仿真軟件在單片機應用技術課程中的改革與實踐

鄧鵬

摘要：針對目前大學電類專業單片機課程教學中學生動手機會少、實踐能力弱等問題，分析了單片機課程教學環節中產生問題的原因，提出了在教學過程中引入項目式教學的方法，以培養學生應用能力為宗旨，突出基礎知識的掌握和實踐技能的訓練；注重實驗室與工程開發的統一，通過一系列項目設計，在實踐中學習單片機的相關知識及單片機軟硬件設計技術，最終達到使學生具備單片機應用系統開發的基本能力，為后續的單片機應用系統開發實戰打下堅實的基礎。

關鍵詞：單片機 實驗教學 教學改革 Proteus

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0197-02

1 引言

《單片機原理與應用》課程以培養學生應用能力為宗旨，突出基礎知識的掌握和實踐技能的訓練，注重實驗室與工程開發的統一，通過項目式教學，在實踐中學習單片機的相關知識及單片機軟硬件設計技術，最終達到使學生具備單片機應用系統開發的基本能力，為后續的單片機應用系統開發實戰打下堅實的基礎。

2 單片機教學內容和方法的現狀分析

目前在單片機課程的實驗教學中主要存在以下幾方面問題。

2.1 傳統教材內容編排存在的問題

傳統的單片機教材的內容一般包括計算機基礎知識、硬件結構、指令系統、匯編語言程序設計、中斷與定時系統、存儲器擴展、I/O口擴展、A/D、D/A、應用實例等。教材在這些內容的安排中是獨立的。這樣的編排方式在中職的實際教學過程中會讓學生在感到枯燥無味而沒有學習興趣，學習的效果也很差[1][2]。如，單獨學習單片機的指令系統、學習每一條指令很無味、學習單片機的尋址方式不易理解。

2.2 傳統教學方法存在的問題

由于傳統的單片機實驗箱內部的硬件結構和元器件是固定的，可開設的實驗數量有限，學生只能依據實驗指導書上的項目做一些驗證型實驗，而且學生每次做實驗只用到實驗箱上很少的硬件資源，其他的輔助電路和擴展等電路已經分配好，學生做實驗時只需連接幾根導線，然后輸入相應程序，下載到單片機后觀看實驗結果。此外，可開設的綜合設計型實驗項目數量有限，限制了學生的動手能力、創新能力和綜合分析能力的提高[3]。單片機實驗設備更新快，實驗室建設成本高，由于存在著場地和時間限制等問題，學生除了上實驗課外平時很難有在實驗室做實驗的機會，因此，傳統的實驗箱不能很好地提高學生的動手能力和解決問題的能力。

3 單片機項目式教學改革

在單片機教學中，我們以完成具體的、具有實際應用價值的作品為項目進行教學。學生通過本課程完成項目加深對所學理論知識與操作技能的理解和掌握；通單片機綜合應用項目的開發過程實施，讓學生真正體會到單片機在實際工程項目中的具體應用方法。學生在具有一定的理論知識和實踐技能基礎上，通過完成涉及單片機多種資源綜合應用的小系統目標板的設計與編程，理論與實際進一步有機結合，對電子電路、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排錯、仿真及硬件焊接、組裝、調試、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨立或協助工程師進行某些單片機應用系統的開發設計工作奠定基礎[5][6]。

在教學過程中，教師學選擇適用于的教學，且具有一定的難度和應用價值的項目；并能將某一教學課題的理論知識和實際技能結合起來；學生有獨立制定計劃并實施的機會，在一定時間范圍內可以自行組織、安排自己的學習，運用新學習的知識、技能，解決過去從未遇到過的實際問題；學習結束時，有明確而具體的成果展示，師生共同評價項目工作成果。

通過項目式教學，最終達到“教、學、做”一體化。教師主要講解完成每個任務的相關知識，學生在掌據了相關知識后學習本任務設計的技巧，并在教師的指導下完成本任務的硬件設計和軟件設計工作。在完成任務的過程中建議采取分組教學、學生討論、教師指導的方式進行。學生在項目實踐過程中，理解和掌握課程要求的知識和技能，培養分析問題和解決問題的思想和方法。

3.1 教學內容的調整

在新教材編寫的過程中，這些內容的編寫可以采用項目教學法把這些內容有機融合在一起，通過項目教學，使單片機的軟硬件結合起來，學習單片機的指令、程序設計等。

3.2 仿真軟件的使用

Proteus仿真軟件和keil編譯軟件是目前流行的單片機系統開發工具軟件，在實驗教學中引入這兩個軟件，對于提高學生的學習興趣有很大的幫助作用[7]。Proteus可完成系統硬件設計、仿真，Keil可完成單片機軟件設計、調試，在實驗教學中把匯編語言和C語言結合講解，可以使學生掌握先進的設計方法和開發工具。

