单片机原理及应用教学改革实践
【摘 要】随着社会的发展,单片机的应用越来越广泛,但高职院校在单片机教学方面存在很多的难点和不足,为实现高职人才培养的目标,探讨新的教学方法,提高学生学习兴趣,解决硬件不足的问题,是当务之急。
【关键词】单片机 项目教学 仿真开发 Proteus软件 Keil软件
一、单片机教学难点和不足
随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高,单片机在不断的发展和进步,在许多领域都得到广泛的应用,单片机的从业人员将更为抢手。因此,单片机的学习、开发与应用是社会发展的必然需求。但对于这门课的学习学生普遍感到较难,我认为这门课程主要存在以下几个难点:
1、课程内容涉及面广。单片机应用技术包含了微机原理、汇编语言程序设计、电子技术、电气技术、自动控制原理、网络通信等各方面的知识,扎实掌握这些基础知识是学好单片机的基础。
2、单片机内部结构工作原理多而复杂,不好理解。学生不但要对单片机本身和外围电路的工作原理十分了解,同时还要掌握各外围器件的接口方法和使用技巧这是一个困难。
3、单片机应用系统电路复杂、接口芯片多、元器件多、线路多,学生分不清各部分的作用,分不清线路主次,这又是一个因难。
另外,在以往的教学中也存在许多的不足,如: (1)总是强调理论知识点,强调程序设计,花费大量时间讲授程序设计方法和硬件工作原理,枯燥无味,不能调动学生学习的积极性。(2)实践教学形式单一、与实际应用产品联系不紧密。当前的实验教学大多以单片机实验箱为实验平台,开设的多为验证性实验,导致学生过度追求实验结果,而忽略了硬件设计、软件调试等过程。而单片机课程设计的选题也没有紧密联系市场实际应用,单片机的应用能力、开发技巧、产品创新能力都没能得到很好地锻炼。(3)教学资源不足。随着生源的不断扩大,许多学校出现多人共用一台实验装置的现象。
二、仿真项目教学
Proteus和Keil的完美结合,可为单片机系统资源、软件技术、硬件接口电路、软件和硬件相结合的应用系统等单片机理论和实验教学提供一个很好的实验仿真平台。在教学环节和实践环节引入项目教学并利用单片机开发工具,以案例教学方式从简到难详细指导学生单片机开发的操作方法。在开发中掌握相关指令和硬件知识的学习。
1、从简到难的项目任务:①简单信号灯控制;②按键控制信号灯;③跑马灯控制;④数码管显示;⑤定时器和中断控制数码管循环显示;⑥按键控制数码管显示;⑦交通灯控制;⑧电脑时钟;⑨红外线摇控器;⑩红处线接收器。
基于以上10个项目的教学,学生不仅能学到单片机的编程和硬件知识,也能熟悉一个产品的研发过程,并将所学知识构成了一个完整的系统。
2、Proteus是由英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件,是模拟单片机及其外围器件的很好的工具。它的最大特点就是,可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外围电路,如LCD、LED、RAM、ROM、键盘、马达、AD/DA、部分SPI器件、部分I2C器件等,可以直接在电路原理图上实现硬件的虚拟仿真,实现程序的调试,并提供进行测试与分析的虚拟示波器、逻辑分析仪等虚拟仪器及仿真图表。
3、Keil是美国Keil Software公司开发的,是目前广为应用的51单片机软件开发工具之一。它支持汇编、C语言以及混合编程,同时具备功能强大的软件仿真功能,在软件模拟仿真方式下不需要任何单片机硬件即可完成用户程序仿真调试,同时也提供多种硬件仿真功能,可以与Proteus单片机仿真软件联合实现虚拟硬件仿真。Keil软件具有良好的调试界面,操作不复杂,具有优秀的编译效果,丰富的学习资料。
在教学过程中,每个实例都采用Proteus软件与Keil软件联合仿真对程序都像仿真器一样调试,同时在屏幕上学生可以直观地看到电路输出状态,比较容易读懂并理解所调试的程序。边学边做,这在一定程度上降低了学生学习单片机的难度,也提高了学生学习单片机的兴趣。又解决了缺乏硬件条件的问题。
在实际工程中, Proteus软件与Keil软件联合仿真技术也被广泛应用,这样进行教学可充分做到教学与实际工作需要不脱节,使学生在校学习期间就掌握了实际工作中需要的知识,培养了学生的实际工作技能,实现就业零距离,满足了高职人才培养的需求。
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