浅谈高职物联网专业《单片机应用技术》课程的改革思路

张　联

（湖北仙桃职业学院 湖北仙桃 433000）



浅谈高职物联网专业《单片机应用技术》课程的改革思路

张联

（湖北仙桃职业学院 湖北仙桃 433000）

摘 要：目前物联网备受各界关注，在高职物联网专业的课程体系中，《单片机应用技术》占非常重要的地位。为了学好该课程，应首先学好MCS-51单片机打好基础，然后过度到以MCS-51为内核的无线射频单片机，以满足物联网专业的需求。整个授课过程中采用项目导向、任务驱动的教学方法，充分调动学生的主观能动性，培养学生多方面的能力，为将来实习就业打下坚实的基础。

关键词：物联网 无线射频单片机

物联网（The Internet of things）是新一代信息技术的重要组成部分，是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。作为国家倡导的新兴战略性产业，物联网备受各界重视，并成为就业前景广阔的热门领域，我院于2013年开设了“物联网应用技术”专业。我院物联网专业主要面向物联网无线通信类的相关企业，主要培养掌握具有物联网应用技术专业必备的基础理论也专业知识，从事物联网智能控制、工程布线、传感器安装与调试、物联网产品安装与调试和相关软件产品设计的高技能高素质人才。根据物联网应用技术专业人才培养目标制定了课程体系，《单片机应用技术》课程理所当然成为物联网智能控制领域的专业核心课程。

《单片机应用技术》在物联网专业课程体系中处于非常重要的地位，所以课程组商议决定按照如下思路进行该课程的授课。

一、先选择MCS-51单片机，学习简单单片机应用系统设计方法

在电子、自动化等相关专业中，《单片机应用技术》的课程体系、教学内容已经相对成熟，有较好的基础。物联网专业的《单片机应用技术》课程开设于第三学期，此前学生没有接触过任何处理器，因此选择相对门槛低、成本低、技术成熟的MCS-51单片机作为基本载体，学习MCS-51单片机的内外部结构、I/O口应用、中断系统、定时/计数器、串口通信等单片机基本资源。

在授课过程中，采用项目导向、任务驱动教学法。首先带领学生一起了解项目中各个任务的具体要求，然后向学生展示项目中各任务的结果，使学生对项目任务的要求有非常直观、清晰的认识。了解了项目任务的要求之后，学生在教师的指导下完成项目的全部操作，在此过程中掌握相关知识点。在整个项目实施的过程中，学生全部或部分独立组织、安排学习行为，解决项目实施过程中遇到的困难。在此过程中以学生为主体、教师为主导，不再是简单地让学生按照老师的安排和讲授去得到最后的结果，而是在教师的指导下学生自己去寻找得到这个结果的途径，最终得到结果，并进行展示和自我评价，学习的重点在于过程，在这个过程中老师不再占主体地位，而是学生学习过程中的引导者和监督者，使学生的各种能力都得到了锻炼。这样既调动了学生的积极性，又有良好的教学效果。

为了进一步提高学习效率，采用虚拟实践和实际硬件实践相结合的方法进行教学。在实际硬件实践之前，先采用Proteus软件进行虚拟实践开发。Proteus软件是英国Labcenter electronics公司研发的EDA软件，该软件不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计与仿真平台，更是目前世界上教为先进、完整的单片机应用系统的设计与仿真平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码级调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB完整的电子设计、研发过程。Proteus软件支持外围数电/模电与处理器的协同仿真，真正实现了虚拟物理原型功能，在目标板还没有投产前，就可以对设计的硬件系统功能、合理性和性能指标进行充分调整，并可以在没有物理目标板的情况下，进行相应软件的开发和调试，进行完全的虚拟开发，明显提高开发效率，降低开发风险。

二、再选择以MCS-51为内核的无线射频单片机加强学习，以满足物联网专业的需求

有了MCS-51单片机基础之后，再来学习以MCS-51为内核的无线射频单片机，学生接受起来就会比直接学习无线射频单片机容易得多。无线单片机内核目前已有8051、MSP430、ARM CortesTM-M3等多种内核，面向高职学生，可以选择TI公司的cc2530单片机。cc2530有增强型51内核，且具备ZIGBEE无线通信技术，将传统单片机与无线传感网络通信合二为一，突出网络协议的组成及实现、无线传感器数据的采集和处理，并加强各种接口的驱动编程。教学内容所选取的项目中依次包含cc2530的I/O口应用、中断系统、定时/计数器、串口、A/D、D/A、点对点通信、Z-STACK组网等内容，最后一个项目中即可实现一个完整的物联网应用，增强学生对物联网实际项目开发和应用的理解。

在授课过程中使用一块cc2530目标电路板（目标电路板上集成了常用的传感器模块，所有模块的管脚都可以引出，方便学生进行二次开发）和IAR软件进行项目的开发，学生根据项目的具体内容，搭建简单的外围硬件电路，这样即可以使所选用的项目根据实际情况不断地更新调整，又满足了学生课程设计和科研的需要。

在这个阶段，依然采用项目导向、任务驱动的教学方法，充分发挥学生的主观能动性、培养学生的实践动手能力、培养学生遇到问题解决问题的工程能力。

结束语：

先学习MCS-51单片机，再学习以MCS-51为内核的无线射频单片机，即掌握了单片机应用系统的设计方法，又将单片机与无线传感网络通信整合，使物联网应用技术专业的《单片机应用技术》课程前承操作系统、无线通信、网络基础、C、JAVA、传感器数据采集与处理等课程，同时后启嵌入式等课程，突出了该课程在整个课程体系中的核心地位，能切实提高学生技能水平、创新能力和接收最新应用技术的敏锐性，为学生实习和就业打下坚实的基础。