基于IAP和KeilC51的单片机教学改革

第３Ｏ卷第６期　２００８年１２月　电气电子教学学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　０Ｆ　ＥＥＥ　Ｖｏ１．３Ｏ　Ｎｏ．６　Ｄｅ０　２００８　基于ｌＡＰ和Ｋｅｉｌ　Ｃ５　１的单片机教学改革　于淑萍　（南京铁道职业技术学院自动控制系，江苏南京２１００１５）　摘要：我们在我院单片机教学中改革了单片机教学内容和教学模式，自行研制了基于ｌＡＰ和ＫｅｉｌＣ５１的集仿真器、编程器和实验板于一体的　多功能单片机教学设备。通过改革，降低了实践教学成本，提高了教学效果，增强了学生单片机技术应用能力和技术创新能力。　关键词：单片机；ＩＡＰ；Ｋｅｉｌ　Ｃ５１；仿真器；编程器　中图分类号：ＴＰ３１３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８～０６８６（２００８）０６—０１１０—０２　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　Ｒｅｆｏｒｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｌＡＰ　Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｎｄ　Ｋｅｉｌ　Ｃ５　１　ＹＵ　Ｓｈｕ－ｐｉｎｇ　（Ｄｅｐｎｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏ１，Ｎａｎｊｉｎｇ　ｌｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｒａｉｌｚｏａ　Ｔｅｃｈｎｏｔｏｇｙ，Ｎｎｎｊｉｎｇ　２１００１５，Ｃｈｉｎｎ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏＩＩｅｒ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｌｌｅｇｅ　ｆｏｌｌｏｗｓ　ｔｉｇｈｔｌｙ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｅｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｉｎｎｏｖａｔｉｎｇ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｃｏｕｒｓｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ，ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｖｏｌｕｎｔａｒｉｌｙ　ｍｕｌｔｉ—　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＩＡＰ（Ｉｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒａｍ）ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｎｄ　Ｋｅｉｌ　Ｃ５　１．ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｂｏａｒｄ，ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｌｅａｒｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｃｏｓｔ，ｅｎｈａｎｃｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ。ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｓ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ＂ａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＩＡＰ；Ｋｅｉｌ　Ｃ５　１；ｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ　Ｋｅｉｌ　Ｃ５１是一款功能强大的单片机集成开发软　件，即通常所说的　Ｖ２（现已升级为　Ｖ３），其最大　特点是对Ｃ语言的完美支持［１］。使用Ｋｅｉｌ　Ｃ５１学　习单片机、开发单片机系统对教学提出了新的要求。　自２００６年春开始，我院将“单片机原理及应用”　课程基于在应用中可编程功能ＩＡＰ（Ｉｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｇｒａｍ）和Ｋｅｉｌ　Ｃ５１平台的教学改革历经二年的　台，集仿真器、编程器和实验板多功能于一体，实施　融教、学、做为一体的教学瞳］。系统包括如下六大部　分：仿真器／编程器，仿真器ＵＳＢ供电线，仿真器接　插线，ＩＳＰ下载线，仿真串口电缆和综合实训实验　板。　（２）单片机特性　ＳＳＴ８９Ｅ５６４ＲＤ是美国ＳＳＴ公司推出的一款带　有ＩＡＰ的单片机。