴数码管的内部结构，在静态显示的硬件连接上，共阳数码管公共端接电源，共阴数码管公共端接地。

到目前为止，只是完成单片机对数码管的硬件连接，如果想显示出相应的字形，还需软件编程。在编程之前，需要了解数码管的显示原理。以一位共阳极数码管显示字形“3”为例（见表1），显示“3”的话，如何控制让这几段亮其他段灭是需要学生思考的问题。根据数码管内部结构和二极管的单向导电性，可以发现：将公共端接高电平，a端接低电平，a段的发光二极管会被点亮;b端接低电平，b段则被点亮。以此类推，可以通过相应段低电平控制其亮、灭。放到硬件电路中分析，a段是和P1.0相连的，那么P1.0输出0，相当于a段接低电平，a段亮;相反，P1.0输出1，相当a段接高电平，a段灭。

最后，设计问题3：按照上述控制，要让a，b，c，d，g这几段亮，其余段灭，那么P1口应输出什么？给出两个选项：A.10110101;B.10110000。对于共阳数码管，想让哪段亮，相应的端口就输出0，最后8个端口值组成8位二进制由单片机一起输出，用来控制数码管的8个段，而输出的这8位二进制又称为数码管字形的段码。按照数码管显示原理，也可得到其他数字的段码。在程序中，为了方便，通常会将段码转换为16进制的字型码[2]。

程序编译成功后，将所生成的编译文件下载到单片机中，即可看到数码管显示字型“3”，如果要显示“4”，只要更改程序中所送字型码，数码管就可以显示相应的字型。按照这种静态显示连接方式，一个单片机最多可以连接几个数码管呢？学生回答，老师总结、并提出新的问题：如果多于4个数码管，那如何和单片机实现连接、单片机又如何控制等以引发学生思考[3-4]。

4    结语

教学的主要是在学生课前预习掌握一位数码管显示控制的基础上开展课堂任务，融入之前所学知识关键点，考查学生知识综合运用能力，在工作任务书指导下要求学生通过反复观看微课、PPT、动画等方式自主学习、完成课堂任务，课后巩固内化，完成任务调查问卷，以便教师及时了解学生的知识掌握情况，实施差异化教学，同时采用多元化综合评价方式，促使学生主动有效学习，保证学生基本达到任务教学目标。

（1）翻转课堂中的任务设计要下功夫，权衡教学重难点，把任务分析的条理细致、逻辑严谨，保证学生目标明确并能在预定的时间内完成。

（2）通过将工作任务页详细化，让学生在学习之前就明白本次课学什么、如何学，自己能做哪些，存在什么问题以及应如何寻找答案等，引导学生自主学习。

（3）采用这种教学方式，需要教师提供充足的时间和平台与学生保持沟通交流，全程跟踪学生学习过程，掌握学生学习情况，了解个体差异，实施差异化教学。

[参考文献]

[1]陆丽婷.泛雅网络平台在教学中的功能和应用分析[J].江苏科技信息，2018（25）：67-68.

[2]吴丽琴.基于泛雅网络教学平台的电子技术课程教学实践[J].产业与科技论坛，2018（18）：174-175.

[3]贺杰.混合式翻转课堂教学实施的多视角融合[J].中国职业技术教育，2019（20）：62-66.

[4]米军.混合式学习模式策略研究[J].中国成人教育，2018（1）：20-22.