吳晨曦 蔣 嶸 王少力

(湖南工程學(xué)院 湖南湘潭 411101)

引言

《微機(jī)原理及接口技術(shù)》是湖南省一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)—湖南工程學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課之一，本課程貫穿于專業(yè)學(xué)習(xí)、能力與素質(zhì)培養(yǎng)的全過(guò)程，在機(jī)電特色的高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)中起骨干支撐作用。課程內(nèi)容主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)結(jié)構(gòu)與原理、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、中斷與定時(shí)計(jì)數(shù)系統(tǒng)、微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。單片微機(jī)技術(shù)廣泛用于信號(hào)檢測(cè)采集、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)控制等方面，已成為智能制造、機(jī)器人工程、人工智能等技術(shù)的重要組成部分，以及推動(dòng)這些技術(shù)不斷發(fā)展的重要力量[1]。

一、存在的問(wèn)題與開(kāi)發(fā)目標(biāo)

以往的教學(xué)實(shí)踐表明，本課程整體上抽象難懂，需綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，讓初學(xué)者學(xué)習(xí)難度陡增[2]。加上課時(shí)少、內(nèi)容多、進(jìn)度快，以及其他不利因素的影響，導(dǎo)致最終教學(xué)效果往往不盡人意。一些突出的教學(xué)難點(diǎn)問(wèn)題表現(xiàn)為：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜抽象，學(xué)生對(duì)系統(tǒng)軟硬件協(xié)同工作認(rèn)識(shí)模糊，對(duì)控制流程及程序編寫(xiě)缺乏清晰思路、邏輯性不強(qiáng)，對(duì)案例教學(xué)無(wú)親歷參與感等。

其中，單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、工作原理、時(shí)序邏輯是直接影響本課程乃至機(jī)電專業(yè)全局教學(xué)的首要難點(diǎn)問(wèn)題，屬于最基礎(chǔ)最重要的內(nèi)容。任何一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都離不開(kāi)它們，必須在此基礎(chǔ)上，由單片機(jī)執(zhí)行程序指令、按一定時(shí)空關(guān)系訪問(wèn)存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)算與控制功能[3]。因此，這些內(nèi)容教學(xué)效果的好壞至關(guān)重要，可謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，必須弄懂吃透。然而，由于單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作原理抽象，教師在常規(guī)講授或?qū)嶒?yàn)過(guò)程中缺乏有效的教學(xué)方法與手段，難以闡明指令操作時(shí)序、執(zhí)行機(jī)制、軟硬件協(xié)同工作過(guò)程，學(xué)生感到晦澀難懂、枯燥乏味，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。在實(shí)際教學(xué)中，對(duì)這部分內(nèi)容往往一帶而過(guò)，結(jié)果影響后續(xù)學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用。因此，教師要求打破現(xiàn)有教學(xué)習(xí)慣的束縛，積極運(yùn)用新技術(shù)新方法進(jìn)行改革探索，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。

為破解單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、工作原理、時(shí)序邏輯方面的教學(xué)難題，擬運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，開(kāi)發(fā)單片機(jī)軟硬件協(xié)同可視化虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目，通過(guò)可視化單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，直觀形象展現(xiàn)單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、操作時(shí)序、軟硬件協(xié)同過(guò)程。

二、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)內(nèi)容

以51單片機(jī)片內(nèi)外RAM數(shù)據(jù)傳送為目標(biāo)開(kāi)發(fā)虛擬仿真項(xiàng)目，利用虛擬仿真技術(shù)，將真實(shí)單片機(jī)中無(wú)法觀測(cè)到的指令執(zhí)行與片內(nèi)外存儲(chǔ)器讀寫(xiě)過(guò)程，通過(guò)程序調(diào)試運(yùn)行、數(shù)據(jù)傳送、存儲(chǔ)器訪問(wèn)、硬件仿真驅(qū)動(dòng)的有機(jī)結(jié)合，以直觀清晰、精準(zhǔn)透明、軟硬協(xié)同、可視化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，深化學(xué)生對(duì)單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、工作原理、時(shí)序邏輯的理解應(yīng)用。

