基于功能实现理念的单片机教学方法应用研究
引言
单片机以其特有的性能优势被广泛应用于生产生活的各个领域，与人们有着密切的联系。因此，高等院校的计算机专业、电子专业一级机械专业等都开设了单片机应用技术这一课程，其目的是为了培养学生的综合运用单片机的能力。但由于该课程涉及的知识面比较广，学习存在很大的难度，在实际教学中，必须不断在实践中探索，寻找到一条学用结合的道路。
1.基于功能实现理念的单片机教学方法概述
基于功能实现理念的单片机教学方法就是将单片机系统分成一个个既可以相互应用和相互连接又各自具有独立功能的小模块，实现“化整为零”的目的，并将那些复杂难懂的电路分解、编程、语法以及指令等等，转换成简单化的编程，使电路模块能够一目了然。相关专业学生通过对这些单个的小模块进行学习，能够更加有效地掌握相关电路的操作原理和编程控制方法，通过更加系统的学习之后，能够将具有不同功能的小模块重新连接起来，实现“集零为整”的目的，最后形成一个完整的应用系统[1]。在整个学习过程当中，学生每完成一个简单的模块，都能够使他们感受到强烈的成就感，从而有效激发了他们的学习兴趣，有助于提高教学的有效性。
2.我国当前单片机教学中存在的主要问题
（1）理论与实践教学相脱节
在单片机应用技术的课堂教学中，普遍存在着理论教学与实践教学脱节的现象，教师往往以自我为中心，忽视了学生的主体地位，使学生无法主动地参与到整个教学环节当中，从而大大降低了课堂教学的有有效性，不利于培养学生的综合实践能力。哪怕安排了的实验实训课，但往往无法与课堂教学环节形成相互贯通，导致实验实训课程无法与教学内容形成有效地联系，仅仅是机械式地做实验，无法达到促进教学的效果。
（2）实验教学缺乏创新
在传统的单片机实验教学当中，教师所采用的教学方式往往比较呆板，而且形式较为单一，无法激发学生的学习兴趣。在进行实验环节时，教师往往要求学生在规定的时间内完成相同的实验，采用的都是统一的模式，步骤也是按照指导书上的规定进行，没有丝毫创新。在实验技术和实验手段方面明显比较落后，从而无法提高教学效率[2]。这样传统的教学方式，不仅无法激发学生的主观能动性，同时，极不利于学生实践操作能力和创新能力的培养，制约了学生综合能力的提升，因此，迫切需要对教学进行改革，应用基于功能实现理念的单片机教学方法开展教学是解决这些问题的有效途径。
3.基于功能实现理念的单片机教学方法的应用途径
3.1 外围驱动高级功能模块
外围驱动高级功能模块的应用具有一定的针对性，主要针对外围硬件电路而言，比如较为常见的和普遍使用的集成芯片，主要包括TLC549、DS18B20、AT24C02、DS1302、红外线遥控模块、A/D模数转换芯片以及步进电机等等[3]。这些不同类型的集成芯片虽然都有着各自的控制方法，且驱动时序毫无关联，但不管是并口还是串口，读写方法都是互通的。对于不同的集成芯片，需要建立与之相对的控制子程序和驱动，在实际课堂教学中，教师不应追求太多，但必须建立起较为典型的控制方法，比如A/D模数转换芯片和AT24C02的控制和通信具有典型性。为了避免对课堂时间造成大量的浪费，当学生掌握的部分集成芯片的控制方法之后，针对其他的集成芯片，教师只需要提供集成芯片的功能表和驱动时序，学生便可以通过相关知识建立起这些芯片的驱动子程序。这样不仅节约了时间，更为学生提供了自己动手的机会，有助于培养的知识运用能力和实践操作能力。
3.2 C语言编程与汇编语言编程融合
C语言程序主要由函数构成，具有非常丰富的数据类型，且语言十分简洁，通常情况下，针对某些大型程序，往往选择在C语言中嵌套汇编语言来实现。而汇编语言相对于C语言显得更为直观，且目标代码质量高，能够对硬件进行直接操作，能够使学生快速有效地掌握单片机的工作原理和内部结构。由此表明，C语言和汇编语言在程序开发中发挥着至关重要的作用。教师在进行这一课程内容的教学时，为了让学生更有效地理解单片机的结构，使他们形成良好的编程思维，应该首先采用汇编语言，这样更利于实现程序功能[4]。在编写键盘程序和数码管时，教师应该指导学生用汇编语言进行编写，然后再要求学生用C语言对同样功能的模块进行编写，形成横向的融合。这样一来，当学生具备了汇编编程的基础之后，便能够快速掌握C语言的功能，实现C语言程序编写，达成了这一课程教学的目的。
3.3 中断基本功能模块
在单片机应用技术课程的学习过程中，串行通信、记数/定时以及中断是学生的重点和难点，在实际教学中，教师应该从简单的INT0中断开始开展教学，然后再逐渐建立含有INT0中断的较为完整的程序框架，引导学生对中断控制寄存器IE进行模仿，自主设置TOCN，编写中断子程序，并进行中断相应过程仿真。需要注意的是，教师在设计仿真活动过程中必须做到认真细致，这样学生才能够有效掌握中断响应过程，有效避免部分学生掉队的现象。当学生掌握INT0中断的应用之后，对于INT1中断变不需要再花过多的时间讲解。针对INT0中断和INT1中断需要进行重点讲解的内容是工作方式控制寄存器TMOD，这讲解这一内容时，教师应该将此程序演示给学生看，并要求学生进行模仿，引导他们逐渐建立起包含所有中断程序及其子程序的完整框架，为了让学生有效掌握单片机程序具有可移植性，教师可以让他们自行设置所有中断的子程序，如果在电路结构不相同的情况下，在设置子程序时只需要改变单片机寄存器和端口的相关参数[5]。同时，在这一教学环节中，教师还应该引导学生建立自己的控制寄存器手册，并对控制结构和意义进行相关注释，便于在今后进行编程时能够及时查找和应用。通过这样的方式，不仅充分调动了学生的主观能动性，同时，学生通过实践操作，能够加深对课程内容的理解，实现学以致用的目的。
4.结语
综上所述，单片机应用技术是工艺技术、电路设计技术、计算机技术以及电子技术的集合，是自动化专业和电子专业等专业中的必修课程，具有较强的理论性和应用性。目前，我国单片机教学中还存在理论与实践教学相脱节和实验教学缺乏创新等一系列问题，迫切需要对教学进行改革，应用基于功能实现理念的单片机教学方法开展外围驱动高级功能模块、语言编程与汇编语言编程融合以及中断基本功能模块的教学。
