基于Proteous的交通燈理實(shí)一體化教學(xué)項(xiàng)目的研究

劉力　林喆

摘 要：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用課程是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。本文針對(duì)單片機(jī)理實(shí)一體化教學(xué)中面臨的問(wèn)題，提出一種新穎的教學(xué)形式，以設(shè)計(jì)交通燈的單片機(jī)理實(shí)一體化教學(xué)項(xiàng)目為例，對(duì)實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行探索，闡述了采用Proteus仿真平臺(tái)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路實(shí)現(xiàn)、程序編寫(xiě)及調(diào)試的方法。驗(yàn)證了系統(tǒng)的功能，做為單片機(jī)理實(shí)一體化教學(xué)項(xiàng)目的可行性。以Proteus進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，可以在單片機(jī)理實(shí)一體化教學(xué)中靈活應(yīng)用，并可作為學(xué)生課程設(shè)計(jì)的重要手段。

關(guān)鍵詞：Proteus 單片機(jī) 交通燈 理實(shí)一體化

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）-0171-02

Abstract：Single chip microcomputer principle and application course is a practicalcourse. In this paper， aiming at facing SCM integration of theory and practice ，we propose a novel form of teaching.The design of traffic lights SCM integration of theory and practice of teaching project as an example of implementation method to explore ， elaborated using Proteus simulation platform SCM system design， circuit implementation ， programming and debugging methods. Verify the functionality of the system ， as the feasibility of single-chip integration of theory and practice of teaching projects.

Keywords：Proteus； SCM ； traffic lights

當(dāng)前，以單片機(jī)作為微控制系統(tǒng)的核心的技術(shù)應(yīng)用廣泛。為滿足社會(huì)對(duì)該領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需要，國(guó)內(nèi)各院校都將單片機(jī)課程作為理工科電類學(xué)生的必修專業(yè)課程之一。該課程實(shí)踐性較強(qiáng)，普通的固定模塊實(shí)驗(yàn)箱不能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)能力的理想授課效果。

該文以Proteus和KEIL軟件相結(jié)合，以交通燈實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，對(duì)這種教學(xué)、實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了探索。

1 Proteus軟件和KEIL軟件簡(jiǎn)介與聯(lián)調(diào)

1.1 Proteus軟件

Proteus軟件是英國(guó) Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件[1-2]。它的主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)目前主流單片機(jī)產(chǎn)品的系統(tǒng)仿真。另外，軟件支持wave及Keil等第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，有著強(qiáng)大的原理圖的繪制功能，可以實(shí)現(xiàn)仿真的在線調(diào)試[3]。

1.2 Keil軟件

Kei1是美國(guó)Keil Software公司出品的MCS-51系列編譯軟件[4]。是目前國(guó)內(nèi)外最流行的單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件，能夠兼容單片機(jī)C語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。Keil提供了包括C編譯器、連接器、宏匯編、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器的整套完整的開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合[5]。

1.3 Proteus與KEIL的聯(lián)調(diào)

在KEIL項(xiàng)目和Proteus項(xiàng)目選擇相應(yīng)的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)Proteus與KEIL的聯(lián)調(diào)[6][7]。在單片機(jī)的仿真調(diào)試中，Keil作為軟件編輯和編譯的工具[8-9]。Proteus作為硬件仿真和調(diào)試的工具。目前，也可應(yīng)用Proteus和Keil的聯(lián)調(diào)工具vdmagdi實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)。

2 基于Proteus的交通燈實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

2.1 控制要求

使用LED模擬交通燈信號(hào)，邏輯電平開(kāi)關(guān)控制，設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)。東西方向車道與南北方向車道交叉組成十字路口，東西方向是主道，南北方向是支道。設(shè)計(jì)要求如下：

（1）正常時(shí)段

①東西方向車道放行60 s，綠燈常亮54 s，綠燈閃爍3 s，黃燈常亮3 s。

②南北方向車道放行30 s，綠燈常亮24 s，綠燈閃爍3 s，黃燈常亮3 s。

（2）交通高峰期間

交通燈控制系統(tǒng)可使用手控開(kāi)關(guān)人工改變信號(hào)燈的狀態(tài)。

①當(dāng)南北方向車道放行時(shí)，若東西方向車道有車而南北方向車道無(wú)車，按下手控開(kāi)關(guān)可使東西方向車道放行15 s。

②當(dāng)東西方向車道放行時(shí)，若南北方向車道有車而東西方向車道無(wú)車，按下手控開(kāi)關(guān)可使東西方向車道放行15 s。

（3）特殊情況

有緊急車輛通過(guò)時(shí)，按下開(kāi)關(guān)可使東西方向車道和南北方向車道均為紅燈，禁行15 s。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。

系統(tǒng)器件主要包括：AT89C51、CAP（22 pF）、CAP-ELEC（10μF）、CRYSTAL（12 MHz）、RES（10 kΨ）、電源、LED、RES。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括主程序、中斷服務(wù)程序等部分，程序流程圖如圖2所示（東西方向?yàn)锳，南北方向?yàn)锽）。

2.4 仿真結(jié)果

系統(tǒng)上電后，仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并且能夠通過(guò)變換程序，達(dá)到不同的交通燈變化效果。如圖3所示。

3 結(jié)語(yǔ)

采用基于Proteus的交通燈單片機(jī)教學(xué)利用了軟件平臺(tái)，搭建虛擬的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，即可授課演示，又可實(shí)驗(yàn)使用，具備高職院校理實(shí)一體化課程教學(xué)要求，是教學(xué)方法和模式的變革。學(xué)生可以利用Proteus仿真平臺(tái)，按自己的設(shè)計(jì)興趣獨(dú)立設(shè)計(jì)電路、驗(yàn)證設(shè)計(jì)要求，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 張婧武，周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[2] 劉心紅，郭福田，孫振興，等.PROTEUS仿真技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24（3）：96-98，102.

[3] 李紹靜，王承明.高校創(chuàng)新型MCS-51單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2012，31（35）：241-243.

[4] 孫云龍.Proteus仿真軟件在DIY創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子制作，2014（17）：88-89.