基于虛擬仿真平臺的單片機應(yīng)用技術(shù)課程項目教學研究

李 威，朱經(jīng)睿，王 濤

（吉安職業(yè)技術(shù)學院，江西吉安 343000）

0 引言

單片機應(yīng)用技術(shù)課程是一門融合了電路設(shè)計和程序設(shè)計的課程，具有較強的實踐性[1-3]。為了能讓學生更高效地學習單片機應(yīng)用技術(shù)課程，人們對單片機應(yīng)用技術(shù)的授課方法和資源開發(fā)形式進行了研究。陳志紅等[4]和胡宏梅等[5]研究通過平臺資源建設(shè)途徑，將單片機應(yīng)用技術(shù)課程相關(guān)的資源，建立在線學習平臺，以提高單片機課程的教學；邵華[6]以教學方法為突破點，提出了以項目為導向的《單片機編程與實訓》課程改革，通過項目化教學方法來實施單片機課程的教學；車守全等[7]也將項目式教學方法用于單片機課程的教學，提出了基于項目應(yīng)用的《單片機原理及應(yīng)用》課程研究與實踐，分析了項目式教學在單片機課程中的實用性。由此可見，項目式教學已成為當下單片機課程教學的重要方法。

本研究以項目式教學為基礎(chǔ)，將虛擬仿真平臺融入到單片機課程的教學中，以設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)為項目，研究通過虛擬仿真平臺實現(xiàn)單片機項目教學的方法，為單片機課程的授課方式提供參考。

1 基于虛擬仿真平臺的項目式教學分析

在項目式教學中，可利用一個個獨立，或者相互關(guān)聯(lián)的實踐項目，作為教學載體進行教學。學生通過完成所設(shè)計的教學項目，來學習并應(yīng)用相關(guān)的課堂知識。單片機應(yīng)用技術(shù)課程具有實踐性較強的特點，這使得其具有較好使用項目式教學的可實施性[8-9]。教師可通過設(shè)計單片機相關(guān)度的控制系統(tǒng)作為教學項目，讓學生根據(jù)項目的需求，選擇所需的元器件，設(shè)計系統(tǒng)所需的控制電路，并根據(jù)項目需求和控制電路，設(shè)計控制程序；然后將控制程序和控制電路進行聯(lián)調(diào)，觀察系統(tǒng)工作時的現(xiàn)象，來分析所設(shè)計系統(tǒng)的正確性。在這個過程中，學生即可對所需的電路知識和程序設(shè)計知識進行學習和實踐。

基于實物的單片機課程項目化教學在選擇所需的元器件，設(shè)計系統(tǒng)所需的控制電路時，不僅需要消耗耗材，而且可修改的靈活性不高、制作過程耗時較長。此時，基于虛擬仿真平臺的單片機項目化教學凸顯優(yōu)勢。通過虛擬仿真平臺，不僅可以節(jié)約耗材，而且具有較好的靈活性，耗時也相對較短。因此，采用基于虛擬仿真平臺的單片機課程項目教學是非常有必要而且高效的。

2 采用虛擬仿真平臺實施單片機應(yīng)用技術(shù)課程項目教學

在此，將以基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計項目，來分析基于虛擬仿真的項目化教學過程。虛擬仿真平臺采用Proteus軟件來實現(xiàn)。

在項目開始時，教師需給出如表1所示的基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計要求。

在給出表1所示設(shè)計要求后，教師可以引導學生根據(jù)設(shè)計要求，來設(shè)計系統(tǒng)的硬件電路。從表1所示的要求可以知道，該交通燈控制系統(tǒng)除了需要單片機最小系統(tǒng)外，還需要一個如圖1所示的信號燈控制電路。

表1 交通燈控制系統(tǒng)中信號燈的工作狀態(tài)

圖1 信號燈控制電路

學生可參照圖1分析自己所設(shè)計硬件電路的正確性。在設(shè)計出硬件電路后，學生便可根據(jù)硬件電路得出元件清單，并根據(jù)元件清單在proteus軟件中，拾取對應(yīng)的元器件，按照所設(shè)計的硬件電路，繪制仿真電路圖。

在設(shè)計好仿真電路后，教師可引導學生根據(jù)表1所示設(shè)計要求，來畫程序控制的流程圖。接著教師可給出如圖2所示的參考流程圖。

圖2 程序控制流程圖

學生可參照程序控制流程圖，在KEIL C51軟件上編寫控制程序。在完成控制程序的編寫后，即可將程序進行編譯連接，以生成HEX文件。最后將HEX文件裝載到仿真電路圖中的單片機中。接著運行電路，查看信號燈的工作情況。若信號燈的工作過程與表1所需不符，則需要根據(jù)運行情況調(diào)試程序或修改仿真電路，直至現(xiàn)象正確為止。

3 結(jié)語

本研究分析了將虛擬仿真平臺引入單片機課程項目化教學過程的必要性，從分析可知，將虛擬仿真平臺引入教學后，不僅可節(jié)約耗材，而且還可以節(jié)約用時及提高教學的靈活性。并且以基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計項目為例，給出了在虛擬仿真平臺上實現(xiàn)單片機課程項目化教學的過程，為實現(xiàn)高效課堂提供了借鑒。