单片机实验教学的探讨

常淑俊，黄杰勇

(电子科技大学 中山学院，广东 中山 528402)

单片机及相关课程既是电子信息、自动化和机电等相关专业的一门专业必修课，又是一门实践性很强的科目。如果只是理论教学而不引入实验环节，则学生只能纸上谈兵，因此实验教学在单片机教学中占有重要的位置。

1 单片机实验教学中存在的问题

在目前的单片机实验教学中，授课方式一般是教师通过黑板或者投影仪，把实验内容讲解给学生，然后再在实验箱上操作，把实验结果演示给学生看。由于单片机的实践性很强，只是口头讲解，一些概念学生不容易理解，实验箱的演示效果也会因学生的多少不同存在差异，影响授课效果。

单片机实验教学设备多采用实验箱或者实验板，实验内容基本上是验证性的基本实验，如I/O口控制实验、串并转换、显示与键盘及A/D等。模式一般是由教师选择一个实验项目，然后由学生编好程序，最后在实验箱上连线操作，验证程序是否正确。首先，因为实验箱的限制，导致实验内容受限，重复性高，学生之间抄袭严重，经常出现一个人做出来实验，全班都做出来了相同实验的现象，达不到实验的目的。其次，实验箱使用时间长，会存在损坏和接触不良的现象，会影响到实验结果，降低了学生对实验的兴趣，影响了实验效果。最后，实验箱只存放在实验室里，如果学生对实验内容有兴趣，想继续学习，又受到限制［1－2］。

因此，目前的实验教学已经不能满足学生学习单片机的需求。为了更好地培养单片机技术的应用性人才，让学生掌握单片机的知识，必须对单片机实验教学进行改革。

2 在单片机实验教学中引入多媒体软件

多媒体教学的发展为实验教学提供了极大的便利，教师可以直接在教师机上进行各种实验教学演示。对单片机实验而言，可以把多媒体技术与仿真技术结合起来，让学生轻松地理解一些概念，明白单片机工作的原理、通过仿真技术，教师可以把每个实验的原理和操作过程清楚讲解给学生，借助多媒体技术，可以把这些内容形象生动地展现给学生，让每个学生清晰地看到每个实验原理，实验步骤，实现了集语音、图像、文字、动画于一体的现代交互式教学模式。这样不仅大大减轻了教师的工作负担，极大地提高了教学效率，而且也使教学内容极其生动活泼，学生乐于接受［3］。

3 在单片机实验教学中引入Proteus仿真软件

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与仿真软件，它运行于Windows操作系统上，能够实现原理图设计、电路仿真、软件仿真等功能。

通过Proteus仿真软件，可以让学生了解整个电路的原理图。在单纯的实验箱操作模式下，一般只有单片机I/O口的连线图，学生只需要把线接好就可以进行实验，对外围的一些电路完全不了解。通过Proteus软件，可以让学生熟悉单片机的外围电路，了解常用的元器件的使用方法。

通过Proteus仿真软件，可以把复杂的、难理解的概念形象化、具体化。比如中断问题一直是学生难理解的一个概念，我们可以用走马灯这个基本实验让学生了解外部中断、定时中断的概念。我们可以设计一个实验:用P1口作为控制端，控制LED灯的轮流点亮，用外部中断0控制走马灯的暂停/继续，然后再用定时/计数器T0控制走马灯的闪烁速度。教师可以通过3个步骤演示给学生看，首先，没有加中断的简单走马灯实验，学生可以看到P1口控制LED灯的闪烁，此时的闪烁速度是由程序延时控制的;然后，再加上外部中断，即用外部按键来控制走马灯的暂停和继续;最后，再加上定时/计数器T0，控制走马灯的闪烁速度，此时的闪烁速度是由定时器来控制。这样学生就很直观地了解了中断的概念，学会了外部中断和定时器的使用方法，激发了学生的学习兴趣［4］。

通过Proteus仿真软件，可以打破时间限制，提高学生自主学习的积极性。实验课的课时有限，只靠课堂时间，学生很难完全掌握所学的知识。通过Proteus软件，只需要一台电脑，学生就可以利用课余时间来设计电路，编程仿真。教师可以在实验课前让学生熟悉实验课的内容，用Proteus画好原理图，编好程序完成仿真，确认软件没有问题。在实验课的时候，再在实验箱上完成实际的操作。这样软硬件结合，理论联系实际，学生对实验内容就掌握得很透彻。在实验箱实际操作的过程中，如果实验结果与仿真结果不一样，也可以确认是实验箱或接线等的问题，提高了实验的效率，加强了实验的效果［1］。

目前在单片机实验箱操作的都是基础性实验，如A/D、D/A转换，I/O口的基本控制，主要是学习单片机基本应用。在学会了单片机基本应用后，通过Proteus仿真软件，学生就可以进行一些扩展的综合性实验，进一步加强单片机的综合运用。综合性实验可以采用教师命题或学生自己选题的模式，选择一个项目，让学生先在Proteus上完成原理图的绘制，软件的编写仿真，仿真成功后再进行实际的电路板的制作。从布板、元器件的选择，到焊接、硬件的调试，都由学生独立完成，这样就大大提高了学生的实际动手能力，提高了学生的单片机实际应用水平。

综上所述，Proteus仿真软件在单片机实验教学中发挥了重要的作用，它克服了单纯以实验箱做实验存在的对实验原理理解不透彻，对单片机应用一知半解的问题。但也不能抛弃实验箱，还要在实验箱上进行实际操作，这样理论联系实际才能加深对单片机原理的认识，提高单片机的应用水平［5］。

4 结束语

多媒体教学的实现，为使用Proteus仿真软件的教学提供了有利的条件，有效地解决了教师在授课过程中遇到的概念难解释清楚的问题。Proteus仿真软件与实验箱的结合，又解决了学生在学习单片机过程中的理论与实践操作脱离的问题。软硬结合，既增强了学生的理论知识，也提高了学生的实践水平，提高了学习的积极性和主动性。

［1］曾燕，贾振国.Proteus仿真技术在单片机教学中的应用［J］.长春工程学院学报:社会科学版，2011，12(1):132－134.

［2］廖平.单片机实验教学的改革［J］.实验室研究与探索，2004，23(7):36－38.

［3］谢宇霞.多媒体教学的辅助作用及发展趋势［J］.实验科学与技术，2012，10(6):94－95.

［4］周立功.单片机实验与实践［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2004.

［5］陈龙，张亚军.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用［J］.实验技术与管理，2009，26(8):73－75.