應用PROTEUS仿真突破中職單片機教學難點的三個案例

長沙市電子工業學校 劉國云

智能制造時代，單片機課程愈發重要，由于單片機抽象難學與中職學生基礎薄弱的剪刀差矛盾，傳統的PPT講授法很難形象直觀的傳授好單片機課程。我應用PROTEUS仿真技術，對單片機課程的教材和教法進行改革，取得了較好的教學效果。通過分享應用PROTEUS仿真突破中職單片機教學難點的三個案例，為如何推動單片機“三教”改革提供一些經驗。

單片機是智能制造時代許多專業的專業核心課程，中職學生文化基礎普遍薄弱，邏輯思維能力、理解接受能力以及抽象構想能力也普遍欠缺，單片機編程教學的難度系數一直很高。究其原因，單片機課程邏輯性強與學生基礎薄弱的剪刀差矛盾是主要原因，單片機傳統教學方法是次要原因。

圖1 順序掃描和for循環語句演示電路

圖2 順序掃描和for循環語句演示程序

中職學生抽象學習能力比較弱，仍采用傳統講授法，用PPT給他們講單片機的存儲器、順序掃描工作原理、循環語句、數碼顯示、定時中斷…絕大多數中職學生接受不了。我應用PROTEUS仿真技術，對單片機教材、教法進行改革，在教學實踐中，取得了很好的教學效果，現分享以下我應用PROTEUS仿真突破單片機教學難點的三個案例，希望能職教同行提供一些參考借鑒作用，不足之處，請批評指正。

1 單片機順序掃描和for循環語句的演示和驗證

單片機程序是順序執行的，但條件語句、循環語句、程序調用、中斷程序等可以改變程序執行的方向。這些基礎知識對于單片機初學者來說，很抽象，又非常重要，如何把這些知識形象直觀的傳授給他們，同樣非常重要。為此我用PROTEUS仿真設計了一個單片機順序掃描和for循環語句的演示和驗證電路及程序。通過我的仿真演示和講解，及學生自己的仿真操作，學生非常直觀地觀察到了單片機順序掃描的工作過程和for語句的循環工作特點，并非常輕松的接受和理解了這些知識，大大地提高了教學效果。

圖1是演示電路，圖2是演示程序。圖2中的主程序調用了顯示子程序xianshi()、執行了n2的if條件語句。n2對單片機順序掃描次數進行計數，單片機每執行一次順序掃描，n2自+1。當n2=5000時，n3自+1、n2=0重新計數。n3=25時，n3=0，重新開始計數。

xianshi()中有一個循環4次的for語句，并在該循環語句中用n0對循環次數進行計數，for語句每循環一次，n0自+1一次。與n2一樣，當n0=5000時，n1自+1、n0=0重新計數，n1=100時，n1=0重新開始計數。

很明顯，由于單片機順序掃描，n0和n2，n1和n3在n0和n2等于5000時，都會做自+1運算。由于for循環，n0自+1四次，n2才自+1一次，也就是說n1自+1四次，n3才自+1一次。圖1中數碼管的高和低兩位分別顯示n1和n3的計數值，只要n1和n3的顯示在做自+1運算，就演示和驗證了單片機順序掃描工作過程。n1自+1四次，n3才自+1一次，就演示和驗證了for語句的循環工作特點。

仿真效果很好的演示和驗證了這些效果。

圖3 while循環的演示電路

圖4 while循環的演示程序

圖5 響應定時中斷的演示電路

圖6 響應定時中斷的演示程序

2 while循環語句的演示和驗證

與for語句一樣，while也是循環語句，當滿足循環條件時，將執行循環語句，主程序中的while(1)死循環就是典型的應用，但學生不太理解while語句滿足循環條件執行循環語句的工作過程。我在圖4中的主程序中設計了一個n0自+1，當n0=2000時，n0=0、n1自+1的if條件語句。在該條件語句后設計了一個當n1=50時的while循環語句。當n1=50時，while循環條件滿足，程序指針將進入循環體，不再執行n1自+1，而執行循環體中的n3自+1。

圖3中的數碼管的高低二位分別顯示n1和n3的計數值，只要n1＜50時，n1執行自+1，而n3保持0；當n1=50時保持不變，而n3執行自+1，就演示和驗證了while語句的循環工作特點，仿真效果確實如此。

3 定時中斷程序的演示和驗證

中斷是單片機模仿人類活動進行事件響應---中斷當前工作---執行中斷---返回原工作的一種控制方式，定時中斷是根據設定的時間周期，定時中斷當前程序，去執行中斷程序后，再返回原程序的一種中斷方式。定時中斷非常重要，但中職學生很難理解接受。我在圖6的主程序中調用了一個跑馬燈子程序paomadeng()，通過m對點亮的led計數標定，一個跑馬燈周期m要記8次數。同時設計了一個響應周期為50ms的定時中斷程序，在中斷程序中反復調用顯示m標定值的顯示程序。假如不設定定時中斷，跑馬燈程序的執行是不中斷的，速度很快。設定定時中斷后，程序指針必須定時中斷跑馬燈程序，去執行顯示程序，顯示程序調用的次數越多，執行的時間就越長，跑馬燈中斷的時間就越長，從而演示和驗證了單片機響應定時中斷的工作過程。

結語：單片機課程特點與中職學生基礎的剪刀差矛盾，將在我國相當長的一段時間內存在，而新時代單片機課程日趨重要，上述案例通過應用PROTEUS仿真技術，大力推進“三教改革”，具有一定借鑒和推廣作用。