1. 本课程校内发展的主要历史沿革
     微控制器俗称单片微机,它是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑。微控制器作为典型的嵌入式计算机系统以面向对象的实时控制为己任,不断的增加控制功能,降低成本,减小体积,改善开发环境,迅速而广泛的取代了经典的电子系统,已成为当前电子系统有效实现的手段。
    《微控制器原理及应用》课程是我校面向电类、信息类、机械类专业的一门重要专业基础课,受益面广,影响力大。对各专业培养目标的实现具有重要的作用。
    本课程于1988年在《Z80单板机原理》课程基础上面向自动化85级首次开设,主要学习MCS-48系列微控制器原理及应用技术;1990年面向自动化88级、电机电器及控制88级开设,主要学习MCS-51系列微控制器原理及应用技术;1998年面向自动化95级、电气95级、计算机95级开设,主要学习89C51系列微控制器原理及应用技术;2003年面向自动化00级、电气00级、计算机00级、电子信息工程00级开设,主要学习89S51系列微控制器原理及应用技术。到目前为止,每学年本课程开设涉及8个专业近600名学生。
    在近二十年的发展过程中,注意将科研成果和教学成果引入教学,及时跟踪微控制器技术的最新进展,不断丰富教学内容。目前,除开设《微控制器原理及应用》必修课外,还开设了《Motorola微控制器原理及开发技术》、《东芝微控制器原理及开发技术》、《凌阳微控制器原理及开发技术》、《PIC微控制器原理及开发技术》、《模糊控制技术》等多门选修课,增加了课程设计、工程实践、课外科技活动等环节,加强了学生动手实践及创新能力的培养。
    与课程配套的实验室建设近几年得到快速发展,从最初的几台套设备,发展到目前拥有51系列微控制器实验室、Motorola系列微控制器实验室、东芝系列微控制器实验室、凌阳61系列微控制器实验室和PIC系列微控制器实验室以及微控制器电脑控制板中试车间。实验室实现了开放。
    积极进行教材建设,出版了《Motorola单片机原理及应用开发技术》、《东芝单片机原理及在家用电器中的应用》、《单片机模糊控制系统设计与应用实例》。
    本课程组现有老师共有14人,其中教授5人、副教授4人、高级实验师1人,讲师1人,工程师1人,助教2人。每年本科必修课上课人数近600人、选修课上课人数近300人。
2.理论课和理论(含实践)课教学内容
2.1 课程定位与目标
    本课程是电类、近电类专业的一门重要专业基础课。通过学习微控制器硬件、软件以及接口技术,掌握微控制器应用系统设计方法,强化学生动手实践能力的培养,为后续教学环节和求职择业奠定基础。
2.2 课程知识模块顺序及对应的学时
  ·微控制器基础 8学时
  ·微控制器指令系统及程序设计 8学时
  ·微控制器输入/输出口、中断、定时与串行通讯接口 8学时
  ·微控制器系统的扩展 4学时
  ·微控制器接口技术 12学时
  ·微控制器应用系统的设计与开发 8学时
    合计 48学时
2.3 课程的重点、难点及解决办法
  ·课程的重点及解决办法
    ⑴ I/O口应用:讲透I/O断口的硬件结构,强调应用注意事项,通过实验加深理解。
    ⑵ 最小系统构成: 首先讲清硬件最小系统结构,然后给出最小系统完整程序框架,最后在实验装置上以一个简化的最小应用程序进行演示。
  ·课程的难点及解决办法
    ⑴ 串口工作过程
    ⑵ 中断嵌套概念
    上述两个难点首先通过日常生活中的典型生动事例引出概念,然后详细讲解工作过程,最后通过一个简化的应用例子在实验装置上演示以深化理解。
2.4 实践教学的设计思想与效果
   实践教学的设计思想是,巩固理论课内容,培养学生微控制器应用系统设计调试能力,紧跟微控制器技术发展,不断更新实践教学内容。
   基于此,设计了如下实践教学环节:基础性实验、课程设计、工程实践、开放性实验、课外科技实践活动。
   通过以上实践教学环节训练,使学生达到了能够根据任务要求设计制作电路板,进行软件仿真、综合调试,最后完成应用系统设计。有效的培养了学生的动手实践能力,提高了学生分析问题解决问题的能力,增强了学生的自信心,效果十分显著。
3.教学条件
3.1 教材使用与建设
