湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉興旺

基于Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)改革方式

湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉興旺

單片機應(yīng)用技術(shù)作為我國高職院校職業(yè)技能教育的基礎(chǔ)，其不僅具有實踐性特點，而且具有復(fù)雜性與綜合性特點。因此，本文主要結(jié)合現(xiàn)階段高職教育中單片機實驗教學(xué)的具體特點及教學(xué)利弊，提出了具有創(chuàng)新性強以及實踐技術(shù)水平高的教學(xué)模式。這一教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)方式不同，其主要以技術(shù)創(chuàng)新和理論實踐創(chuàng)新為主線、以培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能為核心、以理論與實踐相結(jié)合為教學(xué)導(dǎo)向，分別就教學(xué)方法及教學(xué)實驗手段和教學(xué)優(yōu)勢三個不同方面對Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)改革方式進行探討。

Proteus；Keil；單片機；實驗教學(xué)；改革

伴隨著新一輪教學(xué)改革實踐工作的順利開展，高職院校的基礎(chǔ)性教育課程在教育內(nèi)容及教學(xué)方式和教學(xué)理念方面都進行了全面變革。本文基于Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)改革方式，從傳統(tǒng)高職院校單片機實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及具體問題方面著手分析，通過簡單的概念闡述，提出了具體的教學(xué)改進方案。最終結(jié)合具體教學(xué)實例，就教學(xué)方式及教學(xué)優(yōu)勢等相關(guān)內(nèi)容進行了論述，從而取得了良好的實踐效果。

1.基于Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)概述

Proteus軟件及Keil C51技術(shù)軟件分別是由英國Lab Center Electronics公司和美國Keil Software公司開發(fā)的EDA工具軟件以及51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Proteus 軟件不僅具有良好的仿真功能，且能夠?qū)ν鈬嚓P(guān)器件及單片機等進行仿真。這種技術(shù)軟件具有非常強大的單片機原理圖制作功能，而且可對相關(guān)電路圖進行交互式仿真。因此，其主要由電路仿真功能模塊及智能原理圖設(shè)計模塊和單片機協(xié)同仿真功能模塊組成，是一種優(yōu)質(zhì)的教學(xué)平臺。

而Keil C51單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)是當(dāng)前世界上運行性能最好的51單片機開發(fā)工具之一。采用上述技術(shù)能夠生成相關(guān)的數(shù)據(jù)代碼，且大多數(shù)匯編語言程序容易理解，其在系統(tǒng)運行過程中具有良好的維護性。因此，在教學(xué)過程中針對上述兩種技術(shù)進行實驗?zāi)M教學(xué)，能夠提升學(xué)生的實踐應(yīng)用技能。

2.基于Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)問題

近年來，單片機技術(shù)發(fā)展十分迅速，這一技術(shù)已成為繼自動化技術(shù)以及計算技術(shù)和電子技術(shù)、通信技術(shù)之后的又一大重要技術(shù)工具。由于單片機教學(xué)在整個高職院校教學(xué)體系中占據(jù)著十分重要的地位。因此，傳統(tǒng)教學(xué)方式及教學(xué)理念等都無法適應(yīng)當(dāng)前實際應(yīng)用需求。盡管高職院校通過采購大量的硬件設(shè)備提升教學(xué)實踐質(zhì)量，但從實際應(yīng)用情況看，單片機實驗教學(xué)過程尚存在一定的弊端。因此，需結(jié)合具體問題改進教學(xué)模式。

其一，高職院校單片機理論教學(xué)存在不足。

隨著高校學(xué)生實踐技能水平不斷提升，大多數(shù)高校采用傳統(tǒng)“教——學(xué)——做”的模式進行理論化教學(xué)。通過教學(xué)實踐，教師同時采用多媒體設(shè)備進行輔助性教學(xué)。這種教學(xué)方式盡管在一定程度上提升了教學(xué)質(zhì)量，但采用單片機開發(fā)板或?qū)嶒炏鋵φ麄€教學(xué)過程進行模擬演示，其操作流程十分繁瑣。特別是在編程器及計算機和電源、實驗電路板等相關(guān)附屬設(shè)備連接過程中，一旦操作大意，就會導(dǎo)致電路板中的仿真頭脫落及整個實驗?zāi)M過程出現(xiàn)錯誤，嚴(yán)重時有可能導(dǎo)致實驗電路板及仿真頭遭到嚴(yán)重損壞。再者，因整個教學(xué)實驗過程中的電路板器件較小，因此學(xué)生根本無法看清教學(xué)實驗中的相關(guān)現(xiàn)象；如果學(xué)生實驗水平不高及理論知識不足，就會導(dǎo)致事倍功半。

