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【摘 要】文章对单片机的图形化教学方法进行了探索，论述了基于虚拟仪器的图形化单片机编程的具体实施方法，该方法不仅把学生从繁杂的文本语言中解放出来，还激发了学生的学习兴趣和动力，提高了教学效果。
【关键词】单片机 虚拟仪器 图形化 计算机辅助教学 模块化
引言
单片机被广泛应用于工业控制、智能仪器仪表及家电等各个领域[1]，因此单片机课程成为高校计算机、测控及工业自动化等专业的核心课程。
传统的教学顺序是从硬件结构到指令系统、软件编程及外围器件的扩展及应用。其中在指令系统及软件编程学习过程中，教师普遍使用汇编语言编程、高级语言C或Basic语言教学，学生则主要把精力和时间放在这些语言的学习中，然而，多数学生普遍认为学习起来较为困难，导致学生感到枯燥乏味并产生厌学情绪。
一般认为，在单片机编程方面，需要熟悉各种特殊功能寄存器，如TMON、TCON及PSW等[2]。本文旨在采用模块化编程的思想，以Lab VIEW为开发平台，研究基于虚拟仪器的图形化编程软件的研制，并将其在单片机课程教学上进行新的尝试，采用流程图编程形式将学生从繁杂的文本语言学习中解放出来，激发大学生的学习动力。
Lab VIEW和C8051F410单片机介绍
虚拟仪器是一种全新的仪器概念，它突破了传统仪器设备的功能单一化、固定化以及价格昂贵的缺陷。而Lab VIEW作为最常见的虚拟仪器软件，在自动化检测领域已成为工程师们首选的软件开发平台。Lab VIEW内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，在为用户提供强大功能的同时还保证了系统灵活性，其图形化编程风格较文本语言更加形象，其功能是通过一系列的子vi实现了检测、控制及显示功能，具有容易学习、便于移植和升级容易等优点[3]。
C8051F410是Silicon Lab公司最新推出的小封装、高性能、低功耗混合信号片上系统型MCU，适用于测控系统、仪器仪表、便携式医疗设备、智能传感器、POS系统、游戏机、电子玩具等众多应用领域，片内自带12 位ADC、两个12 位电流模式DAC、两个比较器、24 个端口I/O以及4 个通用16 位计数器/定时器等资源，该单片机具有价格便宜、功能齐全及资料齐全的特点。
基于Lab VIEW的单片机图形化语言开发
单片机图形化语言编程目前只出现在智能教育机器人控制器上，如西米亚公司的乐高系列、博思威龙机器人、美国的VEX系列机器人、双龙公司的机器人DIY系列均可以采用可视化流程图编程[2]。这些软件只适合于特定功能机器人的应用，无法用来开发普通的单片机系统。
我们知道，正规的程序员所编写的程序具有标准化、模块化、便于移植的特点，往往把常用的程序写成操作系统（内核）一样，以后修剪一下就可以直接调用[3]。基于Lab VIEW的单片机图形化编程就是利用这种模块化编程的思路。学生在学习单片机时，只需要学会单片机的硬件结构及功能，能够根据功能需要和单片机自身的时序要求画出相应的流程图，然后在Lab VIEW流程图选择相应的子vi进行连线即可，无需学习各种寄存器的设置及软件编程，强调单片机系统设计的基本理念和设计思路。下面以C8051F410单片机实现两路模拟信号的输入为例，介绍本文系统的具体开发方法。
首先根据单片机手册绘制流程图（图1）。
然后，在Lab VIEW流程图里面放入相应的子vi即可生成相应的程序文件。采用本系统的程序如图2所示，本系统利用与流程图相似的模块化程序清晰简单地完成了采用单片机C语言需要110条语句才能完成的任务。
课程教学的改革
教学之前要准备一份只含有单片机功能和硬件而不包括寄存器介绍以及汇编或者单片机C语言的教材，在课程上现场演示编程、调试和仿真的整个过程，以明确单片机的硬件结构和功能设计为主要任务。以本文开发的软件平台为基础，使学生把精力更多地放在单片机结构和功能的了解上即可，无需死记硬背。教授学生程序的模块化思想，同时教授学生自定制子vi的方法。课程结束之后，将学生制作的优秀子vi与学生共享，以便学生在后期工作学习中更多更好地利用本软件进行单片机开发。
课程考核方式改革
在课程考核方面，采用理论笔试成绩与实验成绩两方面综合评定的办法给出期末成绩。学生的考试成绩不再作为唯一的期末成绩，教师更多地考虑学生在实验过程中的表现、对单片机的应用开发能力及利用子模块化对片外扩展芯片编程的能力。
结束语
通过本文开发的图形化编程软件对单片机课程进行改革，强调单片机设计的基本理念和设计思想、充分发掘计算机辅助教学的作用。通过对在校及毕业学生调查发现，普遍认为该方法把学生从繁杂的软件编程中解放出来，并充分地调动了学生的学习积极性和兴趣。课程考核改变了传统的应试教育模式，更多地注重学生的实践能力，通过对单片机课程的模式改革，激发了学生的学习兴趣和学习动力。
参考文献：
[1]撒继铭，刘岚，王原丽，尹勇.单片机课程教学改革探索[J].陕西教育， 2012，9： 108.
[2]涂立，杨谷兰.单片机的现代教学方法研究[J].科技创新导报，2008，17： 231.
[3]封磊.虚拟仪器技术引入高职教学的思考[J].陕西教育， 2012，5：115-116.
