李鵬

摘 要 針對(duì)單片機(jī)課程的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀，提出了基于Keil+Proteus的課堂教學(xué)模式。將工程實(shí)例貫穿理論教學(xué)過程，以課堂教學(xué)、課下任務(wù)、課堂檢查為主線，應(yīng)用在整個(gè)教學(xué)周期。實(shí)踐表明，此模式較大提高了教學(xué)質(zhì)量，鍛煉了學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件綜合開發(fā)能力。

關(guān)鍵詞 keil Proteus 單片機(jī)仿真 教學(xué)手段

中圖分類號(hào)：G424?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.12.066

The Application of Keil + Proteus in SCM Classroom Teaching

LI Peng

（School of Manufacturing Science and Engineering， Southwest University of Science and Technology， Mianyang， Sichuan 621010）

Abstract According to the characteristics and current teaching situation of single-chip microcomputer course， the classroom teaching mode based on keil + Proteus is proposed. Through the process of theoretical teaching， engineering examples are applied in the whole teaching cycle with classroom teaching， tasks after class and classroom inspection as the main line. The practice shows that this mode greatly improves the teaching quality and exercises the students' ability to develop the software and hardware of SCM system.

Keywords keil; Proteus; SCM simulation; teaching devices

0 引言

單片機(jī)課程是機(jī)電專業(yè)的重要課程，它具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。目前，單片機(jī)課程教學(xué)大多借助多媒體設(shè)備，但教學(xué)方式仍是先理論后實(shí)踐，以理論為主實(shí)踐為輔。并且實(shí)踐教學(xué)一般在開課中期才開始進(jìn)行。這種教學(xué)模式的弊端是：（1）課程開篇以講解單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理為先，內(nèi)容枯燥難懂，學(xué)生入門難;（2）教學(xué)內(nèi)容以原理講解為主，應(yīng)用僅作為了解，造成學(xué)生應(yīng)用能力的不足;（3）不注重原理與應(yīng)用的結(jié)合，軟硬件教學(xué)脫節(jié)，使得學(xué)生在構(gòu)建實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)缺少系統(tǒng)化的思路;（4）實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)少，不足總課時(shí)的1/5，并且和理論教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)。

本文提出了基于Keil+Proteus的課堂教學(xué)模式，將大量應(yīng)用實(shí)例通過軟件實(shí)現(xiàn)，將工程實(shí)例貫穿理論教學(xué)過程，有利于增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，降低理論學(xué)習(xí)的難度，并且提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

1 Keil、Proteus軟件簡介

Keil C51是由美國Keil Software公司設(shè)計(jì)的用于51單片機(jī)的開發(fā)軟件。它在標(biāo)準(zhǔn)C的基礎(chǔ)上，結(jié)合單片機(jī)的硬件特點(diǎn)，擴(kuò)展了相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型和變量。C51能直接對(duì)單片機(jī)硬件進(jìn)行操作，開發(fā)應(yīng)用程序方便、快捷，程序運(yùn)行速度快，因而得到廣泛應(yīng)用。目前，Keil C51已被集成到一個(gè)功能強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境uVision3中，該環(huán)境下集成了文件編輯處理、編譯鏈接、項(xiàng)目管理、窗口和仿真軟件模擬器等多種功能。

Proteus是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件。除了具備其他EDA工具軟件的仿真功能外，它的最大特色是還能仿真外圍接口器件及外部測(cè)試儀器等及支持世界上各種流行的單片機(jī)及外圍接口芯片。

單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程是，可先在Proteus中設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路，再在Keil中編寫程序、調(diào)試，最后在Proteus中調(diào)仿真調(diào)試。通過查看Proteus仿真過程中實(shí)物的運(yùn)行情況，再完成實(shí)際的軟硬件設(shè)計(jì)。

2 基于Keil+Proteus單片機(jī)課堂教學(xué)模式

2.1 Keil+Proteus課堂教學(xué)

單片機(jī)課堂教學(xué)主要有硬件和軟件兩方面，根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)，在課堂教學(xué)中應(yīng)從單片機(jī)工程應(yīng)用的角度讓學(xué)生理解和掌握單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理等。下面以單片機(jī)多機(jī)通訊實(shí)例來說明。

