單片機是電子技術與集成電路高速開展的產(chǎn)品，內部集成了包含運算器(CPU)、存儲器、I/O口、中斷和定時器在內的一切計算機必備組件，因而它也被稱為單片微型計算機。單片機常被用于操控領域，比如轎車電子、消費電子、軍事技術等。在這些領域中單片機一般都是作為被控體系的中心處理器，也便是以嵌入的辦法運用，因而目前一些高端的單片機也被稱為嵌入式處理器，這些嵌入式處理器能夠搭載不同的操作體系，在功能上愈加挨近一臺完好的計算機，運用也更為廣泛。“單片機原理”課程是一般高等院校電子、通信類工科大專業(yè)渠道的一門專業(yè)必修課，這門課程的主旨在于讓學生深刻了解單片機的根本構成，熟練掌握單片機的編程辦法。但在實際教育中，尤其是單片機的試驗教育中，因為單片機試驗要求學生有較強的動手才能和歸納運用才能，所以學生學習難度和教師教育難度都比較大。

　　本文針對上述問題提出一種仿真與試驗相結合的試驗教育辦法，通過在線編程軟件Keil　C51和在線調試軟件Proteus將籠統(tǒng)的問題形象化、具體化，下降單片機試驗的學習難度和教育難度。

1、在線仿真在單片機試驗教育中的運用

　　“單片機原理”是一門面向各種運用的課程，其歸納型、規(guī)劃型的試驗，內容雜亂、穿插范圍廣、歸納性強，是單片機試驗教育的要點和難點。在試驗教育進程中，教師不只要解說單片機的硬件結構、編程思路，還要解說電路的原理圖、硬件銜接聯(lián)系、程序規(guī)劃辦法以及調試注意事項等。為了下降試驗難度，能夠將試驗分紅講堂上和講堂下2個部分。講堂下便是在線仿真，而講堂上則是硬件銜接與調試。

　　在線仿真包含了原理圖規(guī)劃、代碼調試、程序加載運轉3個階段，每個階段都必不可少，各個階段密不可分。原理圖規(guī)劃階段和程序下載主要由Proteus軟件完結，而代碼調試則由Keil　C51完結，下文將對在線仿真3階段的功能進行詳細描述。

　　1.1　原理圖規(guī)劃

　　Proteus也能夠看作是Protel　use的簡稱。眾所周知，Protel99SE是運用十分廣泛的硬件制圖軟件，包含原理圖規(guī)劃、PCB規(guī)劃等功能。而Proteus則是英國Labcenter　electronics公司推出的一款工具軟件，它不只具有Protel99SE的原理圖規(guī)劃和PCB規(guī)劃功能，最重要的是它能夠在線加載程序并進行在線調試運轉，是目前世界上唯一一款將電路仿真、PCB規(guī)劃和虛擬模型仿真三合一的工具軟件。其處理器模型挑選范圍很大，支撐包含8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/dsPIC33、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP在內的一切系列處理器，目前仍在不斷擴展支撐范圍。在程序編譯調試方面，支撐IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。

　　本文挑選Keil作為程序編輯器。

　　通過Proteus軟件完結原理圖規(guī)劃，首要要進行器材選型，Proteus軟件供給豐厚的元器材庫，常用的處理器、IC電路、阻容器材及接插件等，都能夠直接在元器材庫中找到并拖入原理圖中，再依據(jù)實際需求連線完結原理圖規(guī)劃。為了保證終究的在線仿真成果正確，在原理圖規(guī)劃時有必要保證原理圖電氣特性正確，硬件銜接無誤，中心處理器外圍電路裝備妥當，以及阻容器材參數(shù)挑選正確。任何一個環(huán)節(jié)有誤都有或許導致在線仿真得出不正確的成果。

