仿真軟件在51單片機教學中的應用

李想+張曉東

摘 要：傳統的單片機教學是使用實驗系統進行的，這種方式費時且效率低，本文探討了仿真軟件在單片機教學中的應用，提高了學生的學習效率和學習興趣，增強了學生在單片機系統的實際開發中的能力，因此，使用仿真軟件來進行單片機的教學，是一個值得推廣的教學方式。

關鍵詞：單片機；仿真軟件；實驗系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.178

1 引言

單片機應用是大學本科及專科信息類、電子類、機電類專業的一門核心課程，該課程的前導課程主要有計算機文化基礎、C語言及應用、電路與電子學、數字電路等課程，后續課程按照不同的專業劃分，主要有RFID技術與應用、無線傳感器網絡技術和工業機器人等課程，由于該課程涉及到的知識點多且較難，因此，歷來該課程是工科類大學生的難點和重點課程之一。

2 傳統單片機教學的方式

傳統的單片機教學方式，一般是在專門的單片機實驗室里使用單片機實驗臺和電腦等設備教學[1]。學生首先進行單片機線路的連接，如單片機引腳和LED燈、七段數碼管、8*8點陣等互聯，之后使用電腦進行軟件程序設計，在代碼編譯成功后通過數據線將編譯成功的目標代碼hex文件寫入單片機中，最后系統上電，查看單片機系統的執行效果。

但是傳統的教學方式，有很大的不足之處，主要有以下幾方面：

（1）一般的實驗室的面積有限，單片機實驗綜合系統（包括一臺電腦）只能放8到10套，而一個班的學生一般在35到50人，每個人操作的時間有限；

（2）由于單片機的前導課程之一是電路與電子學，而在單片機實驗室連接線路時，需要使用該前導課程的相關知識，但有些學生的相關知識儲備不充分，因此連接線路易出錯；

（3）物理連線和目標程序寫入等過程，占用了大量的課堂時間。

3 在單片機教學中使用仿真軟件

由于傳統的單片機教學方式存在諸多不足之處，因此我院信息工程學院、機電工程學院等開設單片機應用課程的院系使用了新的教學方式，即使用仿真軟件來進行單片機應用課程的教學。

在實際的教學中，對于硬件系統，使用Proteus進行仿真，而對于軟件部分，則使用傳統的Keil軟件來進行編程[2]。

這樣則可以把該課程的教學從單片機實驗室移到計算機機房中進行，一個標準的計算機機房一般擁有計算機的數量都在50臺以上，因此一個班的學生可以每人一臺計算機進行操作，避免了單片機實驗室人多實驗臺少的情況[3]。同時，減少了連線時間，提高了學習的效率。

4 使用仿真軟件在單片機應用課程中的教學實例

在實際的教學中，采用的教材是電子工業出版社出版的《單片機應用技術（C語言版）》，該教材是任務驅動教學模式，每一個章節即為一個具體的任務，授課時首先由老師講解演示具體的實驗，之后學生做實驗，然后講解相關的理論，這樣的教法，學生普遍反映比先理論后實驗的方式學習效率要高很多。

本文以一個LED燈亮的單片機實驗流程來闡述仿真軟件的應用。

首先由教師演示LED燈亮的效果，引起學生的興趣，接著教師帶領學生一起使用Proteus軟件來進行硬件部分的仿真，涉及到的主要硬件有51單片機，LED燈，電源，電阻等元件。

接著對于通用的元件，如單片機，LED燈等，可以直接告訴學生在Proteus中這些元件的名稱，然后直接畫出，而對于電阻，以及后續章節的諸如七段數碼管，8*8點陣等元件，則可以讓學生自行到百度上搜索具體的名稱，一方面可以培養學生的搜索能力，另一方面可以增加學生學習的興趣。

在Proteus中的硬件電路畫好后，接著學生便可以在Keil中進行軟件系統的設計，該設計流程與傳統的單片機實驗流程相同。

在Keil中編寫好軟件后，學生進行編譯，產生最終的目標代碼hex，然后在Proteus中將此hex文件導入到單片機中，最后點擊Proteus左下角的開始按鈕，即可觀看仿真效果。

5 結論

本文探討了使用仿真軟件在單片機教學中的應用，近年來，我院在單片機的教學、比賽、學生的畢業設計等方面均使用仿真軟件來進行，提高了學生的學習效率和學習興趣，增強了學生在單片機系統的實際開發中的能力，因此，使用仿真軟件來進行單片機的教學，是一個值得推廣的教學方式。

參考文獻：

[1]王靜霞.單片機應用技術（C 語言版）[M].電子工業出版社，2009.

[2]吳險峰.51單片機項目教程（C語言版）[M].人民郵電出版社，2016.

[3]李江全等.單片機：通信與控制應用編程實例[M].中國電力出版社，2012.