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单片机虚拟仪器图形化教学方法探究 【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，釆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公司必威体育精装版推出的小封装、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、P0S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