單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)探討

摘要：本文針對單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的特殊實(shí)踐性，分析了教學(xué)中出現(xiàn)的客觀弊端，在此現(xiàn)狀和基礎(chǔ)上，提出基于Proteus+Keil教學(xué)模式的改革，同時(shí)對教學(xué)方法做了一定的調(diào)整。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；實(shí)踐性；Proteus+Keil

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）18-0246-02

放眼當(dāng)今社會，電子行業(yè)快速發(fā)展，單片機(jī)在多個(gè)領(lǐng)域如工業(yè)自動化、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、武器裝備、終端及外部設(shè)備控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備等有著廣泛的應(yīng)用[1，2]。對于工科的電子、電氣相關(guān)專業(yè)的學(xué)生而言，掌握好單片機(jī)技術(shù)對自我知識的提升和今后就業(yè)的幫助都是大大有益的。因此，單片機(jī)課程在上述專業(yè)中的地位非常重要，而且鑒于單片機(jī)特殊的實(shí)踐性，它的實(shí)踐環(huán)節(jié)比如課程設(shè)計(jì)就更是重中之重了。

一、我校單片機(jī)教學(xué)的現(xiàn)狀

我校原有的單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有兩個(gè)：單片機(jī)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和單片機(jī)課程設(shè)計(jì)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)雖然有硬件設(shè)計(jì)和軟件編程兩部分，但由于開發(fā)板上硬件的最小系統(tǒng)比較完善，學(xué)生相當(dāng)于只需要進(jìn)行簡單的連線便完成了硬件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)則是在偉福Lab6000系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成的，這些實(shí)驗(yàn)基本都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)或者是很簡單的設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，主要目的是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)了解單片機(jī)的硬件環(huán)境，熟悉單片機(jī)的編程方法。因此學(xué)生總體所完成的工作基本上是簡單的軟件編程，硬件設(shè)計(jì)幾乎沒有，更談不上是軟硬件的綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這使學(xué)生在以后的工作中應(yīng)用單片機(jī)時(shí)捉襟見肘，學(xué)不夠用。

針對以上情況，我校單片機(jī)課程設(shè)計(jì)通過引入Proteus+Keil兩個(gè)軟件進(jìn)行較大的改進(jìn)，既加強(qiáng)了學(xué)生硬件電路的設(shè)計(jì)，又有軟硬件聯(lián)調(diào)的綜合考量，很好地培養(yǎng)了學(xué)生對單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，提高了大家學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

此外，之前學(xué)校課程設(shè)計(jì)題目單一，沒有考慮到學(xué)生的個(gè)體差異，導(dǎo)致有些學(xué)生無從下手，最終只能模仿別人的電路板，甚至連設(shè)計(jì)報(bào)告也是抄襲別人的；還有些能力較強(qiáng)的學(xué)生做起來易如反掌，達(dá)不到拔高的效果，這樣就違背了課程設(shè)計(jì)的初衷[3]。

二、Proteus+Keil的完美結(jié)合

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件，能很好地仿真單片機(jī)及外圍器件。相對于另一款使用較高的仿真軟件Multisim，Proteus的元件庫更齊全，使用更方便，最重要的是它可以把軟件作用在處理器上，并和該處理器的任何模擬和數(shù)字器件協(xié)同仿真。除此，Proteus還提供了大量的虛擬儀器和分析工具，用戶可以在調(diào)試代碼時(shí)清晰地看到仿真結(jié)果或通過節(jié)點(diǎn)波形等查找錯(cuò)誤原因。

Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，易學(xué)易用。

在計(jì)算機(jī)上，安裝Proteus仿真軟件和集成軟件開發(fā)環(huán)境軟件Keil，就已經(jīng)相當(dāng)于是一個(gè)設(shè)備先進(jìn)、功能完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室了，可以方便地進(jìn)行軟硬件的級聯(lián)調(diào)試，加強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念。

