李 威，朱經(jīng)睿，王 濤

（吉安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西吉安 343000）

0 引言

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程是一門融合了電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的課程，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性[1-3]。為了能讓學(xué)生更高效地學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程，人們對(duì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的授課方法和資源開發(fā)形式進(jìn)行了研究。陳志紅等[4]和胡宏梅等[5]研究通過平臺(tái)資源建設(shè)途徑，將單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程相關(guān)的資源，建立在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，以提高單片機(jī)課程的教學(xué)；邵華[6]以教學(xué)方法為突破點(diǎn)，提出了以項(xiàng)目為導(dǎo)向的《單片機(jī)編程與實(shí)訓(xùn)》課程改革，通過項(xiàng)目化教學(xué)方法來(lái)實(shí)施單片機(jī)課程的教學(xué)；車守全等[7]也將項(xiàng)目式教學(xué)方法用于單片機(jī)課程的教學(xué)，提出了基于項(xiàng)目應(yīng)用的《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程研究與實(shí)踐，分析了項(xiàng)目式教學(xué)在單片機(jī)課程中的實(shí)用性。由此可見，項(xiàng)目式教學(xué)已成為當(dāng)下單片機(jī)課程教學(xué)的重要方法。

本研究以項(xiàng)目式教學(xué)為基礎(chǔ)，將虛擬仿真平臺(tái)融入到單片機(jī)課程的教學(xué)中，以設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)為項(xiàng)目，研究通過虛擬仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)的方法，為單片機(jī)課程的授課方式提供參考。

1 基于虛擬仿真平臺(tái)的項(xiàng)目式教學(xué)分析

在項(xiàng)目式教學(xué)中，可利用一個(gè)個(gè)獨(dú)立，或者相互關(guān)聯(lián)的實(shí)踐項(xiàng)目，作為教學(xué)載體進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生通過完成所設(shè)計(jì)的教學(xué)項(xiàng)目，來(lái)學(xué)習(xí)并應(yīng)用相關(guān)的課堂知識(shí)。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程具有實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，這使得其具有較好使用項(xiàng)目式教學(xué)的可實(shí)施性[8-9]。教師可通過設(shè)計(jì)單片機(jī)相關(guān)度的控制系統(tǒng)作為教學(xué)項(xiàng)目，讓學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的需求，選擇所需的元器件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的控制電路，并根據(jù)項(xiàng)目需求和控制電路，設(shè)計(jì)控制程序；然后將控制程序和控制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)，觀察系統(tǒng)工作時(shí)的現(xiàn)象，來(lái)分析所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的正確性。在這個(gè)過程中，學(xué)生即可對(duì)所需的電路知識(shí)和程序設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

基于實(shí)物的單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)在選擇所需的元器件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的控制電路時(shí)，不僅需要消耗耗材，而且可修改的靈活性不高、制作過程耗時(shí)較長(zhǎng)。此時(shí)，基于虛擬仿真平臺(tái)的單片機(jī)項(xiàng)目化教學(xué)凸顯優(yōu)勢(shì)。通過虛擬仿真平臺(tái)，不僅可以節(jié)約耗材，而且具有較好的靈活性，耗時(shí)也相對(duì)較短。因此，采用基于虛擬仿真平臺(tái)的單片機(jī)課程項(xiàng)目教學(xué)是非常有必要而且高效的。

2 采用虛擬仿真平臺(tái)實(shí)施單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程項(xiàng)目教學(xué)

在此，將以基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，來(lái)分析基于虛擬仿真的項(xiàng)目化教學(xué)過程。虛擬仿真平臺(tái)采用Proteus軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在項(xiàng)目開始時(shí)，教師需給出如表1所示的基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

在給出表1所示設(shè)計(jì)要求后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)要求，來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路。從表1所示的要求可以知道，該交通燈控制系統(tǒng)除了需要單片機(jī)最小系統(tǒng)外，還需要一個(gè)如圖1所示的信號(hào)燈控制電路。

表1 交通燈控制系統(tǒng)中信號(hào)燈的工作狀態(tài)

圖1 信號(hào)燈控制電路

學(xué)生可參照?qǐng)D1分析自己所設(shè)計(jì)硬件電路的正確性。在設(shè)計(jì)出硬件電路后，學(xué)生便可根據(jù)硬件電路得出元件清單，并根據(jù)元件清單在proteus軟件中，拾取對(duì)應(yīng)的元器件，按照所設(shè)計(jì)的硬件電路，繪制仿真電路圖。

在設(shè)計(jì)好仿真電路后，教師可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)表1所示設(shè)計(jì)要求，來(lái)畫程序控制的流程圖。接著教師可給出如圖2所示的參考流程圖。

圖2 程序控制流程圖

學(xué)生可參照程序控制流程圖，在KEIL C51軟件上編寫控制程序。在完成控制程序的編寫后，即可將程序進(jìn)行編譯連接，以生成HEX文件。最后將HEX文件裝載到仿真電路圖中的單片機(jī)中。接著運(yùn)行電路，查看信號(hào)燈的工作情況。若信號(hào)燈的工作過程與表1所需不符，則需要根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)試程序或修改仿真電路，直至現(xiàn)象正確為止。

3 結(jié)語(yǔ)

本研究分析了將虛擬仿真平臺(tái)引入單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)過程的必要性，從分析可知，將虛擬仿真平臺(tái)引入教學(xué)后，不僅可節(jié)約耗材，而且還可以節(jié)約用時(shí)及提高教學(xué)的靈活性。并且以基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，給出了在虛擬仿真平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)單片機(jī)課程項(xiàng)目化教學(xué)的過程，為實(shí)現(xiàn)高效課堂提供了借鑒。