淺談基于Proteus的單片機(jī)課程仿真教學(xué)

王 琰

（連云港廣播電視大學(xué)，江蘇 連云港 222006）

淺談基于Proteus的單片機(jī)課程仿真教學(xué)

王 琰

（連云港廣播電視大學(xué)，江蘇 連云港 222006）

單片機(jī)課程是電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)開(kāi)設(shè)的非常實(shí)用的專業(yè)課程。利用 Proteus軟件開(kāi)展單片機(jī)的仿真教學(xué)大大提高教師的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文從單片機(jī)課程概述、單片機(jī)仿真教學(xué)及對(duì)Proteus軟件介紹進(jìn)行講述并通過(guò)舉例簡(jiǎn)要說(shuō)明電路的仿真過(guò)程。

Proteus；單片機(jī)課程；仿真教學(xué)

一、單片機(jī)課程概述

單片機(jī)課程是為電氣自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)課程，本課程不僅具有較深的理論體系，也是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)、軟件編程與硬件緊密結(jié)合的課程。本課程硬件部分的理論基礎(chǔ)主要是電子技術(shù)基礎(chǔ)（包含模擬電子、數(shù)字電子），軟件部分主要理論基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)知識(shí)和程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。使學(xué)生在掌握單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)匯編語(yǔ)言編程的方法與技巧。本課程重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試和制作的技能，具有小型單片機(jī)電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生對(duì)單片機(jī)電子產(chǎn)品的應(yīng)用創(chuàng)新能力，強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)技能的培養(yǎng)。

二、單片機(jī)課程仿真教學(xué)

單片機(jī)課程仿真教學(xué)主要指教師在單片機(jī)課程教學(xué)過(guò)程中充分利用單片機(jī)仿真軟件提供的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境向?qū)W生展示對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)電路的分析、設(shè)計(jì)、搭建、測(cè)量調(diào)試到運(yùn)行等一系列軟硬件仿真過(guò)程。通過(guò)仿真教學(xué)教師可以將原本只能在教室完成的課本上枯燥無(wú)味、抽象深?yuàn)W、難以理解和記憶的理論知識(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以生動(dòng)、活潑、逼真等多種形式（如按鈕的按動(dòng)、發(fā)光、聲音）表現(xiàn)出來(lái)。教師可以邊講理論邊通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)將程序或電路的運(yùn)行效果實(shí)時(shí)展示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)將理論知識(shí)同步虛擬實(shí)踐化。同時(shí)在教學(xué)中教師可以根據(jù)所教內(nèi)容不同可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中電路結(jié)構(gòu)的修改和程序調(diào)試。

三、Proteus軟件的介紹

Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司開(kāi)發(fā)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件（EDA）。其由Proteus ISIS和Proteus ARES兩個(gè)軟件構(gòu)成。Proteus ISIS是一款電子電路系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)與輸入和電子電路運(yùn)行仿真平臺(tái)軟件，Proteus ARES是一款高級(jí)PCB布線編輯軟件。Proteus ISIS軟件中不僅提供了含有大量元件的元件庫(kù)，還提供一系列可視化虛擬儀器及激勵(lì)源（如：示波器、信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、計(jì)數(shù)/定時(shí)器及各類電壓電流表等）。不僅可以對(duì)模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，其最大特色還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)仿真及單片機(jī)外圍器件電路系統(tǒng)的仿真與設(shè)計(jì)。其主要功能包括對(duì)單片機(jī)電路系統(tǒng)原理圖的搭建、將單片機(jī)仿真與 SPICE電路仿真相結(jié)合實(shí)現(xiàn)交互化和可視化的仿真功能、支持軟件程序的調(diào)試仿真。用戶在Keil C51開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行軟件編程經(jīng)調(diào)試后形成編譯文件，然后在Proteus環(huán)境中搭建好單片機(jī)硬件電路系統(tǒng)原理圖，最后將之前形成的編譯文件導(dǎo)入到Proteus軟件中，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕即可實(shí)時(shí)觀看電路的運(yùn)行效果。由于此軟件能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行仿真且功能強(qiáng)大因此受到從事單片機(jī)教學(xué)的老師、學(xué)生及長(zhǎng)期從事單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用用戶的青睞。

四、Proteus在單片機(jī)課程仿真教學(xué)中的應(yīng)用舉例

下面以單片機(jī)P0口實(shí)現(xiàn)流水燈電路功能測(cè)試為例簡(jiǎn)單說(shuō)明仿真過(guò)程。本電路P0口驅(qū)動(dòng)八個(gè)發(fā)光二極管，其中一組接在P0.0、P0.2、P0.4、P0.6端的四個(gè)發(fā)光二極管發(fā)綠光，另一組接在P0.1、P0.3、P0.5、P0.7端的四個(gè)發(fā)光二極管發(fā)黃光。這兩組發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮。

1.流水燈程序流程圖與軟件編程

程序流程圖

軟件編程：

2.將編好的程序代碼輸入Keil μVision2軟件中以便創(chuàng)建新的擴(kuò)展名為 .ASM的源程序文件，并通過(guò)Keil μVision2軟件對(duì)該源程序文件進(jìn)行編譯，如果編譯成功則自動(dòng)創(chuàng)建.HEX編譯文件。如圖1所示。

圖1

3.在Proteus ISIS仿真環(huán)境中進(jìn)行單片機(jī)硬件電路的搭建。本電路采用AT89C51型號(hào)單片機(jī)，晶振頻率為6MHZ。如圖2所示。

圖2

4.將經(jīng)過(guò)編譯成功的.HEX編譯文件導(dǎo)入到Proteus中的單片機(jī)中。具體方法雙擊單片機(jī)符號(hào)，在彈出的編輯元件窗口中的程序文件一欄選擇需要的.HEX編譯文件并將其導(dǎo)入。

5.點(diǎn)擊運(yùn)行仿真按鈕，即可觀看到逼真的實(shí)驗(yàn)效果。其中四個(gè)黃燈亮，綠燈滅（如圖 3）。延時(shí)一斷時(shí)間后黃燈滅，四個(gè)綠燈亮（如圖4），依次循環(huán)。

圖3

圖4

五、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于學(xué)生而言學(xué)習(xí)單片機(jī)主要難在軟件編程方面，對(duì)于紙上談兵式的教學(xué)方法無(wú)疑加大學(xué)生對(duì)本課程的枯燥感。通過(guò)將Proteus軟件應(yīng)用到單片機(jī)仿真教學(xué)中，使得原本枯燥的程序代碼變得更加的生動(dòng)形象，方便了教師的教與學(xué)生的學(xué)，加深了學(xué)生對(duì)軟件程序的理解和硬件結(jié)構(gòu)知識(shí)的掌握，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)于教學(xué)質(zhì)量的提高起到了事半功倍的效果，同時(shí)還可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

[1] 劉志京. Proteus在控制系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 北京印刷學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（6）.

[2] 陳卉. 單片機(jī)原理及其教學(xué)創(chuàng)新技術(shù)研究[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，（32）.

[3] 王嘯東. 高職院校單片機(jī)課程教學(xué)方法探討[J]. 湖北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（6）.

Simulation Teaching of Single Microcomputer Curriculum Based on Proteus

Wang Yan

Single microcomputer curriculum is a practical specialized course aimed for electric automatization and mechatronics majors. It is a good way to apply Proteus software into simulation teaching of single microcomputer curriculum, in order to improve the teaching quality and stimulate students’ learning interest.

Proteus; single microcomputer curriculum; simulation teaching

G423

A

1008-7427（2012）09-0128-02

2012-06-14

作者系連云港廣播電視大學(xué)信息工程系講師。