在實(shí)際的課程設(shè)計(jì)中，先在Proteus ISIS中設(shè)計(jì)硬件原理圖，確定IO口的端口使用。項(xiàng)目的軟件可在Keil中進(jìn)行設(shè)計(jì)，生成目標(biāo)代碼文件*.hex，若編譯失敗，可對源程序進(jìn)行修改，直至編譯成功。把生成的目標(biāo)代碼文件*.hex添加到硬件電路的單片機(jī)中，比如AT89C52，然后運(yùn)行仿真，即可以看到仿真結(jié)果。若不正確，可以分析錯(cuò)誤原因，修改相應(yīng)的軟硬件，直至仿真正確[4，5]。

三、課題的設(shè)置

課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，它有一定的針對性，要滿足高中低各層次不同學(xué)生的需求。假如全班同做的是一道很難的課程設(shè)計(jì)題，學(xué)困生根本無從下手，更別說從此獲取知識了，這樣他們很快沒有了學(xué)習(xí)的積極性，徹底放棄了。于是針對不同階段的學(xué)生，我校單片機(jī)課程準(zhǔn)備了三個(gè)不同層次的題目組。

第一類是拔高性題目，比如簡易計(jì)算器，學(xué)生在短期內(nèi)必須要完成一些實(shí)際應(yīng)用的題目，要求綜合性知識較全面，適合基本功扎實(shí)、有想法、愛創(chuàng)新的學(xué)生。例如有些學(xué)生在低年級段就參加了電子設(shè)計(jì)競賽，已經(jīng)有了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念，他們需要的是設(shè)計(jì)更為復(fù)雜實(shí)用的系統(tǒng)來提升自我。

第二類是中等難度的題目，比如多功能智力競賽搶答器，學(xué)生除了有基本的單片機(jī)知識，還必須有一定的動手實(shí)踐能力和邏輯分析能力，并且涉及其他知識領(lǐng)域，適合知識面較廣的學(xué)生。

第三類是基礎(chǔ)性題目，比如數(shù)字溫度計(jì)，是學(xué)生在掌握了單片機(jī)基本知識后所能完成的簡單的功能設(shè)計(jì)，這個(gè)層次的題目要求不高，適合底子較為薄弱的學(xué)生。也就是說，讓每個(gè)階段的學(xué)生都能從此次課程設(shè)計(jì)中汲取相應(yīng)的養(yǎng)分，有所收獲[6]。

由于題目的難度系數(shù)不同，最終的評分準(zhǔn)則也不同，第一類題滿分100分，第二類題滿分90分，第三類題滿分80分。這樣既有針對每個(gè)層次學(xué)生的題目，又能將大家的差距拉開，讓學(xué)生付出的勞動與最終給定的成績基本成正比。

四、總結(jié)

利用Proteus和Keil進(jìn)行課程設(shè)計(jì)對學(xué)生來說也是樂于接受的，軟硬件都易于修改，減少了開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間，而且Proteus軟件可以直觀地看到仿真結(jié)果或節(jié)點(diǎn)的波形，也就是說學(xué)生在自己的宿舍就能完成前期的設(shè)計(jì)工作，不再像以前那樣依賴實(shí)驗(yàn)室的測試設(shè)備，方便快捷，靈活性好。而課題的多樣性，也給了學(xué)生更大的選擇空間，從而提高了積極性和參與性，讓學(xué)生親身領(lǐng)會系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試各個(gè)階段的各種滋味，提高實(shí)際應(yīng)用的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭勇.單片機(jī)課程的教學(xué)改革[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2006，（6）.

[2]張毅剛.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)（第3版）[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[3]葛浩，林其斌.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（10）.

[4]李雪蓮，時(shí)謙.基于軟件仿真和硬件電路聯(lián)調(diào)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)[J].中國電力教育，2011，（9）.

[5]章萬靜，劉長榮，形海霞，顧軍林.Proteus和Keil聯(lián)合仿真在單片機(jī)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].福建電腦，2010，（4）.

[6]王妍瑋，張艷麗，蘇曉宇，徐志丹.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)[J].科技資訊，2010，（1）.

作者簡介：劉玉玲（1983-），女，助教，工學(xué)碩士，主要從事單片機(jī)、電子技術(shù)方面的研究和教學(xué)。