基于Proteus和WAVE软件开展单片机项目教学法的探讨

蓝峰伟

[摘 要] 项目教学法是以项目为主线、教师为主导、学生为主体的一种教学方法，是以培养学生“探研性”学习能力为目标的一种教学方法。它能让学生在完成某一项目的过程中，把老师设计、安排进去的一些知识掌握好，运用好。探讨了利用Proteus和WAVE两套应用软件，开展单片机项目教学法的可行性及其优越性。

[关 键 词] Proteus；WAVE；单片机；项目教学法

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）11-0176-02

单片机是一门理论性、操作性和综合性都比较强的专业课程。其包含两大类知识：一是单片机的软件知识；二是单片机的硬件知识。它们是既有区别，又相互关联的一个整体。如何把他们的有机联系在教学中体现出来是上好该课程的关键。如果把单片机的指令系统和硬件系统按照教材的编排顺序一一进行讲解，往往会出现讲到后面的内容时，学生把前面的内容忘了。这样必然导致学生的兴趣不浓，效果不理想。

在单片机教学中引入项目式教学法则能较好地化解这一困难。项目教学法起源于20世纪90年代初，其特点是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个项目教学方案，按行动回路设计教学思路，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力，这里的能力已不仅是知识能力或者专业能力，而涵盖了如何解决问题的能力，包括方法能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作和进行项目运作的能力。如果我们以项目为主线、教师为主导、学生为主体，就能把所要讲授的“软件”和“硬件”知识分解到几个项目中去，使学生通过相应的项目训练慢慢地把相关的知识掌握好。要在单片机教学中开展项目式教学法，以下几点是必需要细致考虑的。

一、挑选必需的工具

前面讲到，单片机是一门“软”“硬”兼并的课程。其中的“硬件工具”显得尤为关键。如果采用实物工具，当我们的教学“项目”更改时，“硬件”系统的元器件供给难以保证；当元器件供给没问题时，学生也许会把课堂中的大部分时间花在单片机“硬件”系统的正确连接上。这样一来就会影响教学进度，使教学进度变得难以控制。为了避免这种教学中的被动局面，在硬件工具上我引入了仿真工具“Proteus”。Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具，在单片机爱好者和单片机开发应用的科技工作者中廣为应用，其具有使用简单、界面清晰逼真和功能强大等特点。比起实物调试，采用Proteus软件仿真显得更为灵活方便，“电路”的稳定性与课堂的操控性也更好。

在“软件工具”方面比较容易解决，市面上针对单片机软件调试的工具比较多。本人在教学中以WAVE作为单片机的软件调试工具。另一条件就是联网好的多媒体教室，保证学生每人有一台电脑。

二、“项目”设计案例

单片机技术的应用涉及现代生产、生活中的方方面面，与单片机有关的“项目”有很多实例可用。但“教学”和“开发”毕竟有不同，我们的主体是学生，不是单片机产品。因此在设计教学项目时就要考虑到学生的知识结构和学生的整体接受能力，尽量符合人的一般认识规律，即从简单到复杂的规律。

以制作“抢答器”这一项目为例，简单介绍我的教学设计过程。首先用Proteus软件设计出抢答器硬件系统电路，如图1所示。然后教师把事先准备好的程序添加到该系统中，并在电脑上向全体学生演示“抢答”效果，同时向学生作关键条件的明晰，让他们对此项目有一个总体了解，有学习的目标和方向。然后我又把它分解成若干个小项目，分步施教，向总体目标推进。

x

（一）数码管的工作原理及0～9十位数的16进制编码

此部分内容基本只涉及硬件电路。在Proteus中设计出如图2所示电路，然后进行仿真讲解。段码所对应的开关按下时用“1”来表示，断开时用“0”来表示，其数码管的段码显示原理及显数编码的确定都是直观明了的。在教师完成第一个数字编码的填写后，由学生根据自己的操作过程完成余下数码的填写，如表所示。

（二）任意按下一个键、即时显示其所对应的数字

这部分内容的重点在程序的编写上了。下面给出只有两位数显示的程序。

ORG 0000H

MOV P0，#00H

K0： JB P3.7，K1

MOV P0，#3FH；显示“0”

K1：JB P3.6，K0

MOV P0，#06H ；显示“1”

LJMP K0

END

这部分内容在WAVE软件上进行分析讲解。通过这一小段程序的精讲，目的是要求学生掌握以下三点：（1）MOV、JB、JNB、LJMP等指令的作用；（2）P0、P3.7、P3.6和P1.6的含义及作用；（3）整段程序运行时的原理及过程。老师讲解完后让学生操作一遍或多遍，然后要求学生完成显示“2”“3”“4”等数字的程序编写，并在仿真电路上运行。

（三）抢答器功能的实现。要求有四位抢答键和一位主控键。有了上面这一步“按键”控制“数字”的基础之后就可以让学生进行终极目标的实现。如果学生基础比较好，此时可以让学生自己独立去完成，也可以以小组的形式来开展。如果学生的基础不是很扎实，则对学生进行部分的提示。如提供下列仅有两位抢答键和一位主控键的程序给学生参考，然后在此基础上再去达到“项目”要求的功能，并最终在仿真电路中实现抢答功能的效果。

ORG 0000H

START： MOV P0，#00H

JNB P3.7，K1

JNB P3.6，K2

LJMP START

K1：MOV A，#06H；显示1

MOV P0，A

JB P1.6，$

LJMP START

K2：MOV A，#5BH；显示2

MOV P0，A

JB P1.6，$

LJMP START

END

三、总结

整个教学设计以项目为导向，以行动为引领。单片机的硬件知识和软件知识不再是分而教之了，而是有机地结合起来，完成一个具有实际使用价值的项目——抢答器。这一过程的设计并不是为了完成项目而完成项目，关键地方是把我们要教授的内容组合在里面：（1）MOV、JB、JNB、LJMP等指令的作用；（2）单片机各接口功能如何通过编程进行控制；（3）数码管的使用。

以项目式教学法开展单片机这门课程的教学，有利于培养学生的独立探究精神及与他人的合作精神，引导学生在实践中掌握好新内容，运用好新技能。

参考文献：

[1]吕忠宝.项目教学法与传统教学法的比较[J].科技信息北京，2007（2）.

[2]黄月明.浅谈单片机项目教学法[J].课程教育研究，2017（38）：16-17.