摘要：针对单片机项目式教育中呈现的问题，提出了将Proteus仿真软件和Keil软件引进到单片机项目式教育中。以”简易温室监控体系”项目为例，具体论述Proteus软件和Keil软件在单片机课程教育中的运用办法和仿真调试进程。实践证明，该教育办法能激起学生学习的热心，训练了学生的立异才能和单片机软硬件归纳开发才能，取得了杰出的教育作用，是进步单片机教育功率和教育质量的一种有用办法。
要害词：MCU；项目式教育；Proteus仿真软件；Keil软件
《单片机原理与运用》是高职机电类专业的中心课程之一，也是一门归纳性、实践性、运用性很强的专业课。传统的单片机课程教育选用“先理论解说，再着手试验”的教育形式，该教育形式形成学生理论常识与实践运用严峻脱节，忽视了对学生立异才能和归纳运用常识的才能的培育，教育作用并不抱负。现在一种新的教育办法即项目式教育法被许多高职院校运用与单片机课程教育中，这种教育办法将理论教育和实践教育有机结合，有利于培育学生单片机的运用归纳才能，进步了学生的归纳作业才能，取得了杰出的教育作用。但是在课程施行进程中也遇到了一些问题。榜首施行项目式教育要求收购很多的硬件设备，并且单片机技术发展一日千里，设备的更新保护都需求投入很多的经费。第二在单片机项目式教育中难以辅佐硬件电路进行教育演示，即使演示，作用也不是很抱负。第三在施行项目化教育进程中，一个项目从硬件电路的规划，焊接制造，再到软硬软件的调试，施行周期过长，教育功率有待进步。鉴于此本文将Proteus和Keil软件引进到单片机的项目式教育中，经过仿真的直观性和生动有趣的真实感，激起学生的学习爱好，不只节省了硬件资源的投入，并且进步了教育功率和教育质量。
1 Proteus和Keil软件的介绍
Proteus软件是英国Labcenter electronics公司开发的电路剖析与什物仿真软件，它除了具有其他EDA东西的原理布图、PCB主动或人工布线、电路仿真等功用外，Proteus最大的特点是根据微操控器的规划连同一切的外围电路一同仿真，可直接在单片机虚拟体系上对MCU编程，并可对软件源代码进行实时调试。一起，它具有电路互动仿真功用，经过动态外设模型，如键盘、LED／LCD等，可实时显现体系输入、输出成果，以完结交互仿真，或合作Proteus装备的虚拟仪器如示波器、逻辑剖析仪等，使单片机虚拟体系完结预期的试验作用。
Keil软件是美国Keil Software公司出品的兼容单片机C言语软件的开发体系，是现在世界上最好的51单片机开发东西之一。它供给了丰厚的库函数和功用强大的集成开发调试东西，生成的方针代码功率高，大都句子生成的汇编代码很紧凑，简单了解。
Proteus和Keil各自都能够进行仿真调试，但作用不是很抱负，如把两者结合起来相互合作，则可发挥Proteus和Keil的优势使其在仿真进程中的软件调试和硬件规划愈加快捷、高效。
2 根据Proteus和Keil的单片机项目式教育
单片机项目式教育是以培育学生的作业才能为中心，将整门课程环绕项目打开，以项目的开发进程作为讲课次序，将所要教育的单片机理论常识和实践技术按部就班地分化到开发项目的进程中，引导学生边千边学，在完结一个又一个项目的实践进程中学习。在单片机项目式教育中运用Proteus和Keil软件教育，能够预先规划很多的单片机运用实例，在课堂上经过多媒体设备运用Proteus和Keil仿真软件演示从单片机硬件规划到软件调试的全进程，这种实时的交互式仿真能够让学生体会到单片机体系规划仿真调试的整个作业进程，增强学生对单片机的感性认识，进步了学生的学习爱好和学习活跃性。另一方面．经过运用Proteus和Keil软件，学生不只学习了单片机的硬件规划和软件编程，并且也学习了仪器仪表的运用，进步了学生的着手才能和处理问题的才能。此外还能够处理实训室设备有限的难题，不只节省了硬件资源，也进步了教育功率，对单片机教育有着活跃的作用。
3 仿真项目教育事例
项目教育法的教育进程是紧紧环绕一个或多个完好的项目打开的，因而教育项目的规划，是单片机课程教育胜败的要害。依照以课程内容为依托和以作业为导向的项目开发准则，规划了LED流水灯、秒表、数字温度计、电子万年历和简易温室监控体系五个教育项目事例，这些项目事例大部分来自实践工程项目，再经过恰当的教育加工而成。文中经过“简易温室监控体系”这一项目教育事例来介绍Proteus和Keil在单片机教育中的运用。
3．1 硬件规划
