单片机原理教学方法探索

单片机原理教学方法探索

王宽仁孟涛

王宽仁孟涛中国人民解放军空军工程大学电讯工程学院

【摘要】将Proteus软件引入《单片机原理》课堂教学过程中，在讲清原理、功能、软件编程、软件调试的基础上，增加了硬件仿真演示，使一些抽象的内容形象化，提高了学员的学习积极性，收到了较好的教学效果。实践证明：将EDA软件引入计算机类课程的课堂教学过程中，对于提高教学质量具有重要作用。

【关键词】单片机原理Proteus软件硬件仿真

【中图分类号】TP368.1【文献标识码】A【文章编号】1674－4810（2010）08－0043－02

工科院校电子信息类专业开设的《单片机原理》是一门理论和实践联系比较紧密的课程，从多年的教学实践来看，由于该课程既涉及硬件知识、又涉及软件知识，而且其编程过程无论采用汇编语言还是采用高级语言（Cx51语言）都要求对底层的硬件操作很熟悉。因此在教学过程中，学员普遍感到抽象，不好理解，课堂效果不佳，影响学员的学习积极性；从教学方法来看，已普遍采用的多媒体授课方式，具有资源容量大、选择性强、演示直观、生动形象等优势，再加上声形并茂、图文兼顾、动静结合等灵活多样的表现形式而使教学手段更加丰富。合理运用对创设教学情景和优化教学环境，激发学员的学习积极性，提高教学质量起到非常重要的作用。

在《单片机原理》教学实践中我们尝试将Proteus软件引入课堂教学，从接口讲解，软件编程、调试，再到硬件仿真，充分发挥了多媒体技术的优势，使学员仿佛置身于实际的设计环境中，极大地激发了学员的学习兴趣，收到了很好的教学效果。

一Proteus软件简介及具体做法

Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，它是目前最好的模拟单片机外围器件的工具之一，可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围器件进行系统仿真，并提供简便易用的印刷电路板设计工具。其最大的特点是：可以利用其丰富的元器件库和多种虚拟仪器模型搭建单片机的外围电路进行硬件仿真。

教学的过程是一个再加工、再创造的过程。将Proteus软件引入课堂教学，加强硬件仿真环节，其本质还是将教学内容、教学手段有机结合，以期收到良好的教学效果。为此，我们在课前根据课程的内容和教学目标，对课程的内容体系进行优化，将教学内容划分成若干个既相互联系又相对独立的功能单元，对每一个功能单元进行课堂内容分解，明确各部分内容应采取的方法手段。

教学实施过程中，我们从基本概念入手，到教学内容的有效展开，再到归纳出结论，始终抓住一条主线，采取循序推进的教学方式，从听、记、练等几个方面将学员的学习积极性调动起来，使课堂气氛活跃，收到了很好的教学效果。

二应用举例

在单片机应用系统中，人机对话是系统具有的重要功能。键盘显示电路是较常见的人机接口单元。下面以单片机键盘显示电路为例，说明Proteus软件在《单片机原理》教学中的应用。单片机键盘显示电路见图1，本例中利用单片机的P1口扩展4×4矩阵式键盘，其中P1.0～P1.3定义为行输出，P1.4～P1.7定义为列输入，16个按键值分别为0～F；通过串行接口扩展显示电路，将键值字模通过串行口输出到74LS164进行串并转换，最后通过LED数码管实现键值显示。

1．在Proteus中绘制电路原理图

根据电路完成的功能，采用多媒体课件介绍完矩阵式键盘的扫描原理、串口工作方式等内容之后，利用Proteus6.9软件绘制出电原理图（见图1），并保存文件为KeyBoard.DSN。

2．在Keil中编写源程序并调试

根据绘制的电路原理图和电路要实现的功能，首先在KeilμVision2集成环境下创建一个工程文件，命名为KeyBoard.Uv2。在SelectDeviceforTarget菜单中选择目标MCU为ATMEL公司的AT89C51，注意一定要与Proteus中选择的一致。接着新建一个源文件KeyBoard.c，编写C语言程序，并将其添加到已创建的工程文件中，接着在μVision2集成环境下进行软件调试。

3．在Proteus中进行仿真并观察仿真结果

在图1中双击元件AT89C51弹出图2所示窗口。将在μVision2集成环境下编译生成的可执行文件KeyBoard，Hex下载到图1所示电路的仿真单片机中。在Proteus中单击仿真按钮后，按下键盘中任意一个按键，其键值将会显示在数码管上。如果显示有误，还可以再返回到源程序中查找错误，修改后再次重复上次操作，直到完全正确为止。图1中按下9号键，数码管显示值为9。

三结束语

将Proteus硬件仿真技术引入课堂教学，通过硬件仿真使一些抽象内容形象化，使学员更易理解和掌握，从而激发学员的学习积极性，提高教学质量。但是从教学过程来看，教员在教学实施中的教学主导作用丝毫没有削弱，反而更强化了。教员要上好每一堂课，达到上述教学效果，就必须一方面精心准备每一堂课，另一方面在教学实施过程中，适时采用不同的教学手段讲授每一个知识点，认真推导，当一切水到渠成时，顺势引入硬件仿真过程。否则，像放电影一样，一闪而过，流于形式，将会适得其反，效果大打折扣。

参考文献

［1］徐爱钧、彭秀华.KeilCx51V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践［M］.北京：电子工业出版社，2004

［2］李建忠、余新拴、王宽仁等.单片机原理及应用（第二版）

［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2008

［3］袁锋伟、赵立宏等.基于Proteu8的单片机课程教学与实验改革［J］.实验室研究与探索，2007（12）：75～78