基于《单片机应用系统设计与调试》的学习领域课程开发

蒋求生+周姣

【摘要】简述单片机应用系统设计与调试课程的课程性质、目标、教学条件与方法等基本情况，利用学习领域课程开发理论构建单片机课程的流水彩灯设计、数码管循环显示设计等6个学习情景，每个情景确定了各自的工作对象、工具、教学模式、教学内容以及注意事项。

【关键词】单片机 ； 学习领域 ； 课程开发

【基金项目】湖南省教育科学规划课题《基于“学习领域”的应用电子专业中高衔接课程体系构建研究》；课题编号：XJK014CZY072。

【中图分类号】TP312.2-4；G712 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）04-0236-01

《单片机应用系统设计与调试》是应用电子技术专业的职业能力拓展领域一门重要的专业基础课程，是在学生学完电子技术类基础课程和计算机应用类基础课程之后，为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的一门课程。

一、课程概述

《单片机应用系统设计与调试》教学注重运用所学单片机的基本知识和常用接口芯片进行单片机简单应用系统设计和开发方法。掌握软件仿真与硬件实现相结合的设计方法；锻炼单片机电路常见故障检测、排除能力；培养与提高团队协作能力，锻炼沟通及表达能力。

该课程的教学实施条件：一是在计算机机房进行，每个学生一台高性能计算机，并安装有 Protues单片机仿真软件及Keiluvision 集成开发环境。二是配备多媒体教学设备一套（投影仪、实物展示台）。三是开通局域网实现主机控制子机的功能。四是配备单片机实验板、单片机编程器设备。

课程中采用的教学方法有分组教学法（2人1小组、10人一大组）、讨论教学法、项目驱动教学法、分段教学法、教学做一体化、多媒体演示等。

二、课程的学习情景

学习情境主要指在学习获知过程中通过想象，手工，口述，图形等手段使获知达到高效，通常这种情景伴随时代的发展会有不同程度的创新。学习情景具有悬疑性或活动性、生活性、真实性、复杂性、情感性、典型性、主体性、可变性等特征。根据应用电子技术专业的人才培养方案以及单片机课程的学习领域特征，开发了7个学习情景。

三、学习情景的构建

学习情景的实施主要包括名称、工作对象、工具、教学模式、教学内容5个部分。其中工具均为PC电脑一台、Protues仿真软件一套、Keil编程软件一套、实验板一套，教学模式均为教学做一体化、分组教学法、讨论教学法、多媒体演示。

学习情景1（流水彩灯设计）的工作对象为单片机I/O端口、LED驱动。教学内容为Keil编程软件的安装与使用方法，Protues单片机仿真软件的安装与使用方法，Led的驱动设计方法，单片机I/O端口使用方法，单片机汇编的基本编程格式，数据传送指令、移位指令的使用方法，软件延时程序设计方法，实现led单个、逐个循环左移、右移以及两边向中间、中间向两边移动功能。

学习情景2（数码管循环显示设计）的工作对象为单片机I/O端口、数码管驱动，教学内容为数码管的结构及其驱动方法为掌握数码管的静态驱动方法，数码管的动态扫描驱动方法，实现单个数码循环显示0-9，实现两个数码管循环显示00-99，实现四个数码管循环显示0000-9999，数据传送指令、除法指令、查表指令的使用方法，软件延时程序设计方法。

学习情景3（四位数显计数器设计）的工作对象为单片机I/O端口、数码管驱动、按键扫描识别。教学内容为数码管的结构及其驱动方法，四合一共阳数码管的动态扫描驱动方法，单按键的电气特征及其驱动方法，单按键的边沿识别方法及其消抖方法，位转移、位传送等指令的使用方法，实现按键控制显示循环加一功能实现。

学习情景4（电子时钟设计）的工作对象为单片机I/O端口、数码管驱动、按键扫描识别、单片机定时计数器。教学内容为电子时钟由两个四合一数码管构成，HH-MM-SS显示格式，由三个按键显示小时、分钟、秒钟调整功能，单片机定时器的构成及其使用方法，掌握定时1秒的程序设计方法， HH-MM-SS显示格式的设计方法，小时、分钟、秒钟调整功能实现方法，程序方框图设计方法，定时器中断程序设计方法，了解中断服务地址。

学习情景5（简易数字电压表设计）的工作对象为单片机I/O端口、数码管驱动、A/D、D/A。教学内容为简易数字电压表由3位半数码管显示、A/D电路、单片机处理电路构成了解A/D、D/A的构成及其工作原理， A/D器件的硬件、软件设计方法， A/D转换数据与电压值的对应关系以及显示设计方法。

学习情景6（交通灯与急救车设计）的工作对象为单片机I/O端口、数码管驱动、单片机定时计数器、单片机中断。教学内容为单片机外部中断的构成及其使用方法实现急救车信号中断交通灯信号实现急救车优先安全通过的设计，交通灯的工作流程及其设计方法，中断系统的工作原理及其中断现场保护、恢复功能实现，实现led简易交通灯设计，实现led簡易交通灯及急救车设计，实现数显倒计时交通灯及急救车设计。

学习情景7（三机通讯智能灯控设计）的工作对象为单片机I/O端口、数码管驱动、按键扫描识别、串口通讯。教学内容为串行通讯的工作原理及其设计方法，单片机串口的程序设计方法，三机通讯智能灯控系统由三个单片机构成，每个单片机对等相对独立，每个单片机由控制器、数码管、按键构成，当数码管实现1、2、3时按键对应分别控制单片机1、2、3对应的灯的两灭。

四、实施效果

基于学习领域的单片机应用系统设计与调试课程教学改革在湘潭医卫职业技术学院的应用电子技术专业、医疗设备应用技术专业中实施2年来，学生学习兴趣浓厚，学习积极性高，教学效果提高明显。endprint