基于仿真软件的单片机课程项目式教学的研究

程磊　金庆华

摘要：针对我校单片机课程的教学现状、结合单片机课程特点和仿真软件平台的功能特点，研究基于仿真软件平台的单片机课程的项目式教学模式，引导学生积极思考，乐于实践，提高学习效果。

关键词：仿真软件；单片机；项目式教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：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

《单片机原理及应用》课程是自动化相关专业的一门核心专业课程，具有很强的实践性，其核心技术有着广泛应用，如果学生学好这门课程知识，就会有良好的就业前景。但单片机原理及应用内容枯燥，在传统的教学模式下，理论和实践相脱节，理论知识难学难理解，让学生望而生畏。我校是培养应用型人才，面向应用教学，侧重于应用性，因此通过知识点的学习，要注重培养学生的实际动手能力，实践能力和创新能力，通过实践项目把知识融入到其中，做到理论知识学习的同时，能够通过相应的项目实践的完成来检验知识掌握程度。因此针对我校单片机课程的教学现状、结合单片机原理及应用课程的特点，根据仿真软件平台的功能特点，设计五个实践项目，通过基于仿真软件平台，进行单片机课程的五个实践项目式教学，把枯燥的知识通过项目式教学，让学生能看到实践结果，很好地解决了传统教学中实践的不足。

1 在单片机原理及应用课程教学中仿真软件的应用现状

现在各高校多个专业都开设单片机原理及应用这门课程。然而单片机原理及应用课程理论知识生涩难懂，内容枯燥，理论知识难学难理解，学习者陷入学习困境，教师惑于教，在教学中理论和实践相脱节，教学效果不理想，学生困于学，知识点不能掌握，不能把所学知识应用到实际。随着虚拟软件平台的应用普及，在教学过程中通过一些仿真软件来辅助教学，可以为学习者提供良好的实践平台，把理论知识通过实践应用，提高学习效果。单片机原理及应用课程具有很强的实践性，包括硬件设计与软件调试，通过仿真软件平台，理论与实践相结合，让学生能很容易地理解单片机原理，教学效果可以得到提高。把仿真软件引入到教学中，通过实验平台使学生建立直观的仿真思想，培养学生实践动手操作能力，通过仿真实验，让枯燥的知识变得易于掌握，增强了学生学习的信心，通过仿真实验的形象、生动，过程跟踪、结果显示等特性，使理论教学与实际应用相结合，实现一体化教学的效果。目前仿真软件是单片机教学系统软件平台、集成平台和管理平台，在仿真软件平台下，根据课程的知识体系结构和实际需求，开发实验项目，把分散的知识点融于项目实践中，利用仿真软件平台，进行仿真实验，降低了实验教学成本，提高了学生学习的效率，为应用人才的境况提供良好的发展模式。

2 单片机原理及应用课程项目式教学的总体设计

基于仿真软件平台，进行单片机原理及应用课程项目式教学的总体设计，依托于学习项目进行项目式教学，其教学过程是通过学生完成实验项目，达到教学目标的要求，通过实验项目的学习，培养学生实际动手能力，学会开发、调试单片机系统。基于仿真软件平台，开展项目式教学，实验室硬件的建设只需要安装一组仿真软件，以Proteus平台，建立相应的元件库，安装可编程的等软件即可，实验教学设备投入经费相对较小，易于实现。在项目设计中，要以学生为主体，充分体现课程知识结构，实现教学做一体化，充分调动学生积极性，让学生参与到项目的设计中，营造一个轻松快乐的学习环境，培养学生创新思维能力，实际动手能力。单片机原理及应用课程的学习项目从功能组成上可以分四个模块，即设备模块、程序模块、监控模块和管理管理模块，如图1所示。

根据我校单片机课程的教学特点、教师和学生的实际情况，制定教学实践项目，实践项目的选择要来源于现实工作生活中，本课题设计了五个教学项目。把知识点融入到各个项目中，通过五个教学项目的学习，把知识点通过实际的操作，能够让学生掌握单片机系统开发的主要知识，把枯燥的知识通过项目让学生掌握知识，调动了学生学习的积极性。激发了学生学习的兴趣，培养了学生创新思维的能力，学生可以自行解决问题，通过项目式教学，培养了学生协同学习的能力，本课题设计的流水灯控制、定时器控制、点阵显示控制、水位水温控制和交通灯控制五个学习项目，项目设计的功能及要求如表1所示。

3 应用仿真软件实现项目

充分利用仿真软件的特点，实现仿真软件平台下的单片机教学项目，做项目的仿真实验，实验高效率、强大的虚拟画面，同时应用软件编辑调试程序。

实例用proteus仿真秒表，要求两位秒显示来说明项目实现过程

3.1 绘制原理图

新建设计，添加元件到元件列表中。放置元件到图形编辑器，如图3所示。

然后进行放置连接导线。将鼠标指针移至元件引脚上，当出现符号“x”时，单击鼠标左键后，出现红色导线，同样，将鼠标指针移至需连接的另一个引脚，当出现符号“x”，再单击鼠标左键，连线颜色变为绿色，就完成了两个引脚的连线。同理，其它的连线以次完成，完成原理图的绘制， 如图4所示。

3.2 程序的编译

Proteus软件自带编译器，经过编译器编译生成目标文件，其扩展名是.HEX。其操作流程：单击鼠标左键选中AT89C52单片机，弹出如图5所示的对话框，在文件类型中选择扩展名.HEX的目标文件，添加相关文件，并在Clock Frequency中，把频率改为12MHz，然后进行仿真实验。

3.3 仿真运行

对于单片机硬件电路总体执行效果的调试，通过菜单项执行操作，也可以通过启动快捷键执行操作，同时通过菜单项或一组合键停止系统的运行。在工具栏中的相应工具也可以进行操作。其仿真效果如图6所示。

在仿真软件应用下的项目式教学中主要研究仿真软件与项目教学法相结合，根据学生的认知规律，重构单片机的知识结构体系，在设计完整的项目实践中要将各分散的知识点融于其中，通过仿真软件平台的实践，让学生掌握知识，提高了教学的效率，降低了教学的成本，应用仿真软件实现项目为应用教学提供了一个良好的发展模式。

参考文献：

[1] 张靖武， 周灵彬. 单片机系统的设计与仿真[M]. 北京： 电子工业出版社， 2007.

[2] 徐爱钧. 单片机原理实用教程—基于Proteus虚拟仿真[M]. 北京： 机械工业出版社， 2009.

[3] 江世明. 基于Proteus的单片机应用技术[M]. 北京： 电子工业出版社， 2009.