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仿真实例教学法在单片机理论教学中的应用

仿真实例教学法在单片机理论教学中的应用

 单片机课程是高等工科院论文联盟.Ll.校电子信息工程、通信工程、计算机等专业必修的专业基础课,成为专业培养计划中的重要一环。该课程是数据逻辑、电路、模电、高级语言程序设计的后续课程,实践性强,应用广泛。课程覆盖了电子硬件、软件应用知识,内容跨度大,但又相互联系,紧密渗透,用传统的教学方式让学生感到难学。问题主要在于:
  (1)学生经常会问为什么学这门课有什么用?教师理论上会给学生简述,但学生没有感性认识到单片机的应用,很难激发学生学习的积极性。
  (2)单片机理论教学先讲单片机原理后讲汇编语言,再讲应用,理论和实践不能同步进行。用原理来引导学生入门,学生很难懂,觉得枯燥乏味;在讲汇编语言时,又很难与硬件连接上,学生往往把单片机当做一门计算机语言来学习。
  (3)单片机应用的例题,很多需要电路原理图,用传统的PPT教学,很难直观地描述原理、操作过程和运行结果,学生的学习很吃力,影响教学效果。
  以上问题严重抑制了学生学习的主动性和创新意识,经过几年的教学探索,我们通过构建由KEil和Prteus仿真软件组成的虚拟单片机实验室,并在教学中采用仿真实例教学法较好地解决了以上问题。
  
  1 仿真软件简介
  
  1.1 仿真软件Keil
  Keil是目前最流行的开发单片机的软件,提供了包括编译器、宏汇编、连接器、库管理和仿真调试器在内的完整开发方案,通过集成开发环境将这些部分组合在一起,并且提供多种视图窗口观察程序运行的动态过程。Keil支持汇编语言和语言的程序设计(本文用汇编语言阐述),易学易用,只要安装在一台普通计算机上,即可编写、编译以及调试程序。
  1.2 仿真软件Prteus
  Prteus是由英国Labenter Eletrnis公司开发的EDA工具软件,已有近二十年的历史,在全球得到广泛应用。用Prteus可以进行电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成系统的仿真,提供各种虚拟仪器,如示波器、信号发生器等,便于观察设计电路的执行结果,并对Keil等第三方软件提供良好的支持。
  2 仿真实例的应用
  
  单片机课程内容抽象,逻辑性强,主要体现在单片机的存储器结构,I/口、定时器/计数器不好理解,指令不好记忆等方面。下面用仿真实例方法讲述,把抽象的知识具体化,帮助学生理解记忆。
  2.1 仿真实例展示单片机应用,激发学生学习热情
  如何让学生对单片机课程感兴趣,开始阶段就要明确学习目的,感受到单片机的应用情况。带学生到企业参观是比较好的方式之一,但是大部分学校没有这种条件。那么只能利用课堂时间来解决,目前最好就是用仿真的方法来展示单片机的应用,教师能用有限的课堂教学时间,通过仿真实例演示单片机的应用。以水温控制系统为实例来讲述单片机的应用。如图1所示,首先介绍AT8951单片机控制部分,同时带一块单片机芯片给学生看,让学生感受到仿真的真实性。然后简述单片机能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来控制加热器启停,从而把温度控制在设定的范围之内。怎样控制启停?就要结合图来操作和简述。图中设定的最高温值为90度,实际温度值(仿真水温值)通过调整DS18B20按键来调整,当值高于90度时,加热提示灯灭,停止加热;当值低于90度时,加热提示灯亮,启动加热系统,继续加热。通过这样一个过程,让学生目睹单片机在控制水温中的应用。当然,也可以展示其他实例,让学生感到小小单片机能广泛应用于各行各业中,扩大了学生的眼界,从感性中来激发他们的学习热情。
  
  图1 Prteus水温控制系统
  2.2 仿真实例理解单片机原理,降低学生学习难度
  单片机原理主要包括单片机的组成和结构分析,涉及很多抽象概念和电路知识,是后面学习汇编和接口技术的基础,要让单片机抽象的知识变得简单、易懂,需要仿真软件实例的辅助。Keil提供丰富的视图窗口,调试可以通过视图窗口观察值的变化。我们来看如下程序段:

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仿真实例教学法在单片机理论教学中的应用

仿真实例教学法在单片机理论教学中的应用 单片机课程是高等工科院论文联盟.Ll.校电子信息工程、通信工程、计算机等专业必修的专业基础课,成为专业培养计划中的重要一环。该课程是数据逻辑、电路、模电、高级语言程序设计的后续课程,实践性强,应用广泛。课
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