于进杰 刘长江 刘会英

[摘 要] 结合非计算机类专业的学生单片机课程教育，针对单片机课程的教学方法、手段进行探讨。一改以往侧重汇编语言教学的侧重点，运用现代工业技术开发常用的C语言作为单片机编程重点，提出一种侧重实际应用的学习，从实际入手，注重掌握其应用方法和技能的教学方法。

[关 键 词] 实践教学；教学手段；单片机

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）27-0090-02

单片机的发展是从微处理器开始的，从1976年Intel公司推出第一个单片机芯片MCS-48以来，至今已有24年的历史。在这二十多年中，人类社会完成了从工业社会到信息社会的转变。在这个转变过程中，在信息处理领域也发生了深刻的变化，单片机把计算机技术及信息处理技术引入我们日常生活的每个角落。由单片机技术所推动的信息处理领域的巨变被称为“嵌入式信息处理革命”，又叫“嵌入式智能”。“嵌入”意味着“隐藏”或“埋藏”。“嵌入式信息处理革命”将信息处理埋藏在我们每天使用的产品中。根据1999年的统计，基于台式机的通用微处理器（MPU），其年用量约为7500万片，而单片机的年用量为25亿片，是通用微处理器年用量的30倍。可见，单片机的应用是非常广泛的。

单片机开发技术已成为通信专业、信息处理专业、自动控制专业等电子学相关专业的技术人员必须掌握的技术。

一、微机原理与单片机课程的教学特点

（一）课程内容简介

单片机原理与接口技术课程内容主要包括：MCS-51系列单片机的系统结构组成、寻址方式、指令系统、外扩设备、中断系统机制、定时器、计数器、串行通信接口技术等。课程详细地讲述了MCS-51系列单片机C语言的编程技巧，重点阐明单片机外设的扩展方法及组成单片机应用系统的设计技术。

（二）课程内容的教学特点

从单片机原理与接口技术课程内容可以看出有以下几个方面特点：

1.单片机课程为技术基础类课程，其先修课为电子技术基础课、C语言编程基础课，可以说是同步时序逻辑电路的应用，应归属于电子技术应用范畴，所以学好电子技术基础、C语言编程基础两门课程将有助于这门课程的学习。一个为硬件设计打下基础，一个为软件编程打下基础，缺一不可。

2.单片机课程体现着强烈的概念性、抽象性和原理性，强调硬件结构与软件执行构成的整体。

3.单片机课程同时也是实践性很强的课程，有一定的实用性，在学习运用过程中应充分注重理论与实践相结合，软件与硬件相结合，接口与外设相结合，只有这样才能真正学到知识。为以后的系统开发技术打下扎实的基础。

二、微机原理与单片机课程的教学方法、手段探讨

（一）合理取舍与实际运用相关的教学内容、注重培养学生学习开发的能力

单片机原理与接口技术课程内容很多，应合理取舍与实际运用相关的教学内容、注重培养学生学习开发的能力，以弥补技术基础课学习时间短、相关内容多，学生难以在课堂内准确理解、全面接受教学内容之不足。课程讲授的内容要分清主次、重点、难点，哪些内容是目前暂时可以不学而留待以后自行学习的，哪些内容是核心必须学习的，哪些内容是非核心不必要学习的。决不能“眉毛胡子一把抓”，不加分析、不分主次、不分重难点，使学生学习单片机入门困难。

（二）建设课程的理论教学环节，增加课程的实践教学环节

对于單片机课程相关知识的学习有两种不同的学习方法：一种是侧重理论知识的学习，从原理入手，注重理论和概念的学习；另一种是侧重实际应用的学习，从实际入手，注重掌握其应用方法和技能的学习。不同的教学对象要根据其具体情况选择不同的教学方法。对于非计算机专业的学生显然应当采用后一种学习方法。为了提高学生的实际应用能力，课程教学应尽量增加实践教学环节的教学课时。有一些问题，在黑板上写半天，讲半天学生也是一知半解，而让其自己上机练习，亲自做个实验，结果显示出来就清楚了。这也就是增加实践教学环节教学课时的目的所在。

（三）增加实例、案例教学课时以拓宽学生的知识面

在机电一体化系统课程，以及机电方向学生的毕业设计等教学环节中，需要大量典型的微机知识、接口以及编程技术。为此在以下几个方面进行改进：

1.改革单片机原理及接口技术课程的教学，开设电子CAD设计教学，针对单片机接口外设连接绘制电路图，同时生成PCB图。

2.加强单片機原理及接口技术课程的实践教学环节，完善和开放单片机实验室，注重培养学生自己动手的能力，同时培养学生举一反三的意识。

3.针对单片机教学内容的各个模块，设计制作单片机应用系统的典型实验，如A/D、D/A、键盘、数码管和LCD显示、通信、步进电机控制及通用I/O口设计等模块，让学生体验单片机实际软件与硬件相结合的运行情况。

4.力争多开设单片机原理及接口技术课程的综合实验课，例如搞一个综合设计，同时用到单片机的各个接口，运行相关软件来控制设备，为后续的课程设计与毕业设计以及机电方面的学生就业打下坚实的基础。

