單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)

在以往的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中，我們通常會(huì)擁有很多比較舊的單片機(jī)系統(tǒng)，隨著時(shí)代的發(fā)展，這些只能模擬出并行擴(kuò)展接口實(shí)驗(yàn)的單片機(jī)系統(tǒng)嚴(yán)重影響了教學(xué)的進(jìn)度，不利于教學(xué)效果的達(dá)成。為了改變上述這種現(xiàn)狀，進(jìn)一步提高單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，相關(guān)研究者著眼社會(huì)發(fā)展潮流，創(chuàng)新程序更新和硬件換代技術(shù)，以較低的成本研發(fā)出了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)應(yīng)用于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性來說，具有非常重要的意義，有利于我們培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)人才。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)教學(xué) 仿真系統(tǒng) 單片機(jī)專業(yè)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，單片機(jī)技術(shù)也獲得了飛速發(fā)展。現(xiàn)如今，單片機(jī)及其接口技術(shù)已經(jīng)逐步滲透到人們的日常生產(chǎn)生活當(dāng)中，與社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域之間保持了密切的聯(lián)系，推動(dòng)了社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展。正因如此，為了滿足社會(huì)和人們生產(chǎn)生活的需求，絕大多數(shù)高校都開設(shè)了單片機(jī)技術(shù)課程，進(jìn)行單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。雖然現(xiàn)階段我國(guó)加大了單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的研發(fā)工作，但能夠適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的單片機(jī)仿真機(jī)器卻相對(duì)較少，這在一定程度上阻礙了學(xué)生學(xué)習(xí)水平的進(jìn)一步提升，不利于學(xué)生的全面發(fā)展。

1 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

作為單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)部分，硬件實(shí)驗(yàn)板在教學(xué)中占據(jù)著非常重要的地位，硬件實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)主要是通過實(shí)驗(yàn)電路編程的方式測(cè)試單片機(jī)中各個(gè)組成部分能否完成電路的實(shí)驗(yàn)功能。在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)用單片機(jī)能夠進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。與此同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)仿真調(diào)試單片機(jī)程序的效率，幫助實(shí)驗(yàn)人員及時(shí)準(zhǔn)確的解決程序設(shè)計(jì)中遇到的問題。

通過長(zhǎng)期的研究與實(shí)踐，我國(guó)科研人員在單片機(jī)教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)課程方面取得了喜人的成績(jī)，但是現(xiàn)階段單品機(jī)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用仍然存在很多問題，主要包括以下幾個(gè)方面：

1.1 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性

現(xiàn)階段我國(guó)絕大多數(shù)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然存在著重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，很多教師都將單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論課的課堂，這樣雖然在一定程度上幫助學(xué)生積累到了大量的理論知識(shí)，但是卻難以進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高，也難以培養(yǎng)大批量的高素質(zhì)人才。

1.2 由于受到實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地等多方面的限制，單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)水平難以得到進(jìn)步的提升

學(xué)生在日常的生產(chǎn)生活中難以接觸到大量的單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，且由于學(xué)生難以承受個(gè)人配備單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)的高額費(fèi)用，導(dǎo)致，學(xué)生的實(shí)踐能力難以得到進(jìn)一步提升。

1.3 眾所周知，單片機(jī)技術(shù)發(fā)展可以說是突飛猛進(jìn)，日新月異

以往我們所買的教學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真器材用不了幾年就已經(jīng)不能滿足教學(xué)需求，設(shè)備開始老化。這就在一定程度上導(dǎo)致單片機(jī)設(shè)備無法及時(shí)更新的問題。

2 改進(jìn)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真系統(tǒng)

2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的MCU

根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，現(xiàn)階段，全球范圍內(nèi)微處理器的品種和數(shù)量已經(jīng)高達(dá)上千種，在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用的體系就高達(dá)幾十種。如何在這些微處理器中選擇一個(gè)合適的處理器是非常重要的。

2.1.1 選型原則

遵循應(yīng)用典型。在這種情況下，首先我們應(yīng)當(dāng)對(duì)單片機(jī)實(shí)際適用方面的概念做一個(gè)深入的了解，并在此基礎(chǔ)上，淘汰掉相應(yīng)的傳統(tǒng)產(chǎn)品，從而保障單片機(jī)產(chǎn)品的先進(jìn)性，為單片機(jī)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)教學(xué)方針系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作奠定理論基礎(chǔ)。

2.1.2 兼容性較強(qiáng)

近些年來，很多的公司都開始研發(fā)出了相應(yīng)的單片機(jī)，這些單片機(jī)的誕生在一定程度上推動(dòng)了單片機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在選擇使用平臺(tái)的MCU 的時(shí)候，相關(guān)科研人員一定要選擇那些兼容性較強(qiáng)的機(jī)器。

2.1.3 性價(jià)比高

性價(jià)比也是選擇微控制器最為主要的標(biāo)準(zhǔn)之一。如果價(jià)格過高，我們很難將微控制器大范圍的應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中。與此同時(shí)，微處理器如果價(jià)格比較便宜，但是質(zhì)量不高，也很難滿足學(xué)生的發(fā)展。

2.2 單片機(jī)性能

單片機(jī)性能的高低是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方針系統(tǒng)設(shè)計(jì)的決定性因素。單片機(jī)的性能一般以高速、低功耗、低電壓、保密性高為標(biāo)準(zhǔn)。這些因素能夠使單片機(jī)的芯片實(shí)現(xiàn)內(nèi)置的最大容量，并使其所有程序都能夠?qū)崿F(xiàn)程序剩余空間數(shù)據(jù)的完整保存。正因如此，空間的利用率較高，數(shù)據(jù)的有效利用率也較高。在性能的單片機(jī)中，我們通?？梢圆挥眠m用過于專用的仿真器，這樣也可以達(dá)到我們所需要的教學(xué)效果。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方針系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我們盡可能的減少元件數(shù)量，這樣做還可以進(jìn)一步提高單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真系統(tǒng)的可靠性，從而有效降低成本，使單片機(jī)向更加方便、更加快捷、更加省事的方向發(fā)展。

2.3 實(shí)現(xiàn)在線仿真器的功能

如表1所示。

3 結(jié)語

在設(shè)計(jì)和研發(fā)單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，我們必須從實(shí)際情況出發(fā)，做到理論聯(lián)系實(shí)踐。除此之外，還應(yīng)當(dāng)充分利用新型的教學(xué)手段，不斷創(chuàng)新單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方針系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研發(fā)的新思路，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)制作水平的進(jìn)一步提升。

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作者簡(jiǎn)介

王海珍（1978-），女，蒙古族，內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為內(nèi)蒙古民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師。在職研究生。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)硬件（單片機(jī)、嵌入式技術(shù)）。

作者單位

內(nèi)蒙古民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市 028000