數(shù)據(jù)傳送的具體要求為：向51單片機(jī)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)、從片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器向片外RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)、CPU從片外RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)環(huán)境如下：①個(gè)人電腦配置：CPU3.7GHz，內(nèi)存8GB以上，顯卡4GB 以上，硬盤(pán)500G以上；②開(kāi)發(fā)工具軟件：Keil4編程仿真軟件、proteus7.8硬件仿真軟件。內(nèi)容包括硬件仿真設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)仿真和仿真調(diào)試三部分。

1.硬件仿真設(shè)計(jì)

采用proteus7.8軟件設(shè)計(jì)、搭建硬件仿真原理。由單片機(jī)AT89C51、地址鎖存器74LS373、8K片外擴(kuò)展RAM、邏輯分析儀Logic Analsyer和數(shù)字分析儀DIGITAL ANALYSIS等虛擬仿真元件按要求連接而成，這些虛擬仿真元件都從proteus元件庫(kù)中選取，與實(shí)物元件功能相同。

由proteus提供的外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLOCK，經(jīng)引腳XTAL2進(jìn)入單片機(jī)作為系統(tǒng)時(shí)鐘，頻率為12MHZ。單片機(jī)的P0口作為片外RAM共用的數(shù)據(jù)線和地址線，作數(shù)據(jù)線時(shí)直接與RAM數(shù)據(jù)引腳D0-D7連接，作地址線時(shí)要經(jīng)過(guò)地址鎖存器74LS373再與RAM地址引腳A0-A7連接；地址鎖存器74LS373對(duì)P0口起分時(shí)復(fù)用的作用，即CPU在訪問(wèn)片外RAM時(shí)，P0口先發(fā)出某地址信號(hào)給74LS373，在地址鎖存控制信號(hào)ALE的下降沿時(shí)刻，該地址信號(hào)鎖存在74LS373中，選定該地址的片外RAM單元且保持不變，然后再作為數(shù)據(jù)口對(duì)所選RAM單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作。單片機(jī)的P2口作為高8位地址線與片外RAM其余地址引腳直接連接，這里與RAM的高5位地址引腳A8-A12相連，因此只占用了P2.0-P2.4地址線。P0口與P2口的低5位共同組成片外RAM的13位地址總線，尋址范圍為8KB。

單片機(jī)的寫(xiě)/WR和讀/RD控制信號(hào)分別與片外RAM地寫(xiě)引腳WR和讀引腳RD相連，低電平有效。寫(xiě)信號(hào)/WR低電平時(shí)，CPU將數(shù)據(jù)從單片機(jī)寫(xiě)入片外RAM。讀信號(hào)/RD低電平時(shí)，CPU將數(shù)據(jù)從片外RAM讀入單片機(jī)。

邏輯和數(shù)據(jù)分析儀用于輸出待觀測(cè)的片外RAM讀寫(xiě)時(shí)序邏輯圖。在執(zhí)行程序指令時(shí)，能以圖形方式直觀形象顯示系統(tǒng)時(shí)鐘、地址信號(hào)、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)的時(shí)序分配與邏輯變化關(guān)系，有利于進(jìn)一步分析、理解與應(yīng)用。

2.程序設(shè)計(jì)仿真

采用Keil4軟件編寫(xiě)程序、仿真調(diào)試。根據(jù)前述數(shù)據(jù)傳送的要求，程序設(shè)計(jì)可分為三部分：①設(shè)置要傳送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)塊的值保存在數(shù)表中，這里預(yù)設(shè)5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)塊，其值為01H,02H,03H,04H,05H;②對(duì)片內(nèi)RAM置數(shù)，用查表方式向片內(nèi)RAM 30H-34H區(qū)寫(xiě)入該數(shù)據(jù)塊的值;③對(duì)片外RAM置數(shù)、讀數(shù)，將片內(nèi)RAM 30H-34H區(qū)的值寫(xiě)入片外RAM 1234H-1238H區(qū)以及CPU從該片外RAM區(qū)讀取數(shù)據(jù)。

參考程序如下所示：

通過(guò)Keil編譯、仿真調(diào)試、運(yùn)行程序，觀察Keil窗口片內(nèi)外存儲(chǔ)器的數(shù)值及變化，能直觀展現(xiàn)程序指令的執(zhí)行過(guò)程及片內(nèi)外RAM讀寫(xiě)操作過(guò)程、結(jié)果等核心要素。

