2022年整理—機(jī)械工程專業(yè)微機(jī)原理及接口技術(shù)分析

1、機(jī)械工程專業(yè)微機(jī)原理及接口技術(shù)分析微機(jī)原理及接口技術(shù)是機(jī)械工程等理工科專業(yè)重要課程。首先分析課程教學(xué)過程中存在的一些問題，并針對(duì)這些問題提出一些有效的課程教學(xué)改革和創(chuàng)新，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)。1前言隨著信息技術(shù)的開展，純機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品逐漸減少，取而代之的是集成機(jī)械和電氣技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)備。結(jié)合實(shí)際情況，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)專業(yè)選修課包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造和電氣控制自動(dòng)化兩大模塊，微機(jī)原理及接口技術(shù)課程是電氣控制自動(dòng)化模塊重要課程1。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握微型計(jì)算機(jī)根本原理及接口技術(shù)，具有一定的最小系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)能力。目前課程選擇MCS-51

2、單片微型機(jī)為主要對(duì)象，授課內(nèi)容涉及單片機(jī)硬件根底、匯編語言程序設(shè)計(jì)以及接口技術(shù)。與電氣信息類專業(yè)學(xué)生相比，機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生控制類根底知識(shí)相對(duì)薄弱。因此，考慮學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和專業(yè)水平，在教學(xué)內(nèi)容和方法等方面進(jìn)行改革，在到達(dá)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，在使學(xué)生快速準(zhǔn)確掌握該課程根本知識(shí)等方面具有重要意義2。2課程教學(xué)過程中存在的問題機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程之前3，雖然進(jìn)行了電工技術(shù)、電子技術(shù)等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，但針對(duì)性和系統(tǒng)性不強(qiáng)，在學(xué)習(xí)過程中難免存在一些難以理解和掌握的知識(shí)。目前主要有下面幾個(gè)問題。內(nèi)容多，課時(shí)少在該課程學(xué)習(xí)過程中，涉及的前期相關(guān)知識(shí)較多，從

3、而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程中的知識(shí)點(diǎn)難以掌握和消化4。同時(shí)，該課程安排在大三下學(xué)期，學(xué)時(shí)不多且包含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。大三下學(xué)期正處于學(xué)生找工作以及備戰(zhàn)考研等關(guān)鍵時(shí)期，進(jìn)一步導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的投入嚴(yán)重缺乏，很難到達(dá)預(yù)期學(xué)習(xí)效果。因此，必須對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合和精簡(jiǎn)，以保證在有限的時(shí)間內(nèi)能系統(tǒng)地開展教學(xué)工作。教學(xué)手段單一該課程存在名詞概念較多、知識(shí)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、內(nèi)容較抽象等特點(diǎn)5-6。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中一旦對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)理解不夠，就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)學(xué)習(xí)過程中存在困難。而目前采用的教學(xué)方式以教師課堂講解為主，學(xué)生參與度不高。因此要不斷調(diào)整教學(xué)方法，在有限的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)地介紹課程知識(shí)，并在教學(xué)中調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生主動(dòng)地參與教

4、學(xué)過程。實(shí)驗(yàn)工程不完善實(shí)驗(yàn)課程是該課程的重要組成局部7，目前沒有單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程，而是采用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方式。由于學(xué)生人數(shù)較多，場(chǎng)地有限，因此安排的實(shí)驗(yàn)課多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中只需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提示，輸入程序，運(yùn)行并記錄結(jié)果即可。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏獨(dú)立思考，導(dǎo)致創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力以及獨(dú)立思考能力沒有得到很好的開發(fā)和提升，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，最終導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)效果不佳。3課程教學(xué)改革和創(chuàng)新課時(shí)量有限，但是課程內(nèi)容較多、信息量大，與前期課程以及課程本身各章節(jié)之間相互關(guān)聯(lián)比擬大6,8。為了保證學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握課程相關(guān)知識(shí)，需要對(duì)當(dāng)前課程體系與教學(xué)過程進(jìn)行改革和創(chuàng)新，具體實(shí)施思路如圖1所示。下面將重

5、點(diǎn)介紹在后續(xù)的課程教學(xué)過程中需要注意的幾個(gè)方面。精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容結(jié)合專業(yè)實(shí)際情況并參考大局部兄弟院校課程安排情況，課程安排八個(gè)局部，包含七個(gè)局部的理論授課和一個(gè)局部的實(shí)驗(yàn)安排，如圖2所示。該安排對(duì)局部知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行刪除、規(guī)整和精簡(jiǎn)，如中斷系統(tǒng)章節(jié)，刪除了中斷控制器8259A教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握中斷根本概念以及8051中斷系統(tǒng)。對(duì)局部章節(jié)進(jìn)行合并，如對(duì)于存儲(chǔ)器章節(jié)不單獨(dú)設(shè)置，將其歸入并行I/O接口章節(jié)，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握單片機(jī)與外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。教學(xué)內(nèi)容中要加強(qiáng)微機(jī)在機(jī)電一體化行業(yè)的應(yīng)用教學(xué)，有利于吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，到達(dá)預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。改革課堂教學(xué)方

