徐偉杰

【摘 要】本文針對當前高職學院學生學習單片機應用技術及基于行動導向的項目化教學改革的迫切需要，提出設計一種既能適合學生學習和開發(fā)，又能適應新時期課程教學改革需要的單片機綜合實驗開發(fā)板，該實驗板最大限度地利用其板載資源，具有成本低，實用性強，可擴展性強等特點。其豐富的接口電路可以使其作為技能抽查、課程設計、畢業(yè)設計等方面的通用開發(fā)板，學生可靈活的利用其板載資源進行自由的搭建項目應用，從而促使其單片機開發(fā)設計能力快速有效的提高。

【關鍵詞】單片機；實驗開發(fā)板；擴展性；項目化教學

0 引言

單片機應用技術是高等職業(yè)院校電類及相關專業(yè)一門非常重要的主干課程，是電子信息、電氣和自動化技術領域非常關鍵和非常重要的技術，在工業(yè)智能儀器儀表、機電設備、自動測量、信息處理、家電、軍事技術等領域有著廣泛應用。

1 傳統單片機實驗系統裝置教學存在的問題

長期以來，相關實驗設備大多向教學儀器開發(fā)廠商采購單片機實驗箱。但這些實驗箱價格昂貴，而且在現實教學過程中很多功能用不上，且實驗資源固定，平臺的資源開放不夠，只能做一些認識性和驗證性的實驗，很難在其平臺上做二次開發(fā)和創(chuàng)新型實驗。不能適應新時期單片機應用技術課程基于工作過程行動導向教學改革的需要。

舊式的單片機實驗實訓平臺使用時采用的仿真調試和下載程序的方法，隨著單片機芯片技術的發(fā)展，已經在技術市場上被淘汰。與目前真實的單片機應用系統項目開發(fā)流程已經完全脫節(jié)。已經不能適應單片機技術市場和就業(yè)市場對高職電類相關專業(yè)學生應用型技能培養(yǎng)的要求。

近年來，單片機芯片已經全面引入了FALSH閃存技術，全面支持ISP（在系統可編程），部分支持IAP（在應用可編程）功能。單片機芯片價格也大大下降。這就使得單片機應用系統的仿真調試和下載程序的方法產生了較大的變革。原來的實驗箱+仿真器開發(fā)模式已經在開發(fā)過程中退出市場，轉向單片機芯片+系統目標板+程序下載接口=單片機應用系統開發(fā)板的模式發(fā)展。

原有平臺上，學生無法實實在在的認識和了解單片機應用系統的硬件設計與制作過程，模塊死板現成，不易擴展和靈活實現課程設計。也不能適應教育部/廳組織的各種技能競賽和技能抽查的訓練要求。目前，部分國家級的示范高職學院中，單片機應用技術精品課程中均已完全淘汰實驗箱，轉而使用自主設計開發(fā)的單片機實訓開發(fā)板來用于學生的學習和實驗實訓及課程開發(fā)。學生需通過杜邦線連接或自行搭建驅動模塊和功能模塊來構建系統。通過對系統最底層硬件的設計與制作，能使學生極大的提高學習興趣和學習積極性，學生在每個項目完成后都會有很大的成就感。而且，對硬件的了解越深入，越能有效的提高學生學習編寫軟件驅動程序的學習能力和學習興趣。而本人在2010年參加學院組織的“基于行動導向的工作過程教學改革”講課比賽中，就是采用我指導學生自制的單片機最小系統開發(fā)板+驅動及功能模塊的模式。該授課模式和教學過程得到在場的專家評委們的肯定，也深受學生歡迎。

2 單片機開發(fā)板設計目標

開發(fā)實驗開發(fā)板的主要目的：為了提高學生的動手能力，幫助學生系統掌握單片機設計開發(fā)知識，既要掌握軟件編程，又要學會搭建硬件系統，并學會利用ISP技術，進行軟硬件綜合調試。實驗開發(fā)板既要方便學生掌握，易于上手，又要能在實驗開發(fā)板上方便、自由的進行盡可能多的綜合性和擴展性的項目設計。

