单片机是电子技术与集成电路高速开展的产品，内部集成了包含运算器(CPU)、存储器、I/O口、中断和定时器在内的一切计算机必备组件，因而它也被称为单片微型计算机。单片机常被用于操控领域，比如轿车电子、消费电子、军事技术等。在这些领域中单片机一般都是作为被控体系的中心处理器，也便是以嵌入的办法运用，因而目前一些高端的单片机也被称为嵌入式处理器，这些嵌入式处理器能够搭载不同的操作体系，在功能上愈加挨近一台完好的计算机，运用也更为广泛。“单片机原理”课程是一般高等院校电子、通信类工科大专业渠道的一门专业必修课，这门课程的主旨在于让学生深刻了解单片机的根本构成，熟练掌握单片机的编程办法。但在实际教育中，尤其是单片机的试验教育中，因为单片机试验要求学生有较强的动手才能和归纳运用才能，所以学生学习难度和教师教育难度都比较大。

　　本文针对上述问题提出一种仿真与试验相结合的试验教育办法，通过在线编程软件Keil　C51和在线调试软件Proteus将笼统的问题形象化、具体化，下降单片机试验的学习难度和教育难度。

1、在线仿真在单片机试验教育中的运用

　　“单片机原理”是一门面向各种运用的课程，其归纳型、规划型的试验，内容杂乱、穿插范围广、归纳性强，是单片机试验教育的要点和难点。在试验教育进程中，教师不只要解说单片机的硬件结构、编程思路，还要解说电路的原理图、硬件衔接联系、程序规划办法以及调试注意事项等。为了下降试验难度，能够将试验分红讲堂上和讲堂下2个部分。讲堂下便是在线仿真，而讲堂上则是硬件衔接与调试。

　　在线仿真包含了原理图规划、代码调试、程序加载运转3个阶段，每个阶段都必不可少，各个阶段密不可分。原理图规划阶段和程序下载主要由Proteus软件完结，而代码调试则由Keil　C51完结，下文将对在线仿真3阶段的功能进行详细描述。

　　1.1　原理图规划

　　Proteus也能够看作是Protel　use的简称。众所周知，Protel99SE是运用十分广泛的硬件制图软件，包含原理图规划、PCB规划等功能。而Proteus则是英国Labcenter　electronics公司推出的一款工具软件，它不只具有Protel99SE的原理图规划和PCB规划功能，最重要的是它能够在线加载程序并进行在线调试运转，是目前世界上唯一一款将电路仿真、PCB规划和虚拟模型仿真三合一的工具软件。其处理器模型挑选范围很大，支撑包含8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/dsPIC33、AVR、ARM、8086、MSP430、Cortex和DSP在内的一切系列处理器，目前仍在不断扩展支撑范围。在程序编译调试方面，支撑IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

　　本文挑选Keil作为程序编辑器。

　　通过Proteus软件完结原理图规划，首要要进行器材选型，Proteus软件供给丰厚的元器材库，常用的处理器、IC电路、阻容器材及接插件等，都能够直接在元器材库中找到并拖入原理图中，再依据实际需求连线完结原理图规划。为了保证终究的在线仿真成果正确，在原理图规划时有必要保证原理图电气特性正确，硬件衔接无误，中心处理器外围电路装备妥当，以及阻容器材参数挑选正确。任何一个环节有误都有或许导致在线仿真得出不正确的成果。

　　1.2　代码调试

　　单片机试验教育中代码调试选用的软件渠道是美国Keil　Software公司出品的51系列兼容单片机C言语软件开发体系，本文简称Keil　C51。相对于汇编言语来说，C言语结构性更好，可读性更高，也更便于后期维护，学生学习难度也较低。而C51则是C言语在51单片机中的特殊运用，它除了C言语本身具有的特色外，还供给了丰厚的库函数和功能强大的集成开发调试工具。与C言语相似，一段完好的C51代码包含头文件部分、变量界说、函数声明、主函数及多个子函数。在线调试要得到正确的成果，在代码调试环节首要有必要保证语法编译通过、程序规划没有逻辑过错。最重要的一点也是最容易疏忽的一点是，因为用于在线仿真的代码与直接下载到硬件中的代码相似，要想在调试中看到希望的试验现象，则有必要让主体程序进入死循环无限履行下去，假如程序履行一次就中止，则很难调查到所需求的试验成果。

　　1.3　程序加载

　　在完结原理图规划和代码调试以后，在线仿真的最终一个阶段便是程序加载运转。程序加载有必要以原理图规划和代码调试为基础，只要建立起正确的原理图，生成十六进制的可履行代码文件，在程序加载运转环节中才能得到正确的试验成果。

2、仿真与试验相结合的试验教育特色

　　传统的单片机试验教育要求学生了解硬件电路的原理图，熟练掌握原理图中中心器材的编程思路、编程办法，完结代码调试后再把程序下载到单片机中运转，最终依据试验成果再对代码进行修改，直至得到预期的试验成果。整个试验进程涉及内容较多，学生很难在讲堂上完结一切教育使命，对试验内容的了解难以深化，教育目的难以达到。而仿真与试验相结合的试验教育形式，则把试验分红以下2个部分来完结：

　　(1)讲堂下，教师提早安置好试验使命，提出明确的试验要求，学生依照要求完结原理图规划和代码调试，充沛了解试验内容。通过Protues仿真软件，还能够将调试好的程序下载到单片机运转，检查试验成果。在线仿真调试相似于硬件调试，程序运转后能够检查各个外设的状态，也能够通过示波器等辅助设备检查各个接口状态，而且程序修改便利，移植性好。

　　(2)讲堂上，将预先规划好的原理图对照硬件电路进行衔接，衔接无误后给硬件电路和下载器供电。

　　将预先调试好的程序下载到单片机中运转。一般来说，只要在线调试试验成果正确，那么下载到硬件中也会得到相同的成果。假如呈现预料之外的试验成果，首要应检查硬件电路的衔接是否正确，原理图中的参数挑选是否与硬件电路一致，任何一个环节犯错都会导致试验成果的过错。硬件电路的调试不可控因素多，存在呈现各种问题的或许性，但在充沛了解试验内容的基础上，通过逐渐排查，终究都能够解决问题，得到预期的成果。

　　归根结底，仿真与试验相结合的试验教育特色在于，把试验教育从纯讲堂教育变成了讲堂上与讲堂下相结合、硬件调试与软件仿真相结合的进程。依据实际教育情况，选用Keil　C51进行代码调试，选用Proteus软件进行原理图规划和在线仿真，既下降了试验难度，也增加了试验的趣味性、生动性。学生在讲堂下能够充沛利用计算机进行在线仿真、调试操练，不必受讲堂试验时刻的束缚，提高了学生的学习效率，也加强了学生自主开发的才能，下文将以一个实际的试验教育事例，对仿真与试验相结合的试验教育进行详细介绍。

3、总结

　　仿真与试验相结合的教育形式，把试验教育从纯讲堂教育变成了讲堂上与讲堂下相结合、硬件调试与软件仿真相结合的进程。这种教育形式下降了试验难度，增加了试验的趣味性、生动性，也解决了试验场所、试验设备和讲堂试验时刻有限的难题。通过运用计算机在线仿真，学生能够随时随地进行操练，对讲堂上的试验教育起到很好的促进作用。通过2年多的教育实践探索，选用仿真与试验相结合的“单片机原理”教育效果显著，讲堂上学生试验的达到度有了明显的提高，学生对单片机课程的学习兴趣大大提高。


 

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