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1、ProteLIS和Keil联合仿真在单片机教改实践中的应用【摘要】通过应用实例介绍，论述在项目教学法的单片机教改实践中引入proteus和keil联合仿真技术的可实施性，并分析仿真教学的效果。【关键词】单片机教学仿真技术proteuskeil随着社会的进步和科技的发展，依靠传统的教学方法已不能满足现代职业教育对职业能力培养的要求。因此，近20年来，许多国家根据各自的情况和不同的要求，创造并系统开发了一些适应社会、技术和生产发展要求的新的职业教育教学法或教学模式，特别是德国以培养关键能力为核心的行为引导型教学模式，使职业教育引入一种新的概念。这种新的教学模式，对职业教育的发展产生了极为深刻而广泛
2、的影响。项目教学法是行为引导型教学方法中的一种，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。学生通过项目的完成，不但可以学习知识，提高工作中与其他同学协调、合作的能力，还可以充分发掘自身创造潜能，促使自己在动手能力等方面不断提高。项目教学法在整个教学过程中既发挥了教师的主导作用又体现了学生的主体作用。充分地展示了现代技工教育“以能力为本”的价值取向。然而，项目教学法仍存在一些不足的地方，需要不断改善，本文拟以广西工业职业技术学院为例，对于在项目教学法的单片机教改实践中引入proteus和keil联合仿真技术的实践进行探讨。一、单片机教改现状广西工业职业技术学院在开展以工作过程为导向的
3、单片机教改工作以来，课堂教学的质量和效益得到了大幅度的提高。但是在教改实践过程中，也出现了以下问题：首先，在理论教学中有许多理论知识难以用语言表达清楚，如果采用课堂演示则需要用到计算机、仿真器、电源和实验电路板等设备，这榉不但准备过程非常烦琐，而且耗费大量教学时间，会影响课堂教学进度。其次，目前的实验教学只是利用现有的试验箱做一些验证性实验，仅凭这些要达到掌握对单片机的灵活应用是远远不够的。何况，单片机实验室建设和维护的成本较高，添置设备经费不足，保证正常教学质量已存在一定的难度，更难以保证教改的教学要求。因此，只有通过采取合理的教学方法及手段才能真正满足单片机教改实践的需要。随着计算机软件仿
4、真技术的发展，可以把proteus和keil软件引入到单片机教改中。该软件功能强大，只需在计算机上就可以仿真，实现可视化教学，能很好地解决上述教学中存在的问题，大大提高教学质量。二、proteus和keil软件在以工作过程为导向的教改中的应用proteus是英国labcenter公司开发的电路分析与实物仿真eda软件。它运行于windows操作系统上，可以对单片机进行实物级的仿真，仿真分析各种模拟电路、数字电路、数模混合电路。kefl软件支持众多不同公司的mcs51芯片，集编辑、编译和程序仿真于一体，同时还支持汇编和c语言的程序设计，并且通过设置可与proteus联机调试。proteus和ke
5、il对单片机的仿真具有强大的功能，将其引入单片机教改实践中，势在必行。在工农业生产和日常生活中，单片机控制的温度检测系统应用十分广泛，如消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，医疗与健诊的温度测试。化工、机械等设备的温度过热检测，等等。因此，单片机控制的数字温度检测系统设计是单片机教改实践中的一个重要项目。该项目以at89c51单片机为控制器，以dsl8820为数字温度检测元件，采用lcdl602液晶模块显示温度状态，利用proteus和kefl软件建立仿真模型并进行仿真实验。(一)proteus硬件电路设计首先运行proteus软件，点击启动界面中的
6、“p”按键(pick de-vices，拾取元器件)，打开“pickdevices”对话框，从元件库中拾取所需的元器件，点击“ok”按钮来完成元器件的添加(此项目中所用主要元器件如表1所示)。接着在proteus中完成各元器件的连线。连接元器件有两种方法：一种是直接画连接线，一种是用网络标号。当线路不是十分复杂时，采用直接画连接线的方法比较直观；当电路中连线十分复杂时，采用网络标号的方法，可以使连接电路简洁。本项目采用直接连线，绘制好的电路如图1所示。(二)软件设计系统在keil uvision3集成开发环境编写c51程序进行软件开发，采用模块化编程方式。在硬件设计的基础上，根据dsl8820
7、和lm016l的工作原理，软件设计主要完成以下任务：初始化dsl8820，读写dsl8820，读取dsl8820转换后的温度值并转换，初始化lm016l，lm016l显示温度值，按键设置温度上下限，高低温限声光报警等。以上各个子任务分别用相应的子程序来实现，在主程序中有序地调用各个子程序模块，程序主流程图如图2所示。(三)系统仿真在keil uvi-sion3中，采用c51编写源程序，在新建项目中选择at89c51单片机作为cpu，再将编写好的c语言源程序加载到新建项目中。在“project”下拉菜单中，选择“optionsfortarget”对话框，在对话框中选中“out-put”选项卡的“
8、createhex file”选项，最后点击“itebuildail target files”，编译成功后生成“*hex”文件。在proteus isis7.5中，双击at89c51，将可执行程序装载到单片机中，如图3所示。程序导入proteus后，点击仿真运行控制按钮后，进入仿真调试状态，点击play键，进行软、硬件交互仿真。在proteus仿真状态下，调节dsl8820模块的上下标改变温度的输入值(550125.0)，lm016l的输出温度值实时跟随变化。例如，dsl8820检测到的当前温度是29.0。则经过单片机处理后，lm016l显示出当前的温度值29.0。并且显示当前测出的温度值小
9、于设定的最低温限值，报警指示指示灯闪亮，蜂鸣器呜叫报警，仿真显示结果如图4所示。仿真结果表明，该温度显示器能准确地测量并显示温度，测量精度到0.1，通过k1实现即时温度报值，k2、k3键控制温度上下限设置，并能实现超限报警，仿真效果与系统预期实现的一致。由上可见，利用功能强大的proteus软件提供的元件库设计硬件电路及软硬件仿真，可实现液晶温度显示器的仿真设计。该温度测控器电路结构简洁，可靠性高，成本低。通过proteus的前期仿真提高了设计效率，缩短了开发周期，降低了设计成本，保证了设计的合理性和可靠性。三、仿真教学效果分析传统的单片机教学采用“理论试验”模式，理论教学以单片机的结构为主线
10、展开，试验以验证单片机理论教学内容为目的而安排，一般情况下，先做单片机硬件结构的认识实验，然后是指令和软件编程的验证实验，最后是一个应用实例的验证实验。按照这种教学结构，学生普遍觉得难学，且缺乏学习热情，对于高职院校的学生来说更是如此。而在采用项目教学法的单片机教改实践中，通过引入各个应用性较强的实践项目，结合proteus和keil软件的系统软硬件联合仿真，实现了理论知识和实践教学的高效结合，优化了教学过程。学生学习以项目为中心，有明确的任务，能围绕项目组织已学知识和学习资源，学习的主动性、积极性得以发挥，而且开拓了思维、发挥了潜能、培养了个性、提高了协调能力、培养了团队意识，使教学效果起到事半功倍的作用。