主頁 > 技術文章 > 淺析基於單片機係統開發的C程序（xù）設計教學方法探討（tǎo）2024-10-11

淺析基於（yú）單片機係統開發的C程（chéng）序設計教學方法探討

摘要：“C程序設（shè）計”課程是電子類專（zhuān）業基礎必修課，主（zhǔ）要是為（wéi）單片機編程服務，該課程的教學效果直接影響到後續單片（piàn）機課（kè）程的學習。本（běn）文結（jié）合單片機（jī）係統開（kāi）發的特點，探討了C程（chéng）序設計教（jiāo）學方法，為後續單片機（jī）課（kè）程的學習打下基礎。
　　隨著微電子技術的發展和廣泛應用（yòng），基於單片機上的係統開發（fā），C語言作（zuò）為一種高級的編程語言，越來越受到人們（men）的關注。現在，無論（lùn）是嵌入式係統開發企業還是電（diàn）子設計競（jìng）賽、畢業設計等，一般都以C語言為（wéi）主（zhǔ）要開（kāi）發工具。結合單片機的係統資源，用C語言開發（fā）符合實際工程需要的單片機係統，對於（yú）編程者來說就有重（chóng）要的意義。
　　1.C在單片（piàn）機教學中的地位：
　　C語言作為一種結構化（huà）的程序設計語言，它是（shì）程序開發工具中使用最廣泛一門編程語言（yán）。C語言具有很強的功（gōng）能性、結（jié）構性、可移植性。用C語言（yán）編寫程序比匯編更符合人們的思考（kǎo）習慣，程序開發者可以擺脫與硬件不必要的接觸（chù），更專心地（dì）考慮程（chéng）序的功能和算法而不是考慮一些細節（jiē）問題，這樣就減少了開發和調試的時間。由於它（tā）具有良好（hǎo）的程序結構，適用於模塊化程（chéng）序設計，因此（cǐ）采用C語言設計單片機應用係統程序時，采用（yòng）結構化的、自頂（dǐng）向下、逐步求（qiú）精的程序設計方法，將功能模塊化，由不同的模塊完成（chéng）不（bú）同的功能。這樣可使整個應用係統程序結構清晰，易（yì）於（yú）調試和維護。
　　2.單片機教學現狀：
　　單（dān）片機（jī）技術是現代電子工程領域一門飛（fēi）速發展的技（jì）術，是現代電子技術中的一項不可缺少的重（chóng）要（yào）技（jì）術。隨著技術的不斷進步和日益普及，單片機技術已滲（shèn）透到各（gè）個（gè）領域，影響著我們的日常（cháng）生活和工作。因此電子技術及相關專業的學生學習單片機技術越來越成為社會發（fā）展的需求。當前（qián），各大高（gāo）校的電子、計算機類專業均開設單片機課程。
　　《單片機》是我院電子係一門實踐性極強的專業（yè）主幹課程，是我校電子係重點建設課程之一，是本（běn）專業學生的必修課程。為了提高我係單片機教（jiāo）學效果，我們對單片機教學進行了大膽（dǎn）改革，使用C語言開發單片機，且課程的設計打破（pò）了（le）學（xué）科體係的框（kuàng）架（jià），將單片機和C語言的相關知識和技能按“項目”進行整合，並將《C程序設計》課程列為電子類專業核心基礎課程之一。因此，《C程（chéng）序設計》課程教學效果的好壞，將直接（jiē）影響學生後續專業課程的學習。
　　從近幾年我係《C程序設計（jì）》課程的教學（xué）效果來看，學生普遍反映該課程的學習比（bǐ）較困難，課程（chéng）的語法知識較多，理解和記（jì）憶都不太容（róng）易，即使記住了語（yǔ）法知識也不能靈活應用；不知道學習C語言究竟有何用處，學完C後不能很好地利用C進行單片機小型（xíng）係統的開發，缺乏知識的靈活（huó）應用能力。因此，根據以往單片機教（jiāo）學所（suǒ）得經驗，我覺得教師有必要在《C程序設計》課程的（de）教學過程中在以下幾個方（fāng）麵（miàn）引（yǐn）起足夠（gòu）的重視，並在教學中加以改進，為後續單片機課程的學習打下堅實（shí）的基礎。
　　3.《C程序設計》課程教學方法探索：
　　3.1上好每堂課，激發學生的（de）學習興趣
　　語言程序設計教學被認為是一種需要師生雙方改進的一門課（kè）程，因為大多數語言（yán）教材中通常先給（gěi）出一般（bān）的語法格式，然後逐步講（jiǎng）解語法要點，再（zài）給出實例。這種順序灌輸會使學生（shēng）失（shī）去學習的興趣，所以我認為在（zài）課堂教學環節應采取以學生為主體、以（yǐ）教師為主導的教學模式，要求學生自（zì）己先看有關知識點，並（bìng）識記。教（jiāo）師采（cǎi）取精講實例，在這過程中引出相關知識點，然後再（zài）舉一類似（sì）實例讓學生自己分析，鞏固知識（shí）點。教師（shī）應把主要精（jīng）力放在算法（fǎ）的分析和各語句語法（fǎ）的具體應用上，同時培養學（xué）生自學能力，采取（qǔ）互動機（jī）製，迫使學生主動學習。
