软件仿真技术在单片机教学中的应用_上_单片机教学与仿真软件

３．３ 软 硬 件 联 合 仿 真 方 法 Ｋｅｉｌ μＶｉｓｉｏｎ 可 进 行 软 件 模 拟 模 式 仿 真， 在程序运行的同时可使学生形象地观察单片机内部寄存器的变 化， 加深学生对单片机内部结构的理解。而 Ｐｒｏｔｅｕｓ 的使用可使学生深 刻地体会到单片机外围硬件电路与单片机内部程序 （ 下转第 １０３ 页）
（３）提 供 软 件 调 试 功 能 。在 硬 件 仿 真 系 统 中 具 有 全 速 、单 步 、设 置 断 点等调试功能， 同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态， 因此在 该软件仿真系统中， 也必须具有这些功能； 同时支持第三方的软件编 译和调试环境， 如 Ｋｅｉｌ μＶｉｓｉｏｎ 等软件。
２．单片机教学
单片机教学的内容是单片机系统， 为了提高单片机教学质量， 有 必 要 对 单 片 机 的 特 性 、单 片 机 课 程 的 特 点 以 及 单 片 机 教 学 现 状 进 行 深 入研究， 以便找出适 合 于 单 片 机 教 学 的 “教 无 定 法 ， 贵 在 得 法 ”的 实 用 单片机教学方法。
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（ 上接第 ３７ 页） 功应用， 为同类油藏新井的完井施工提供了基本思 路 。科
参考文献 ［ １］ 周英杰， 林毅， 刘莉等．草 ２０ 裂缝性石灰岩特 稠 油 油 藏 注 蒸 汽 开 采 试验．第七届重油及沥青砂国际会议论文集， 石油工业出版社， １９９８． ［ ２］ 柏松章等．碳酸盐岩潜山油田开发．石油工业出版社， １９９６． ［ ３］ 赵敏， 徐同台等．保护油气层技术．北京： 石油工业出版社， １９９５． ［ ４］ 张宏逵， 吴锦莲．国外碳酸盐岩储层特征及其油田开发．国外石油地
单片机的特性决定了单片机课程的特点： １、单片机课程内容丰 富， 包括硬件资源、软 件 系 统 、应 用 设 计 三 大 部 分 ， 覆 盖 了 从 硬 件 到 软 件到应用， 内容 跨 度 大 ， 但 又 相 互 渗 透 ， 紧 密 联 系 ； ２、单 片 机 课 程 应 用 性和实践性非常强， 这就要求单片机课程应采用课堂教学与实践教学 相结合的教学方式； ３、单片机课程的很多教材内容与工程实践的要求 相比相距甚远， 这就要求教师在单片机课堂教学中将书本教学内容与 工程实践结合起来。
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科技信息
○建筑与工程○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 ２４ 期
砂桩处治前后桩间土实测标准贯击数和静力触探曲线变化情况， 以判 断各土层强度增长情况。
（ ３） 检验频率： 标 准 贯 入 试 验 、剪 切 波 速 按 砂 桩 根 数 的 ２％布 设 测 点 ， 静 力 触 探 测 试 为 ５ 点／５０００ｍ２， 当 施 工 面 积 小 于 ５０００ｍ２ 时 测 试 点 数不小于 ５ 点， 特殊地段适当加密， 孔位随即布置， 孔深为设计孔深； 桩身密实度重Ⅱ型检测以桩数的 ５％控制， 特殊地段适当加密， 瞬时瑞 利波法试验 １／４０ｍ。
（１）实现了单片机仿真 和 ＳＰＩＣＥ 电 路 仿 真 相 结 合 。 具 有 模 拟 电 路 仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、ＲＳ２３２ 动 态仿真、Ｉ２Ｃ 调试器、ＳＰＩ 调试器、键盘和 ＬＣＤ 系统仿真的功能。其具有 各种虚拟仪器， 如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
