1、基于 Flowcode 的微控制器实践教学研究 武岳龙 王冠军 西安交通工程学院 摘 要： 目前高校微控制器课程教学中采用最多的编程语言还是 C 语言或者是汇编语言。学生在日常学习当中两个最为普遍的问题, 一是对编程语言的恐惧感;二是对硬件原理的陌生。时代的日益发展, 技术的快速革新, 微控制器的教学也要与时俱进。Flowcode 软件是一个面向微控制器开发的图形化编程软件平台, 开发者可以在软件中通过拖拽相应的图标创建一个微控制器应用程序的开发流程图, 从而完成设计程序的任务。关键词： 微控制器; Flowcode; 图形化编程; 作者简介：武岳龙 (1995-) , 汉族, 男, 陕西西安
2、人, 本科, 西安交通工程学院学生。研究方向, 单片机。作者简介：王冠军 (1980-) , 汉族, 男, 陕西渭南人, 研究生, 西安交通工程学院讲师。研究方向, 电路与系统。1 微控制器实验教学现状微控制器作为通信、自动化、电气等专业开设的一门课程, 长时间以来大多数同学都还没有进入编程的大门, 不能完全灵活地掌握和调试程序。即便许多老师在教学的方式, 方法和教学理念上都下了很大的功夫去改进教学, 有时候收到的效果却是微乎其微的。课程本身的性质是很大一部分原因。有很多以难理解且不好被掌握的概念, 并且涉猎知识面广, 包括电路的知识, 编程的知识等。面对种种的困难很多同学选择了放弃, 仅仅是
3、仿照课本完成一些简单的实验和对满足于考试的合格, 并没有完全达到教学目的和要求, 不能灵活的运用所学知识去解决生活中出现的一些问题。总结整理的一下几点问题。1.1 教学理论枯燥和抽象目前在微控制器教学的课程中, 其中理论课程占据了绝大多数的课时, 包括了主要的微控制器的系统外围电路, 汇编指令系统, 统硬件结构及编程软件的应用等内容。这些东西抽象, 枯燥又难以掌握理解, 影响学生们的学习热情, 时间一长就会使学生们产生恐惧感。1.2 实践教学缺乏创新和启发微控制器的实验课程目前都是由若干个实验组成, 其中存在诸多问题。例如, 目前在绝大多数院校都是采用固定电路实验箱的教学。首先, 是由学生按照
4、固定的实验指导指书提供程序范例。其次, 在通过软件的编程将编程好文件编译。最后, 在下载至已经搭接好、调试好硬件的电路实验箱中进行验证。1.3 课程之间联系不紧密微控制器的课程是一门有着广泛联系的课程, 不仅仅涉及有本课程的知识, 还有数电、模电、C 语言程序设计等课程之间有着紧密的联系。但大多数高校的微控制器课程教学并未与其他课程紧密联系在一起来, 就造成了课程之间的不连贯, 不衔接的现象发生。1.4 教学方式方法单一目前在很多院校当中, 教学方式方法单一, 即便在授课中使用多媒体等教学方法手段, 也很难达到相应的教学效果。仅仅利用多媒体投影 PPT 教学文件, 不利于学生对于知识的掌握和理
5、解。2 Flowcode 平台介绍英国 Matrixmultimedia 公司是一家成立于 2003 年的高科技公司。由其研发的“Flowcode” (流码) 平台, 是基于计算机仿真与嵌入式系统编程的新型软件平台。目前该平台支持 PIC, AVR 和 ARM 三类单片机。编写程序就像画出流程图那样简单, 简称“流码”, 可以直接流程图仿真, 学生非常容易上手。程序被编译成 C 语言或汇编语言, 熟悉其他编程语言的工程师可以方便的进行后期维护, 且可生成 hex 文件, 直接烧录到芯片中。并且芯片的移植也非常简单, 更换需要的芯片就可以了, 而且流程图几乎不动。目前在 Flowcode 该平台
6、当中编写的流码可以很方便的嵌入 C 语言和汇编语言, 这样极大地方便了二次开发利用, 该平台还具备了强大的仿真功能, 多达近百种的各种各类配套的仿真开发板, 方便学习。3 基于 Flowcode 实验的设计思路3.1 硬件选择微控制器的应用给生产和生活的很多方面带来方便, 结合实际案例, 在Flowcode 软件为核心的使用 PIC 系列的单片机, PIC 单片机是一种在芯片内部已经预先集成了所有必需的外围设备的一种可编程集成电路。其中最大的特点就是采用了 RISC 结构的嵌入式控制器, 具备了电压低、速度快、较强的 LCD 驱动能力、功耗小和低价位 OTP (一次性编程) 技术等优势和特点。
7、是未来微控制器的发展趋势。3.2 实验方法的设计该实验利用了 PIC16F877 微控制器作为硬件基础, 以 Flowcode 软件作为编程工具。该硬件包括了 PIC 单片机、时钟电路、复位电路、编程电路、电源电路、LED 显示电路, 端口扩展电路, A/D 与 D/A 接口电路等。之所以采用这种模块化的设计是因为, 即可进行单个实验的验证, 也可进行多个模块的组合使用。从而使学生和相关技术人员的解决实际问题的能力得到进一步的提升。开发者不需要很高的编程基础, 傻瓜式的拖拽。将相应的模块按照一定的逻辑结构进行连接, 时时进行仿真。这样不仅仅可以提高编程正确率, 也为开发者缩短了开发时间。首先根
8、据设计的需要, 通过拖拽在工具栏上的图标构建程序的流程图, 其中图标包括了输入、输出、开关、字符串、决策、延时处理等标识符。在流程图构建的过程当中, 还可以给程序添加组件, 如公共模块、输入模块、输出模块、外围设备、无线模块等。程序添加了相应的元件宏, 分别为 LCD 组件宏、EEPRM组件宏、DC 组件宏, 宏里面有大量打包好的代码, 可以直接调用, 为设计带来极大的方便。4 结语微控制器课程应该更加注重学生的实践应用能力的培养, 不断提高和发展学生自主解决实际问题的能力。基于 Flowcode 软件的单片机实践教学方案可以帮助同学解决编程的困难, 更好的辅助教学, 促使学习者从理论到实践的过度, 快速地进入微控制器实际运用中去。参考文献1芦宇翔, 蔡志远.Flowcode 软件平台的 PIC 单片机编程方法的研究J.单片机与嵌入式系统应用, 2015, (12) :12-14. 2陈永昕.基于 Flowcode 平台的单片机技术与应用课程教学内容改革J.科研课题, 2017, (2 月下) :18-19.