3.仿真調(diào)試

通過(guò)Keil與proteus聯(lián)調(diào)實(shí)現(xiàn)RAM數(shù)據(jù)傳送虛擬仿真。在Keil中編寫(xiě)好RAM數(shù)據(jù)傳送程序，經(jīng)編譯、鏈接、創(chuàng)建可執(zhí)行程序后，再將可執(zhí)行程序加載到proteus仿真中的單片機(jī)AT89C51，然后設(shè)置Keil與proteus的連接，建立聯(lián)調(diào)仿真監(jiān)控系統(tǒng)。在Keil窗口調(diào)試運(yùn)行程序，從三方面體現(xiàn)仿真過(guò)程與結(jié)果：①結(jié)合Keil與proteus，從兩者的窗口觀察RAM的內(nèi)容，并相互印證；②從proteus窗口的地址、數(shù)據(jù)、控制總線端點(diǎn)顏色動(dòng)態(tài)變化，形象展示程序與硬件的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)特定的功能。③在proteus窗口探測(cè)各種總線，用邏輯分析儀、數(shù)據(jù)分析儀顯示片外RAM讀寫(xiě)操作時(shí)序邏輯，直觀具體地展現(xiàn)單片機(jī)的工作原理、指令詳細(xì)執(zhí)行過(guò)程、時(shí)序分配關(guān)系。

全速調(diào)試程序后，向片外RAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)的聯(lián)調(diào)界面與仿真結(jié)果。以向片外地址為1234H的RAM單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)01H的指令執(zhí)行為例，先由P2、P0口發(fā)出16位地址信號(hào)0001001000110100，選中地址為1234H的片外RAM單元；然后寫(xiě)信號(hào)/WR由高電平變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)間內(nèi)，開(kāi)始對(duì)選定的RAM單元進(jìn)行寫(xiě)操作，通過(guò)P0口將數(shù)據(jù)01H寫(xiě)入該RAM單元；當(dāng)/WR、ALE信號(hào)低電平變?yōu)楦唠娖胶螅撝噶顖?zhí)行完畢；指令執(zhí)行過(guò)程中伴隨總線邏輯顏色的實(shí)時(shí)同步變化，高電平顯示紅色，低電平顯示藍(lán)色。由此可見(jiàn)，能從RAM的內(nèi)容、指令時(shí)序圖和總線邏輯值的變化等多方面直觀清晰、精準(zhǔn)透明、軟硬協(xié)同、可視化單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理。

三、應(yīng)用與成效

51單片機(jī)片內(nèi)外RAM數(shù)據(jù)傳送虛擬仿真項(xiàng)目，較好詮釋了單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、操作時(shí)序、軟硬件協(xié)同的普遍規(guī)律。本項(xiàng)目除了用于基本的課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還經(jīng)過(guò)拓展廣泛用于課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等方面，效果理想。

1.課堂教學(xué)應(yīng)用

在講授單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成與工作原理時(shí)，除用51單片機(jī)實(shí)物開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)單演示外，主要基于51單片機(jī)片內(nèi)外RAM數(shù)據(jù)傳送虛擬仿真，在Keil窗口清楚地看到RAM數(shù)據(jù)傳送匯編語(yǔ)言源程序經(jīng)編譯后，生成的目標(biāo)程序在程序存儲(chǔ)空間以機(jī)器碼存貯及分配的地址、占用的字節(jié)數(shù)，以及匯編指令與機(jī)器指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系；CPU怎樣一步步執(zhí)行程序存儲(chǔ)器ROM的機(jī)器代碼，給片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器賦值，在proteus窗口通過(guò)地址總線、控制總線、數(shù)據(jù)總線對(duì)片外RAM進(jìn)行讀寫(xiě)操作，以具體形象的方式揭示單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、抽象原理、硬件和程序協(xié)同工作。

以此為基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)改變，即可推廣基本輸入輸出、中斷與定時(shí)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，如蜂鳴器報(bào)警、LED燈閃爍控制、LED數(shù)碼管顯示、獨(dú)立式鍵盤(pán)輸入、4×4矩陣鍵盤(pán)鍵輸入與數(shù)碼管顯示、單一外部中斷控制循環(huán)移位燈、中斷嵌套的應(yīng)用、用定時(shí)器計(jì)數(shù)器功能制作LED秒表、用定時(shí)器計(jì)數(shù)器編寫(xiě)單片機(jī)音樂(lè)程序、外部程序存儲(chǔ)器和其他I/O口的擴(kuò)展；以及其他微機(jī)綜合應(yīng)用系統(tǒng)，如基于單片機(jī)的智能宿舍控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、51單片機(jī)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等簡(jiǎn)單系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證優(yōu)化。