其二，教學(xué)實驗環(huán)節(jié)存在問題。

我國高職院校以往的單片機實驗教學(xué)方式，大多采用驗證性的教學(xué)方式進行理論與實踐相結(jié)合教學(xué)。因此，教師除了在教學(xué)實驗課堂中按照既定的教學(xué)大綱為學(xué)生安排相關(guān)實踐性教學(xué)任務(wù)外，學(xué)生只是按照教學(xué)課程講義進行操作實踐。在此過程中，學(xué)生也只能按照簡單的接線方式對實驗過程進行按部就班操作。因此，大多數(shù)學(xué)生根本無法理解實驗的具體原理及實驗?zāi)康?、理論與實踐相結(jié)合的具體渠道。因此，無法真正培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與動手能力。

除此之外，傳統(tǒng)單片機實驗教學(xué)過程中場地有限及實踐平臺不完善。學(xué)生只有在課堂實驗環(huán)節(jié)才有機會自己動手操作，所以整個教學(xué)體系不完善。

3.基于Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)改進方案

針對上述教學(xué)問題，本文認為要想起到事半功倍的教學(xué)效果，必須結(jié)合“任務(wù)驅(qū)動——案例教學(xué)——項目導(dǎo)向”這一模式，對Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進行改革創(chuàng)新。在實驗教學(xué)過程中，教師可基于Proteus和Keil的單片機實驗教學(xué)仿真平臺，加強理論與實踐融合。通過實際的教學(xué)項目為載體，對教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整；與此同時，結(jié)合具體的電腦軟件知識理論與技能，采用Proteus和Keil兩種技術(shù)軟件，有效將單片機產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)過程中所涉及的相關(guān)理論與實踐內(nèi)容融合在一起。

這種教學(xué)模式在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以不采用真實的設(shè)備進行教學(xué)，而只是基于兩種軟件教學(xué)模擬仿真平臺，讓學(xué)生輕松理解實驗板以及仿真器和電源、編程器等相關(guān)實驗設(shè)備的應(yīng)用原理。這種教學(xué)方式在實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)大大降低了實驗難度，且操作簡單，簡化了實驗流程，使學(xué)生容易將理論與實際相結(jié)合，大大滿足了現(xiàn)代單片機實驗教學(xué)的要求。

4.基于Proteus與Keil的單片機實驗教學(xué)具體案例分析

本文就以80C51單片機電子搶答器設(shè)計過程為例，重點介紹如何通過有效結(jié)合Keil Vision4和Proteus7.1對單片機電路實驗教學(xué)過程進行仿真。

采用上述改進后的方案進行教學(xué)時，首先對硬件電路進行科學(xué)設(shè)計，然后基于Proteus7.1平臺，科學(xué)繪制文件名為dianziqiangdaqi. DSN的單片機電路仿真原理圖，如圖1所示：

圖1 單片機電路實驗教學(xué)仿真原理圖

其次，指導(dǎo)學(xué)生新建一個文件名為clock.Uv2的項目程序文件，并在select Device for Target中選擇目標(biāo)ATAT89C52，并將其添加至工具；然后在下列工具選項Option for TargetOutput中，分別將選項Debug和use選項中的Proteus VSM Simulator選中，具體教學(xué)實驗圖示如圖2所示：

圖2 基于Keil u Vision 4平臺的程序編寫及Hex文件生成實驗圖示

圖3 仿真調(diào)試試驗教學(xué)結(jié)果圖示

最后，針對上述實驗過程進行觀察，并對實驗?zāi)M結(jié)果進行科學(xué)仿真教學(xué)。教師可指導(dǎo)學(xué)生將Proteus項目中的選項Debug及選項use Remote Debug monitor分別選中，然后再通過與Keil進行聯(lián)合調(diào)試，從而對軟件仿真運行結(jié)果全面觀察，以此得到最終的仿真調(diào)試試驗結(jié)果圖如圖3所示。

5.結(jié)束語

綜上所述，本文在論述過程中結(jié)合了具體的教學(xué)實例，就單片機教學(xué)方式在學(xué)生實踐教學(xué)中所起的巨大作用進行了闡述，從而對提升學(xué)生的實踐應(yīng)用能力及軟件綜合開發(fā)能力具有重要的現(xiàn)實意義及理論意義。本文通過實驗教學(xué)分析，可以看出，采用改進后的教學(xué)方案進行教學(xué)設(shè)計，大大提升了學(xué)生的實踐動手能力，而且基于新的實驗平臺進行仿真模擬操作，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真正體現(xiàn)了“學(xué)生為主、教師為輔”的新型教學(xué)理念。整個教學(xué)實驗環(huán)節(jié)縮減了不切實際的教學(xué)操作流程，有效提高了學(xué)生的自主思考以及自主創(chuàng)新能力。

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