單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)全雙工串行通信接口，采用通用異步接收器/發(fā)送器工作。主要有擴(kuò)展I/O口、雙機(jī)通信、多級(jí)通信等功能。串行口理論知識(shí)枯燥難懂、難以理解。采用此模式，從應(yīng)用角度出發(fā)，用Keil軟件進(jìn)行控制程序的編寫、編譯及調(diào)試，用Proteus仿真軟件設(shè)計(jì)硬件電路，再在Proteus中仿真實(shí)現(xiàn)。如圖1所示。

在課堂上，學(xué)生可觀察到單片機(jī)系統(tǒng)工程實(shí)踐的整個(gè)過程，即：硬件電路設(shè)計(jì)—軟件程序編程及調(diào)試—系統(tǒng)仿真。實(shí)例中，主機(jī)有三個(gè)按鍵分別控制向三個(gè)從機(jī)發(fā)送信息。當(dāng)按下相應(yīng)按鍵，主機(jī)向?qū)?yīng)從機(jī)發(fā)送信息，如發(fā)送接收正確，將在Proteus中觀察到對(duì)應(yīng)從機(jī)指示燈閃亮。這樣直接從現(xiàn)象學(xué)習(xí)到了相應(yīng)理論知識(shí)點(diǎn)。使得枯燥乏味、晦澀難懂的理論學(xué)習(xí)變得簡單、思路清晰，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在課堂教學(xué)過程中還展現(xiàn)了單片機(jī)軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生對(duì)單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用有了一定的認(rèn)識(shí)。

2.2 Keil+Proteus課下實(shí)踐

課堂上布置深入學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生可以在課下安裝相關(guān)軟件到自己計(jì)算機(jī)，課下采用Keil+Proteus模式繼續(xù)學(xué)習(xí)，直至完成任務(wù)。下次課前向老師提交課下實(shí)踐結(jié)果并討論。采用Keil+Proteus模式開展課堂教學(xué)，Keil+Proteus模式課下實(shí)踐，理論和實(shí)踐相結(jié)合，不僅方便課堂教學(xué)，化繁為簡，進(jìn)一步增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，還為學(xué)生提供了課下的虛擬實(shí)踐模式。另外，還培養(yǎng)了學(xué)生開發(fā)實(shí)際單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

3 課程考核結(jié)果分析

此模式開展單片機(jī)課程教學(xué)有如下特點(diǎn)：（1）以原理與應(yīng)用相結(jié)合的方式講述，既闡述了理論知識(shí)，又介紹了設(shè)計(jì)方法。加深了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性。（2）選取典型的工程實(shí)例演示方便直觀、形象化，可建立學(xué)生對(duì)51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)。（3）課堂教學(xué)中，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容隨時(shí)修改電路和程序并即刻顯示仿真結(jié)果，給課堂教學(xué)提供了便捷性。

將此模式應(yīng)用于我院機(jī)電專業(yè)2016級(jí)學(xué)生，期末考核結(jié)果相較于2015級(jí)成績有明顯提高，實(shí)踐證明，此模式相較于單片機(jī)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，對(duì)教學(xué)質(zhì)量有較大提升。

4 結(jié)束語

單片機(jī)課堂教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新體現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，將抽象的理論知識(shí)學(xué)習(xí)變得形象具體、直觀、容易上手。培養(yǎng)學(xué)生將單片機(jī)原理和接口基礎(chǔ)知識(shí)綜合運(yùn)用到機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中去，獲得知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力，使其成為具有創(chuàng)新意識(shí)的復(fù)合型人才。

基金項(xiàng)目：西南科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究項(xiàng)目“基于Keil+Proteus單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式探究”（17syjs01）

參考文獻(xiàn)

[1] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2] 周向紅，李建軍.片機(jī)實(shí)踐教學(xué)的探討與研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007.24（7）：120-122.

[3] 賈玉瑛，陳波.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索[J].驗(yàn)室科學(xué)，2008（6）：26-28.

[4] 汪貴平，李登峰，龔賢武，等.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.