緊緊圍繞案例虛擬仿真為主展開(kāi)課堂教學(xué)，通過(guò)講授、研討、演示實(shí)操以及布置需仿真驗(yàn)證的課后作業(yè)等，掌握單片機(jī)的基本組成、引腳功能、CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、時(shí)鐘與復(fù)位電路等基礎(chǔ)知識(shí)；掌握編程語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)的方法步驟；掌握中斷、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用；掌握程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展及I/O接口的擴(kuò)展。打破常規(guī)教學(xué)硬件、程序、接口之間相互割裂模式，明確統(tǒng)一協(xié)調(diào)的應(yīng)用系統(tǒng)概念和實(shí)際工程應(yīng)用意義。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用

在實(shí)驗(yàn)室，采用實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)比較和線上線下結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。先按實(shí)驗(yàn)要求，在單片機(jī)實(shí)物平臺(tái)上演示，簡(jiǎn)要指出單片機(jī)工作原理抽象、過(guò)程不透明、結(jié)果難于理解等不足。然后創(chuàng)建“51單片機(jī)軟硬件協(xié)同可視化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”平臺(tái)，要求學(xué)生人人動(dòng)手。步驟如下：首先用Keil編寫(xiě)對(duì)片內(nèi)外RAM讀寫(xiě)操作的程序；其次用proteus搭建擴(kuò)展電路和時(shí)序檢測(cè)電路；再次設(shè)置Keil和proteus聯(lián)調(diào)監(jiān)控關(guān)系；最后編譯、調(diào)試、運(yùn)行程序并觀察RAM的數(shù)值及片外RAM讀寫(xiě)時(shí)序圖，并分析比較仿真RAM數(shù)值變化和時(shí)序圖與理論結(jié)果是否相符。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能將程序調(diào)試運(yùn)行、數(shù)據(jù)傳送、存儲(chǔ)器訪問(wèn)、硬件原理仿真模型有機(jī)結(jié)合，以直觀清晰、精準(zhǔn)透明的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，在此基礎(chǔ)上，再開(kāi)展探索研究型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，將虛擬實(shí)驗(yàn)代碼、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果以視頻圖像形式上傳給指定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，供老師評(píng)閱，給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)分。

其他實(shí)驗(yàn)，如判斷統(tǒng)計(jì)正負(fù)數(shù)個(gè)數(shù)、找最大數(shù)程序設(shè)計(jì)、急救車通行交通信號(hào)燈的外部中斷控制實(shí)驗(yàn)、內(nèi)部定時(shí)器/外部計(jì)數(shù)器的基本功能實(shí)驗(yàn)、通用并行口輸入輸出擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)、可編程并行口芯片擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)、鍵盤(pán)與顯示器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、溫度測(cè)量與顯示綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)等，按照類似“51單片機(jī)軟硬件協(xié)同可視化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”的要求，完成虛擬仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試驗(yàn)證。

3.課程設(shè)計(jì)應(yīng)用

基于虛擬仿真的單片機(jī)系統(tǒng)在步進(jìn)電機(jī)調(diào)速控制、直流電機(jī)速度檢測(cè)、智能云家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程設(shè)計(jì)中得到成功推廣應(yīng)用。

步進(jìn)電機(jī)調(diào)速控制包括以下內(nèi)容：①采用四相單四拍、四相雙四拍工作方式、四相八拍工作方式。②用proteus設(shè)計(jì)51單片機(jī)控制的硬件仿真原理，采用總線擴(kuò)展，用74LS244接啟、停、方向輸入信號(hào)與加減速信號(hào)經(jīng)P0口輸入單片機(jī)，由P2口經(jīng)74LS273鎖存輸出脈沖信號(hào)，再經(jīng)ULN2003A放大驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。③用Keil編寫(xiě)匯編程序。④仿真調(diào)試。能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速由慢到快加速過(guò)程、接著勻速運(yùn)行、停止時(shí)步進(jìn)電機(jī)由快到慢減速過(guò)程以及正反轉(zhuǎn)切換的仿真效果。

