基于仿真軟件的單片機(jī)課程項(xiàng)目式教學(xué)的研究

程磊　金慶華

摘要：針對(duì)我校單片機(jī)課程的教學(xué)現(xiàn)狀、結(jié)合單片機(jī)課程特點(diǎn)和仿真軟件平臺(tái)的功能特點(diǎn)，研究基于仿真軟件平臺(tái)的單片機(jī)課程的項(xiàng)目式教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，樂于實(shí)踐，提高學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：仿真軟件；單片機(jī)；項(xiàng)目式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）12-0115-02

Research on the Project-based Instruction of the Single Chip Microcomputer Course with Emulation Software

CHENG Lei， JIN Qing-hua

（Department Of Electronic science and engineering， Huanghuai University， Zhumadian 463000， China）

Abstract： According to the features of teaching situation， SCM curriculum of our school curriculumcharacteristics and the combination of microcontroller simulation software， put forward the teaching of MCU simulation software based on the project， in order to solve the shortage of traditional teaching.

Key words： simulation software； MCU； program instruction

《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，其核心技術(shù)有著廣泛應(yīng)用，如果學(xué)生學(xué)好這門課程知識(shí)，就會(huì)有良好的就業(yè)前景。但單片機(jī)原理及應(yīng)用內(nèi)容枯燥，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，理論和實(shí)踐相脫節(jié)，理論知識(shí)難學(xué)難理解，讓學(xué)生望而生畏。我校是培養(yǎng)應(yīng)用型人才，面向應(yīng)用教學(xué)，側(cè)重于應(yīng)用性，因此通過知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，通過實(shí)踐項(xiàng)目把知識(shí)融入到其中，做到理論知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，能夠通過相應(yīng)的項(xiàng)目實(shí)踐的完成來檢驗(yàn)知識(shí)掌握程度。因此針對(duì)我校單片機(jī)課程的教學(xué)現(xiàn)狀、結(jié)合單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的特點(diǎn)，根據(jù)仿真軟件平臺(tái)的功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)五個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目，通過基于仿真軟件平臺(tái)，進(jìn)行單片機(jī)課程的五個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目式教學(xué)，把枯燥的知識(shí)通過項(xiàng)目式教學(xué)，讓學(xué)生能看到實(shí)踐結(jié)果，很好地解決了傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)踐的不足。

1 在單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)中仿真軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)在各高校多個(gè)專業(yè)都開設(shè)單片機(jī)原理及應(yīng)用這門課程。然而單片機(jī)原理及應(yīng)用課程理論知識(shí)生澀難懂，內(nèi)容枯燥，理論知識(shí)難學(xué)難理解，學(xué)習(xí)者陷入學(xué)習(xí)困境，教師惑于教，在教學(xué)中理論和實(shí)踐相脫節(jié)，教學(xué)效果不理想，學(xué)生困于學(xué)，知識(shí)點(diǎn)不能掌握，不能把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際。隨著虛擬軟件平臺(tái)的應(yīng)用普及，在教學(xué)過程中通過一些仿真軟件來輔助教學(xué)，可以為學(xué)習(xí)者提供良好的實(shí)踐平臺(tái)，把理論知識(shí)通過實(shí)踐應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)效果。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，包括硬件設(shè)計(jì)與軟件調(diào)試，通過仿真軟件平臺(tái)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生能很容易地理解單片機(jī)原理，教學(xué)效果可以得到提高。把仿真軟件引入到教學(xué)中，通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使學(xué)生建立直觀的仿真思想，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手操作能力，通過仿真實(shí)驗(yàn)，讓枯燥的知識(shí)變得易于掌握，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，通過仿真實(shí)驗(yàn)的形象、生動(dòng)，過程跟蹤、結(jié)果顯示等特性，使理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)的效果。目前仿真軟件是單片機(jī)教學(xué)系統(tǒng)軟件平臺(tái)、集成平臺(tái)和管理平臺(tái)，在仿真軟件平臺(tái)下，根據(jù)課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)和實(shí)際需求，開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，把分散的知識(shí)點(diǎn)融于項(xiàng)目實(shí)踐中，利用仿真軟件平臺(tái)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，為應(yīng)用人才的境況提供良好的發(fā)展模式。

2 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程項(xiàng)目式教學(xué)的總體設(shè)計(jì)