（２）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有： ６８０００ 系 列 、８０５１ 系 列 、ＡＶＲ 系 列 、ＡＲＭ７ 系 列 、ＰＩＣ１２ 系 列 、ＰＩＣ１６ 系 列 、 ＰＩＣ１８ 系列、Ｚ８０ 系列、ＨＣ１１ 系列以及各种外围芯片等。
３．２Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ 仿 真 软 件 Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ 是 英 国 Ｌａｂｃｅｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ 公 司 开 发 的 电 路 分 析 及 实 物 仿 真 软 件 ， 它 可 运 行 于 Ｗｉｎｄｏｗｓ 操作系统上。Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ 不仅具有其它 ＥＤＡ 工具软件的模 拟器件和集成电路仿真功能， 还能仿真单片机及其外围器件， 该软件 的特点是：
（４） 具 有 强 大 的 原 理 图 绘 制 功 能 ［４］。 该 软 件 是 一 款 集 单 片 机 和 ＳＰＩＣＥ 分析于一身的仿真软件， 其功能极其强大 ， 与 ｍｕｌｔｉｓｉｍ 相 类 似 ， 但其突出优点是可以进行 ＭＣＵ 仿真。
Ｐｒｏｔｅｕｓ 是单片机课堂教学 的 先 进 助 手 ， 它 不 仅 可 将 许 多 单 片 机 实例功能形象化， 也可将许多单片机实例运行过程形象化， 前者可在 相当程度上得到实物演示实验的效果， 而后者则是实物演示实验难以 达 到 的 效 果 ［５］。
变单片机课堂教学的手段与方法， 突破传统单片机教学中无法解决的 难点， 故以下重点简介一下 μＶｉｓｉｏｎ 与 Ｐｒｏｔｅｕｓ 软件。
３．１Ｋｅｉｌ μＶｉｓｉｏｎ 仿真软件 Ｋｅｉｌ 公司是一家业界领先的微控制器 （ ＭＣＵ） 软 件 开 发 工 具 的 独 立 供 应 商 ， 而 Ｋｅｉｌ 是 德 国 Ｋｅｉｌ 公 司 开 发 的 单片机编 译 器 ， Ｋｅｉｌ μＶｉｓｉｏｎ 是 Ｋｅｉｌ 公 司 关 于 ８０５１ 系 列 ＭＣＵ 的 开 发 工具， 可以用来编译 Ｃ 源码、汇编源程序、连接和重定位目标文件和库 文件 、创 建 ＨＥＸ 文 件 、调 试 目 标 程 序 等 ， 是 一 种 集 成 化 的 文 件 管 理 编 译 环 境 。其 集 成 了 文 件 编 辑 处 理 、编 译 连 接 、项 目 管 理 、窗 口 、工 具 引 用
２．１ 单片机特性 单片机被广泛认同的定义为： 将组成微型计算 机的各功能部件， 包括中央处理器、存储器、Ｉ／Ｏ 接口电路及定时／计 数 器等部件制作在一块集成电路芯片中从而构成完整的微型计算机， 故 称作单晶片微型计算机， 简称单片机（ Ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）， 或称 微控制器（ＭＣＵ： Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）［１］。由于单片机控制功能强， 体积小， 功 耗低等一系列的优点 ， 使 它 在 工 业 控 制 、智 能 仪 表 、节 能 技 术 改 造 、通 讯 系 统 、信 号 处 理 及 家 用 电 器 等 众 多 产 品 中 都 得 到 广 泛 应 用 。 随 着 数 字技术的发展和 单 片 机 的 广 泛 应 用 ， 以 往 采 用 模 拟 电 路 、数 字 电 路 实 现的电路系统， 大部分功能单元都可以通过对单片机硬件功能的扩展 及专用控制程序来实现。这在很大程度上改变了传统的设计方法， 形 成 了 称 之 为 “微 控 制 技 术 ”的 设 计 思 想 体 系 。
