机器人高级运用编程.doc

基于软件仿真平台下的简易机器人编程教学 湖北省黄石二中　李志 　　摘要：21世纪被人们誉为智能机器人的世纪，《普通高中技术课程标准（实验）》将《简易机器人制作》作为选修模块引入中学，由于缺乏硬件，机器人教学几乎无法开展。笔者在实践过程中，将Proteus仿真软件引入到简易机器人编程实践的教学中，既解决了机器人教学的开展问题，又将程序设计教学和机器人制作结合起来，大大提高了学生对选修模块的兴趣，同时培养了学生实验能力、实验设计等各方面的能力。 ? 　　关键字：仿真　简易机器人　单片机　Proteus ? 　　一、引言 ? 　　1．在高中开展机器人教学的必要性和必然性 ? 　　随着智能技术的发展，智能机器人教育走进我们的课堂已经成为必然趋势，智能机器人技术融合了机械造型、电子传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术，而这些充分体现了当代信息技术多个领域的重要内容，更是智能技术的结晶。智能机器人作为培养学生能力和素质的智能平台之一，必将承载起信息技术教学新载体的任务，给信息技术基础教育带来新的活力。 ? 　　2．高中开展机器人教学的现状 ? 　　在经济不发达地区，即便是一些条件相对较好的学校，机器人教学也几乎还是空白，咎其原因主要有：硬件条件跟不上，教师也缺乏这方面的培训。因此机器人教学的开展举步维艰。 ? 　　在学习《简易机器人制作》这个模块时，笔者所在学校使用的是由华中科技大学出版社编写的教材。教材简要介绍了简易机器人的“大脑”──AT89S51芯片、简易机器人的编程环境及语言、简易机器人的编程实践等内容。由于没有硬件实验平台，在实际教学中学生对教学内容缺乏实践，因而对用程序控制C51单片机很难理解。 ? 　　3．如何开展机器人教学工作 ? 　　在硬件条件不允许的情况下如何开展机器人教学？笔者在实际教学中，引入Proteus软件，用软件仿真的方法，通过软件仿真的直观效果，让学生轻松的了解程序与硬件的关系，激发了学生学习的兴趣，取得了较好的教学效果。 ? 　　二、基本软件的介绍 ? 　　在整个教学实践中，用到了两个软件：Keil uVision3和Proteus 7 Professional，现介绍如下： ? 　　1．Keil uVision3：用C语言为89S51系列单片机编写程序，需要有专门的单片机C语言编译器，Keil uVision3就是一个较好的编译软件，用个这个软件，我们可以将C语言程序编译为一个hex文件，烧入到51单片机后，单片机即简易机器人的“大脑”就可以根据程序完成指定的控制。 ? 　　2．Proteus：Proteus软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件。Proteus可以对Keil uVision3等开发工具的程序进行调试。 ? 　　正是基于这个原因，笔者将Proteus引入到机器人教学中。 ? 　　三、教学实例 ? 　　在教材《简易机器人制作》（华中科技大学出版社编写）的第四章，教材简要介绍了简易机器人的硬件实验板，并以单片机控制LED为例，介绍了用C语言控制单片机的实践方法。在教学中，由于没有硬件试验板，学生无法直接看到程序控制单片机的实际效果，因而理解上比较困难。 ? 　　笔者在实际讲授过程中，引入Proteus软件平台很好的解决了实验效果的模拟演示。鉴于刚开始学生对Proteus软件比较陌生，笔者帮助学生搭建好电路，让学生将注意力集中在编写C语言程序编程控制单片机上。以单片机控制单个LED闪烁为例，笔者教学过程如下： ? 　　教师提前在Proteus中搭建好电路(电路图如下)，上课时提出实验任务：编写程序控制连接在P1．0端口上的D1(LED灯)，让其闪烁。 ? ? 　　引导学生分析如下C语言程序： ? 　　 #include REG51．H ? sbit p=P1^0； ? void delay(void) ? { ? ? unsigned int i，j，k； ? ? for(i=20；i0；i--) ? ? ???for(j=20；j0；j--) ? ? ?????for(k=248；k0；k--)； ? } ? Void main( ?) ? { ? ?? while(1) ? ?? { ? ? ????p=0； ? ?? ???delay( )； ? ? ????p=1； ? ? ????delay(? )； ? ?? } ? } 程序分析： ? (1)void delay( void)自定义函数的功能：实现延时。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (2) void main( )，程序的主程序。①p=0，给p1．0端口一个低电平，此时LED等亮，然后调