基于Proteus的項(xiàng)目式單片機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

孫茹樹

[摘 要] 針對(duì)中職單片機(jī)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的課程內(nèi)容難、學(xué)生基礎(chǔ)弱等問題，提出了用Proteus仿真軟件進(jìn)行單片機(jī)項(xiàng)目式教學(xué)的方法。由實(shí)際問題入手，通過技能訓(xùn)練引入相關(guān)知識(shí)和理論，由實(shí)訓(xùn)引出相關(guān)概念、硬件設(shè)計(jì)和編程方法。該方法能大大提高教學(xué)效率，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，具有較高的推廣價(jià)值。

[關(guān) 鍵 詞] Proteus仿真軟件；項(xiàng)目式教學(xué)；單片機(jī)

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）06-0093-01

單片機(jī)是中高職學(xué)校電類專業(yè)的必修課，是培養(yǎng)學(xué)生單片機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用能力和程序設(shè)計(jì)能力的核心課程，具有較強(qiáng)電子技術(shù)應(yīng)用能力，熟悉基于單片機(jī)電路的應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)，又具有自動(dòng)化設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)能力和良好的職業(yè)素質(zhì)的高素質(zhì)技能型專門人才的培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)起來感覺內(nèi)容抽象、枯燥乏味，難于理解，教學(xué)效果一直不太理想。使用Proteus軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，為課程實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)提供了一個(gè)接近完全真實(shí)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)也解決了教學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件不足等困難。主要通過項(xiàng)目式教學(xué)，把實(shí)踐環(huán)節(jié)與課堂講授進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際設(shè)計(jì)、調(diào)試能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

一、項(xiàng)目準(zhǔn)備

Proteus ISIS是英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的能對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)、開發(fā)和運(yùn)行的虛擬仿真軟件。整個(gè)工作界面分為若干個(gè)區(qū)域，由原理圖編輯窗口、預(yù)覽窗口、工具箱、主菜單欄、主工具欄等組成。

該軟件的主要特點(diǎn)是：（1）Proteus除了既可仿真模擬電路又可仿真數(shù)字電路以及數(shù)字、模擬混合電路外，其獨(dú)具的特色是能夠仿真各種單片機(jī)及嵌入式處理器；（2）具有各種仿真儀器儀表工具，如示波器、邏輯分析儀、各種信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、電壓源、電流源、電壓表、電流表、虛擬終端等，同一種儀器儀表可在同一電路中隨意調(diào)用；（3）可以進(jìn)行軟、硬件結(jié)合的系統(tǒng)仿真，且仿真是交互的、可視化的。

教學(xué)內(nèi)容為信號(hào)燈的控制：（1）單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)及應(yīng)用、指令的應(yīng)用、信號(hào)燈的控制；（2）信號(hào)燈的控制；（3）簡(jiǎn)易秒表的制作、簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的制作、單片機(jī)之間的雙機(jī)通信、信號(hào)燈的控制；（4）電腦鐘的設(shè)計(jì)與制作十個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目依據(jù)具體情況分配8個(gè)學(xué)時(shí)來完成，總學(xué)時(shí)為80個(gè)學(xué)時(shí)。

二、項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施前，對(duì)Proteus軟件使用、專業(yè)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行介紹，然后將學(xué)習(xí)任務(wù)書、評(píng)價(jià)表下發(fā)給學(xué)生，擬定實(shí)訓(xùn)任務(wù)，布置預(yù)習(xí)教材和資料，使用過程中遇到的問題能夠通過查閱工具書和相關(guān)資料自己解決。

在項(xiàng)目實(shí)施階段，基于項(xiàng)目?jī)?nèi)容的特點(diǎn)和學(xué)生的特征，教學(xué)時(shí)主要以“項(xiàng)目為中心”來展開教學(xué)，以具體項(xiàng)目任務(wù)引領(lǐng)，實(shí)施以學(xué)生為中心的教學(xué)，融“教、學(xué)、做”為一體。教學(xué)過程中通過創(chuàng)設(shè)問題情境，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、啟發(fā)引導(dǎo)、講練結(jié)合、分組討論等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立自主地開展思維活動(dòng)，深入探究，從而創(chuàng)造性地解決問題，最終形成概念，獲得方法，培養(yǎng)能力。通過不斷探究、發(fā)現(xiàn)，在師生互動(dòng)、學(xué)生討論中，讓學(xué)習(xí)過程成為學(xué)生的主動(dòng)認(rèn)知過程。以項(xiàng)目4：信號(hào)燈的控制，項(xiàng)目要求學(xué)生編寫程序?qū)崿F(xiàn)外接在P1口的發(fā)光二極管循環(huán)順序點(diǎn)亮，顯示間隔為0.5 s。首先在Proteus軟件中繪制電路原理圖，從而熟悉項(xiàng)目的硬件電路并強(qiáng)化電路方面的知識(shí)；然后在編譯軟件中根據(jù)電路原理圖和項(xiàng)目要求編寫程序，編譯成功后生成hex文件。信號(hào)燈程序如下：

程序編譯沒有錯(cuò)誤后，就可以進(jìn)行調(diào)試與仿真，在Proteus軟件中觀察仿真結(jié)果。對(duì)于存儲(chǔ)器、特殊功能寄存器等知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以通過軟件的調(diào)試窗口直觀地觀察到程序運(yùn)行時(shí)各個(gè)寄存器中數(shù)值的變化，從而對(duì)相關(guān)的理論知識(shí)有了進(jìn)一步的理解。

三、項(xiàng)目評(píng)價(jià)

為了真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體，體現(xiàn)以學(xué)生的“學(xué)”來評(píng)價(jià)教師“教”。在本項(xiàng)目的教學(xué)中根據(jù)實(shí)習(xí)反饋表進(jìn)行學(xué)生自評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)，并將形成性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，把握評(píng)價(jià)的時(shí)機(jī)與尺度，從而調(diào)節(jié)課堂氣氛，提高課堂效率。促進(jìn)學(xué)生相互學(xué)習(xí)、共同提高。

總之，將Proteus仿真軟件融入教學(xué)中進(jìn)行電路原理仿真，使教學(xué)與仿真技術(shù)相結(jié)合，將難理解的電路原理直觀、形象地展現(xiàn)給學(xué)生，有效改善了傳統(tǒng)教學(xué)效果，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生理解電路原理的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.