机器人高级应用编程.docx

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：KeiluVision3和Proteus7Professional，现介绍如下：1．KeiluVision3：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，KeiluVision3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LabCenterElectronics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KeiluVision3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>sbitp=P1^0；voiddelay(void){unsignedinti，j，k；for(i=20；i>0；i--)for(j=20；j>0；j--)for(k=248；k>0；k--)；}Voidmain(){while(1){p=0；delay()；p=1；delay()；}}程序分析：(1)voiddelay(void)自定义函数的功能：实现延时。(2)voidmain()，程序的主程序。①p=0，给p1．0端口一个低电平，此时LED等亮，然后调用delay()延时。②然后p=1，给p1．0端口一个高电平，此时LED熄灭，调用dalay()延时。③重复①②，从而达到LED灯闪烁的目的。引导学生打开KeiluVision3软件，建立并编辑上面的C语言程序，然后进行编译，生成对应的text1．hex文件。引导学生将生成的text1．hex文件加到Proteus中，调试编译后的程序代码对实验电路的控制效果。双击U1对象（C51单片机）出现如下对话框，在programFile处指定hex文件为test1．hex后，点击OK。然后点击Proteus软件左下角的中第一