《單片機應用技術 》中職配套PPT課件
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微機原理及單片機課程改革淺談
摘 要：微機原理及應用和單片機原理及應用是高校自動化、電氣自動化等信息工程類專業(yè)的重要課程。本文闡述了在微機原理及應用和單片機原理及應用兩門課程的實際教學當中所遇到的問題和同一批學生在這兩門課程的學習中遇到的疑問,給出了對這兩門課程的教學進行改革的一個初步方案，希望能對相關課程的改革提供一些參考。
關鍵詞：高等院校；微機原理；單片機；教學改革
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302(2012)07-0074-03
引 言
微機原理及應用和單片機原理及應用是現(xiàn)今大多數(shù)院校自動化、電氣自動化等信息工程類專業(yè)的重要課程。微機原理偏向于原理性的介紹，涉及的實驗比較簡單；而單片機則更偏向于應用性，涉及的實驗較多。這兩門課程的實驗過程及使用的芯片及編程的的方式非常類似。大多數(shù)院校選擇先開設微機原理的課程，在隨后的一個學期開設單片機的課程。這樣的選擇在邏輯上沒有錯誤，可畢竟這兩門課程有很大的相似之處，但又有各自的特點。微機原理和單片機的內容既相關又有明顯的區(qū)別，前后開課會使得學生可能產(chǎn)生忘了前面、記不住后面的感覺，同時兩門課的相似點又使得學生區(qū)分不清，對內容產(chǎn)生混淆。而實驗的環(huán)節(jié)，用的實驗箱不同，雖然芯片不同，學生也僅僅為做而做。在實際教學中，會經(jīng)常碰到學生提出“微機原理的匯編語言編程要分段(segment)，而單片機的匯編語言編程為何不分段”、“微機原理課里的標志寄存器有16位，為什么單片機里才有8位”等問題。此外，這兩門課一般都由同一位教師講授，教師備課時不由得對比著備課，在教學中自然把兩門課相關知識點進行描述或比較，使得單一門課程的教學時間無形中被占用。對此，以筆者實際的教學經(jīng)驗，現(xiàn)對這兩門課程的教學改革進行一些探討。
1、課程改革思路
微機原理及應用課程主要是幫助學生理解計算機的原理和結構，通過學習，使學生熟悉一款比較經(jīng)典的CPU和以該CPU為中心的總線、存儲器存儲過程等數(shù)據(jù)處理以及用匯編語言編寫程序的方法；同時，還涉及了諸如8255、8259A等一些芯片的運用及接口編程知識，微機原理及應用偏向于原理性的闡述。而單片機原理及應用課程主要是針對某類型已經(jīng)非常成熟的單片機型號，幫助學生學會如何使用單片微型機以及針對實現(xiàn)不同的功能進行編程的知識，該課程更偏向于應用。
這兩門課程的內容既有很大交叉，又有各自的特點：微機原理及應用理論更系統(tǒng)，單片機應用性更強。獨立開設兩門課程，不可避免地會出現(xiàn)知識點的重復和各自重點的缺失。由此，針對這兩門課程授課過程中的不足，筆者有了對這兩門課程進行改革的想法。即：同步開課，結合實際教授理論內容，合理分配實驗學時等。
2、教學方面
教學內容
在理論教學方面，筆者對微機原理和單片機的教學內容進行了整合。微機原理基于馮·諾依曼結構，這種理論更易于學生了解計算機體系和計算機系統(tǒng)的工作方式；單片機本質上也是計算機系統(tǒng)，只是性能弱，功能單一。因此，在理論講課過程中，應該以微機原理為主，同時針對微機原理和單片機的明顯不同，比如同是45H，在微機原理中是立即數(shù)，在單片機中是存儲的地址等，在這方面加以重點講解。微機原理的內容較多，涉及面廣，如果對知識點面面俱到，不僅時間不夠，而且學生的學習積極性肯定不高。單片機原理課程主要基于80C51單片機進行講解，并介紹單片機的特點、在片資源、匯編語言編程、片內接口及中斷、通信及A/D、D/A轉換等。在這當中，肯定會遇到一些和微機原理相沖突的地方，不論講解與否，勢必會影響到后續(xù)課程講授的連貫和流暢，因此，必須要對相關內容進行取舍。
在此，建議對于匯編語言內容，講解計算機概論的同時兼顧單片機的興起和發(fā)展；對指令系統(tǒng)的內容進行講授，同時要總結微機原理和單片機指令的異同以及寄存器的差別等；程序設計部分就放到單片機教學部分講授，因為匯編語言的程序設計方法這時并不是最重要的，而且此時的匯編程序與單片機編程的匯編程序有一定的不同，并且應用性不強。在此學生能讀懂程序或者能編寫一些小的程序就達到要求了，而在以后單片機編程的學習中，再著重教授學生程序設計的方法。同時，應當給學生指出計算機匯編和單片機編程的差異，特別是容易混淆和產(chǎn)生筆誤以及一些諸如RET/IRET等具有極大相似而又是不同從屬的指令。指令系統(tǒng)的學習也只是學習經(jīng)常使用的指令，主要通過對比的方式使學生對單片機的編程指令有更深的印象，同時對單片機的111條指令進行系統(tǒng)的分類，使學生記憶更加深刻，其他的就一筆帶過。中斷控制器8259A、DMA控制器、定時器/計數(shù)器這些內容基本一樣，就可以壓縮到一起講，然后把省下重復上課的學時投入到實驗中。串行通信的內容在原理上是一樣的，針對自動化/電氣工程及其自動化專業(yè)的學生，他們畢竟不是計算機專業(yè)的，所以微機原理方面屬于選學內容，而實際操作中，單片機的很多問題都出現(xiàn)在通信及其協(xié)議上。因此，對于波特率、串并行通信及其工作方式以及雙機通信的例子應該進行重點講解，力求學生做到熟練應用的水平，這對學生在以后的單片機課程設計或者以后從事相關的工作都有較高的實用及應用價值。而由此衍生的串行總線、總線的擴展則適當講解，目的是使學生在以后碰到相關問題時不會亂了陣腳，同時提前給他們解決相關問題的信心。
關于單片機C語言編程部分內容，雖然其應用范圍很廣，但筆者認為，自動化/電氣工程及其自動化這兩個專業(yè)都開設了C程序設計課程，為了更具有對比性和針對性，應當將這部分內容結合C程序設計課程學習，這樣的效果應該會更好。而C程序設計相對于微機原理而言相對獨立，因此筆者的另一個教改思路就是將C程序設計課程和微機原理及單片機原理課程同時開設，在上完微機原理和單片機的理論課之后、實踐課之前剛好能學到單片機的C語言編程這部分內容，這樣就能更加有效地在學生潛意識中加深匯編原理及單片機知識的印象，而且在實踐中，其“編程”部分也會有更多的選擇。而在師資配備上應該兩名教師一組，一起設計教學內容，一位教師講授微機原理和單片機內容，另一位教師講授C程序設計和單片機的C語言編程部分的內容。這樣的搭配既可以使教師的教學更具有針對性，同時也使得學生學習計算機相關課程的時間增長，易于同學接受新的計算機知識和鞏固已有的計算機知識。筆者最樂觀的估計是使學生對計算機及其編程有一個總體上的總結和認識，這不僅提高了教師的教學質量，而且提高了學生的學習效率。
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