學生在做單片機實驗時，首先利用Proteus繪制硬件電路圖；然后利用Keil編寫程序，將編譯后生成的十六進制文件加載到用Proteus繪制的硬件原理圖的單片機中，進行Proteus與Keil聯調，系統仿真成功后，在實驗箱上接線，可起到事半功倍的效果。

3.3 項目式教學法實例

下面以DAC0832芯片為例，介紹Proteus仿真軟件在課堂教學中的應用。DAC0832芯片是 CMOS工藝制成的8位雙緩沖型D/A轉換器。可以將8位的數字量轉換成模擬量，通過編程可以輸出方波、鋸齒波等。在教學過程中，首先在Proteus的原理圖編輯窗口中搭建仿真電路，如圖1所示。

該電路中采用了51單片機、DAC0832示波器、運算放大器等，輸出為雙極性電壓。然后講解電路的工作原理。重點是譯碼電路及DAC0832芯片的功能和應用。接下來分析輸出模擬三角波的算法，編寫相應的匯編語言程序。

上段程序中，把“INC A”改成“DEC A”，輸出波形為正向鋸齒波。課后可以布置相關的作業，例如要求學生更改部分電路和程序。輸出0V～+5V的波形，或者實現波形的切換等。通過課堂分析講解和課后作業。學生對DAC0832性能及編程更加理解，而且印象深刻。

4 結語

通過在單片機教學中引入項目式的教學方法，并對實驗考核方式進行了改革，提高了學生的學習興趣和工程應用能力。這對于應用型人才的培養具有積極的促進作用，隨著學生創新能力和應用能力日益受到重視，單片機課程的教學內容和教學方法也在不斷更新。教師應采用靈活的教學手段，把理論和實踐有機的結合起來，在實踐中消化理論，提高教學效果。

參考文獻

[1]黃偉軍，肖金球，張兄武，楊利娟.單片機原理與應用課程教學改革的研究[J].電氣電子教學學報.2010，32（06）：29-30.

[2]袁鋒偉，趙立宏，朱慧玲，張瑩.基于Proteus的單片機課程教學與實驗改革[J].實驗室研究與探索，2007（12）：75-78.

[3]陳龍，張亞君.Proteus仿真軟件在單片機實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2009（08）：73-75.

[4]蘇變玲，朱志平，袁衛.基于Proteus的單片機仿真教學的研究[J].實驗室研究與探索.2009（04）：75-78.

[5]唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革[J].實驗室研究與探索.2010（05）：130-132.

[6]周向紅，李建軍.單片機實踐教學的探討與研究[J].實驗技術與管理，2007（07）：120-122.

[7]田建偉，胡德安，陳益平，等.一種單片機虛擬實驗室的建立方法[J].現代電子技術，2009（14）：176-179.endprint

摘要：針對目前大學電類專業單片機課程教學中學生動手機會少、實踐能力弱等問題，分析了單片機課程教學環節中產生問題的原因，提出了在教學過程中引入項目式教學的方法，以培養學生應用能力為宗旨，突出基礎知識的掌握和實踐技能的訓練；注重實驗室與工程開發的統一，通過一系列項目設計，在實踐中學習單片機的相關知識及單片機軟硬件設計技術，最終達到使學生具備單片機應用系統開發的基本能力，為后續的單片機應用系統開發實戰打下堅實的基礎。

關鍵詞：單片機 實驗教學 教學改革 Proteus

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0197-02

1 引言

《單片機原理與應用》課程以培養學生應用能力為宗旨，突出基礎知識的掌握和實踐技能的訓練，注重實驗室與工程開發的統一，通過項目式教學，在實踐中學習單片機的相關知識及單片機軟硬件設計技術，最終達到使學生具備單片機應用系統開發的基本能力，為后續的單片機應用系統開發實戰打下堅實的基礎。

2 單片機教學內容和方法的現狀分析

目前在單片機課程的實驗教學中主要存在以下幾方面問題。

2.1 傳統教材內容編排存在的問題

傳統的單片機教材的內容一般包括計算機基礎知識、硬件結構、指令系統、匯編語言程序設計、中斷與定時系統、存儲器擴展、I/O口擴展、A/D、D/A、應用實例等。教材在這些內容的安排中是獨立的。這樣的編排方式在中職的實際教學過程中會讓學生在感到枯燥無味而沒有學習興趣，學習的效果也很差[1][2]。如，單獨學習單片機的指令系統、學習每一條指令很無味、學習單片機的尋址方式不易理解。

