基于Flowcode的微控制器實踐教學研究

武岳龍，王冠軍

（西安交通工程學院 陜西 西安 710300）

1 微控制器實驗教學現狀

微控制器作為通信、自動化、電氣等專業開設的一門課程，長時間以來大多數同學都還沒有進入編程的大門，不能完全靈活地掌握和調試程序。即便許多老師在教學的方式，方法和教學理念上都下了很大的功夫去改進教學，有時候收到的效果卻是微乎其微的。課程本身的性質是很大一部分原因。有很多以難理解且不好被掌握的概念，并且涉獵知識面廣，包括電路的知識，編程的知識等。面對種種的困難很多同學選擇了放棄，僅僅是仿照課本完成一些簡單的實驗和對滿足于考試的合格，并沒有完全達到教學目的和要求，不能靈活的運用所學知識去解決生活中出現的一些問題?？偨Y整理的一下幾點問題。

1.1 教學理論枯燥和抽象

目前在微控制器教學的課程中，其中理論課程占據了絕大多數的課時，包括了主要的微控制器的系統外圍電路，匯編指令系統，統硬件結構及編程軟件的應用等內容。這些東西抽象，枯燥又難以掌握理解，影響學生們的學習熱情，時間一長就會使學生們產生恐懼感。

1.2 實踐教學缺乏創新和啟發

微控制器的實驗課程目前都是由若干個實驗組成，其中存在諸多問題。

例如，目前在絕大多數院校都是采用固定電路實驗箱的教學。首先，是由學生按照固定的實驗指導指書提供程序范例。其次，在通過軟件的編程將編程好文件編譯。最后，在下載至已經搭接好、調試好硬件的電路實驗箱中進行驗證。

1.3 課程之間聯系不緊密

微控制器的課程是一門有著廣泛聯系的課程，不僅僅涉及有本課程的知識，還有數電、模電、C語言程序設計等課程之間有著緊密的聯系。但大多數高校的微控制器課程教學并未與其他課程緊密聯系在一起來，就造成了課程之間的不連貫，不銜接的現象發生。

1.4 教學方式方法單一

目前在很多院校當中，教學方式方法單一，即便在授課中使用多媒體等教學方法手段，也很難達到相應的教學效果。僅僅利用多媒體投影PPT教學文件，不利于學生對于知識的掌握和理解。

2 Flowcode平臺介紹

英國Matrixmultimedia公司是一家成立于2003年的高科技公司。由其研發的“Flowcode”（流碼）平臺，是基于計算機仿真與嵌入式系統編程的新型軟件平臺。目前該平臺支持PIC， AVR和ARM三類單片機。編寫程序就像畫出流程圖那樣簡單，簡稱“流碼”，可以直接流程圖仿真，學生非常容易上手。程序被編譯成C語言或匯編語言，熟悉其他編程語言的工程師可以方便的進行后期維護，且可生成hex文件，直接燒錄到芯片中。并且芯片的移植也非常簡單，更換需要的芯片就可以了，而且流程圖幾乎不動。目前在Flowcode該平臺當中編寫的流碼可以很方便的嵌入C語言和匯編語言，這樣極大地方便了二次開發利用，該平臺還具備了強大的仿真功能，多達近百種的各種各類配套的仿真開發板，方便學習。

3 基于Flowcode實驗的設計思路

3.1 硬件選擇

微控制器的應用給生產和生活的很多方面帶來方便，結合實際案例，在Flowcode軟件為核心的使用PIC系列的單片機，PIC單片機是一種在芯片內部已經預先集成了所有必需的外圍設備的一種可編程集成電路。

其中最大的特點就是采用了RISC結構的嵌入式控制器，具備了電壓低、速度快、較強的LCD驅動能力、功耗小和低價位OTP(一次性編程)技術等優勢和特點。是未來微控制器的發展趨勢。

3.2 實驗方法的設計

該實驗利用了PIC16F877微控制器作為硬件基礎，以Flowcode軟件作為編程工具。該硬件包括了PIC單片機、時鐘電路、復位電路、編程電路、電源電路、LED顯示電路，端口擴展電路，A/D與D/A接口電路等。之所以采用這種模塊化的設計是因為，即可進行單個實驗的驗證，也可進行多個模塊的組合使用。從而使學生和相關技術人員的解決實際問題的能力得到進一步的提升。

開發者不需要很高的編程基礎，傻瓜式的拖拽。將相應的模塊按照一定的邏輯結構進行連接，時時進行仿真。這樣不僅僅可以提高編程正確率，也為開發者縮短了開發時間。

首先根據設計的需要，通過拖拽在工具欄上的圖標構建程序的流程圖，其中圖標包括了輸入、輸出、開關、字符串、決策、延時處理等標識符。在流程圖構建的過程當中，還可以給程序添加組件，如公共模塊、輸入模塊、輸出模塊、外圍設備、無線模塊等。程序添加了相應的元件宏，分別為LCD組件宏、EEPRM組件宏、DC組件宏，宏里面有大量打包好的代碼，可以直接調用，為設計帶來極大的方便。

4 結語

微控制器課程應該更加注重學生的實踐應用能力的培養，不斷提高和發展學生自主解決實際問題的能力?；贔lowcode軟件的單片機實踐教學方案可以幫助同學解決編程的困難，更好的輔助教學，促使學習者從理論到實踐的過度，快速地進入微控制器實際運用中去。

[1]蘆宇翔，蔡志遠.Flowcode軟件平臺的PIC單片機編程方法的研究[J].單片機與嵌入式系統應用，2015，(12)：12-14.

[2]陳永昕.基于Flowcode平臺的單片機技術與應用課程教學內容改革[J].科研課題，2017，（2月下）：18-19.