《單片機應用編程與仿真》課程實踐教學現(xiàn)狀和思考

摘 要：《單片機原理》、《單片機原理及接口技術》等課程是大中專院校電子類專業(yè)實踐性、應用性和工程性很強的專業(yè)基礎課。通過對《單片機應用編程與仿真》課程實踐教學現(xiàn)狀分析，提出了相關的教學建議。

關鍵詞：單片機應用編程與仿真；現(xiàn)狀分析；教學建議

單片微型計算機（MCU）經過多年的發(fā)展，在性能上有很大的進步，在型號上發(fā)展到上千種類，已經廣泛應用于人類社會生活的各個領域。單片機課程已經成為高校計算機、自動化、測控以及電子信息工程等專業(yè)的重要課程。該課程是一門理論性和實踐性都很強的課程，在實際教學中，應將理論教學和實驗教學緊密結合。從加強學生能力培養(yǎng)的要求來看，這類課程僅在課堂上講授基本原理是不夠的，必須在教學中加強實踐環(huán)節(jié)，開設一定數(shù)量的高質量配套實驗課或獨立的實驗課程，讓學生有足夠的實踐機會。那么對于單片機實驗教學環(huán)境建設就相應提出了較高要求。

一、課程教學現(xiàn)狀分析

目前，在單片機教學中普遍存在著一些問題。

1.單片機課程往往多以理論為主，實驗為輔的教學形式。實驗也多是進行驗證性實驗。實驗現(xiàn)在普遍采用“實驗箱”，學生在做實驗時都是按指導書上現(xiàn)成的資料，編譯現(xiàn)成的程序，很少有同學去分析編程的原理和實驗程序的流程，更談不上去修改和完善。對于單片機電路也只是按實驗指導書在實驗箱上做簡單的連線，沒有一個整體的電氣原理圖概念，最終還是不會設計電路，甚至連基本的電氣原理圖都讀不懂。但單片機是一門實踐性很強的學科，只學習理論不做實驗練習，很難真正地把單片機方面的知識理解掌握，很難真正成為單片機應用領域的高級人才。

2.學生實驗時也存在著諸多限制，單片機實驗室由于存在著場地和時間有限等問題，學生除了上課外，平時很難有機會實踐。個人配備單片機編程實驗開發(fā)系統(tǒng)，因成本較高，很多學生無法承受。同時一般單片機實驗箱由于是成品，學生很難參與到其中的細節(jié)設計中去，一般單片機實驗箱也只是起驗證實驗的作用，學生動手能力很難得到訓練與提高。

3.教學過程中應用的單片機編程軟件都是封裝后發(fā)布，學習者根本不了解單片機編程器的工作原理，對于大多數(shù)的編程器軟件只會簡單的操作，不利于激發(fā)學生學習的積極性。

二、解決措施

1、構建單片機編程仿真實驗系統(tǒng)得的必要性和類型選擇

構建開放源代碼、低成本、易更新的單片機編程仿真實驗系統(tǒng)，對我國單片機領域人才的培養(yǎng)和單片機課程的教學具有重大的現(xiàn)實意義。它不僅可以顯著降低實驗設備投資，而且將培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和探索精神，為單片機課程實驗教學帶來革命性的變化。

早期，人們曾把邏輯分析儀作為單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)工具來使用，但功能有限只能用于簡單的單片機系統(tǒng)；對于復雜的單片機系統(tǒng)，可以使用微型計算機來進行應用開發(fā)，把能開發(fā)單片機的微型計算機稱為微型機開發(fā)系統(tǒng)MDS（Microcomput Development System）：此外，還有專門的單片機開發(fā)系統(tǒng)，稱為在線仿真器ICE（In Circuit Emulator），通過它可以進行單片機應用系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)和EPROM寫入。完整的單片機開發(fā)和實驗系統(tǒng)應包括微型計算機、編程器（又叫燒錄器）、仿真器、實驗電路板等。當今流行的計算機都能滿足單片機學習與開發(fā)的要求。編程器用于把編譯好的程序寫入單片機的ROM里面，把寫好后的芯片插到實驗板上面進行試驗。單片機仿真器用來實時仿真調試單片機程序及硬件電路，隨時發(fā)現(xiàn)問題，修改程序，提高編寫程序的效率。硬件實驗板，作為單片機實驗的外圍電路部分，可以進行相關實驗電路的單片機編程仿真實驗，測試單片機程序能否實現(xiàn)實驗電路的功能。

當今比較流行的單片機編程仿真實驗系統(tǒng)，一般都是集編程、仿真、實驗于一體，綜合功能極強。在互聯(lián)網上，設計開發(fā)單片機實驗教學儀器的個人網站也是一種比較好的選擇。

2、Keil C5 l集成開發(fā)環(huán)境和Proteus軟件的引入和使用

Keil C5 l集成開發(fā)環(huán)境uVision3是基于80C51內核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內嵌多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從工程建立和管理、編譯、連接、目標代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程。尤其C編譯工具在產生代碼的準確性和效率方面達到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發(fā)大型項目時非常理想。由于Keil本身是一個純軟件的東西，還不能直接進行硬件仿真，必須連接上面所述的在線仿真器硬件才可以進行仿真。Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、i2c調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PICl2系列、PICl6系列、PICl8系列、Z80系列、HCll系列以及各種外圍芯片。Proteus硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前

狀態(tài)。

參考文獻

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作者簡介

朱建斌（1980-）江西南昌人，碩士，專業(yè)：電子信息工程.