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Keil+Proteus在单片机课堂教学中的应用

李鹏

摘 要 针对单片机课程的特点和教学现状，提出了基于Keil+Proteus的课堂教学模式。将工程实例贯穿理论教学过程，以课堂教学、课下任务、课堂检查为主线，应用在整个教学周期。实践表明，此模式较大提高了教学质量，锻炼了学生进行单片机系统软硬件综合开发能力。
关键词 keil Proteus 单片机仿真 教学手段
：G424                                   ：A    DOI：10.16400/ki.kjdks.2019.12.066
The Application of Keil + Proteus in SCM Classroom Teaching
LI Peng
（School of Manufacturing Science and Engineering， Southwest University of Science and Technology， Mianyang， Sichuan 621010）
Abstract According to the characteristics and current teaching situation of single-chip microcomputer course， the classroom teaching mode based on keil + Proteus is proposed. Through the process of theoretical teaching， engineering examples are applied in the whole teaching cycle with classroom teaching， tasks after class and classroom inspection as the main line. The practice shows that this mode greatly improves the teaching quality and exercises the students' ability to develop the software and hardware of SCM system.
Keywords keil; Proteus; SCM simulation; teaching devices
0 引言
单片机课程是机电专业的重要课程，它具有很强的理论性和实践性。目前，单片机课程教学大多借助多媒体设备，但教学方式仍是先理论后实践，以理论为主实践为辅。并且实践教学一般在开课中期才开始进行。这种教学模式的弊端是：（1）课程开篇以讲解单片机基本结构和工作原理为先，内容枯燥难懂，学生入门难;（2）教学内容以原理讲解为主，应用仅作为了解，造成学生应用能力的不足;（3）不注重原理与应用的结合，软硬件教学脱节，使得学生在构建实际的单片机应用系统时缺少系统化的思路;（4）实践环节学时少，不足总课时的1/5，并且和理论教学内容脱节。
本文提出了基于Keil+Proteus的课堂教学模式，将大量应用实例通过软件实现，将工程实例贯穿理论教学过程，有利于增强学生的感性认识，降低理论学习的难度，并且提高学生的学习兴趣，从而提高教学质量。
1 Keil、Proteus软件简介
Keil C51是由美国Keil Software公司设计的用于51单片机的开发软件。它在标准C的基础上，结合单片机的硬件特点，扩展了相应的数据类型和变量。C51能直接对单片机硬件进行操作，开发应用程序方便、快捷，程序运行速度快，因而得到广泛应用。目前，Keil C51已被集成到一个功能强大的集成开发环境uVision3中，该环境下集成了文件编辑处理、编译链接、项目管理、窗口和仿真软件模拟器等多种功能。
Proteus是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。除了具备其他EDA工具软件的仿真功能外，它的最大特色是还能仿真外围接口器件及外部测试仪器等及支持世界上各种流行的单片机及外围接口芯片。
单片机系统的开发过程是，可先在Proteus中设计系统的硬件电路，再在Keil中编写程序、调试，最后在Proteus中调仿真调试。通过查看Proteus仿真过程中实物的运行情况，再完成实际的软硬件设计。
2 基于Keil+Proteus单片机课堂教学模式
2.1 Keil+Proteus课堂教学
单片机课堂教学主要有硬件和软件两方面，根据课程教学目标，在课堂教学中应从单片机工程应用的角度让学生理解和掌握单片机的基本结构和工作原理等。下面以单片机多机通讯实例来说明。
单片机内有一个全双工串行通信接口，采用通用异步接收器/发送器工作。主要有扩展I/O口、双机通信、多级通信等功能。串行口理论知识枯燥难懂、难以理解。采用此模式，从应用角度出发，用Keil软件进行控制程序的编写、编译及调试，用Proteus仿真软件设计硬件电路，再在Proteus中仿真实现。如图1所示。
在课堂上，学生可观察到单片机系统工程实践的整个过程，即：硬件电路设计—软件程序编程及调试—系统仿真。实例中，主机有三个按键分别控制向三个从机发送信息。当按下相应按键，主机向对应从机发送信息，如发送接收正确，将在Proteus中观察到对应从机指示灯闪亮。这样直接从现象学习到了相应理论知识点。使得枯燥乏味、晦涩难懂的理论学习变得简单、思路清晰，进一步激发学生学习的兴趣。在课堂教学过程中还展现了单片机软硬件结合的系统设计方法，使学生对单片机的开发应用有了一定的认识。
2.2 Keil+Proteus课下实践
课堂上布置深入学习任务，学生可以在课下安装相关软件到自己计算機，课下采用Keil+Proteus模式继续学习，直至完成任务。下次课前向老师提交课下实践结果并讨论。采用Keil+Proteus模式开展课堂教学，Keil+Proteus模式课下实践，理论和实践相结合，不仅方便课堂教学，化繁为简，进一步增强感性认识，还为学生提供了课下的虚拟实践模式。另外，还培养了学生开发实际单片机应用系统的能力，为后续专业课程的学习奠定了基础。
3 课程考核结果分析
此模式开展单片机课程教学有如下特点：（1）以原理与应用相结合的方式讲述，既阐述了理论知识，又介绍了设计方法。加深了学生的感性认识，激发了学生的学习兴趣和主观能动性。（2）选取典型的工程实例演示方便直观、形象化，可建立学生对51单片机应用系统的整体认识。（3）课堂教学中，可根据教学内容随时修改电路和程序并即刻显示仿真结果，给课堂教学提供了便捷性。
将此模式应用于我院机电专业2016级学生，期末考核结果相较于2015级成绩有明显提高，实践证明，此模式相较于单片机的传统教学模式，对教学质量有较大提升。
4 结束语
单片机课堂教学模式的改革与创新体现了理论与实践的有机结合，将抽象的理论知识学习变得形象具体、直观、容易上手。培养学生将单片机原理和接口基础知识综合运用到机电系统的设计和实施中去，获得知识创新和技术创新能力，使其成为具有创新意识的复合型人才。
基金项目：西南科技大学实验技术研究项目“基于Keil+Proteus单片机实践教学模式探究”（17syjs01）
参考文献
[1] 张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2018.
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[4] 汪贵平，李登峰，龚贤武，等.单片机原理及应用[M].机械工业出版社，2009.

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