基于实验平台和仿真平台的AVR单片机的课程开发论文
单片机课程是电子信息类专业的核心课程。单片机芯片中包含微处理器、存储器和外部接口。单片机系统是以单片机芯片为核心开发的应用系统，单片机系统的应用的领域非常广泛，几乎涉及到我们能够想到的各个领域，如生产、生活、军事、教育等各个方面。
单片机芯片的性能直接决定单片机系统的功能，所以单片芯片在高速发展以适应单片机系统功能不断发展的新要求。单片机课程的特点是应用性非常强，使用的芯片发展非常快，整个课程的开发应该围绕使用什么芯片使课程保持先进性，课程有哪些应用项目使课程提高理论结合实践的应用性两个核心，以教学为主题展开。围绕着两个核心，我们做了做了大量研究工作，结合课程的应用项目开发了单片机实验平台。在以教学为主题的研究中将单片机实验平台和PROTUES构建的仿真平台相结合，形成立体化的教学模式，提高教学的效率和效果。
一、单片机实验平台的开发
（一）、使用什么芯片
单片机实验平台开发的第一个要确定的是使用什么样的芯片。在当前流行的众多单片机芯片中，我们选择了AVR单片机芯片ATmega16。AVR单片机芯片是ATMEL公司的`产品，发展非常快，正在逐步成为主流单片机芯片。其优点是它是新型的高速8位单片机，运行速度高，AVR单片机的片上资源非常丰富，具有极高的性价比。因此AVR最小系统构成简单，程序下载方便，只需要一条ISP下载线，进入AVR单片机开发的门槛较低，费用低廉，基于以上出发点，我们选择了AVR单片机芯片。
（二）、实验平台的功能模块和课程项目
实验平台的功能模块来源于实际应用，我们对单片机的应用领域进行了分析，提取了一些公共的应用和特殊应用，做为实验平台的功能模块。在实验平台的开发过程中课程项目开发和实验平台功能模块的开发是相辅相成的。这些模块直接支持课程开发中的具体项目。
1．8-12V电源模块：为电路板提供电源。
2．ATmega16L最小系统模块：是整个实验板的核心，它提供系统的复位、系统所使用的时钟电路和并口下载的接口。
3．16路开关：用于对各功能模块的开关控制。
4．8位发光二极管：可实现LED的指示、流水灯和学习C语言基础等项目。
5．8位数码管：可实现数码的显示功能，如数码的静态显示，动态显示，时钟显示等项目；
6．8*8LED显示：可实现字符点阵的显示项目。
7．液晶1602：可实现16*2液晶显示功能项目
8．74HC595芯片：可实现数字I/O口的串行扩展项目。
9．键盘：可实现4个按键的输入和外部中断源实验项目。
10．4*3矩阵键盘：可实现12个按键的输入项目。
11．频率发生器MC4060：实现单片机定时/计数器的外部时钟及时钟分频等项目。
12．EEPROM存储器：可实现ATmega16外部存储器的的扩展项目。
13．时钟芯片DS1302：是一个时钟功能芯片，主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。利用它可构成一个时间可调的实时时钟。
14．I2C总线24C01：
15．AD转换器：可实现数/模转换和模/数转换项目。
16．MX232串口通信：可实现ATmega16单片机的异步串行通讯项目。
17．温度传感器DS18B20：可实现ATmega16单片机的温度控制项目。
18蜂鸣器：发声的执行部件，可实现报警和音乐播放等的执行项目。
19．红外接收头：红外信号的接收部件，可实现遥控等项目。
20．放大电路LM358：可实现电流信号的放大功能。
（三）、软件开发工具
在编程语言中我们选择了C语言，在软件平台的选择上，我们使用了CodeVisionAVR作为C语言程序的编辑和编译工具，使用SLISP作为程序的下载工具。
二、仿真平台的应用
在课程的开发中仅研究教什么还远远不够，还应该研究怎样教。使用自己开发实验平台是一个好的解决方法，但还存在效率不高，灵活性不够的缺点。因此，我们在研究怎样教时，使用了单片机的仿真平台Protues。Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件，它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
使用实验平台和仿真平台配合进行单片机教学和学习的过程如下
1． 分析项目要求；
2． 在Protues中画出电路原理图；
3． 根据原理图在CodeVisionAVR中编写、编辑、编译C语言程序；
4． 在Protues中将编译好的目标程序加载到Mega16芯片中；
5． 在Protues中仿真；
6． 在单片机实验平台中连接电路；
7． 使用SLISP软件通过下载线将目标程序下载到实验平台，完成一个学习过程。
三、基于实验平台和仿真平台的单片机实验室建设
从上面的讨论可知，硬件的实验平台和软件的仿真平台的结合，使单片机的课程即保证了实践第一的特色，又做到了灵活多变，事半功倍。在单片机实验室的建设上也就自然将实验平台和仿真平台有机地结合。下面是以上课规模50人，一人一机的单片机实验室建设方案。
1．奔腾及以上的PC电脑50台；
2．并口下载线，50根；
3．5V高稳定专用稳压电源50台；
4．AVR单片机JTAG仿真器个；
5．自行开发的单片机嵌入式开放实验平台50台；
6．C语言程序的编辑和编译环境CodeVisionAVR
7．SLISP单片机程序下载软件
8．PROTUES单片机仿真软件
9．Multisim电子仿真软件
四、课程的考核体系的建立
考核中结合实验平台和仿真平台的项目应用情况，采用过程化考核，注重平时考核，建立日常考核、测验和期末考核三级考核体系，均采用项目考核，以培养学生的实际应用能力。将平时随堂小项目的完成做为日常考核，如流水灯、数码管、LED点阵、LCD液晶显示、按键控制、定时计数器等、将具有典型代表性的项目作为测验如矩阵键盘、音乐播放器、串行通信等，将综合项目做为期末考核如数字时钟、温度测量等。在三级考核体系中日常占30%，测验占30%，期末占40%。
实验平台和仿真平台的配合使用，通过项目的实施，很好地解决了单片机课程教什么和怎样教的问题，课程建设面向实际应用，灵活、高效、节约成本。配以完善的实验室建设和课程考核体系的建立，形成了立体化的单片机的课程体系。
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