Proteus與Keil在單片機(jī)教學(xué)中的運用

彭莉

摘?要：單片機(jī)作為一門純工科類課程，對學(xué)生的邏輯思維與學(xué)習(xí)背景都有著嚴(yán)格的要求，再加上單片機(jī)的理論知識具有較高的抽象性，在教學(xué)過程中潛移默化的加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，單片機(jī)過長的學(xué)習(xí)周期與對枯燥乏味的基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)也會在一定的程度上打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。本文分析了單片機(jī)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，倡導(dǎo)通過實際案例，利用Proteus與Keil軟件的實踐運用來展現(xiàn)單片機(jī)課程的魅力所在，旨在加強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提升。

關(guān)鍵詞：Proteus;Keil;單片機(jī)教學(xué)

引言

單片機(jī)課程具有非常強的理論性與實踐性，并與專業(yè)后續(xù)課程教學(xué)的開展實施有著緊密的聯(lián)系，具有較強的實用性，其應(yīng)用范圍也非常的廣泛。隨著“物聯(lián)網(wǎng)+”概念的提出，近年來世界各國都加大了對物聯(lián)網(wǎng)的研究，并在智能交通、環(huán)境監(jiān)測、樓宇燈光等方面有了可觀的成效。物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)離不開單片機(jī)技術(shù)，因此，單片機(jī)課程除了在工科院校的電子類專業(yè)開設(shè)有以外，越來越多的工科專業(yè)也開始將單片機(jī)作為專業(yè)必修課程。雖然單片機(jī)在實踐中的應(yīng)用非常廣泛，但與此同時，在單片機(jī)的教學(xué)過程中也出現(xiàn)了許多現(xiàn)實問題。

單片機(jī)作為一門工科類課程，在教學(xué)的實施過程里，教師通常是以課件與教材宣講的方式來講解基礎(chǔ)內(nèi)容，加上單片機(jī)的原理與基礎(chǔ)內(nèi)容知識具有較高的抽象性，學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)的初期會遇到很多困難，學(xué)習(xí)周期也相對較長，學(xué)習(xí)過程也非常的枯燥。單片機(jī)基礎(chǔ)知識的具體化實現(xiàn)也較為困難，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，單片機(jī)教學(xué)中的實踐環(huán)節(jié)需要使用到硬件試驗箱，這就意味著校方既要采購大量設(shè)備，又要開展設(shè)備維護(hù)工作，增加了教學(xué)成本與實驗成本。還會導(dǎo)致實驗內(nèi)容單一，缺乏靈活性和創(chuàng)新性，不利于學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)。

Proteus與Keil軟件的出現(xiàn)，完美的解決了實驗器材稀缺的問題，讓學(xué)生與教師能夠在這兩個軟件上面進(jìn)行仿真實驗，實現(xiàn)實踐操作的練習(xí)。雖然在單片機(jī)的教學(xué)過程中，基礎(chǔ)知識與課本上的案例非常的枯燥與抽象，而一旦在軟件中實現(xiàn)，就會變得有趣，變得直觀。

1.Proteus和Keil

Proteus和Keil是實現(xiàn)單片機(jī)仿真教學(xué)的重要軟件，Proteus源于英國的Lab center公司，是一款EDA工具軟件，同時這也是一款單片機(jī)愛好者、單片機(jī)專業(yè)教師、單片機(jī)開發(fā)者們所青睞的軟件。Proteus軟件既能夠滿足原理圖的設(shè)計與電路的分析，還能夠有效的達(dá)成外圍電路與軟件程序的程序調(diào)試，Proteus是一個三合一的軟硬件設(shè)計平臺，囊括了PCB設(shè)計軟件、虛擬模擬型仿真軟件與電路仿真，也是當(dāng)前單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的最佳仿真平臺，Proteus還能實現(xiàn)第三方編譯的功能，并為其提供調(diào)試環(huán)境，包括Keil、IAR與Wave6000等軟件。

Keil軟件源于美國，是由Keil Software公司所開發(fā)的一套基于51單片機(jī)系列的單片機(jī)使用C語言進(jìn)行編程的系統(tǒng)。由于C語言相較于匯編語言，具有更多的優(yōu)勢與特性，所以既容易學(xué)習(xí)，又方便使用。與此同時，Keil具備宏匯編、庫管理、C編譯器、連接器與仿真調(diào)試器在內(nèi)的諸多功效，這些部分的組合依靠于一個集成開發(fā)環(huán)境。通過有效的對Proteus和Keil進(jìn)行結(jié)合，用Keil來編寫程序，用Proteus進(jìn)行仿真實驗，將Keil中所編寫的程序編譯為芯片所需要的Hex文件，嵌入仿真電路圖中，實現(xiàn)單片機(jī)的各種功能。

