单片机仿真在实践教学中的应用与探讨

梅霆

摘 要 单片机的实践环节需要学生通过方案设定、编程以及下载，从而达到验证实验结果的目的。Peoteus仿真软件提供了一系列单片机以及外围设备，便于学生根据设计题目要求，选择相关的元器件，进行原理图设计以及编程下载，从而达到很直观地显示设计结果，便于学生将单片机理论和设计实践相结合。

关键词 单片机；实践教学；Proteus

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）06-0044-02

Abstract The practice of SCM requires students to setting project， program and download through the program， so as to achieve the

purpose of verifying the results of the experiment. Peoteus simula-tion software provides a series of SCM and peripheral equipment， can facilitate the students according to the requirements of design， selection of the components， principle diagram design， and progra-mming download， so as to achieve the display design result is intui-tive， convenient for the students to the single theory and practice of combining mechanism design.

Key words SCM； practice teaching； Proteus

1 引言

单片机原理课程在通信、电子、电气以及自动控制等专业中被广泛开设，由于这类课程偏重于实践能力，因此在授课阶段的课内实验由于学时数的要求，很难达到学生对该课程的一个感性认识，只能大致了解一些基本概念，需要在后续的实践课程中加强动手能力。通常情况下，大部分单片机实践性环节采用实验板或者试验箱来提高学生的动手能力，但是实验板或者试验箱的硬件系统已经固化，学生不能随意更改，不利于自由发挥。同时由于使用次数较多，导致出现元器件损坏、配件缺失等一系列管理问题。采用仿真软件进行单片机的开发设计是一种便于管理、比较先进的教学手段和方法，利于提高教学质量。

Proteus是一款已经广泛应用于单片机教学和仿真实验的软件，并且已经开发出基于Proteus的单片机仿真实验系统。自从Proteus6.4 SP2软件支持8155和8255等接口芯片的系统仿真后，它在单片机教学中的应用更为广泛，并且后续的版本中添加了更多的器件，更加便于学生自主开发设计。但是软件配套的实验例程还是较少，针对这个问题，需要设计一个系列题目，便于学生有针对性地进行设计。

2 设计题目的设置

根据不同专业的学生设计要有不同的侧重点，例如：对于通信专业的学生，需要学会如何通信，所以开设单片机串行通信等题目，便于学生了解通信协议的重要性；对于信号处理专业的学生，需要多了解信号的产生以及处理，所以可以开设函数发生器以及语音的录音或者回放等题目；对于控制专业的学生，可以开设一些家电控制类题目，如洗衣机的控制系统以及电子琴的设计等；另外还可以开设一些常规的单片机使用控制类的通用题目。目前基于Proteus软件可以开设的设计题目如表1所示。

3 设计要求

由于实践性类的课程开设在学生大二或者大三阶段，需要考虑学生的基础知识储备能力，并激发他们自主查阅资料的能力以及自主设计能力，需要由浅入深地开展设计，因此对学生的设计要求也需要分等级考核。

对于学生的选题，最基本的考核为：1）选择合理的原理图，基本达到选题要求；2）选择合理的原理图，达到并超过选题要求；3）设计完成全部电路原理图，并能完成选题的程序功能仿真的基本要求；4）根据选题可以发挥要求。

对于优秀的学生，在完成基本考核的基础上，可以有更进一步的考核指标，比如：1）完成对硬件实验板的测试，排除故障，建立完好的硬件实验平台；2）在完成基本项要求的基础上，完成具有创新内容的功能（用仿真器）；3）在完成基本项要求的基础上，完成具有创新内容的功能（不用仿真器）；4）利用实验板资源完成指导书以外的实验课题。

在表1中给出大致的实验内容以及要求，对于每一个题目还有具体的实验指导要求，便于学生的理解。以简易温度计类为例，其基本要求为：1）用18B20或AD590温度传感器作温度探头，采集温度数据并转换成BCD码在数码管或LCD上顯示；2）记录间隔可任意设定（1秒到1小时，步长为1秒），能按设定时间存储数据；3）通过按键回放温度和记录时间参数。发挥要求为：1）设定温度告警门限；

2）通过声、光告警显示；3）动态显示格式自定。学生实现的工程如图1所示。

4 总结

由于实践课程是在理论课程的基础上，其重点培养学生的动手能力，通过理论计算、实际编程、调试、测试、分析查找故障，解决实际设计中的问题，使设计好的电路能正常工作。在此基础上根据实验大纲提供的题目，任选一题，实现其功能。在学生进行设计时，还可以给出一些类似的较为简单的实验历程，目的是：1）可以更加直观地看到设计的结果，提高学习兴趣；2）由于编程中还需要Keil C51编程工具的配合，便于学生熟悉Proteus软件使用以及最基本的C51编程技巧；3）理解单片机的运行原理；4）帮助学生在设计过程中知道如何进行方案设计以及实际问题的解决。这样有助于学生根据提供的参考工程，在Proteus平台自己重新设计实验电路所需要的电气原理图，并在此基础上编写相对应的程序，实现其功能；学习Proteus软件的使用，其中包括原理图器件的选取、原理图的电气连接、程序的编写编译以及运行，并能查出其错误等，从而达到单片机理论与实际设计相结合的目的。

参考文献

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