　　1.2　代碼調試

　　單片機試驗教育中代碼調試選用的軟件渠道是美國Keil　Software公司出品的51系列兼容單片機C言語軟件開發(fā)體系，本文簡稱Keil　C51。相對于匯編言語來說，C言語結構性更好，可讀性更高，也更便于后期維護，學生學習難度也較低。而C51則是C言語在51單片機中的特殊運用，它除了C言語本身具有的特色外，還供給了豐厚的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具。與C言語相似，一段完好的C51代碼包含頭文件部分、變量界說、函數(shù)聲明、主函數(shù)及多個子函數(shù)。在線調試要得到正確的成果，在代碼調試環(huán)節(jié)首要有必要保證語法編譯通過、程序規(guī)劃沒有邏輯過錯。最重要的一點也是最容易疏忽的一點是，因為用于在線仿真的代碼與直接下載到硬件中的代碼相似，要想在調試中看到希望的試驗現(xiàn)象，則有必要讓主體程序進入死循環(huán)無限履行下去，假如程序履行一次就中止，則很難調查到所需求的試驗成果。

　　1.3　程序加載

　　在完結原理圖規(guī)劃和代碼調試以后，在線仿真的最終一個階段便是程序加載運轉。程序加載有必要以原理圖規(guī)劃和代碼調試為基礎，只要建立起正確的原理圖，生成十六進制的可履行代碼文件，在程序加載運轉環(huán)節(jié)中才能得到正確的試驗成果。

2、仿真與試驗相結合的試驗教育特色

　　傳統(tǒng)的單片機試驗教育要求學生了解硬件電路的原理圖，熟練掌握原理圖中中心器材的編程思路、編程辦法，完結代碼調試后再把程序下載到單片機中運轉，最終依據(jù)試驗成果再對代碼進行修改，直至得到預期的試驗成果。整個試驗進程涉及內容較多，學生很難在講堂上完結一切教育使命，對試驗內容的了解難以深化，教育目的難以達到。而仿真與試驗相結合的試驗教育形式，則把試驗分紅以下2個部分來完結：

　　(1)講堂下，教師提早安置好試驗使命，提出明確的試驗要求，學生依照要求完結原理圖規(guī)劃和代碼調試，充沛了解試驗內容。通過Protues仿真軟件，還能夠將調試好的程序下載到單片機運轉，檢查試驗成果。在線仿真調試相似于硬件調試，程序運轉后能夠檢查各個外設的狀態(tài)，也能夠通過示波器等輔助設備檢查各個接口狀態(tài)，而且程序修改便利，移植性好。

　　(2)講堂上，將預先規(guī)劃好的原理圖對照硬件電路進行銜接，銜接無誤后給硬件電路和下載器供電。

　　將預先調試好的程序下載到單片機中運轉。一般來說，只要在線調試試驗成果正確，那么下載到硬件中也會得到相同的成果。假如呈現(xiàn)預料之外的試驗成果，首要應檢查硬件電路的銜接是否正確，原理圖中的參數(shù)挑選是否與硬件電路一致，任何一個環(huán)節(jié)犯錯都會導致試驗成果的過錯。硬件電路的調試不可控因素多，存在呈現(xiàn)各種問題的或許性，但在充沛了解試驗內容的基礎上，通過逐漸排查，終究都能夠解決問題，得到預期的成果。

　　歸根結底，仿真與試驗相結合的試驗教育特色在于，把試驗教育從純講堂教育變成了講堂上與講堂下相結合、硬件調試與軟件仿真相結合的進程。依據(jù)實際教育情況，選用Keil　C51進行代碼調試，選用Proteus軟件進行原理圖規(guī)劃和在線仿真，既下降了試驗難度，也增加了試驗的趣味性、生動性。學生在講堂下能夠充沛利用計算機進行在線仿真、調試操練，不必受講堂試驗時刻的束縛，提高了學生的學習效率，也加強了學生自主開發(fā)的才能，下文將以一個實際的試驗教育事例，對仿真與試驗相結合的試驗教育進行詳細介紹。

3、總結

　　仿真與試驗相結合的教育形式，把試驗教育從純講堂教育變成了講堂上與講堂下相結合、硬件調試與軟件仿真相結合的進程。這種教育形式下降了試驗難度，增加了試驗的趣味性、生動性，也解決了試驗場所、試驗設備和講堂試驗時刻有限的難題。通過運用計算機在線仿真，學生能夠隨時隨地進行操練，對講堂上的試驗教育起到很好的促進作用。通過2年多的教育實踐探索，選用仿真與試驗相結合的“單片機原理”教育效果顯著，講堂上學生試驗的達到度有了明顯的提高，學生對單片機課程的學習興趣大大提高。


 

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