１．引言
单片机的出现是近代计算机技术的里程碑事件， 它的诞生标志着 计 算 机 正 式 形 成 了 通 用 计 算 机 系 统 和 嵌 入 式 计 算 机 系 统 两 大 分 支 。目 前单片机已经成为电子系统智能化的最为普遍的应用手段， 全国高等 工科院校中， 已经普遍开设单片机及其相关课程［１］， 同时单片机教学也 已成为相关院校相关专业的教学重点， 但由于单片机的自身特性又决 定了单片机教学中的难点较多。而随着计算机软件技术的发展， 有关 单片机的计算机软件仿真技术得到了飞速发展， 而借用当前最新的软 件仿真技术必能解决单片机教学中的诸多问题， 为单片机教学中的众 多难点提供行之有效的解决方案。
（３）实验教学不足， 实验学时不足， 致使学生动手能力较差。由于受
单片机实验教学环境以及单片机实验学时的限制， 很多学校的单片机 实验课都少于 １２ 课时， 而作为实践性很强的单片机课来说， 想完全提 高学生的动手实践能力， 仅 １２ 课时以下的实验课肯定是不够的。
（４）学 生 缺 乏 整 体 设 计 能 力 。由 于 教 学 环 节 的 软 硬 件 分 离 教 学 致 使 学生不能从单片机系统的角度来理解单片机， 加之传统教学过程中未 引入工程实践设计， 更导致学生不能从工程的角度出发， 导致学生缺 乏整体设计能力。
摘要： 从单片机特性和单片机课程的特点出发， 得出单片机教学应遵循的一般规律， 阐述了单片机传统教学方法的不足与问题， 分析了单 片机仿真软件的特点， 提出了能优化单片机教学的仿真软件并明确了其用途， 简述了适于课堂教学的软硬件联合仿真方法。
关键词： 单片机教学； 仿真软件； Ｋｅｉｌ μＶｉｓｉｏｎ； Ｐｒｏｔｅｕｓ ＩＳＩＳ； 教学现状
枯燥， 这将在很大程度上打消学生的学习兴趣， 使其处于被动接收知 识， 而不是主动求知的位置。
（２）教学过程中软件与硬件相独立， 且“重软件、轻硬件”。在大多数 单片机教材中， 为了使教材的整体框架结构明晰化， 总是把软硬件进 行明确的分章， 教师若完全按照教材的顺序进行教学， 也必将导致软 件与硬件相独立， 使学生无法从单片机系统的角度去理解单片机Ｅ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００７ 年 第 ２４ 期
软件仿真技术在单片机教学中的应用（上）
— ——单片机教学与仿真软件
张启升 １，２ 邓 明 １，２ 牛芗洁 ３ 闫晋锋 １，２ （ １．地质过程与矿产资源国家重点实验室和地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室 中国 北京 １０００８３； ２．中国地质大学＜北京＞地球物理与信息技术学院 中国 北京 １０００８３； ３．北京农学院基础科学系 中国 北京 １０２２０６）
（ ４） 检 测 标 准 ： 对 标 贯 试 验 ， 桩 体 实 测 标 准 贯 入 击 数 Ｎ６３．５≥１５ 击， 桩间 土 实 测 标 贯 击 数 ： 黏 性 土≥８ 击 ， 砂 性 土≥１０ 击 ， 即 认 为 处 理 效果达到设计要求。对静力触探测试， 粉细砂层中实测桩尖阻力 ｑｃ≥ １０Ｍｐａ，砂土、亚砂土层中实测桩尖阻力 ｑｃ≥７Ｍｐａ， 亚黏土、黏土层中实 测桩尖阻力 ｑｃ≥１．４Ｍｐａ， 淤泥质黏土层中实测桩尖阻 力 ｑｃ≥０．９Ｍｐａ， 淤泥层中实测桩尖阻力 ｑｃ≥０．７Ｍｐａ。（ 静力触探测试标准仅供参考） ：
和软件仿真调试等多种功能， 是相当 强 大 的 开 发 工 具 。 在 μＶｉｓｉｏｎ 的 仿真功能中， 有两种仿真模式： 软件模拟模式和目标板仿真调试模式 ［３］。