單片機(jī)是電子技術(shù)與集成電路高速開(kāi)展的產(chǎn)品，內(nèi)部集成了包含運(yùn)算器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O口、中斷和定時(shí)器在內(nèi)的一切計(jì)算機(jī)必備組件，因而它也被稱為單片微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)常被用于操控領(lǐng)域，比如轎車電子、消費(fèi)電子、軍事技術(shù)等。在這些領(lǐng)域中單片機(jī)一般都是作為被控體系的中心處理器，也便是以嵌入的辦法運(yùn)用，因而目前一些高端的單片機(jī)也被稱為嵌入式處理器，這些嵌入式處理器能夠搭載不同的操作體系，在功能上愈加挨近一臺(tái)完好的計(jì)算機(jī)，運(yùn)用也更為廣泛。“單片機(jī)原理”課程是一般高等院校電子、通信類工科大專業(yè)渠道的一門專業(yè)必修課，這門課程的主旨在于讓學(xué)生深刻了解單片機(jī)的根本構(gòu)成，熟練掌握單片機(jī)的編程辦法。但在實(shí)際教育中，尤其是單片機(jī)的試驗(yàn)教育中，因?yàn)閱纹瑱C(jī)試驗(yàn)要求學(xué)生有較強(qiáng)的動(dòng)手才能和歸納運(yùn)用才能，所以學(xué)生學(xué)習(xí)難度和教師教育難度都比較大。

　　本文針對(duì)上述問(wèn)題提出一種仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)教育辦法，通過(guò)在線編程軟件Keil　C51和在線調(diào)試軟件Proteus將籠統(tǒng)的問(wèn)題形象化、具體化，下降單片機(jī)試驗(yàn)的學(xué)習(xí)難度和教育難度。

1、在線仿真在單片機(jī)試驗(yàn)教育中的運(yùn)用

　　“單片機(jī)原理”是一門面向各種運(yùn)用的課程，其歸納型、規(guī)劃型的試驗(yàn)，內(nèi)容雜亂、穿插范圍廣、歸納性強(qiáng)，是單片機(jī)試驗(yàn)教育的要點(diǎn)和難點(diǎn)。在試驗(yàn)教育進(jìn)程中，教師不只要解說(shuō)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、編程思路，還要解說(shuō)電路的原理圖、硬件銜接聯(lián)系、程序規(guī)劃辦法以及調(diào)試注意事項(xiàng)等。為了下降試驗(yàn)難度，能夠?qū)⒃囼?yàn)分紅講堂上和講堂下2個(gè)部分。講堂下便是在線仿真，而講堂上則是硬件銜接與調(diào)試。

　　在線仿真包含了原理圖規(guī)劃、代碼調(diào)試、程序加載運(yùn)轉(zhuǎn)3個(gè)階段，每個(gè)階段都必不可少，各個(gè)階段密不可分。原理圖規(guī)劃階段和程序下載主要由Proteus軟件完結(jié)，而代碼調(diào)試則由Keil　C51完結(jié)，下文將對(duì)在線仿真3階段的功能進(jìn)行詳細(xì)描述。

　　1.1　原理圖規(guī)劃

　　Proteus也能夠看作是Protel　use的簡(jiǎn)稱。眾所周知，Protel99SE是運(yùn)用十分廣泛的硬件制圖軟件，包含原理圖規(guī)劃、PCB規(guī)劃等功能。而Proteus則是英國(guó)Labcenter　electronics公司推出的一款工具軟件，它不只具有Protel99SE的原理圖規(guī)劃和PCB規(guī)劃功能，最重要的是它能夠在線加載程序并進(jìn)行在線調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)，是目前世界上唯一一款將電路仿真、PCB規(guī)劃和虛擬模型仿真三合一的工具軟件。其處理器模型挑選范圍很大，支撐包含8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/dsPIC33、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP在內(nèi)的一切系列處理器，目前仍在不斷擴(kuò)展支撐范圍。在程序編譯調(diào)試方面，支撐IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。

　　本文挑選Keil作為程序編輯器。

　　通過(guò)Proteus軟件完結(jié)原理圖規(guī)劃，首要要進(jìn)行器材選型，Proteus軟件供給豐厚的元器材庫(kù)，常用的處理器、IC電路、阻容器材及接插件等，都能夠直接在元器材庫(kù)中找到并拖入原理圖中，再依據(jù)實(shí)際需求連線完結(jié)原理圖規(guī)劃。為了保證終究的在線仿真成果正確，在原理圖規(guī)劃時(shí)有必要保證原理圖電氣特性正確，硬件銜接無(wú)誤，中心處理器外圍電路裝備妥當(dāng)，以及阻容器材參數(shù)挑選正確。任何一個(gè)環(huán)節(jié)有誤都有或許導(dǎo)致在線仿真得出不正確的成果。