其内部具有两块独立的闪存　职教实践检验，收到良好的教学效果。　１单片机教学系统的组成与特点　（１）单片机教学系统的组成　（Ｆｌａｓｈ）程序存储区。当程序在其中一块程序存储　区中运行时，可以改写另外一块程序存储区中的程　序，该功能实际上也是仿真器的基本特性『３］。其仿　真原理就是在调试过程中随时对程序进行修改，来　达到单步运行和断点运行的目的。同时，ＳＳＴ公司　单片机教学系统改革方案的核心就是运用具备　１ＡＰ功能的ＳＳＴ８９Ｅ５６４ＲＤ芯片，基于Ｋｅｉｌ　Ｃ５１平　收稿日期：２００８—０８～０９；修回日期：２００８—０９—２８　基金项目：院级重点资助教科研究课题项目　作者简介：于淑萍（１９６６一），女，硕士，副教授，主要从事电子信息工程技术的研究工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｊｙｓ［，＠１６３．ｃｏｒｎ　第６期　于淑萍：基于ＩＡＰ和Ｋｅｉｌ　Ｃ５１的单片机教学改革　免费提供基于该芯片的５】系列单片机仿真监控程　序。　（３）单片机教学系统的主要特点　①采用ＳＳＴ公司提供的最新版本仿真监控程　序，可以直接通过串口下载到芯片的闪存中，节省了　编程器开支。　速运行、汇编与ｃ语言混合调试或下载烧写程序等　操作。该自制开发的仿真／编程器在Ｋｅｉｌ　Ｃ５１肚Ｖ２　环境下，不仅完美地实现一体化教学，而且还可方便　地为学生营造研学与科技创新氛围，引导学生的主　动性学习，促进学生的研究性学习，并提升学生科技　创新的综合能力。　我们的改革成效有如下几点。　（１）在单片机课程的大型综合实训周，学生使用　系统监控程序的下载过程如下：打开从ＳＳＴ下　载的ＳｏｆｔＩＣＥ一５６４软件包ｌ＿４］。然后双击执行ＳＳＴ－　ＦｌａｓｈＦｌｅｘ５１．ｅｘｅ，即可在出现的操作界面中首先选　择芯片的种类及连接的串口，并检测芯片，成功检测　到芯片后，选择检测的芯片种类、选择串口及波特　率、成功检测到芯片及选择下载监控ｈｅｘ文件，最后　确认下载成功。　②仿真器通过ＩＤＥ４０芯插座外接ＩＤＥ排线，　再连接到目标板。如果仿真头损坏，更换非常方便。　③具有在线刷新编程功能。仿真器上设计了　ＩＳＰ下载口。程序调试完毕后，即可直接通过ＩＳＰ　下载线，将源文件生成ｈｅｘ（ｏｂｊ）代码下载到单片机　芯片中，节省了编程器开支。　④仿真器采用ＵＳＢ供电或外接直流电源供电　两种供电方式，并可直接向目标板供电，省去了实验　板的外部电源，只要插上电脑的ＵＳＢ线就可同时给　仿真器和实验板供电。　⑤仿真器和ＰＣ机连接采用的是ＴＴＩ，ＲＳ２３２　电平转换专用芯片ＭＡＸ２３２，稳定性好。　⑥仿真器自带了简单的外部实验电路，包括８　个ＬＥＤ发光二极管和蜂呜器等。可以供学生做一　些软件开发的前期调试实验和简单应用性电路实　验，如流水灯等。这样使仿真器又带上了实验板的　一些基本功能，结合单片机编程器功能，我们自制开　发的单片机仿真教学系统可谓是仿真器、编程器及　实验板的一体化教学设备。　⑦该仿真／编程器广泛支持诸如Ａｔｍｅｌ公司、　Ｐｈｉｌｉｐｓ公司及Ｉｎｔｅｌ公司等众多芯片公司厂商生产　的５１系列单片机芯片。　２改革成效　我院自制的单片机教学系统，完全兼容Ｋｅｉｌ　Ｃ５１的　Ｖ２调试环境。监控程序下载成功后，将仿　真／编程器通过ＩＤＥ４０芯插座外接排线连接实验目　标板，就可以通过　Ｖ２环境进行单步、设置断点、全　该仿真／编程器在　Ｖ２环境下，运用汇编语言和Ｃ　语言自主开发完成了交通信号控制系统、多位密码　锁、产品件数统计仪、多功能电子计时器及电子奏乐　器等多个项目课题。　（２）在毕业设计中，学生在　Ｖ２环境下灵活运　用汇编语言和Ｃ语言，自主完成了ＬＥＤ大屏幕数　显电路系统、数显自动量程ＤＶＭ和多功能信号发　生器等多个毕业设计课题。　（３）利用教学改革平台有力地驱动了学生参与　产学研活动。２００７年，学生研制成功“轨道道叉转　辙机控制器”，已应用到我校铁路综合实训中心的模　拟沙盘中。　（４）在２００７年全国大学生电子设计竞赛中，我　院的参赛学生夺得一项全国一等奖、一项省一等奖　和两项省二等奖。　３　结语　教学实践证明，使用自制的仿真编程器进行的　单片机课程教学，效果良好。我们认为，本教学改革　方案有以下优点：①有利于学生主动学习掌握单片　机技术，提高就业竞争力；②有利于提高教学效果，　促进学生自主创新；③有利于降低教学成本，便于推　广应用。可见，我校研制的多功能教学系统具有良　好的教学效果，对高职院校单片机课程具有推广应　用价值。　参考文献：　Ｅｌｉ陈晓莉，张俊涛．ＫＥＩＩ　Ｃ５１单片机仿真器的设计ＥＪ３．微计算机　信息，２００６（５）　Ｅ２３朱松盛，黄风鸣．可在线编程的多功能单片机实验板ＥＪ３．南京：　南京师范大学学报（工程技术版），２００６（２）　Ｅ３］徐爱钧，彭秀华编．ＫｅｉＩ　Ｃｘ５１　Ｖ７．０单片机高级语言编程与　“Ｖｉｓｉｏｎ２应用实践ＥＭ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００４　［４］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｓｔ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｓｏｆｔｗａｒｅ—ｕｔｉｌｓ／