單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革

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單片機(jī)課程是高校電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，單片機(jī)在多個(gè)領(lǐng)域如工業(yè)自動(dòng)化、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、武器裝備和通信設(shè)備等有著廣泛的應(yīng)用?！皢纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)”是單片機(jī)課程教學(xué)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過該環(huán)節(jié)達(dá)到提高學(xué)生的單片機(jī)開發(fā)技能的目的。難度合適的課程設(shè)計(jì)題目，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力，提高學(xué)生的綜合分析和創(chuàng)新能力具有重要意義。

1課程設(shè)計(jì)的目的

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)能力。通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目標(biāo)：鞏固單片機(jī)技術(shù)的基本原理，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力。通過這一實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，從而提高學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)能力以及單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。

2單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

在單片機(jī)原理學(xué)習(xí)中，有的學(xué)生偏重理論考試，輕視實(shí)踐課程。以前有的學(xué)生對(duì)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)無從下手，所提交的報(bào)告有抄襲現(xiàn)象。我校電氣專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有一部分是單片機(jī)應(yīng)用類的，如單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警控制裝置的設(shè)計(jì)、單片機(jī)溫濕度控制等，雖然多數(shù)學(xué)生通過查找資料，最終完成了一篇畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，但完成實(shí)物的人很少。針對(duì)以上情況，我校在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中引入Proteus和keiluvision4兩個(gè)軟件，組建了51單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，即以Proteus為仿真工具，設(shè)計(jì)和搭建虛擬硬件平臺(tái)。這種方法提高了學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。

3課程設(shè)計(jì)的有序組織

指導(dǎo)教師向?qū)W生推薦若干個(gè)單片機(jī)應(yīng)用課題，學(xué)生根據(jù)自己的能力選擇課題，在實(shí)踐中由學(xué)生自己設(shè)計(jì)硬件電路、軟件框圖和程序清單，自己進(jìn)行電路調(diào)試，軟硬件仿真，如電子鐘、漢字顯示屏、溫度檢測(cè)顯示等。教師向?qū)W生布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，教師講解必要的電路原理和程序設(shè)計(jì)思路，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，必要時(shí)可演示仿真效果，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生盡快選擇設(shè)計(jì)方案。在指導(dǎo)教師的指點(diǎn)下，組內(nèi)學(xué)生之間可以相互討論。通過課程設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到鞏固和加深對(duì)單片機(jī)原理和接口技術(shù)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料的能力，學(xué)會(huì)軟硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。

4課程設(shè)計(jì)仿真方法

ProteusPro是著名的EDA工具軟件，Proteus軟件除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖，PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器，邏輯分析儀等，Proteus為用戶建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。keiluvision4提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，易學(xué)易用。在計(jì)算機(jī)上，安裝Proteus仿真軟件和集成軟件keiluvision4后，相當(dāng)于有了一個(gè)功能完善的虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以方便地進(jìn)行軟硬件的調(diào)試。在實(shí)際的課程設(shè)計(jì)中，運(yùn)行Proteus的ISIS程序，進(jìn)入仿真軟件的主界面，點(diǎn)擊Library選擇PickDevice／Symbol以打開元件庫，選擇電路所需的元件并調(diào)整其相對(duì)位置，設(shè)置好元件參數(shù)，將各個(gè)元器件按設(shè)計(jì)原理圖連線。利用keiluvision4編譯器編寫相應(yīng)程序，編譯無誤后生成．hex文件，把生成的目標(biāo)代碼文件.hex加載到硬件電路的單片機(jī)中，最后點(diǎn)擊Play鍵進(jìn)行電路仿真，即可以看到仿真效果。

5、結(jié)語

在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中引入Proteus仿真軟件，使課程設(shè)計(jì)生動(dòng)直觀、豐富多樣。選擇合適的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)了學(xué)生的合作探究的能力，有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

作者：王愛華 李傳江 單位：上海師范大學(xué)信息與機(jī)電工程學(xué)院