2.2 傳統教學方法存在的問題

由于傳統的單片機實驗箱內部的硬件結構和元器件是固定的，可開設的實驗數量有限，學生只能依據實驗指導書上的項目做一些驗證型實驗，而且學生每次做實驗只用到實驗箱上很少的硬件資源，其他的輔助電路和擴展等電路已經分配好，學生做實驗時只需連接幾根導線，然后輸入相應程序，下載到單片機后觀看實驗結果。此外，可開設的綜合設計型實驗項目數量有限，限制了學生的動手能力、創新能力和綜合分析能力的提高[3]。單片機實驗設備更新快，實驗室建設成本高，由于存在著場地和時間限制等問題，學生除了上實驗課外平時很難有在實驗室做實驗的機會，因此，傳統的實驗箱不能很好地提高學生的動手能力和解決問題的能力。

3 單片機項目式教學改革

在單片機教學中，我們以完成具體的、具有實際應用價值的作品為項目進行教學。學生通過本課程完成項目加深對所學理論知識與操作技能的理解和掌握；通單片機綜合應用項目的開發過程實施，讓學生真正體會到單片機在實際工程項目中的具體應用方法。學生在具有一定的理論知識和實踐技能基礎上，通過完成涉及單片機多種資源綜合應用的小系統目標板的設計與編程，理論與實際進一步有機結合，對電子電路、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排錯、仿真及硬件焊接、組裝、調試、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨立或協助工程師進行某些單片機應用系統的開發設計工作奠定基礎[5][6]。

在教學過程中，教師學選擇適用于的教學，且具有一定的難度和應用價值的項目；并能將某一教學課題的理論知識和實際技能結合起來；學生有獨立制定計劃并實施的機會，在一定時間范圍內可以自行組織、安排自己的學習，運用新學習的知識、技能，解決過去從未遇到過的實際問題；學習結束時，有明確而具體的成果展示，師生共同評價項目工作成果。

通過項目式教學，最終達到“教、學、做”一體化。教師主要講解完成每個任務的相關知識，學生在掌據了相關知識后學習本任務設計的技巧，并在教師的指導下完成本任務的硬件設計和軟件設計工作。在完成任務的過程中建議采取分組教學、學生討論、教師指導的方式進行。學生在項目實踐過程中，理解和掌握課程要求的知識和技能，培養分析問題和解決問題的思想和方法。

3.1 教學內容的調整

在新教材編寫的過程中，這些內容的編寫可以采用項目教學法把這些內容有機融合在一起，通過項目教學，使單片機的軟硬件結合起來，學習單片機的指令、程序設計等。

3.2 仿真軟件的使用

Proteus仿真軟件和keil編譯軟件是目前流行的單片機系統開發工具軟件，在實驗教學中引入這兩個軟件，對于提高學生的學習興趣有很大的幫助作用[7]。Proteus可完成系統硬件設計、仿真，Keil可完成單片機軟件設計、調試，在實驗教學中把匯編語言和C語言結合講解，可以使學生掌握先進的設計方法和開發工具。

學生在做單片機實驗時，首先利用Proteus繪制硬件電路圖；然后利用Keil編寫程序，將編譯后生成的十六進制文件加載到用Proteus繪制的硬件原理圖的單片機中，進行Proteus與Keil聯調，系統仿真成功后，在實驗箱上接線，可起到事半功倍的效果。

3.3 項目式教學法實例

下面以DAC0832芯片為例，介紹Proteus仿真軟件在課堂教學中的應用。DAC0832芯片是 CMOS工藝制成的8位雙緩沖型D/A轉換器。可以將8位的數字量轉換成模擬量，通過編程可以輸出方波、鋸齒波等。在教學過程中，首先在Proteus的原理圖編輯窗口中搭建仿真電路，如圖1所示。

該電路中采用了51單片機、DAC0832示波器、運算放大器等，輸出為雙極性電壓。然后講解電路的工作原理。重點是譯碼電路及DAC0832芯片的功能和應用。接下來分析輸出模擬三角波的算法，編寫相應的匯編語言程序。

上段程序中，把“INC A”改成“DEC A”，輸出波形為正向鋸齒波。課后可以布置相關的作業，例如要求學生更改部分電路和程序。輸出0V～+5V的波形，或者實現波形的切換等。通過課堂分析講解和課后作業。學生對DAC0832性能及編程更加理解，而且印象深刻。