2.教學(xué)案例

單片機(jī)的教學(xué)過程雖然較為枯燥，但單片機(jī)的仿真實驗卻是一個非常有趣的過程。每一個案例都會涉及到許多的知識點，也有其自身的趣味性。本次選用的教學(xué)案例是通過Keil軟件來編程，通過Proteus軟件來繪制仿真電路圖，實現(xiàn)數(shù)碼管數(shù)字顯示的循環(huán)變化，在點擊運行按鈕以后，數(shù)碼管中數(shù)字的顯示從0到F循環(huán)變化。

2.1 原理圖的畫法與軟件程序的編寫

單片機(jī)課程的教學(xué)既涉及到了硬件設(shè)計的知識，又牽扯到了軟件設(shè)計的知識，因此硬件原理圖的畫法與軟件編程是單片機(jī)教學(xué)中的兩個基本點。在Proteus中畫硬件圖時首先要導(dǎo)入相關(guān)的元件庫，導(dǎo)入庫后在Pick Devices中搜索相關(guān)聯(lián)的元件，本次需要的元件包括電源、接地線、LPC124、74HC573、電阻以及數(shù)碼管，按照書中的案例或相關(guān)要求畫好硬件原理圖。

在Keil中編寫軟件程序，首先需要打開Keil軟件，新建工程，再保存到相應(yīng)的目錄，之后開始新建項目并添加到工程中，在軟件書寫完畢后進(jìn)行編譯，編譯無錯誤后在導(dǎo)出程序的Hex文件，添加到Proteus的原理圖中，點擊運行。

2.2 Proteus與Keil的調(diào)試

（1）按照要求在Proteus軟件中畫好仿真原理圖，并使用Keil按照步驟完成軟件程序的編譯，生成Hex文件，并添加到程序中。

（2）在Proteus的仿真環(huán)境里將文件下載到LPC2124單片機(jī)里。

#include"LPC21xx.h"

const unsigned char LEDSEGCODE[]=

{

0x3F，0x06，0x5B，0x4F，0x66，0x6D，0x7D，0x07，0x7F，0x6F，0x77，0x7C，0x39，0x5E，0x79，0x71

};

void Delay_250uS（void）

{

unsigned int i;

i=900000;

while（i--）;

}

int main（void）

{

unsigned int j = 0;

PINSEL0=0x00000000;

PINSEL1=0x00000000;

IO0DIR|=（0xFFFF<<0）;

while（1）

{

IO0CLR|=0xFF;

IO0SET=（LEDSEGCODE[j]<<0）;

j++;

if（j==16）j=0;

Delay_250uS（）;

}

}

結(jié)束語

本次教學(xué)案例結(jié)合了Proteus與Keil的使用，能夠直觀的讓學(xué)生感受到單片機(jī)知識的學(xué)習(xí)與仿真實驗的樂趣，加強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。Proteus與Keil軟件的出現(xiàn)有效的降低了教學(xué)成本與實驗成本，還能夠讓學(xué)生與教師進(jìn)行各種不同的仿真實驗，靈活的實現(xiàn)了單片機(jī)教學(xué)中的實踐操作環(huán)節(jié)，而且Proteus與Keil軟件具有很高的容錯性。使用Proteus與Keil軟件既能加強鞏固學(xué)生的理論知識，還能增強學(xué)生的實踐操作能力，為后續(xù)課程的開展打下了堅定的基礎(chǔ)。因此，Proteus與Keil軟件應(yīng)當(dāng)作為單片機(jī)課程教學(xué)過程中的軟件基礎(chǔ)，成為單片機(jī)教學(xué)中的基礎(chǔ)的教學(xué)軟件。

參考文獻(xiàn)

[1]?楊艷霞，張妮.Proteus+keil在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子測試，2020（09）：131-132.

[2]?朱品偉，趙俊杰.Proteus仿真軟件在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].江蘇理工學(xué)院學(xué)報，2017，23（04）：119-123.

[3]?王影，劉麒，高德辛，倪晉超，楊斌，李碩.基于現(xiàn)場教學(xué)的單片機(jī)教學(xué)改革[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報，2017，34（08）：29-33+37.

[4]?周偉輝，周亞平，萬心悅，雷伯錄.基于虛擬仿真技術(shù)的《單片機(jī)原理與技術(shù)》的教學(xué)改革探析——以東華理工大學(xué)長江學(xué)院為例[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（03）：159-160.

[5]?張新亮.信息化時代背景下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用[J].課程教育研究，2019（46）：28-29.