作者单位：陕西铁路工程职业技术学院机电工程系 陕西渭南
【关键词】单片机 虚拟仪器 图形化 计算机辅助教学 模块化
引言
单片机被广泛应用于工业控制、智能仪器仪表及家电等各个领域[1]，因此单片机课程成为高校计算机、测控及工业自动化等专业的核心课程。
传统的教学顺序是从硬件结构到指令系统、软件编程及外围器件的扩展及应用。其中在指令系统及软件编程学习过程中，教师普遍使用汇编语言编程、高级语言C或Basic语言教学，学生则主要把精力和时间放在这些语言的学习中，然而，多数学生普遍认为学习起来较为困难，导致学生感到枯燥乏味并产生厌学情绪。
一般认为，在单片机编程方面，需要熟悉各种特殊功能寄存器，如TMON、TCON及PSW等[2]。本文旨在采用模块化编程的思想，以Lab VIEW为开发平台，研究基于虚拟仪器的图形化编程软件的研制，并将其在单片机课程教学上进行新的尝试，采用流程图编程形式将学生从繁杂的文本语言学习中解放出来，激发大学生的学习动力。
Lab VIEW和C8051F410单片机介绍
虚拟仪器是一种全新的仪器概念，它突破了传统仪器设备的功能单一化、固定化以及价格昂贵的缺陷。而Lab VIEW作为最常见的虚拟仪器软件，在自动化检测领域已成为工程师们首选的软件开发平台。Lab VIEW内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，在为用户提供强大功能的同时还保证了系统灵活性，其图形化编程风格较文本语言更加形象，其功能是通过一系列的子vi实现了检测、控制及显示功能，具有容易学习、便于移植和升级容易等优点[3]。
C8051F410是Silicon Lab公司最新推出的小封装、高性能、低功耗混合信号片上系统型MCU，适用于测控系统、仪器仪表、便携式医疗设备、智能传感器、POS系统、游戏机、电子玩具等众多应用领域，片内自带12 位ADC、两个12 位电流模式DAC、两个比较器、24 个端口I/O以及4 个通用16 位计数器/定时器等资源，该单片机具有价格便宜、功能齐全及资料齐全的特点。
基于Lab VIEW的单片机图形化语言开发
单片机图形化语言编程目前只出现在智能教育机器人控制器上，如西米亚公司的乐高系列、博思威龙机器人、美国的VEX系列机器人、双龙公司的机器人DIY系列均可以采用可视化流程图编程[2]。这些软件只适合于特定功能机器人的应用，无法用来开发普通的单片机系统。
我们知道，正规的程序员所编写的程序具有标准化、模块化、便于移植的特点，往往把常用的程序写成操作系统（内核）一样，以后修剪一下就可以直接调用[3]。基于Lab VIEW的单片机图形化编程就是利用这种模块化编程的思路。学生在学习单片机时，只需要学会单片机的硬件结构及功能，能够根据功能需要和单片机自身的时序要求画出相应的流程图，然后在Lab VIEW流程图选择相应的子vi进行连线即可，无需学习各种寄存器的设置及软件编程，强调单片机系统设计的基本理念和设计思路。下面以C8051F410单片机实现两路模拟信号的输入为例，介绍本文系统的具体开发方法。
首先根据单片机手册绘制流程图（图1）。
然后，在Lab VIEW流程图里面放入相应的子vi即可生成相应的程序文件。采用本系统的程序如图2所示，本系统利用与流程图相似的模块化程序清晰简单地完成了采用单片机C语言需要110条语句才能完成的任务。
课程教学的改革
教学之前要准备一份只含有单片机功能和硬件而不包括寄存器介绍以及汇编或者单片机C语言的教材，在课程上现场演示编程、调试和仿真的整个过程，以明确单片机的硬件结构和功能设计为主要任务。以本文开发的软件平台为基础，使学生把精力更多地放在单片机结构和功能的了解上即可，无需死记硬背。教授学生程序的模块化思想，同时教授学生自定制子vi的方法。课程结束之后，将学生制作的优秀子vi与学生共享，以便学生在后期工作学习中更多更好地利用本软件进行单片机开发。
课程考核方式改革
在课程考核方面，采用理论笔试成绩与实验成绩两方面综合评定的办法给出期末成绩。学生的考试成绩不再作为唯一的期末成绩，教师更多地考虑学生在实验过程中的表现、对单片机的应用开发能力及利用子模块化对片外扩展芯片编程的能力。
结束语
通过本文开发的图形化编程软件对单片机课程进行改革，强调单片机设计的基本理念和设计思想、充分发掘计算机辅助教学的作用。通过对在校及毕业学生调查发现，普遍认为该方法把学生从繁杂的软件编程中解放出来，并充分地调动了学生的学习积极性和兴趣。课程考核改变了传统的应试教育模式，更多地注重学生的实践能力，通过对单片机课程的模式改革，激发了学生的学习兴趣和学习动力。
参考文献：
[1]撒继铭，刘岚，王原丽，尹勇.单片机课程教学改革探索[J].陕西教育， 2012，9： 108.
[2]涂立，杨谷兰.单片机的现代教学方法研究[J].科技创新导报，2008，17： 231.
[3]封磊.虚拟仪器技术引入高职教学的思考[J].陕西教育， 2012，5：115-116.
作者单位：陕西铁路工程职业技术学院机电工程系 陕西渭南