基于仿真軟件平臺(tái)，進(jìn)行單片機(jī)原理及應(yīng)用課程項(xiàng)目式教學(xué)的總體設(shè)計(jì)，依托于學(xué)習(xí)項(xiàng)目進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)，其教學(xué)過程是通過學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)開發(fā)、調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)。基于仿真軟件平臺(tái)，開展項(xiàng)目式教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室硬件的建設(shè)只需要安裝一組仿真軟件，以Proteus平臺(tái)，建立相應(yīng)的元件庫，安裝可編程的等軟件即可，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備投入經(jīng)費(fèi)相對(duì)較小，易于實(shí)現(xiàn)。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，要以學(xué)生為主體，充分體現(xiàn)課程知識(shí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)做一體化，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，讓學(xué)生參與到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，營造一個(gè)輕松快樂的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，實(shí)際動(dòng)手能力。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的學(xué)習(xí)項(xiàng)目從功能組成上可以分四個(gè)模塊，即設(shè)備模塊、程序模塊、監(jiān)控模塊和管理管理模塊，如圖1所示。

根據(jù)我校單片機(jī)課程的教學(xué)特點(diǎn)、教師和學(xué)生的實(shí)際情況，制定教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目，實(shí)踐項(xiàng)目的選擇要來源于現(xiàn)實(shí)工作生活中，本課題設(shè)計(jì)了五個(gè)教學(xué)項(xiàng)目。把知識(shí)點(diǎn)融入到各個(gè)項(xiàng)目中，通過五個(gè)教學(xué)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，把知識(shí)點(diǎn)通過實(shí)際的操作，能夠讓學(xué)生掌握單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的主要知識(shí)，把枯燥的知識(shí)通過項(xiàng)目讓學(xué)生掌握知識(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力，學(xué)生可以自行解決問題，通過項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)同學(xué)習(xí)的能力，本課題設(shè)計(jì)的流水燈控制、定時(shí)器控制、點(diǎn)陣顯示控制、水位水溫控制和交通燈控制五個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的功能及要求如表1所示。

3 應(yīng)用仿真軟件實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目

充分利用仿真軟件的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)仿真軟件平臺(tái)下的單片機(jī)教學(xué)項(xiàng)目，做項(xiàng)目的仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)高效率、強(qiáng)大的虛擬畫面，同時(shí)應(yīng)用軟件編輯調(diào)試程序。

實(shí)例用proteus仿真秒表，要求兩位秒顯示來說明項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程

3.1 繪制原理圖

新建設(shè)計(jì)，添加元件到元件列表中。放置元件到圖形編輯器，如圖3所示。

然后進(jìn)行放置連接導(dǎo)線。將鼠標(biāo)指針移至元件引腳上，當(dāng)出現(xiàn)符號(hào)“x”時(shí)，單擊鼠標(biāo)左鍵后，出現(xiàn)紅色導(dǎo)線，同樣，將鼠標(biāo)指針移至需連接的另一個(gè)引腳，當(dāng)出現(xiàn)符號(hào)“x”，再單擊鼠標(biāo)左鍵，連線顏色變?yōu)榫G色，就完成了兩個(gè)引腳的連線。同理，其它的連線以次完成，完成原理圖的繪制， 如圖4所示。

3.2 程序的編譯

Proteus軟件自帶編譯器，經(jīng)過編譯器編譯生成目標(biāo)文件，其擴(kuò)展名是.HEX。其操作流程：單擊鼠標(biāo)左鍵選中AT89C52單片機(jī)，彈出如圖5所示的對(duì)話框，在文件類型中選擇擴(kuò)展名.HEX的目標(biāo)文件，添加相關(guān)文件，并在Clock Frequency中，把頻率改為12MHz，然后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

3.3 仿真運(yùn)行

對(duì)于單片機(jī)硬件電路總體執(zhí)行效果的調(diào)試，通過菜單項(xiàng)執(zhí)行操作，也可以通過啟動(dòng)快捷鍵執(zhí)行操作，同時(shí)通過菜單項(xiàng)或一組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。在工具欄中的相應(yīng)工具也可以進(jìn)行操作。其仿真效果如圖6所示。

在仿真軟件應(yīng)用下的項(xiàng)目式教學(xué)中主要研究仿真軟件與項(xiàng)目教學(xué)法相結(jié)合，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，重構(gòu)單片機(jī)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，在設(shè)計(jì)完整的項(xiàng)目實(shí)踐中要將各分散的知識(shí)點(diǎn)融于其中，通過仿真軟件平臺(tái)的實(shí)踐，讓學(xué)生掌握知識(shí)，提高了教學(xué)的效率，降低了教學(xué)的成本，應(yīng)用仿真軟件實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目為應(yīng)用教學(xué)提供了一個(gè)良好的發(fā)展模式。

參考文獻(xiàn)：

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