本事例所规划的温室监控体系全体结构框图如图1所示，首要由信号收集模块、单片机模块、液晶显现模块、时钟与存储模块、键盘模块和开关量输出模块所组成。体系以ATC89C55单片机作为操控中心，经过信号收集模块将温室内的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度等环境参数收集送入到单片机，单片机完结对环境参数的实时存储与显现。一起单片机把收集来的环境参数与预先设定的参数值进行比较，当温室内环境因子参数超出预先设定的值时，单片机操控开关量输出模块发动相应的履行机构，调理环境参数至设定规模内，以满意不同农作物的成长需求。
在Proteus ISIS界面下完结体系电路原理图的制作，信号收集模块中，选用DS18B20和SHT11作为温度和湿度传感器，单片机的P1．0、P1．4、P1．5引脚别离接DS1BB20的DQ和SHT11的SCK、DATA管脚。用两个分压可变电路模仿光照度传感器和二氧化碳传感器输出的电压改动(0～5 V)，单片机的P1．6引脚操控八路模仿开关CD4051挑选相应的传感器输出通道，将输出的电压信号经由OP07所构成的负反馈运算电路后输送到A／D转化芯片MAX187的模仿输入端中，单片机的P1．1～P1．3引脚别离接MAX187的SCLK、CS、DOUT管脚，然后操控MAX187作业。信号收集模块电路原理图如图2所示。
键盘模块设置了4个独立按键，用于完结对温室监控体系参数的设置，键0为参数设置键，用于挑选不同的参数设置。键1，键2别离为++键，和–键，用于对所设参数进行递加和递减的调整。键3为↑↓键，用于挑选上极限值和下极限值。液晶显现模块选用不带字库的HDG128 64F-1型的LCD液晶显现器，单片机的P0．0～P0．4引脚别离接液晶显现器的SI、SCL、A0、RES、CS1引脚。时钟与存储模块选用DS13B20和AT24C02芯片，单片机的P0．5～P0．7引脚接DS13B20的RST、SCLK、I／O引脚，P3．0和P3．1接AT24C02的SCK和SDA引脚。其电路图如图3所示。单片机P2口的8个引脚用于开关量的输出操控，每个引脚经过光电耦合器材TLP521与输出通道进行阻隔，阻隔信号再经三极管的扩大后驱动12 V的小型继电器，然后操控履行设备履行相应的动作。图3为简易温室监控体系的信号收集模块、显现模块和时钟存储模块电路原理图如图2所示。
3．2 软件规划
体系操控软件选用模块化的程序规划思维，将体系的全体功用分为不同的模块，各个模块独自规划、编程、调试。完结之后进行体系总的联调。体系一切程序均在Keil C环境下进行编译调试。体系的软件规划首要包含主程序，体系初始化子程序，温室参数收集子程序、时钟子程序、存储子程序、按键扫描子程序、数据操控处理子程序和液晶显现子程序等模块。其间主程序操控流程如图4所示。
3．3 软硬件联合仿真调试
将编写的程序在Keil μVision3集成开发环境上编译调试，生成相应的HEX文件。依照文献上对Proteus和Keil软件进行相关设置，完结Proteus和Keil的联合仿真。
体系刚开端作业时，液晶屏会显现当时温室所收集到的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度和时刻。当收集环境参数均在设定规模时，履行机构均停止作业。按下参数设置键，液晶屏会显现温度的上下极限值设定界面，接着可经过↑↓键来完结对上下极限的切换，按++键和–键可对温度的上下极限值进行修正，修正好后再按下参数设置键，液晶屏就会跳到湿度的上下极限值设定界面，依照上述操刁难湿度上下限值进行修正。相同的，可对光照度和二氧化碳浓度也进行上下极限值的设置，设置完之后，再按一下参数设定键，液晶屏又会回到初始界面，而所设定的环境参数极限值也会主动存到单片机中。以温度和CO2浓度操控为例，将4个环境参数的上下极限值设置成如图5所示。经过调整DS18B20的↑↓键和滑动变阻器RV1来改动温室的温度值和CO2浓度值，当温室温度超出所设温度上限，而CO2浓度低于所设下限时，P2．1和P2．6引脚变为低电平，降温体系和CO2补气体系立刻开端作业，此刻的液晶仿真界面如图6所示。而当温室温度低于所设温度下限，而CO2浓度超出所设上限时，P2．0和P2．7引脚变为低电平，增温体系和通风体系随之作业。而当温室温度和CO2浓度在所设定的上下限规模内时，上述体系都停止作业。该体系对其他环境参数也具有相同的操控造用。
4 定论
经过几年的教育实践证明，相对于传统的单片机课程教育方法，将Proteus和Keil软件引进到单片机项目式教育中的教育方法不只克服了单片机实训室设备硬件的捆绑，使理论教育和实践教育有机结合，并且易于激起学生的学习热心，有利于培育学生的单片机归纳运用才能、着手才能和立异才能，显着的进步了单片机教育功率和质量。
