基于CDlO微控制器类课程应用与开发研究.docVIP

基于CDlO微控制器类课程应用与开发研究 　　摘要：本文首先介绍了单片机和微控制器课程的开设情况，然后对微控制器系统环境下的应用情况进行了分析和归类，最后对微控制器课程的CDIO工程项目的开发进行了开发研究和探讨，认为CDIO符合高职高专院校教育教学改革的方向，值得推广。 　　关键词：CDIO；微控制器课程；单片机课程；应用情况；开发研究 　　中图分类号：TP311　文献标识码：A　DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2012.01.040 　　引言 　　单片机(“Single Chip Microcomputer”，即单片微型计算机)简称SCM，确切的可称为单片微控制器，它是微型计算机的一个重要分支。单片机因其内部硬件结构和指令系统主要是针对自动控制应用而设计的，所以人们习惯称之为微控制器MCU(Microcontroller Unit)，我院的应用电子、微电子技术、电子工艺、电子信息、软件技术、自动化和电气自动化、机电一体化等专业都开设了单片机或微控制器课程；由于用单片机可以很容易嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此单片机也叫嵌入式微控制器(Embedded MCU)；通常把嵌入某种微处理器或单片机的测试和控制系统称为嵌入式控制系统，它在航空航天、机械电子、家用电器等各个领域都有广泛应用，特别是家用电器领域是其最大的应用领域。嵌入式技术和嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可以裁剪，随时可能引起人们的创作灵感，尤其适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。单片机作为一种嵌入式芯片，尤其是初学者入门常接触的8位单片机一直广泛应用于各种智能化产品之中。 　　1微控制器课程介绍 　　笔者从事单片机(即微控制器)课程的教学已有若干届了，之前从事过很多次的单片机相关课程的教学，如《微机原理及应用》、《汇编语言程序设计》、《办公自动化设备使用与维护》等课程的理论教学及相关实验实训操作，而只有单片机课程更易强烈地引起学生的直观感觉和浓厚的兴趣，其中与可视化的嵌入式应用系统仿真实验实训开发工具PROTEUS ISIS和语言调试开发工具Wave 6000或KeilμVision 3，及实施多媒体项目化教学有着很大很直接的关系。 　　单片??是一种采用简单的硬件结构、复杂而灵活多变的软件系统来完成设计的通用型产品。所以，我们在教学中就要以学生自主学习为主，教师教学辅导为辅。教学时适当增加有关单片机的硬件设计的仿真和实现很有必要。例如增加LED/LCD控制电路、键盘电路、串口通信电路等等。先用PROTEUS仿真实现后，然后鼓励学生在面包板上实现，实现前多去查阅相关资料，当学生亲手完成了一个又一个项目的设计和制作要求，并且看到仿真的实际效果时就会充满成就感，这样就会不断激发学生学习和进取的兴趣。正像人民教育家陶行知所言“先生的责任不在教，而在教学，而在教学生学”，即教学是在学生的学习过程中体现的。实践证明，通过电路仿真和硬件设计实现可以有效地激发学生学习单片机的积极性。 　　为了取得单片机或微控制器课程的良好的教学效果，必须要做到以下几点： 　　(1)选择适合的编译语言(C语言)和编译软件 　　在编程语言选择上，传统的单片机教学多采用汇编语言，因为汇编语言比较紧 　　，编译后生成的目标代码比较短小，执行速度快，而且可以直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互，通常具有如下一些优点：1)能够直接访问与硬件相关的存储器或I/0端口；2)能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制；3)有助于学生更清楚地了解单片机的结构。但是汇编语言的指令多，不便记忆，可读性和可移植性较差，对于高职高专学生的学习效果较差。随着现代电子技术的发展，几乎各种品种的单片机厂商都相继发布了C语言开发工具。如Keil μ Vision 3，MedWin V3.0(国产的)编译工具等，C语言既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的优点，C语言编程逐渐成为高职高专院校单片机或微控制器教学的新宠。C语言功能齐全，易于让初学者接受，适用于多种机型，可读性和可移植性强，便于程序功能的创新和扩展。 　　(2)精选优质教材： 　　我们选择教材要根据高职高专学生的特点，本着“因材施教”的原则，选择理论知识简明，实践操作易于接受的项目任务式的教材较为理想，这类教材基本上都是立足于生产、生活实际，从简单的应用入手，以实践过程和实验现象为主导，引导学生步步深入，逐渐学会完成一个一个的单片机或微控制器的实际项目的仿真和实现。为了方便教学，我们选择了北京大学出版社出版的张秀国的《单片机C语言程序设计》等书。 　　(3)电路分析与实物仿真软件的选用 　　Proteus是英国Labcenter E