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摘要：单片机具有小体型、低能耗、高控制力等特点，在电子信息技术领域得到了广泛的应用，所以各大高校都开展了相应的单片机内容课程。本文将阐述在单片机的实际教学工作中存在的一些问题，并针对这些问题提出应用虚拟仿真技术来改善传统单片机教学的实际方法。希望能为单片机教学提供一些参考。
关键词：虚拟仿真技术；单片机教学；应用分析
引言：面对社会对于高科技技术的不断追求，高等院校不断地将单片机教学加入电子信息类的课程之中。单片机技术已经成为工科专业学生所需要重点掌握的专业知识与技能。但传统的理论授课形式已经不满足学生的学习需要，而学生真正上手实操的机会又太少，因此需要积极使用虚拟仿真技术，来改善单片机课程的教学效果。 1.单片机教学现状
1.1课堂教学不够直观
传统的单片机教学模式主要为教师的板书与多媒体课件结合的方式，对于单片机的功能性往往是通过试验箱来进行一些简单的验证试验，而缺少相应的实操机会，这就会导致学生的理论知识与实践水平产生脱节。并且单片机使用到的技术相对比较复杂，有一定的学习难度，所以纯粹理论教学中所讲授的技术概念往往比较抽象，学生不能够在课堂上直观地理解单片机的运行模式和电路运行结果，导致学生对于单片机工作原理学习得不够透彻，影响学习效果。 1.2实践操作受课堂条件制约
在课堂教学环境中，由于并不是工厂或者是机械设备环境，这就使得在进行单片机这种适配硬件设备量大的技术操作时很难在课堂上达成良好的展示效果。需要进行计算机、电源、试验箱等多种设备的连接，一旦出现操作不当的问题很容易产生电路损坏的问题，会造成一定的损失，这就使得学生在实践活动中对于单片机的功能设计会受到实际设备的局限，动手实践操作的机会不多，在实践操作中无法发挥出自己的主观创造性，学生的创造能力受到客观设备条件的约束，导致单片机教学所需要的对学生综合设计能力以及创新思想的培养效果变差。另外，课堂条件下的单片机教学往往也会受到现有的教材和教具的限
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制，缺少一定的变化，学生在真实地面对单片机设计和调试时可能会出现无法及时调整思维，设计比较僵化的情况出现，不利于学生的发展。
1.3缺乏设计的整体协调性
学校开展单片机课程的教学目的就是让学生能够在学习中掌握单片机的软件编程方法以及单片机的内部电路结构。而目前实际教学中采用的单片机软硬件分离的教学方式，让学生很难以单片机运行系统的角度，来对单片机的软硬件运行进行理解。使得学生的理论知识与技术操作不能够形成良好的协调效果。这一方面是由于学校对于单片机的实验教学投入经费有限，缺少完善的教育实验机制，另一方面则是教学模式过于单一，更加侧重于学生理论水平的学习。这都会对学生在实际的单片机技术掌握上产生一定的影响[1]。
1.单片机教学中虚拟仿真技术的应用方法
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2.1虚拟仿真技术特点
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虚拟仿真技术是一种基于电子计算机系统搭建的模拟技术，通过建立相应的虚拟系统来达成对于现实中的一些技术操作的模拟化运行，对于不同的技术模拟，往往都会有专门的
虚拟仿真软件来达成模拟运行效果。而主要在单片机教学中使用到的虚拟仿真软件为Proteus仿真软件。Proteus软件可以通过对单片机的软硬件设施进行模拟仿真，将单片机技术实现从概念到实体的仿真模拟设计，将电路仿真、印刷电路板设计、虚拟模型仿真三种软件融为一体，并且支持多种编译方式生成的机器码文件进行外部接入调试。在教学中除了对单片机的模拟以外，还会使用Keil软件来进行单片机的系统开发，Keil软件支持C语言以及其他的混合编程，能够在无硬件设施的情况下就完成对单片机系统程序的调试以及仿真模拟。所以在使用虚拟仿真技术进行对单片机系统进行教学时，一般是通过Proteus模拟仿真软件进行单片机系统的建立，再通过Keil软件来对系统进行调试运行，达到模拟单片机系统实际运行的效果[2]。