直流電機(jī)速度檢測(cè)通過(guò)改變電機(jī)電樞電壓調(diào)節(jié)速度，用編碼器測(cè)速或采集電樞電壓測(cè)速方法顯示速度。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容為：①用proteus設(shè)計(jì)51單片機(jī)控制的硬件仿真原理，用8255作I/O口，接速度給定輸入信號(hào)和8位LED數(shù)碼管及直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，ADC0808芯片將電樞電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量速度信號(hào)，DAC0832芯片進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換給電機(jī)供電；②在第7、6、5位LED顯示給定速度值，第2、1、0位LED顯示實(shí)際速度值；③用Keil編寫(xiě)匯編程序。經(jīng)仿真調(diào)試能驗(yàn)證直流電機(jī)速度檢測(cè)設(shè)計(jì)的有效性。

智能家居系統(tǒng)用STM32處理器采集煙霧傳感器、紅外傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌㈤T磁傳感器等多路傳感器信息并進(jìn)行處理，以監(jiān)測(cè)家庭環(huán)境，并預(yù)警和自動(dòng)消除隱患。仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試驗(yàn)證了其可行性。

4.畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用

基于虛擬仿真的單片機(jī)系統(tǒng)成功應(yīng)用智能臺(tái)燈控制、光照度測(cè)量?jī)x、學(xué)生宿舍智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。

智能臺(tái)燈控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)臺(tái)燈使用者所處的位置控制臺(tái)燈的開(kāi)與關(guān)。以STC89C51單片機(jī)作為處理器，首先利用紅外傳感器檢測(cè)是否有人在，然后利用超聲波傳感器檢測(cè)人和臺(tái)燈的距離，再利用光敏電阻檢測(cè)周圍環(huán)境的亮度，由ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)化后輸入單片機(jī)，經(jīng)分析判斷自動(dòng)進(jìn)行光控。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試，能實(shí)現(xiàn)人員、距離、亮度檢測(cè)與調(diào)節(jié)功能。此畢業(yè)設(shè)計(jì)獲校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。

光照度測(cè)量?jī)x是一款能自動(dòng)測(cè)量光照強(qiáng)度并顯示測(cè)量值及環(huán)境參考值范圍的測(cè)量?jī)x器。光照度測(cè)量?jī)x以STC89C52RC單片機(jī)為微控制器，通過(guò)光照傳感器BH1750FVI處理光信號(hào)，利用I2C總線接口對(duì)由光強(qiáng)度傳感器光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大及A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)，再經(jīng)串口通信將數(shù)據(jù)輸送至上位PC機(jī)來(lái)進(jìn)行特性曲線的擬合，單片機(jī)再利用此特性曲線關(guān)系來(lái)處理未知光信號(hào)，最后再將測(cè)量值輸出在LCD屏上實(shí)時(shí)顯示。此畢業(yè)設(shè)計(jì)獲校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等方面，虛擬仿真的微機(jī)系統(tǒng)也發(fā)揮了重要作用。如：基于STM32的物聯(lián)網(wǎng)預(yù)警滅火機(jī)器人項(xiàng)目獲省大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。又如：用于課堂教學(xué)的微型數(shù)控平臺(tái)由上位機(jī)與單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制的微型X-Y平臺(tái)，該項(xiàng)目獲省大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)開(kāi)發(fā)51單片機(jī)片內(nèi)外RAM數(shù)據(jù)傳送的虛擬仿真項(xiàng)目，得出單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的普遍規(guī)律，以直觀清晰、精準(zhǔn)透明、軟硬協(xié)同、可視化方式呈現(xiàn)出來(lái)，解決了常規(guī)教學(xué)中單片機(jī)原理抽象晦澀的難題。這種可視化虛擬仿真技術(shù)已深入運(yùn)用到課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等各個(gè)方面，通過(guò)直觀形象的仿真場(chǎng)景，學(xué)生以真實(shí)般的體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)，以此激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，提升專業(yè)能力。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生縝密守時(shí)、精準(zhǔn)控制、精益求精的職業(yè)精神。