4 結語

通過在單片機教學中引入項目式的教學方法，并對實驗考核方式進行了改革，提高了學生的學習興趣和工程應用能力。這對于應用型人才的培養具有積極的促進作用，隨著學生創新能力和應用能力日益受到重視，單片機課程的教學內容和教學方法也在不斷更新。教師應采用靈活的教學手段，把理論和實踐有機的結合起來，在實踐中消化理論，提高教學效果。

參考文獻

[1]黃偉軍，肖金球，張兄武，楊利娟.單片機原理與應用課程教學改革的研究[J].電氣電子教學學報.2010，32（06）：29-30.

[2]袁鋒偉，趙立宏，朱慧玲，張瑩.基于Proteus的單片機課程教學與實驗改革[J].實驗室研究與探索，2007（12）：75-78.

[3]陳龍，張亞君.Proteus仿真軟件在單片機實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2009（08）：73-75.

[4]蘇變玲，朱志平，袁衛.基于Proteus的單片機仿真教學的研究[J].實驗室研究與探索.2009（04）：75-78.

[5]唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革[J].實驗室研究與探索.2010（05）：130-132.

[6]周向紅，李建軍.單片機實踐教學的探討與研究[J].實驗技術與管理，2007（07）：120-122.

[7]田建偉，胡德安，陳益平，等.一種單片機虛擬實驗室的建立方法[J].現代電子技術，2009（14）：176-179.endprint

摘要：針對目前大學電類專業單片機課程教學中學生動手機會少、實踐能力弱等問題，分析了單片機課程教學環節中產生問題的原因，提出了在教學過程中引入項目式教學的方法，以培養學生應用能力為宗旨，突出基礎知識的掌握和實踐技能的訓練；注重實驗室與工程開發的統一，通過一系列項目設計，在實踐中學習單片機的相關知識及單片機軟硬件設計技術，最終達到使學生具備單片機應用系統開發的基本能力，為后續的單片機應用系統開發實戰打下堅實的基礎。

關鍵詞：單片機 實驗教學 教學改革 Proteus

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0197-02

1 引言

《單片機原理與應用》課程以培養學生應用能力為宗旨，突出基礎知識的掌握和實踐技能的訓練，注重實驗室與工程開發的統一，通過項目式教學，在實踐中學習單片機的相關知識及單片機軟硬件設計技術，最終達到使學生具備單片機應用系統開發的基本能力，為后續的單片機應用系統開發實戰打下堅實的基礎。

2 單片機教學內容和方法的現狀分析

目前在單片機課程的實驗教學中主要存在以下幾方面問題。

2.1 傳統教材內容編排存在的問題

傳統的單片機教材的內容一般包括計算機基礎知識、硬件結構、指令系統、匯編語言程序設計、中斷與定時系統、存儲器擴展、I/O口擴展、A/D、D/A、應用實例等。教材在這些內容的安排中是獨立的。這樣的編排方式在中職的實際教學過程中會讓學生在感到枯燥無味而沒有學習興趣，學習的效果也很差[1][2]。如，單獨學習單片機的指令系統、學習每一條指令很無味、學習單片機的尋址方式不易理解。

2.2 傳統教學方法存在的問題

由于傳統的單片機實驗箱內部的硬件結構和元器件是固定的，可開設的實驗數量有限，學生只能依據實驗指導書上的項目做一些驗證型實驗，而且學生每次做實驗只用到實驗箱上很少的硬件資源，其他的輔助電路和擴展等電路已經分配好，學生做實驗時只需連接幾根導線，然后輸入相應程序，下載到單片機后觀看實驗結果。此外，可開設的綜合設計型實驗項目數量有限，限制了學生的動手能力、創新能力和綜合分析能力的提高[3]。單片機實驗設備更新快，實驗室建設成本高，由于存在著場地和時間限制等問題，學生除了上實驗課外平時很難有在實驗室做實驗的機會，因此，傳統的實驗箱不能很好地提高學生的動手能力和解決問題的能力。

3 單片機項目式教學改革

在單片機教學中，我們以完成具體的、具有實際應用價值的作品為項目進行教學。學生通過本課程完成項目加深對所學理論知識與操作技能的理解和掌握；通單片機綜合應用項目的開發過程實施，讓學生真正體會到單片機在實際工程項目中的具體應用方法。學生在具有一定的理論知識和實踐技能基礎上，通過完成涉及單片機多種資源綜合應用的小系統目標板的設計與編程，理論與實際進一步有機結合，對電子電路、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排錯、仿真及硬件焊接、組裝、調試、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨立或協助工程師進行某些單片機應用系統的開發設計工作奠定基礎[5][6]。

