《單片機應用編程與仿真》課程實踐教學現狀和思考

摘 要：《單片機原理》、《單片機原理及接口技術》等課程是大中專院校電子類專業實踐性、應用性和工程性很強的專業基礎課。通過對《單片機應用編程與仿真》課程實踐教學現狀分析，提出了相關的教學建議。

關鍵詞：單片機應用編程與仿真；現狀分析；教學建議

單片微型計算機（MCU）經過多年的發展，在性能上有很大的進步，在型號上發展到上千種類，已經廣泛應用于人類社會生活的各個領域。單片機課程已經成為高校計算機、自動化、測控以及電子信息工程等專業的重要課程。該課程是一門理論性和實踐性都很強的課程，在實際教學中，應將理論教學和實驗教學緊密結合。從加強學生能力培養的要求來看，這類課程僅在課堂上講授基本原理是不夠的，必須在教學中加強實踐環節，開設一定數量的高質量配套實驗課或獨立的實驗課程，讓學生有足夠的實踐機會。那么對于單片機實驗教學環境建設就相應提出了較高要求。

一、課程教學現狀分析

目前，在單片機教學中普遍存在著一些問題。

1.單片機課程往往多以理論為主，實驗為輔的教學形式。實驗也多是進行驗證性實驗。實驗現在普遍采用“實驗箱”，學生在做實驗時都是按指導書上現成的資料，編譯現成的程序，很少有同學去分析編程的原理和實驗程序的流程，更談不上去修改和完善。對于單片機電路也只是按實驗指導書在實驗箱上做簡單的連線，沒有一個整體的電氣原理圖概念，最終還是不會設計電路，甚至連基本的電氣原理圖都讀不懂。但單片機是一門實踐性很強的學科，只學習理論不做實驗練習，很難真正地把單片機方面的知識理解掌握，很難真正成為單片機應用領域的高級人才。

2.學生實驗時也存在著諸多限制，單片機實驗室由于存在著場地和時間有限等問題，學生除了上課外，平時很難有機會實踐。個人配備單片機編程實驗開發系統，因成本較高，很多學生無法承受。同時一般單片機實驗箱由于是成品，學生很難參與到其中的細節設計中去，一般單片機實驗箱也只是起驗證實驗的作用，學生動手能力很難得到訓練與提高。

3.教學過程中應用的單片機編程軟件都是封裝后發布，學習者根本不了解單片機編程器的工作原理，對于大多數的編程器軟件只會簡單的操作，不利于激發學生學習的積極性。

二、解決措施

1、構建單片機編程仿真實驗系統得的必要性和類型選擇

構建開放源代碼、低成本、易更新的單片機編程仿真實驗系統，對我國單片機領域人才的培養和單片機課程的教學具有重大的現實意義。它不僅可以顯著降低實驗設備投資，而且將培養學生的創新精神和探索精神，為單片機課程實驗教學帶來革命性的變化。

早期，人們曾把邏輯分析儀作為單片機應用系統的開發工具來使用，但功能有限只能用于簡單的單片機系統；對于復雜的單片機系統，可以使用微型計算機來進行應用開發，把能開發單片機的微型計算機稱為微型機開發系統MDS（Microcomput Development System）：此外，還有專門的單片機開發系統，稱為在線仿真器ICE（In Circuit Emulator），通過它可以進行單片機應用系統的軟硬件開發和EPROM寫入。完整的單片機開發和實驗系統應包括微型計算機、編程器（又叫燒錄器）、仿真器、實驗電路板等。當今流行的計算機都能滿足單片機學習與開發的要求。編程器用于把編譯好的程序寫入單片機的ROM里面，把寫好后的芯片插到實驗板上面進行試驗。單片機仿真器用來實時仿真調試單片機程序及硬件電路，隨時發現問題，修改程序，提高編寫程序的效率。硬件實驗板，作為單片機實驗的外圍電路部分，可以進行相關實驗電路的單片機編程仿真實驗，測試單片機程序能否實現實驗電路的功能。

當今比較流行的單片機編程仿真實驗系統，一般都是集編程、仿真、實驗于一體，綜合功能極強。在互聯網上，設計開發單片機實驗教學儀器的個人網站也是一種比較好的選擇。

2、Keil C5 l集成開發環境和Proteus軟件的引入和使用

Keil C5 l集成開發環境uVision3是基于80C51內核的微處理器軟件開發平臺，內嵌多種符合當前工業標準的開發工具，可以完成從工程建立和管理、編譯、連接、目標代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發流程。尤其C編譯工具在產生代碼的準確性和效率方面達到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發大型項目時非常理想。由于Keil本身是一個純軟件的東西，還不能直接進行硬件仿真，必須連接上面所述的在線仿真器硬件才可以進行仿真。Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、RS232動態仿真、i2c調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。②支持主流單片機系統的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PICl2系列、PICl6系列、PICl8系列、Z80系列、HCll系列以及各種外圍芯片。Proteus硬件仿真系統中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前

狀態。

參考文獻

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作者簡介

朱建斌（1980-）江西南昌人，碩士，專業：電子信息工程.