6、式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性是教學(xué)設(shè)計(jì)和安排的根本原那么6。筆者通過與學(xué)生交談發(fā)現(xiàn)，大局部學(xué)生在課程前期學(xué)習(xí)過程中都具有很高的積極性，也能跟上教學(xué)進(jìn)度；但是當(dāng)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)入第三局部時(shí)，發(fā)現(xiàn)該章節(jié)記憶性知識(shí)點(diǎn)比擬多，且知識(shí)點(diǎn)之間聯(lián)系較大，區(qū)分度較高。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力直線下降，學(xué)習(xí)效果非常不理想。在課堂授課過程中首先要注意把握理論深度，減少陳述性以及記憶性的知識(shí)。對(duì)局部知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸并分類介紹，如介紹MOV、MOVX以及MOVC指令時(shí)，首先應(yīng)讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)傳送的根本概覽，然后分析三種不同指令的適應(yīng)場(chǎng)合，掌握它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。其次，在授課過程中要合理拋出一些思考性問題，配合案例教學(xué)，讓學(xué)生參與其中，這樣

7、學(xué)生才會(huì)更加主動(dòng)地深入課堂。精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱，目前該課程設(shè)置了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，即匯編語言程序設(shè)計(jì)和單片機(jī)與A/D和D/A接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)。1在匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)要求學(xué)生掌握典型程序的設(shè)計(jì)方法，如分支程序、循環(huán)程序、查表程序與子程序。通過這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可掌握指令系統(tǒng)中指令集和使用方法，并對(duì)匯編語言設(shè)計(jì)思想有初步掌握。2在單片機(jī)與A/D和D/A接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生掌握單片機(jī)與ADC0809的連接方法，并根據(jù)連接方式，計(jì)算轉(zhuǎn)換芯片的端口地址。同時(shí)要求學(xué)生采用中斷方式和查詢方式，讀取EOC線上的狀態(tài)信息，從而判斷轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束。課外擴(kuò)展和畢業(yè)設(shè)計(jì)由于該課程學(xué)時(shí)較少，且學(xué)

8、院實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地受限，僅僅依靠課內(nèi)實(shí)驗(yàn)就想讓學(xué)生理解和掌握單片機(jī)根本工作原理并進(jìn)行相關(guān)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。現(xiàn)在由于個(gè)人電腦比擬普及，學(xué)生幾乎每人都配有筆記本電腦，因此可以借助虛擬仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真。這樣不僅可以節(jié)約本錢，同時(shí)不會(huì)受到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的限制，極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣和動(dòng)力。由英國LabCenterElectronics公司推出的Proteus軟件是專門用于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真的軟件9，特別適合單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真。另一方面，可建議學(xué)生購置單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板，目前開發(fā)板功能較強(qiáng)大，且價(jià)格廉價(jià)，在學(xué)生可承受范圍之內(nèi)。借助于實(shí)際開發(fā)板，學(xué)生可以更加清楚地看清和了解各元器件的全貌，有助于在后續(xù)實(shí)

9、際工程設(shè)計(jì)開發(fā)過程中快速融入。因此，在課內(nèi)教學(xué)過程中，可以積極向?qū)W生推薦這些課外學(xué)習(xí)擴(kuò)展途徑，這樣可進(jìn)一步深入將理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合起來，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中回憶課堂知識(shí)點(diǎn)，并將其應(yīng)用于系統(tǒng)開發(fā)過程，既能做到穩(wěn)固所學(xué)，又能融入時(shí)間，得到事半功倍的效果。此外，大學(xué)第八學(xué)期是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，教師可提供一些單片機(jī)相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，讓學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)，進(jìn)一步穩(wěn)固所學(xué)。豐富網(wǎng)絡(luò)資源網(wǎng)絡(luò)資源是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充10，因此可以建設(shè)課程網(wǎng)站，在網(wǎng)上實(shí)時(shí)公布最新的教學(xué)大綱、多媒體課件、教學(xué)進(jìn)度安排以及其他教學(xué)相關(guān)資料。在條件允許情況下，可建立網(wǎng)上答疑工作室，學(xué)生有問題可以在網(wǎng)上發(fā)布，其他學(xué)生和教師都可以看

10、到問題并進(jìn)行解答，最后由教師對(duì)學(xué)生的答復(fù)做出點(diǎn)評(píng)。這樣既方便學(xué)生提出問題，同時(shí)別的學(xué)生也可以參與其中，參與答復(fù)下列問題的學(xué)生可以進(jìn)一步穩(wěn)固知識(shí)點(diǎn)，有利于提高學(xué)習(xí)的動(dòng)力和樂趣。其他學(xué)生可以通過參與討論的方式檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)效果。4結(jié)語針對(duì)上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)特色和培養(yǎng)方案課程體系，分析當(dāng)前微機(jī)原理及接口技術(shù)課程教學(xué)過程中在課程設(shè)置、理論教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面存在的一些問題。針對(duì)這些問題，根據(jù)近年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出一些有效可行的課程教學(xué)改革和創(chuàng)新，以此能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，進(jìn)一步提升學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。只有不斷地進(jìn)行課程改革和探索，才能建立一套適合專業(yè)實(shí)際的課程教學(xué)方案，從而豐富教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生興趣，取得預(yù)期的培養(yǎng)目標(biāo)。內(nèi)容總結(jié)1機(jī)械工程專業(yè)微機(jī)原理及接口技術(shù)分析微機(jī)原理及接口技術(shù)是機(jī)械工程等理工科專業(yè)重