单片机在实验中的仿真应用

摘要：传统的单片机实验中采用比旧的单片机系统，只能模拟出并行扩展接口实验，不能及时随着单片机技术的更新而快速的更新，严重阻碍了教学的实效性。目前，能够开发出紧跟科技步伐、拥有领先于国内外的技术、方便程序更新和硬件换代、成本低廉的单片机实验教学仿真系统，对学生学习单片机理论知识兴趣的提高、便宜单片机理论内容的研究有重要意义，最终为我国培养出高水平单片机领域人才打好基础。

关键词：单片机 实验 仿真应用

中图分类号：TP3368 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0111-01

1、引言

随着世界计算机技术的飞速发展，单片机及其接口技术的也获得了迅速提高。单片机在已经成为了人们日常生活的必要组成部分，并深入到各个领域，为此，我国许多高等院校都在专门成立的单片机专业以学习单片机专业理论知识及相关课程，为方便和高效的开展单片机技术课程必不可少的要进行单片机仿真实验。目前，我国拥有单片机实验教学设计和开发资质的公司并不占少数，但真正能够开发出便宜教师教学、适合学生自主学习的单片机仿真器却很少。

传统的单片机实验教学中采用比旧的单片机系统，只能模拟出并行扩展接口实验，不能及时随着单片机技术的更新而快速的更新，严重阻碍了教学的实效性。目前，能够开发出紧跟科技步伐、拥有领先于国内外的技术、方便程序更新和硬件换代、成本低廉的单片机实验教学仿真系统，对学生学习单片机理论知识兴趣的提高、便宜单片机理论内容的研究有重要意义，最终为我国培养出高水平单片机领域人才打好基础。

2、单片机在教学中存在的问题

硬件实验板是单片机实验的重要基础部分，该实验主要是通过实验电路编程来测试单片机中个组件能否完成电路的实验功能。实验中单片机仿真器的采用不但增加了实验的真实性，同时，提高了实时仿真调试单片机程序及硬件电路效率，能够做到及时、随时发现并快速修改程序设计中存在的问题，从而提高程序编写的效率。

经过多年发展，我国单片机教学、仿真实验课程已取得了一定成绩，但目前，单片机的教学实验中仍存在诸多问题。

(1)单片机教学是一门实践性很强的课程，但国内许多高校往往将单片机课堂定性为以理论教学为主、学生实验为辅的课程，实验也仅仅是用来验证理论知识的验证性课程。这样几乎只学习理论不做实验练习的教学方法，很难提高学生自主学习的热情，更别想真正深刻的理解掌握单片机方面的知识，也很难真正的培养出单片机应用领域的高级人才。(2)单片机仿真实验课程受到了实验场地、实验时间等多方面的限制，学生除了在课堂上，平时很难有机会接触，更别说实践了。在单片机教学实践中需要诸如电脑、实验电路板、编程器、仿真机等很多硬件设备。学生无法承受个人配备单片机实验开发系统所需要的高额成本，大多数高等院校不能满足上课学生人手一套实验设备，来模拟和开发系统进行单片机实验。(3)现行条件下单片机技术发展较为迅速，更新换代较快，新买的实验仿真器用不了几年就会很快落伍，学校无法及时更新，设备却在不断老化。这就造成单片机实验设备不足、落后，实验教学配套教材陈旧。要想解决此问题就必须投入大量的资金，来重建单片机实验室，我国许多高校肯本没有这种条件。

3、教学中的具体实例

单片机仿真实验教学是单片机教学的重要组成部分，经典的单片机仿真器包括如下单元电路模块教具：CPU电路、LED数码显示电路、LED发光管电路、LCD显示电路、存储器模块、键盘电路、D/A转换模块、A/D转换模块、输入模块（光感、温感、触摸、遥控、红外等输入传感模块）、输出模块（蜂鸣器、直流电动机、继电器等）、集成器件扩展模块、分离器件扩展模块。老师通过手工焊制电路板、导线连接等方式将各个单元连接起来，可以方便的将组合教具组合出：数字钟、简单计算器、篮球比赛计分器、简易秒表、电风扇、电压表、洗衣机模型、变光灯、遥控电风扇、遥控洗衣机、交通灯、遥控变光灯、火警报警器、温度表、光电记数器、光电开关等，许多具有较强实用功能的应用电路。学生通过单片机实践课，利用教具各单元电路模块、合理的连接导线、或自己设计的硬件电路构建出自己理想的单片机硬件，这样不但极大的调动了学生的学习热情，同时加深了单片机理论课程的印象。

在单片机教学中我们通常会讲：“8051单片机有p0，P1，p2，P3，四个I/O口”。但是，在做实验时，由于大多采用电路连线固定，只用p1口接LED灯的实验电路板，选用这样的实验电路板同时向CPU中输入“让LED灯反复亮灭”的实验程序，八个LED等将不停的闪烁。但是这样的实验电路板无法演示p2、p3、P0口接LED灯的实验状况，采用这种相对传统的连线式单片机实验电路板，我们只能通过想象来完成教学中单片机电路的连接模拟，肯定没有条件去亲自设计或连接相关的实验。如果选用组合式单片机教具作为实验电路板，只需将接p1口线的八根连接线分别连接到p1、p2口和p3口，并分别将上面程序中的连线接口分别换成p0、p2、p3，就可以演示相关的实验状况。

但是，将LED灯直接连p0口时，LED灯不能闪烁，也就是电路不能正常工作。这个实验可以充分说明p0、p1、p2、p3，这4个I/O口中由于p0口的内部电路不一样（没有内部上拉电阻）所造成的同样的硬件电路完全不同的实验效果。在这个实验后，在讲解四个I/O口的内部电路结构时，就可达到事半功倍的效果。

4、结语

我们在对单片机进行教学实验时，要不断的注重实际应用的需要。在对单片机仿真器教学时，我们要在借助现代新型教学手段的同时，不断更新单片机设计思路，转变单片机系统的设计、制作与调试方法，最终做到利于学生的实验实践。相信，随着我国科学技术和电子技术教学的不断发展，单片机新技术、新应用会不断出现和发展，学习真正为高等工程教育实验教学带来革命性的变化。当然，在围绕应用性人才培养目标发展的过程中，我们还有许多方面需要研究和探索，需要走的路还很长。

参考文献

[1]赵天翔,肖寒鹏.对单片机教学改革的探讨.新西部,2008.

[2]李法春.案例教学法在单片机教学中的应用.长沙通信职业技术学院学报,2007.