基于软件仿真平台下的简易机器人编程教学

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 uVision3Proteus 7 Professional,现介绍如下:

1Keil uVision3C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。

2ProteusProteus软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件,由ISISARES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