仿真軟件在51單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

李想+張曉東

摘 要：傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)是使用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行的，這種方式費(fèi)時(shí)且效率低，本文探討了仿真軟件在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生在單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)中的能力，因此，使用仿真軟件來進(jìn)行單片機(jī)的教學(xué)，是一個(gè)值得推廣的教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；仿真軟件；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.178

1 引言

單片機(jī)應(yīng)用是大學(xué)本科及?？菩畔㈩悺㈦娮宇?、機(jī)電類專業(yè)的一門核心課程，該課程的前導(dǎo)課程主要有計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、C語言及應(yīng)用、電路與電子學(xué)、數(shù)字電路等課程，后續(xù)課程按照不同的專業(yè)劃分，主要有RFID技術(shù)與應(yīng)用、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人等課程，由于該課程涉及到的知識(shí)點(diǎn)多且較難，因此，歷來該課程是工科類大學(xué)生的難點(diǎn)和重點(diǎn)課程之一。

2 傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)的方式

傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)方式，一般是在專門的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室里使用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和電腦等設(shè)備教學(xué)[1]。學(xué)生首先進(jìn)行單片機(jī)線路的連接，如單片機(jī)引腳和LED燈、七段數(shù)碼管、8*8點(diǎn)陣等互聯(lián)，之后使用電腦進(jìn)行軟件程序設(shè)計(jì)，在代碼編譯成功后通過數(shù)據(jù)線將編譯成功的目標(biāo)代碼hex文件寫入單片機(jī)中，最后系統(tǒng)上電，查看單片機(jī)系統(tǒng)的執(zhí)行效果。

但是傳統(tǒng)的教學(xué)方式，有很大的不足之處，主要有以下幾方面：

（1）一般的實(shí)驗(yàn)室的面積有限，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)綜合系統(tǒng)（包括一臺(tái)電腦）只能放8到10套，而一個(gè)班的學(xué)生一般在35到50人，每個(gè)人操作的時(shí)間有限；

（2）由于單片機(jī)的前導(dǎo)課程之一是電路與電子學(xué)，而在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室連接線路時(shí)，需要使用該前導(dǎo)課程的相關(guān)知識(shí)，但有些學(xué)生的相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備不充分，因此連接線路易出錯(cuò)；

（3）物理連線和目標(biāo)程序?qū)懭氲冗^程，占用了大量的課堂時(shí)間。

3 在單片機(jī)教學(xué)中使用仿真軟件

由于傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)方式存在諸多不足之處，因此我院信息工程學(xué)院、機(jī)電工程學(xué)院等開設(shè)單片機(jī)應(yīng)用課程的院系使用了新的教學(xué)方式，即使用仿真軟件來進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用課程的教學(xué)。

在實(shí)際的教學(xué)中，對(duì)于硬件系統(tǒng)，使用Proteus進(jìn)行仿真，而對(duì)于軟件部分，則使用傳統(tǒng)的Keil軟件來進(jìn)行編程[2]。

這樣則可以把該課程的教學(xué)從單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室移到計(jì)算機(jī)機(jī)房中進(jìn)行，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)機(jī)房一般擁有計(jì)算機(jī)的數(shù)量都在50臺(tái)以上，因此一個(gè)班的學(xué)生可以每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，避免了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室人多實(shí)驗(yàn)臺(tái)少的情況[3]。同時(shí)，減少了連線時(shí)間，提高了學(xué)習(xí)的效率。

4 使用仿真軟件在單片機(jī)應(yīng)用課程中的教學(xué)實(shí)例

在實(shí)際的教學(xué)中，采用的教材是電子工業(yè)出版社出版的《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）》，該教材是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，每一個(gè)章節(jié)即為一個(gè)具體的任務(wù)，授課時(shí)首先由老師講解演示具體的實(shí)驗(yàn)，之后學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，然后講解相關(guān)的理論，這樣的教法，學(xué)生普遍反映比先理論后實(shí)驗(yàn)的方式學(xué)習(xí)效率要高很多。

本文以一個(gè)LED燈亮的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)流程來闡述仿真軟件的應(yīng)用。

首先由教師演示LED燈亮的效果，引起學(xué)生的興趣，接著教師帶領(lǐng)學(xué)生一起使用Proteus軟件來進(jìn)行硬件部分的仿真，涉及到的主要硬件有51單片機(jī)，LED燈，電源，電阻等元件。

接著對(duì)于通用的元件，如單片機(jī)，LED燈等，可以直接告訴學(xué)生在Proteus中這些元件的名稱，然后直接畫出，而對(duì)于電阻，以及后續(xù)章節(jié)的諸如七段數(shù)碼管，8*8點(diǎn)陣等元件，則可以讓學(xué)生自行到百度上搜索具體的名稱，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的搜索能力，另一方面可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

在Proteus中的硬件電路畫好后，接著學(xué)生便可以在Keil中進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)流程相同。

在Keil中編寫好軟件后，學(xué)生進(jìn)行編譯，產(chǎn)生最終的目標(biāo)代碼hex，然后在Proteus中將此hex文件導(dǎo)入到單片機(jī)中，最后點(diǎn)擊Proteus左下角的開始按鈕，即可觀看仿真效果。

5 結(jié)論

本文探討了使用仿真軟件在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用，近年來，我院在單片機(jī)的教學(xué)、比賽、學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面均使用仿真軟件來進(jìn)行，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生在單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)中的能力，因此，使用仿真軟件來進(jìn)行單片機(jī)的教學(xué)，是一個(gè)值得推廣的教學(xué)方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C 語言版）[M].電子工業(yè)出版社，2009.

[2]吳險(xiǎn)峰.51單片機(jī)項(xiàng)目教程（C語言版）[M].人民郵電出版社，2016.

[3]李江全等.單片機(jī)：通信與控制應(yīng)用編程實(shí)例[M].中國(guó)電力出版社，2012.