　　1.2　代碼調(diào)試

　　單片機(jī)試驗(yàn)教育中代碼調(diào)試選用的軟件渠道是美國(guó)Keil　Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C言語(yǔ)軟件開(kāi)發(fā)體系，本文簡(jiǎn)稱Keil　C51。相對(duì)于匯編言語(yǔ)來(lái)說(shuō)，C言語(yǔ)結(jié)構(gòu)性更好，可讀性更高，也更便于后期維護(hù)，學(xué)生學(xué)習(xí)難度也較低。而C51則是C言語(yǔ)在51單片機(jī)中的特殊運(yùn)用，它除了C言語(yǔ)本身具有的特色外，還供給了豐厚的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具。與C言語(yǔ)相似，一段完好的C51代碼包含頭文件部分、變量界說(shuō)、函數(shù)聲明、主函數(shù)及多個(gè)子函數(shù)。在線調(diào)試要得到正確的成果，在代碼調(diào)試環(huán)節(jié)首要有必要保證語(yǔ)法編譯通過(guò)、程序規(guī)劃沒(méi)有邏輯過(guò)錯(cuò)。最重要的一點(diǎn)也是最容易疏忽的一點(diǎn)是，因?yàn)橛糜谠诰€仿真的代碼與直接下載到硬件中的代碼相似，要想在調(diào)試中看到希望的試驗(yàn)現(xiàn)象，則有必要讓主體程序進(jìn)入死循環(huán)無(wú)限履行下去，假如程序履行一次就中止，則很難調(diào)查到所需求的試驗(yàn)成果。

　　1.3　程序加載

　　在完結(jié)原理圖規(guī)劃和代碼調(diào)試以后，在線仿真的最終一個(gè)階段便是程序加載運(yùn)轉(zhuǎn)。程序加載有必要以原理圖規(guī)劃和代碼調(diào)試為基礎(chǔ)，只要建立起正確的原理圖，生成十六進(jìn)制的可履行代碼文件，在程序加載運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中才能得到正確的試驗(yàn)成果。

2、仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)教育特色

　　傳統(tǒng)的單片機(jī)試驗(yàn)教育要求學(xué)生了解硬件電路的原理圖，熟練掌握原理圖中中心器材的編程思路、編程辦法，完結(jié)代碼調(diào)試后再把程序下載到單片機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)，最終依據(jù)試驗(yàn)成果再對(duì)代碼進(jìn)行修改，直至得到預(yù)期的試驗(yàn)成果。整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)程涉及內(nèi)容較多，學(xué)生很難在講堂上完結(jié)一切教育使命，對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容的了解難以深化，教育目的難以達(dá)到。而仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)教育形式，則把試驗(yàn)分紅以下2個(gè)部分來(lái)完結(jié)：

　　(1)講堂下，教師提早安置好試驗(yàn)使命，提出明確的試驗(yàn)要求，學(xué)生依照要求完結(jié)原理圖規(guī)劃和代碼調(diào)試，充沛了解試驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)Protues仿真軟件，還能夠?qū)⒄{(diào)試好的程序下載到單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查試驗(yàn)成果。在線仿真調(diào)試相似于硬件調(diào)試，程序運(yùn)轉(zhuǎn)后能夠檢查各個(gè)外設(shè)的狀態(tài)，也能夠通過(guò)示波器等輔助設(shè)備檢查各個(gè)接口狀態(tài)，而且程序修改便利，移植性好。

　　(2)講堂上，將預(yù)先規(guī)劃好的原理圖對(duì)照硬件電路進(jìn)行銜接，銜接無(wú)誤后給硬件電路和下載器供電。

　　將預(yù)先調(diào)試好的程序下載到單片機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō)，只要在線調(diào)試試驗(yàn)成果正確，那么下載到硬件中也會(huì)得到相同的成果。假如呈現(xiàn)預(yù)料之外的試驗(yàn)成果，首要應(yīng)檢查硬件電路的銜接是否正確，原理圖中的參數(shù)挑選是否與硬件電路一致，任何一個(gè)環(huán)節(jié)犯錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)成果的過(guò)錯(cuò)。硬件電路的調(diào)試不可控因素多，存在呈現(xiàn)各種問(wèn)題的或許性，但在充沛了解試驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過(guò)逐漸排查，終究都能夠解決問(wèn)題，得到預(yù)期的成果。

　　歸根結(jié)底，仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)教育特色在于，把試驗(yàn)教育從純講堂教育變成了講堂上與講堂下相結(jié)合、硬件調(diào)試與軟件仿真相結(jié)合的進(jìn)程。依據(jù)實(shí)際教育情況，選用Keil　C51進(jìn)行代碼調(diào)試，選用Proteus軟件進(jìn)行原理圖規(guī)劃和在線仿真，既下降了試驗(yàn)難度，也增加了試驗(yàn)的趣味性、生動(dòng)性。學(xué)生在講堂下能夠充沛利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線仿真、調(diào)試操練，不必受講堂試驗(yàn)時(shí)刻的束縛，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，也加強(qiáng)了學(xué)生自主開(kāi)發(fā)的才能，下文將以一個(gè)實(shí)際的試驗(yàn)教育事例，對(duì)仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)教育進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3、總結(jié)

　　仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的教育形式，把試驗(yàn)教育從純講堂教育變成了講堂上與講堂下相結(jié)合、硬件調(diào)試與軟件仿真相結(jié)合的進(jìn)程。這種教育形式下降了試驗(yàn)難度，增加了試驗(yàn)的趣味性、生動(dòng)性，也解決了試驗(yàn)場(chǎng)所、試驗(yàn)設(shè)備和講堂試驗(yàn)時(shí)刻有限的難題。通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)在線仿真，學(xué)生能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行操練，對(duì)講堂上的試驗(yàn)教育起到很好的促進(jìn)作用。通過(guò)2年多的教育實(shí)踐探索，選用仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的“單片機(jī)原理”教育效果顯著，講堂上學(xué)生試驗(yàn)的達(dá)到度有了明顯的提高，學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)興趣大大提高。


 

找不到想找的產(chǎn)品?請(qǐng)點(diǎn)擊 產(chǎn)品導(dǎo)航頁(yè)