[發明專利]一種嵌入式單片機工作原理演示方法及教學裝置

在審

• 申請號: 201711218655.6
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108022489A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 袁越陽;熊志宏;殷赳;曾琦
• 申請（專利權）人: 湖南城市學院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用嵌入式單片機原理的教學演示方法及演示裝置。本發明裝置包括嵌入式單片機的時鐘信號發生器、運算器、數據存儲器、輸入輸出口及外部設備數碼顯示器。本發明通過手動設置存儲器的數據，手動輸入時鐘信號，演示裝置能以數碼的形式顯示存儲器各個地址的內容。本發明實現了嵌入式單片機學習人員親手操作和感官體會嵌入式單片機的工作過程，有利于對嵌入式單片機工作原理的理解。

技術領域

本發明涉及嵌入式單片機教學與應用中對其工作原理方面的研究與探索，尤其采用一種簡單、直觀明了的演示方法及教學演示裝置，幫助嵌入式單片機應用技術的學員理解內部結構，直觀感受嵌入式單片機的工作過程。

背景技術

嵌入式單片機誕生于20世紀70年代，利用大規模集成電路技術把中央處理單元（CPU：Center Processing Unit）、數據存儲器、時鐘信號處理及其他I/O通信口等功能模塊電路集成在一塊芯片上，構成一個最小的計算機系統。目前我國各個高校、單位研發設計部門對單片機的學習與應用都非常重視。在電子產品的控制領域，嵌入式單片機受到了前所未有的廣泛應用。

為了讓嵌入式單片機初學者盡快掌握嵌入式單片機技術，市面上有類似于Proteus的嵌入式單片機仿真軟件可以供學員學習如何編寫應用程序，但是對于嵌入式單片機的內部結構和運行機理仍然沒有具體的方法讓學員很好的理解。盡管有很對形象的比喻來解釋單片機的運行機理，如把存儲空間比喻成房間，房間里的東西比喻成數據等等，而對于學員來說，形象的比喻往往更容易誤導他們對嵌入式單片機微觀結構的想象。

目前市面上也有許多嵌入式單片機實驗板或平臺供學員操作，但學員只能通過編寫具體的應用程序并燒錄到嵌入式單片機芯片去運行和檢驗所編寫的程序。本發明的實現將有助于嵌入式單片機學習人員了解其內部構造和運行機理，在學習編寫嵌入式單片機應用程序的過程中做到“知其然，知其所以然”。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于嵌入式單片機原理的教學演示裝置及方法，使得嵌入式單片機原理的教學能具體、生動、簡單、明了，可觀察性強。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種嵌入式單片機原理的教學演示裝置，包括時鐘信號發生器（1），運算器（2），數據存儲器（5），輸入輸出口（6）和數碼顯示器（7），其中運算器（2）包括計數器（3）和尋址電路（4）。所述時鐘信號發生器（1）產生時鐘脈沖信號，并輸出到運算器（2）。運算處理器（2）中的計數器（3）（循環計數，從0到2m-1）計數由時鐘信號發生器（1）輸出的脈沖，同時從輸出端輸出計數值對應的十六進制碼到尋址器（4）的輸入端。尋址器（4）采用m~2m譯碼器（m路輸入，2m路輸出）， 將輸入的十六進制碼進行轉換輸出到數據存儲器（5），選定與十六進制代碼相對應的輸出存儲地址。數據存儲器（5）采用2m×n矩陣電路，如圖3所示，有一系列的撥動開關和二極管連接組成。在選定了存儲地址后，數據存儲器（5）中的數據從輸入輸出口（6）輸出到數碼顯示器（7）并顯示相應的字符，如圖2所示。

所述發明所采用的理論方法是設計由分立電子元器件組成的電路，并將具有一定功能的電路模塊對應嵌入式的內部功能模塊，模擬嵌入式單片機運行所設計的應用程序的功能。

所發明的演示裝置操作過程類似于嵌入式單片機運行如下一段程序（用c語言描述）：設計一個循環wile語句程序。首先建立一個數據表table[2m]，表中有2m個數據data(0), data(1), data(2), … …, data(2m-1)。其次定義一個變量i為整型（int）。接下來是一段wile循環執行語句，每執行一次該段語句，輸出口P將根據i的值查表取得table中對應的數據，當i值超過table表中的數據個數，則i回到初始值“0”，否則i增加“1”。