3 單片機開發(fā)板設計思路與內容

（1）面向職業(yè)崗位，提煉基于工作過程行動導向的單片機產品開發(fā)項目，項目的開發(fā)，必須要面向職業(yè)崗位來進行提煉，并準確的營造學習情境，最終根據這些項目，設計單片機開發(fā)板的實驗模塊，以適應新的職業(yè)能力發(fā)展需求。

（2）盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規(guī)用法。為學生學習硬件系統的標準化、模塊化打下良好的基礎。

（3）開發(fā)板設計應充分滿足學習功能要求，并留有適當余地，以便進行二次開發(fā)；比如常用功能芯片使用模塊，可以將其全部功能引腳引出，使用時，學生必須完全了解了芯片引腳功能，才能夠進行硬件的搭建。芯片可方便插撥和更換，不同的項目應用可以使用不同的芯片來實現，同一項目應用，也可以通過，不同的芯片構建不同的方案。

（4）程序下載方案要求采用最新的免驅動USB供電、程序下載方案，電腦無需安裝下載驅動可以直接即插即用。下載方案簡單、易于操作、難度適合高職學生層次，能適應專業(yè)技能抽查的需要。調試操作非常方便，使學生能集中精力于項目制作和程序設計，而不在調試連接設置上花費過多的功夫。

（5）程序下載方案支持WIN7、WINXP等系統。無需COM口。只需USB接口，方便筆記本電腦使用此開發(fā)板。

（6）提供ATMEL公司和臺灣宏晶STC公司兩種芯片的燒錄接口。該兩芯片為市場主流芯片。市場占有率高，價格便宜，容易購買。

（7）單片機核心芯片的緊鎖插座采用零壓力插座，芯片可以方便裝取，開發(fā)板又可以兼做編程器使用。

（8）積極開發(fā)與該實驗裝置配套的教學資源，如配套教材、實訓指導書、多媒體課件、網絡視頻課程、配套實驗模塊、實驗程序庫、學生學習資源庫、項目案例庫等。

（9）資源配備：單片機最小系統核心模塊（51/AVR）、I/O模塊、查詢式鍵盤模塊、帶中斷的矩陣鍵盤模塊、LED彩燈控制模塊、LED數碼管模塊、LED點陣控制模塊、4路AD/DA轉換模塊、溫度控制模塊、存儲器模塊、時鐘模塊蜂鳴器模塊、MAX232、MAX485串行通信模塊、紅外發(fā)射與接收模塊、LCD1602、LCD12864模塊（只預留電路接口）、免驅USB程序下載模塊等。

（10）教學應用：該學習開發(fā)板可以以套件形式應用于電類學生電子綜合實訓時自行獨立安裝調試成為成品。該開發(fā)板裝配難度適中，價格便宜?？勺鳛閷W生課后自學單片機的硬件平臺，方便應用于學生課內和課外的單片機應用技術的基礎+提高+精通部分的課程學習、小型應用系統的設計制作、專業(yè)技能抽查的輔助訓練、專業(yè)技能競賽、課程設計、課程開發(fā)、畢業(yè)設計等。

4 結束語

單片機應用技術從崗位的目標能力培養(yǎng)來說，強調的是應用和創(chuàng)新。是一門注重實際應用的課程。通過為學生量身定做實驗開發(fā)板，結合面向職業(yè)崗位，提煉的單片機產品開發(fā)項目，方能更方便、深入、系統地進行單片機教學。大大提高了單片機應用技術課程教學的質量，增強了學生對這門課程的學習興趣，從而使課程建設與教學改革取得了良好的成效，得到了學生、同行教師的好評。

【參考文獻】

[1]鄒家柱，段瓊瑾.單片機實驗開發(fā)板的設計與實現[J].裝備制造技術，2011.

[2]安曉莉.AT89S51單片機開發(fā)板的設計[J].電子設計工程，2009.

[責任編輯：湯靜]