单片机实现的影音控制系统

蔡立娜

云南能源职业技术学院 机械与电气工程学院，云南曲靖，655000

1 整体教学设计

本设计中16学时的教学内容（表1）属于课程的综合实训项目，含单片机控制点阵显示器接口设计、语音模块设计两个教学单元。教学过程中运用Proteus仿真软件、3D PCB板打印机、Keil编译软件等教学软件及工具，完成电路原理讲解、电路图设计、功能仿真、硬件电路板焊接、调试与软件程序编写、调试等内容，学生独立实现从理论知识到实用电子产品的完整生成过程。最终成果展示效果是在点阵显示器上滚动显示“我心中国”，并配乐爱国歌曲，在授课过程中培养学生的爱国情怀。

表1 16学时课时分配表

2 教学思路

16学时的教学内容按照讲解的需要分为单片机控制点阵显示模块、单片机语音控制、联合调试、学生答辩展示四个教学单元，如图1所示。其中单片机控制点阵显示模块教学单元由LED点阵显示器接口设计、Proteus下点阵仿真、单片机实验板及点阵板焊接三个教学内容组成。授课过程要保证知识讲解、演示操作、自主练习、巡回指导、故障排查、归纳总结等环节完整清晰，并且结合教学目的选择单片机实验板、超星学习通、Proteus仿真软件、Keil编译软件等合适的教具、教学软件辅助教学，让授课内容更直观化、具体化、形象化，便于学生学习和理解理论知识，培养和掌握操作技能。

图1 16学时教学思维导图

3 部分教学工具、教学软件展示

部分教学工具、教学软件、教学平台如表2所示。

表2 部分教学工具、教学软件、教学平台展示表

4 教学效果

4.1 理论讲解到应用实例的转化过程完整

本教学过程中，先由学生自主完成了一套端口开放的单片机实验板和点阵模块的硬件焊接与调试，然后在此基础上完成影音控制系统软硬件联合调试。从理论知识到应用实例实现的过程完整清晰，顺利实现了本教学模块的教学目标。从理论教学到应用产品的转化示意图如图2所示。

图2 理论教学到应用产品转化示意图

4.2 知识到产品转化过程多样性

本教学模块中包含三种理论从知识到电路板成品的完成方式，三种方式有层次、有梯度，由易到难，逐层加深。

（1）利用第三方制作印制板，学生通过元器件焊接、调试完成单片机实验板的制作。

（2）利用万能板、飞线、元器件，学生通过元器件布局、电路原理设计、导线及器件焊接等，完成点阵模块电路板制作。

（3）利用3D PCB板打印技术，通过电路原理图、PCB绘制，打印、焊接、调试串并联电路板，将先进的前沿技术融入课堂中，加深学生对电路板制作工艺的认识。

4.3 采用了讲练结合、以练为主、适当归纳、提高实践能力的教学方法

该项目的教学过程为理实一体化教学，打破课堂理论教学和验证式实验教学的界限，教师讲解和实物演示，或Proteus仿真演示，同步让学生主动参与进来，实施以学生为主体、教师为主导的教学模式，真正做到了理论和实践的结合，从而达到了该教学模块的教学目标。最后的学生答辩环节，一方面考查学生的项目设计过程和完成情况，另一方面增强学生的勇气、自信心和演讲能力，同时答辩是学生向老师学习、请求指导的过程，有利于学生深化对教学内容的理解，增长了专业知识并为后续课程学习奠定基础。

表3 机器人171班单片机实现的影音控制系统小组积分表

4.4 课程教学融入思政元素，培养应用型技术技能人才

教学项目的完成需要团队成员细心的制作、修改、调试、再修改、再反复的过程，这就是“从做中学”，从做中体会钻研、专注、执着追求的工匠精神。同时项目要求展示效果为点阵模块滚动显示“我心中国”、语音模块配乐《我爱你中国》，在课程设计中有意识地将爱国教育等融入教学过程，在完成课程教学任务的同时，培养学生的爱国主义情怀。

4.5 利用信息化手段，激发了学生学习兴趣

充分利用了教学云平台中的信息化教学资源，唤醒学生养成预习、收集资料、分析讨论等学习习惯，激发学生的学习潜能，而教师建立在超星学习通的课程体系可以实时地发布通知、作业及考试信息，为课下实时的师生互动提供平台，并通过课前预习习题完成情况，定位学习难点，为课堂教学设计提供重要依据。

5 成果展示

本教学项目最终成果为滚动显示“我心中国”，同时配乐《我爱你中国》，激发学生的爱国情怀。单片机实现的影音控制系统成品如图3所示。

图3 单片机实现的影音控制系统成品展示图

6 教学反思

（1）结合高职人才培养的定位，要适当把握教授内容的难度，将不易于学生理解且对学生能力提升贡献不大的内容作为选讲或简单讲，多增加学生动手实践的机会，培养学生自主进行实验探究的能力。实训课程要减少讲授时间，预留足够的学生动手时间；实训任务要紧密结合理论教学内容，实时讲解理论授课中的难点问题；学生发现问题，教师给予指导，学生自主解决问题。

（2）万事开头难，要勇敢地迈出第一步。第一步易从简单的开始，然后逐步向更深层次学习，可以从建项目开始，先从最简单的点亮点阵显示器的单个像素点开始，让学生感觉一下单片机的运行，然后再逐渐增加任务难度，逐步引导学生进行自主程序设计。要注重理论知识、技能、情感等三维教学目标的落实，由身边情境、引导探究提升学生的学习兴趣。

（3）教学项目的制定多采用与生活相关的内容，例如：气体、温度、湿度、时间等，在实际问题情境中学习，学生就能直接把学习的知识应用到生活和工作中，从而有效激发学生学习的积极性和主动性。

（4）受疫情影响，单片机原理及应用课程可采用线上线下教学相结合的方式授课。学生返校前，教师通过超星云平台在线发布学习任务、学习要求、作业、测验等，并通过同步课堂、直播、速课微视频的方式进行在线讲解和答疑。学生返校后通过串讲理论知识与实验板上机操作，增强理论知识转化为实际产品的实践能力。