清溪玉芽2.2虚拟仿真技术在单片机教学中的应用办法与效果
第一，在单片机教学中使用虚拟仿真技术首先需要通过Proteus和Keil软件来搭建起单片机虚拟仿真技术实验室。在单片机虚拟仿真实验室中开展单片机的内部应用系统开发、实验项目创新，单片机设计任务书制定等教学活动，通过模拟实验室的功效将机电综合设计以及单片机技术等教学内容相融合，能够有效地让学生在进行单片机课程的学习时，充分的
了解单片机软硬件的设计情况，保证理论知识的学习和实际操作技术练习同时进行，让学生对于单片机的电路设计以及系统编程更加地熟悉，从而获得更高的课程设计协调性。
学生们可以在虚拟实验室中完成现实中对单片机进行使用的操作，这样即使是在理论课堂上也可以进行对单片机技术的实践练习，打破原有的教学模式，为学生提供更多的实验课程时间，并且在虚拟实验室的使用情况下，教师也能顺利地推进理论和实践同时进行，让学生以便了解理论知识，以便丰富实践操作。并且虚拟实验室的这种形式还有效地打破了传统的课堂教学形式，能够利用学生对于虚拟仿真技术的好奇心，深入地学习单片机技术，增加了单片机教学的趣味性。
第二，将Proteus软件与电路仿真和单片机仿真相结合进行使用，从而构建出能够支持主流单片机使用的单片机运行仿真模拟环境，并在运行环境中设置相关的单步、断电、全速等对单片机进行调试的功能，保证通过模拟系统的构建来实现对单片机设计的全方位模拟，保证模拟中功能的完整性。并且Proteus软件支持第三方元件在运行中加入编译，从而进行对模拟环境的调试，所以使用过程中加入Keil软件，依靠两者的仿真功能，将虚拟单片机开发环境建构起来，将环境中的调试程序固化，形成有效的线上单片机设计系统模式。
这样能够有效地解决课堂条件对于学生在进行单片机课程中创新设计的限制，在模拟环境下学生可以将自己的创造性与理论知识相结合，利用Proteus软件对于单片机电路的模拟、设计、调试和Keil软件对单片机软件系统的编写和调整，对于单片机做出不同的运行模式以及电路运行设计，充分发挥出线上模拟的自由度。学生需要在虚拟系统中独立地进行电路连接、单片机系统编程、单片机运行调试。学生在不断地模拟运行中熟悉单片机的设计模式，并依照运营调试的结果不断进行改进，发挥出自身的主观创造性，消除了现实课堂环境对于学生单片机课程学习的制约，在节约教学成本的同时，还提高了教学效率[3]。
第三，通过Proteus和Keil两种技术的使用建立起的虚拟实验室和虚拟实验环境，将传统课堂上的理论转变成客观上的形象，通过虚拟环境让单片机教学变得更加地具有直观性，教师和学生在课堂上可以通过虚拟仿真技术将课本上的原理图进行虚拟建模和编程，从而凭借着虚拟软件对单片机的源码程序进行调试。以这种方式学生能够更多地接触单片机的运行，通过虚拟环境中的仪表来了解单片机的运行过程，从而对整个单片机系统的软硬件运行质量进行评估，并且还可以检验虚拟仿真中对电路的设计效果，检验是否达标。对于设计中的故障和错误，教师就可以和同学一起进行改正，而不用担心损坏效果，降低实际操作中对仪器设备造成破坏导致故障的可能性。既提高了教学的直观性，还给学生带来了
更高的学习方法以及学习手段，学生能通过这种方式更加深入地对单片机进行学习，获得更高的理论与技术能力，达到学校开设单片机课程的目的。
结语：通过虚拟仿真技术在单片机课程教学中的应用，能够有效地突破原本的课堂教学模式，将更多的实践机会带给课堂中的学生，帮助学生通过虚拟实践来不断地熟悉单片机的各项内容，将抽象的理论教学转换为形象的实践教学，明确单片机的开发技术规范，完成学校开展单片机技术教学课程的目标，为国家培养更多的应用型人才，实现综合国力的不断提高。
参考文献：
[1]聂雄.虚拟仿真软件在单片机教学改革中的应用[J].电子世界,2022(01):152-153+155.
[2]刘玉玲.虚拟仿真技术在单片机教学中的应用[J].电脑知识与技术,2020,16(28):228-230.
[3]许燕.虚拟仿真技术在单片机教学中的应用分析[J].现代盐化工,2019,46(04):92-93.
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