在教學過程中，教師學選擇適用于的教學，且具有一定的難度和應用價值的項目；并能將某一教學課題的理論知識和實際技能結合起來；學生有獨立制定計劃并實施的機會，在一定時間范圍內可以自行組織、安排自己的學習，運用新學習的知識、技能，解決過去從未遇到過的實際問題；學習結束時，有明確而具體的成果展示，師生共同評價項目工作成果。

通過項目式教學，最終達到“教、學、做”一體化。教師主要講解完成每個任務的相關知識，學生在掌據了相關知識后學習本任務設計的技巧，并在教師的指導下完成本任務的硬件設計和軟件設計工作。在完成任務的過程中建議采取分組教學、學生討論、教師指導的方式進行。學生在項目實踐過程中，理解和掌握課程要求的知識和技能，培養分析問題和解決問題的思想和方法。

3.1 教學內容的調整

在新教材編寫的過程中，這些內容的編寫可以采用項目教學法把這些內容有機融合在一起，通過項目教學，使單片機的軟硬件結合起來，學習單片機的指令、程序設計等。

3.2 仿真軟件的使用

Proteus仿真軟件和keil編譯軟件是目前流行的單片機系統開發工具軟件，在實驗教學中引入這兩個軟件，對于提高學生的學習興趣有很大的幫助作用[7]。Proteus可完成系統硬件設計、仿真，Keil可完成單片機軟件設計、調試，在實驗教學中把匯編語言和C語言結合講解，可以使學生掌握先進的設計方法和開發工具。

學生在做單片機實驗時，首先利用Proteus繪制硬件電路圖；然后利用Keil編寫程序，將編譯后生成的十六進制文件加載到用Proteus繪制的硬件原理圖的單片機中，進行Proteus與Keil聯調，系統仿真成功后，在實驗箱上接線，可起到事半功倍的效果。

3.3 項目式教學法實例

下面以DAC0832芯片為例，介紹Proteus仿真軟件在課堂教學中的應用。DAC0832芯片是 CMOS工藝制成的8位雙緩沖型D/A轉換器。可以將8位的數字量轉換成模擬量，通過編程可以輸出方波、鋸齒波等。在教學過程中，首先在Proteus的原理圖編輯窗口中搭建仿真電路，如圖1所示。

該電路中采用了51單片機、DAC0832示波器、運算放大器等，輸出為雙極性電壓。然后講解電路的工作原理。重點是譯碼電路及DAC0832芯片的功能和應用。接下來分析輸出模擬三角波的算法，編寫相應的匯編語言程序。

上段程序中，把“INC A”改成“DEC A”，輸出波形為正向鋸齒波。課后可以布置相關的作業，例如要求學生更改部分電路和程序。輸出0V～+5V的波形，或者實現波形的切換等。通過課堂分析講解和課后作業。學生對DAC0832性能及編程更加理解，而且印象深刻。

4 結語

通過在單片機教學中引入項目式的教學方法，并對實驗考核方式進行了改革，提高了學生的學習興趣和工程應用能力。這對于應用型人才的培養具有積極的促進作用，隨著學生創新能力和應用能力日益受到重視，單片機課程的教學內容和教學方法也在不斷更新。教師應采用靈活的教學手段，把理論和實踐有機的結合起來，在實踐中消化理論，提高教學效果。

參考文獻

[1]黃偉軍，肖金球，張兄武，楊利娟.單片機原理與應用課程教學改革的研究[J].電氣電子教學學報.2010，32（06）：29-30.

[2]袁鋒偉，趙立宏，朱慧玲，張瑩.基于Proteus的單片機課程教學與實驗改革[J].實驗室研究與探索，2007（12）：75-78.

[3]陳龍，張亞君.Proteus仿真軟件在單片機實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2009（08）：73-75.

[4]蘇變玲，朱志平，袁衛.基于Proteus的單片機仿真教學的研究[J].實驗室研究與探索.2009（04）：75-78.

[5]唐煒.基于“項目驅動”的單片機類課程實踐教學改革[J].實驗室研究與探索.2010（05）：130-132.

[6]周向紅，李建軍.單片機實踐教學的探討與研究[J].實驗技術與管理，2007（07）：120-122.

[7]田建偉，胡德安，陳益平，等.一種單片機虛擬實驗室的建立方法[J].現代電子技術，2009（14）：176-179.endprint