　　3.2注重演示，強化實驗，提高實踐操作能力：
　　因為授課對象是一（yī）年級新生，所以教師多用通俗（sú）易懂（dǒng）的語言進行講解，多舉（jǔ）實例，使學生容易理解和消化。在教學過程中，盡量采用講解、演示方法，如在講解經典算法後，按照理論（lùn）方法所述，用DEV C++軟件進行編程演示，從（cóng）而加深學生對教學內容的（de）理解。
在教學過程中，教師應將理論（lùn）知識與實驗內（nèi）容進（jìn）行整合，根據教學內（nèi）容並結合實際應（yīng）用設置實驗（yàn）題（tí）目，讓每個學生（shēng）獨立完成。遇到（dào）學生不能（néng）解決的（de）問題，教師應利用多媒體進（jìn）行演示解決問（wèn）題的過程，從而加深學生對教學內容的理解並提高實踐操作能力。
3.3培養良好的編程風格
　　3.3.1優化程序
　　由於（yú）在（zài）許（xǔ）多工（gōng）業測（cè）控領域中（zhōng）的嵌入式係統都采用單片機開發，它們所需（xū）要的計算和控製工作日趨複雜，其中軟件的設計是最複雜和困難的，工作量大，特別是對（duì）於控製係統，設計人員需要考（kǎo）慮單（dān）片機的軟硬件資源分配，但是單片機（jī）係統是一種資源十分有限的係統。這主要表現在CPU和片（piàn）內結構簡單、程序存儲器資源的不足。因此在用（yòng）C語言進行單片機開發時，如何使用好這些（xiē）有限的資源（yuán）就（jiù）顯得十分重要。雖然C語（yǔ）言具（jù）有許多的優點，但是（shì）生成的代碼相對要長，基（jī）本多（duō）占用存儲（chǔ）空間20%—50%。因而，在“C程序設計（jì）”課程教（jiāo）學中，教師不僅要教（jiāo）會（huì）學生如何編（biān）寫程序，而且（qiě）應在（zài）教學過程中向學生灌輸優化代碼的思想，讓學生從大一開（kāi）始就有開發項目的一些經驗。
　　3.3.2合理選用數據（jù）類型
　　C語言在程序開發（fā）中提（tí）供了的豐（fēng）富的數據類型，尤其（qí）是關於用戶界麵開發和一（yī）些（xiē）動畫與圖像技術的實現。但是在開發單片機係（xì）統時，我們要按照實際需要，合理地選用數據類型。C語言中有Char等少數的（de）數據類型是機器語言直接（jiē）支持的數據類型，用此類數據（jù）類型的（de）語句所生成的代碼較短，而其它（tā）的（de）數據類型如整型（xíng）、浮點（diǎn）型等數據要有（yǒu）一定的內部程序或內部函數的支持，相對來說較複雜的數據類型（xíng）的語句生（shēng）成的代碼（mǎ）也複雜，不利於轉化成單片機的代碼。因此（cǐ），在“C程序設計（jì）“教學過程中，要向學生適當說明選擇合適數據類（lèi）型的好（hǎo）處，並（bìng）盡可能地減少程序中使用的數據類型的種類，為以後學生的單片機學習打好基礎。
　　3.3.3灌輸模塊化程序設（shè）計思想
　　在普通微型計算機上進行C語（yǔ）言程序開發設（shè）計時，隻（zhī）需考慮程序功能實現，而不必考慮程（chéng）序代碼的長（zhǎng）短。但是在單片（piàn）機上進行C語言程序設計就必須考慮係統的硬件資源，要求設計的軟（ruǎn）件程（chéng）序結構是合理、緊湊和（hé）高效的。同一任務，有時用主程序完成是合理的，但（dàn）有時需子程序效率最高，占用資源最少；有（yǒu）時並不是（shì）程序的算法越簡單、長度越短越好，由於有一些算法要調用一些（xiē）內部的子程序和（hé）函數，生（shēng）成的（de）機器代碼質量反而較低。不同的算法對（duì）程序代碼效率影響很大。因此（cǐ），在進行“C程序設計”教（jiāo）學時，教師（shī）應適當向學生灌輸模塊化程序設計的思想，在不影響程（chéng）序功能實（shí）現的情（qíng）況下可以采用一些優（yōu）化算法，並（bìng）且把程序分成（chéng）若幹（gàn）個功能獨立的模塊，為學生今後的單（dān）片機項目（mù）開發做好鋪墊。
單片機係統采用C語言開發與設計，極大地（dì）促進了單片（piàn）機在生產、生活各個領域（yù）的應用，提高了程序開發效率。因而，C語言學習效果（guǒ）的好壞（huài），對今後單片機課程的學習具有（yǒu）深遠（yuǎn）的（de）影響。除了講解C語言的基本語法外，更重要的是改善教學方法，利用（yòng）各（gè）種方法培養學生（shēng）的學習興趣，並向學生灌輸良（liáng）好的編程風格與編程（chéng）方法，為今後的單片機課程的學習打下（xià）良好的基礎。

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