（四）单片机原理及接口技术的具体教学方案改革探讨

单片机课程的教学不能生搬硬套照本宣科地按照内容顺序讲解，现在硬件的集成度很高，使硬件设计变得简单化、模块化。而相应的软件配套要跟上才能发挥其高性价比的特点。

1.教学方法改革：任务驱动式教学。教学中以前多采取生搬硬套照本宣科的教学：第一部分介绍单片机的内部资源；第二部分是指令学习；第三部分是编程；第四部分是中断系统等内容。整个教学过程下来，大多数学生都只是对汇编语言有一定的理解，而对单片机的实际应用操作却非常生疏。

鉴于以上这些教学情况，只有转变教学方式才能改变现状，可以尝试运用任务驱动法来进行教学。它以任务为核心，每个任务都不是以单一内容存在的，而是与单片机课程内容多个相互联系存在的。其都需要单片机相关接口知识的运用以及与外设连接和配套的软件等。第一部分就简单介绍单片机中最小的应用系统，并通过一些简单的接口实验，让学生了解单片机的工作环境、工作方式以及部分引脚功能，特别是一些特殊的复用引脚具有两个功能的重点讲解，还有就是单片机内部的特殊寄存器的功能控制，以及其内部所存的数据位所代表的含义也要重点介绍，这为以后用软件编程寄存器赋值打下基础。同时还要介绍一些经常使用的外围设备：例如键盘、显示屏、数据采集模块、内存扩展模块等；第二部分则重点进行实例操作教学。通过完成具体的任务设计，这样既巩固了第一部分所学的理论知识，又在此基础上介绍了与任务相关的单片机的内部资源、接口功能、指令和编程。这里的编程重点运用C语言进行编程而非汇编语言。针对汇编语言只需简单介绍其几类指令集即可，不需要详细讲解和举例说明，重点讲解C语言编程，这样学生对单片机编程会很容易上手，而以后走上相关工作岗位也大多用的是C语言编程。许多时候多条汇编语言语句表达的功能其实就一条C语言语句就完成了，而且程序的可读性特别强。

2.加强实践操作教学：强调自己的动手能力。单片机是一门实践操作很强的课程，书上的实验内容多围绕相关的汇编语言指令和程序设计而开设，而且仅仅是在单片机的实验箱上进行操作，所有的实验都是固定死的，就那么几个实验，不能体现单片机灵活多样的设计理念。由于平时的理论教学搬硬套照本宣科，且实验教学的实用性不强，造成了学生对单片机实验兴趣不高而无法达到实际教学目的的局面。建议从以下几个方面进行改革：

（1）使实践操作与理论学习紧密结合，并由浅入深、由简入难，循序渐进地完成教学任务。如讲授第一部分时，就可以先做一个简单的应用系统的电路板，并以此电路板为基础做几个LED灯和按键与单片机的I/O口连接上，实现简单的应用单片机控制按键输入与LED灯的亮灭。而且用C语言编程几条语句就可以实现，简单方便且效果直观，既容易上手学习实操，还能引起学生对单片机实验的兴趣。同样的硬件电路，通过不同的要求，让学生思考，可以简单修改或添加相应的C语言语句来实现不同的效果，培养学生举一反三的能力。例如：先简单讲解C语言程序让每个按键按下去，相对应的LED灯点亮，按键松开LED灯熄灭。做完实验后，同样的电路连接，改变程序来控制第一个按键按下所有LED灯点亮，第二个按键按下所有LED灯每隔一秒闪烁一次，第三个按键按下奇数LED灯点点亮偶数LED灯点熄灭每隔一秒交互一次闪烁。这样就可以让学生通过实际实验操作了解到同样的电路，可以通过软件来实现不同的功能需求，为以后設计打下基础。

（2）由于单片机是一门实践性较强的课程，所以必须强调“动手”能力。只有自己动手去做，才会印象深刻，对单片机的应用才会有一个感性的认识。例如，在做简单的LED灯与按键实验时，可以让学生自己动手操作硬件的连接，培养学生的动手能力，提高学生的积极性。

（3）培养学生的系统设计能力。课程教学应把这个理念贯穿在平时的讲授课程中。在理論授课环节就以任务设计的理念步骤讲授，针对不同的功能，先设计需求，再根据需求设计接口与外设连接，最后通过C语言软件编程来实现。尽量各个功能模块化设计，好调试、好修改、好移植。

在单片机原理与接口技术课程教学中，使学生侧重实际应用操作的学习，不能只注重理论学习，要理论与实际相结合，从实际入手，注重掌握其设计方法与技能。设计制作单片机应用系统与外设的连接时，如：A/D、D/A、键盘、数码和LCD显示、通信、步进电机控制等模块，注重培养学生运用软件编程结合硬件工具实现具体系统功能的技能，为今后走上相关工作岗位打下良好的基础。

参考文献：

[1]李晓荃.单片机原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2000-08.

[2]李文英.微机原理与接口技术[D].清华大学，2001.

[3]林全新.单片机原理与接口技术[D].人民邮电大学，2002.

[4]李朝青.单片机原理与接口技术[D].北京航天大学，2001.