單片機(jī)仿真在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與探討

梅霆

摘 要 單片機(jī)的實(shí)踐環(huán)節(jié)需要學(xué)生通過方案設(shè)定、編程以及下載，從而達(dá)到驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的目的。Peoteus仿真軟件提供了一系列單片機(jī)以及外圍設(shè)備，便于學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求，選擇相關(guān)的元器件，進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)以及編程下載，從而達(dá)到很直觀地顯示設(shè)計(jì)結(jié)果，便于學(xué)生將單片機(jī)理論和設(shè)計(jì)實(shí)踐相結(jié)合。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)；實(shí)踐教學(xué)；Proteus

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）06-0044-02

Abstract The practice of SCM requires students to setting project， program and download through the program， so as to achieve the

purpose of verifying the results of the experiment. Peoteus simula-tion software provides a series of SCM and peripheral equipment， can facilitate the students according to the requirements of design， selection of the components， principle diagram design， and progra-mming download， so as to achieve the display design result is intui-tive， convenient for the students to the single theory and practice of combining mechanism design.

Key words SCM； practice teaching； Proteus

1 引言

單片機(jī)原理課程在通信、電子、電氣以及自動(dòng)控制等專業(yè)中被廣泛開設(shè)，由于這類課程偏重于實(shí)踐能力，因此在授課階段的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)由于學(xué)時(shí)數(shù)的要求，很難達(dá)到學(xué)生對(duì)該課程的一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，只能大致了解一些基本概念，需要在后續(xù)的實(shí)踐課程中加強(qiáng)動(dòng)手能力。通常情況下，大部分單片機(jī)實(shí)踐性環(huán)節(jié)采用實(shí)驗(yàn)板或者試驗(yàn)箱來(lái)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，但是實(shí)驗(yàn)板或者試驗(yàn)箱的硬件系統(tǒng)已經(jīng)固化，學(xué)生不能隨意更改，不利于自由發(fā)揮。同時(shí)由于使用次數(shù)較多，導(dǎo)致出現(xiàn)元器件損壞、配件缺失等一系列管理問題。采用仿真軟件進(jìn)行單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)是一種便于管理、比較先進(jìn)的教學(xué)手段和方法，利于提高教學(xué)質(zhì)量。

Proteus是一款已經(jīng)廣泛應(yīng)用于單片機(jī)教學(xué)和仿真實(shí)驗(yàn)的軟件，并且已經(jīng)開發(fā)出基于Proteus的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。自從Proteus6.4 SP2軟件支持8155和8255等接口芯片的系統(tǒng)仿真后，它在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用更為廣泛，并且后續(xù)的版本中添加了更多的器件，更加便于學(xué)生自主開發(fā)設(shè)計(jì)。但是軟件配套的實(shí)驗(yàn)例程還是較少，針對(duì)這個(gè)問題，需要設(shè)計(jì)一個(gè)系列題目，便于學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 設(shè)計(jì)題目的設(shè)置

根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)生設(shè)計(jì)要有不同的側(cè)重點(diǎn)，例如：對(duì)于通信專業(yè)的學(xué)生，需要學(xué)會(huì)如何通信，所以開設(shè)單片機(jī)串行通信等題目，便于學(xué)生了解通信協(xié)議的重要性；對(duì)于信號(hào)處理專業(yè)的學(xué)生，需要多了解信號(hào)的產(chǎn)生以及處理，所以可以開設(shè)函數(shù)發(fā)生器以及語(yǔ)音的錄音或者回放等題目；對(duì)于控制專業(yè)的學(xué)生，可以開設(shè)一些家電控制類題目，如洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)以及電子琴的設(shè)計(jì)等；另外還可以開設(shè)一些常規(guī)的單片機(jī)使用控制類的通用題目。目前基于Proteus軟件可以開設(shè)的設(shè)計(jì)題目如表1所示。

3 設(shè)計(jì)要求

由于實(shí)踐性類的課程開設(shè)在學(xué)生大二或者大三階段，需要考慮學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備能力，并激發(fā)他們自主查閱資料的能力以及自主設(shè)計(jì)能力，需要由淺入深地開展設(shè)計(jì)，因此對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)要求也需要分等級(jí)考核。

對(duì)于學(xué)生的選題，最基本的考核為：1）選擇合理的原理圖，基本達(dá)到選題要求；2）選擇合理的原理圖，達(dá)到并超過選題要求；3）設(shè)計(jì)完成全部電路原理圖，并能完成選題的程序功能仿真的基本要求；4）根據(jù)選題可以發(fā)揮要求。

對(duì)于優(yōu)秀的學(xué)生，在完成基本考核的基礎(chǔ)上，可以有更進(jìn)一步的考核指標(biāo)，比如：1）完成對(duì)硬件實(shí)驗(yàn)板的測(cè)試，排除故障，建立完好的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；2）在完成基本項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，完成具有創(chuàng)新內(nèi)容的功能（用仿真器）；3）在完成基本項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，完成具有創(chuàng)新內(nèi)容的功能（不用仿真器）；4）利用實(shí)驗(yàn)板資源完成指導(dǎo)書以外的實(shí)驗(yàn)課題。

在表1中給出大致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及要求，對(duì)于每一個(gè)題目還有具體的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要求，便于學(xué)生的理解。以簡(jiǎn)易溫度計(jì)類為例，其基本要求為：1）用18B20或AD590溫度傳感器作溫度探頭，采集溫度數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成BCD碼在數(shù)碼管或LCD上顯示；2）記錄間隔可任意設(shè)定（1秒到1小時(shí)，步長(zhǎng)為1秒），能按設(shè)定時(shí)間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；3）通過按鍵回放溫度和記錄時(shí)間參數(shù)。發(fā)揮要求為：1）設(shè)定溫度告警門限；

2）通過聲、光告警顯示；3）動(dòng)態(tài)顯示格式自定。學(xué)生實(shí)現(xiàn)的工程如圖1所示。

4 總結(jié)

由于實(shí)踐課程是在理論課程的基礎(chǔ)上，其重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，通過理論計(jì)算、實(shí)際編程、調(diào)試、測(cè)試、分析查找故障，解決實(shí)際設(shè)計(jì)中的問題，使設(shè)計(jì)好的電路能正常工作。在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱提供的題目，任選一題，實(shí)現(xiàn)其功能。在學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還可以給出一些類似的較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)歷程，目的是：1）可以更加直觀地看到設(shè)計(jì)的結(jié)果，提高學(xué)習(xí)興趣；2）由于編程中還需要Keil C51編程工具的配合，便于學(xué)生熟悉Proteus軟件使用以及最基本的C51編程技巧；3）理解單片機(jī)的運(yùn)行原理；4）幫助學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中知道如何進(jìn)行方案設(shè)計(jì)以及實(shí)際問題的解決。這樣有助于學(xué)生根據(jù)提供的參考工程，在Proteus平臺(tái)自己重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路所需要的電氣原理圖，并在此基礎(chǔ)上編寫相對(duì)應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)其功能；學(xué)習(xí)Proteus軟件的使用，其中包括原理圖器件的選取、原理圖的電氣連接、程序的編寫編譯以及運(yùn)行，并能查出其錯(cuò)誤等，從而達(dá)到單片機(jī)理論與實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合的目的。

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