    选用“十五”、“十一五”国家规划教材,高等教育出版社出版,李全利等编著《单片机原理及接口技术》,张毅刚主编《单片机原理及应用》为教科书。以51系列微控制器原版技术手册为辅助教材,经多届学生实践,效果良好。
    编写出版教材《Motorola单片机原理及应用系统开发技术》、《东芝单片机原理及其在家用电器中的应用》、《单片机模糊控制系统设计与应用实例》。已在选修课使用。其特点是突出应用、紧跟新技术发展,重点从实际工程应用角度引导学生。经选修课应用,效果良好,满足了个性化人才培养的需要,同时编写的教材也得到部分高校的选用。
3.2 促进学生自主学习的扩充性资料使用情况
  为使学生全面了解、掌握微控制器应用技术,还给学生提供下列资料:
  ⑴ 马淑华等, 单片机原理与接口技术,北京邮电大学出版社,2005.10
  ⑵ 张毅刚等,MCS-51单片机应用设计,哈工大出版社,2004年第2版
  ⑶ 霍孟友等,单片机原理与应用学习概要及题解,机械工业出版社,2005.3
  ⑷ 马忠梅等,单片机的C语言应用程序设计(2003修订版),北京航空航天大学出版社, 2003
  ⑸ 51系列微控制器原版技术手册
 (6)68HC08微控制器原版技术手册
  ⑺ SPCE061微控制器原版技术手册
  中文资料为学生自主学习奠定基础,原文资料为学生研究性学习提供了有效的帮助。
  自编了《80C51微控制器实验指导书》和《Motorola68HC08微控制器实验讲义》。满足了实验教学要求。
3.3实践性教学环境
  (1) 51系列微控制器实验室;
  (2) 摩托罗拉68HC08微控制器实验室;
  (3) 东芝TLCS-870微控制器实验室;
  (4) 凌阳SPCE061微控制器实验室;
  (5) 微芯PIC微控制器实验室;
  (6) 微控制器电脑控制板中试车间。
    上述实验室已经接待了开课学生的全部实验。并且对学生开放。良好的实验教学环境激发了学生学习微控制器的兴趣。目前,这些实验室已经成为学生课外科技活动的基地,对促进理论教学和培养学生的动手实践与创新能力发挥了重要的作用。
3.4 网络教学环境
    校园网已开通《微控制器原理及应用》精品课程网站,已将教案、课件、录像、实验指导及其他扩充性资料上网,实现了网上答疑。网络教育资源初具规模,并经常更新,运行机制良好,在教学中发挥了重要作用。
    链接了国内有一定影响的微控制器相关网站,为师生提供了方便的平台。主要网址如下:
  http://www.51c51.com 51单片机学习网
  http://www.zlgmcu.com/ 广州周立功单片机
  http://www.atmel.com/ atmel公司
  http://www.intel.com/ Intel公司
  http://www.motorola.com/ Motorola公司
  http://www.unsp.com.cn/ 凌阳大学计划
4. 教学方法与教学手段
    ·理论教学,以基础知识、基本原理为主。在课堂上,以教师为主导,学生为主体,启发式教学。同时,灵活应用多种教学方法,采用回忆提问、理解提问和应用提问等多种提问方式,引导、激发学生的学习兴趣,进而深化理解和应用。
    ·实验教学,摈弃过去实验步骤的详细讲解,要求学生独立设计及编程,提高学生学习主动性;对开放试验,在老师指导下,由学生自主选题,独立设计、独立制作、独立调试。提高了学生的动手能力以及解决实际问题的能力。
    ·课程设计环节,三人一组,灵活组合,自由选题,分工合作,提高了学生积极参与积极思考的能力,促进了学生学习能力的发展,同时培养了学生的团队协作精神。
    ·结合全国大学生电子设计竞赛和学校开展的大学生科技创新活动,定期举办专题讲座,了解学生学习及应用中存在的问题,并加以指导。鼓励学生使用微控制器开发新颖的电子产品,开阔了学生眼界、丰富了学生的知识,提高了学生的创新能力。形成良好的师生互动的课外学习环境,得到了学生的肯定。
    ·利用多媒体和现代网络手段师生互动,进行网上答疑,和学生之间交流、讨论;电子教案、习题与解答上网帮助学生课前预习、课后复习。
    ·统一考核标准,实验成绩记入课程成绩,实行实验成绩一票否决。坚持期末考卷分析总结的制度,促进教师教育思想的转变和教学方式的改进。