在線仿真與實操結合單片機教學研究

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摘要:目前單片機已成為社會生產、工業控制、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機，對于學生和科技人員來說，學習和掌握單片機提出了更高的要求，所以在線仿真、實驗箱的使用在院校當中得到廣泛使用，分析這兩種方式在教學當中存在的一些現狀和問題，本文提出一種在線仿真與實操相結合的單片機教學方法，完成單片機項目驅動教學的全部過程。

關鍵詞:單片機;在線仿真;實操訓練

單片機一詞最初是源于“SingleChipMicrocomputer”，簡稱SCM，它的主要作用包括運算和控制，單片機又稱為嵌入式微控制器，在智能儀表、工業控制、智能終端、家用電器等很多領域得到廣泛應用，單片機也成為各高校專業必修的的課程。學習掌握單片機對于學生來是相對困難的，因為單片機控制電路項目中包括硬件電路的設計與調試、軟件的程序設計，以及軟件和硬件結合問題。所以采用單個方式，或者部分方式，掌握起來相對因難。本文針對上述問題，提出一種結合方式，通過Keil、Proteus和萬能板器件電路實物，通過實物的練習，實物的調試，增加實操訓練，提高掌握效率。

1單片機課程教學現狀

1．1單片機課程理論化

現有部分單片機開設課程理論化，只有理論的學習，缺少實操過程，或者是沒有虛擬的練習。因為單片機的特點，它是由硬件、硬件電路、軟件、軟件調試組合課程，并且涉及到單片機內部結構構成，及內部控制電路、運算電路、存儲寄存器、軟件編程思想等內容，所以，這樣會造成理論非常困難，成倍增加難度。不能滿足學習多樣需求，也達不到深入淺出的必要條件。

1．2單片機課程實踐單一化

這里單一化指的是實訓只有虛擬，或者是只有實驗箱的實訓過程。一定程度上解決了單片機學習困難的問題，將單片機項目化，模塊化。由于缺少實操部分，缺少了實物項目化，實物模塊化。少了工作為導向，少了項目的完整過程，還是有一定的難度，一定程度會減少學生的積極性，會形成以老師為主導，學生被動接受知識的現象。

1．3單片機項目內容簡單化

由于缺少單片機實操部分，或是缺少單片機項目完整性。為了達到培養要求，降低項目難度，在項目選擇上，傾向挑選簡單的項目內容，減少的項目豐富內容，好的單片機項目，好的創新思想得不到實現。達不到人才培養的目的和目標。

2在線仿真

Keil、Proteus在實驗教學當中的應用單片機是注重理論，也注重實踐的一門課程，也是綜合各學科的課程，完整的單片機實驗項目，需要涉及到各方面知識，其中包括:模擬與數字電路、Protel電路設計、匯編與單片機C語言編程、單片機接口設計、單片機通信顯示設計等。在項目實驗過程中，采用理論與實踐相結合的方式，實物與虛擬操作相對照的方式，通過理論指導實踐，達到明顯的提高效果，反過來虛擬操作增加興趣點，提高自信心。在線傳真包括如下三個步驟:

2．1單片機的理論

單片機理論學習必不可少，注重解析出教學內容的重點、難點、易點，通過項目導向，任務驅動，內容模塊化，項目化，充分發揮學生的主動性、積極性，帶著問題、帶著疑問在實踐和實操過程中尋找答案。深入淺出的學習各部件的工作原理、軟件方面的編程思想。

2．2單片機

Protel電路設計通過工學結合，模擬工作過程，利用AD14設計軟件，設計繪制出單片機外圍電路原理圖，生成原理圖的網絡表，利用網絡表設計繪制PCB印刷電路板，通過原理圖和PCB的設計，加深了對模擬和數字電路認識，以及項目設計中的各種設計規則，增加的項目設計的興趣點，減少了單片機外圍電路設計的困難點。

2．3單片機

Proteus在線仿真利用Keil和Proteus仿真單片機開發過程，提高單片機的開發清晰度，減少單片機開發時間，提高開發效率。Keil開發單片機C程序，編譯和鏈接，生成．hex文件，可以熟練掌握編程思想和編程方法。通過Proteus下載．hex文件，模擬單片機程序的燒寫，Proteus搭建單片機電路和外圍電路等，通過搭建好的電路上運行燒寫的程序，運行結果反映出程序編程的效果，方便找開發程序的漏洞，提高了程序調試能力。

3搭建單片機實物電路實操過程

3．1PCB萬能板搭建

前述提到Protel電路設計，設計出PCB印刷電路，開發出PCB電路板，焊接PCB電路板單片機所有器件，包括單片機常用的晶振電路、電源電路、接口電路、I2C電路、顯示電路、驅動電路等。實物焊接進一步促進掌握單片機電路各器件的工作原理、理論參數、連接方式、電磁兼容、電路布局和布線等知識。有助于減少單片機理論知識枯燥性，和提高對整體項目的把控。如下圖所示:

3．2焊接電路工具實操

單片機焊接時涉及到各種的工具，其中包括電烙鐵、萬能表、示波器、吸槍等，焊接工具的使用進一步提高了對器件融通，增強了對器件參數理解，能幫助理解掌握各器件的特性、參數指標，通過工具的實測得到的值后了解各部件的工作原理及運行過程。通過實操的練習增加了對單片機的樂趣，打通了單片機理論與仿真到項目實戰的最后一步的問題。

3．3單片機項目運行

單片機課程項目化、模塊化，以項目為導向，提供一整套的搭建、編程、燒錄、調試的工作過程。單片機萬能板電路、單片機．hex開發程序、單片機燒錄程序STC、單片機燒錄終端等，運行步驟如下:(1)計算機操作系統與單片機燒錄終端連接;(2)運行STC燒錄程序，為單片機燒錄．hex程序;(3)安裝燒錄好的單片機;(4)單片機項目上電運行;(5)項目測試。此方法運用了案例教學、項目驅動、產教融合等方法，相對較好的解決了單片機硬件電路的設計與調試、枯燥語言程序設計的兩大難題，為學生提供了范例，適應了單片機教學需求，達到了以學生為中心，老師為輔導，調動了學生的積極性，有助于進一步增加學習的動力。

4結語

單片機的應用技術是一項新型的軟硬件工程技術，其是學生們覺得最難學的課程之一，涉及到硬件的各科知識，也涉及到高級語言編程，一定程序上增加的課程的難度，為了更好的學習好單片機這們課程，采用理論、仿真、實操結合的方式，運用多種教學方法，實現難點簡單化、問題直觀化，重點切入。增加課堂的趣味，調動了學生主觀能動，提高了積極性和動手能力，在一定程度上提高了學生的自信心，達到了培養要求。

參考文獻:

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［4］喬莉，劉寅生．基于CDIO的單片機課程教學改革方法探索［J］．黑龍江科技信息，2011(11):196．

作者：雷福寶 孟臘梅 高娜 單位：廊坊燕京職業技術學院