Proteus軟件在單片機實踐教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要 本文針對傳統(tǒng)單片機實踐教學(xué)存在的諸多問題，提出了利用Proteus軟件來進行單片機仿真實驗教學(xué)，分析了利用Proteus軟件進行單片機實驗的優(yōu)勢，并用具體的實例介紹了Proteus在單片機系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 單片機 Proteus 實踐教學(xué)

中圖分類號：G712文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

單片機技術(shù)是電子工程領(lǐng)域必不可少的一門技術(shù)，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。掌握單片機技術(shù)已成為高職院校電子信息類專業(yè)學(xué)生就業(yè)的一個基本條件。為了適應(yīng)社會對應(yīng)用型人才的需求，各高職院校都開設(shè)了該課程，并建立了相應(yīng)的單片機實訓(xùn)室。

由于單片機是一門多基礎(chǔ)、多理論的實踐性學(xué)科，通過實踐環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力就顯得尤為重要。而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)卻存在著諸多問題：（1）單片機實驗室由于存在場地和時間等問題，學(xué)生除了上課時間外，平時很難有機會實踐，如讓學(xué)生個人配備單片機實驗開發(fā)系統(tǒng)，因成本較高，很多學(xué)生無法承受；（2）傳統(tǒng)的實踐教學(xué)多采用單片機實驗箱或硬件仿真器配目標(biāo)實驗板來進行，由于硬件電路已經(jīng)固定，學(xué)生無法了解內(nèi)部的連接情況，也很難參與其中的細(xì)節(jié)設(shè)計，只能做一些驗證性實驗，獲得一些感性認(rèn)識，而無法培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰蛯嶒炘O(shè)計能力，學(xué)生的動手能力也很難得到提高；（3）由于單片機技術(shù)的不斷更新，實驗設(shè)備的不斷老化以及學(xué)生在實驗過程中由于操作不當(dāng)造成的元器件的損耗，學(xué)校需投入大量的經(jīng)費來進行設(shè)備的維護和更新。針對以上問題，筆者采用Proteus軟件作為單片機教學(xué)的平臺，取得了較好的教學(xué)效果。

1 Proteus簡介

Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的實物仿真軟件。 Proteus軟件組合了高級原理布圖、混合模式SPICE 仿真、PCB設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。該軟件的主要特點是：（1）實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機（8051系列、AVR系列、PIC系列等）及其外圍電路（如LCD、鍵盤、LED、A/D、D/A等）組成的系統(tǒng)仿真；（2）提供了多種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調(diào)試非常方便；（3）提供軟件調(diào)試功能，同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil等軟件；（4）具有強大的原理圖繪制功能。

采用Proteus 仿真軟件進行虛擬單片機實驗，具有比較明顯的優(yōu)勢：（1）不受時間和空間的限制，學(xué)生只要有一臺裝上Proteus軟件和Keil軟件的電腦就可以自行進行實驗；（2）實驗內(nèi)容全面，既可以進行軟件部分的用匯編、C51等語言編寫的程序的調(diào)試過程，也可以進行硬件部分的對同一類功能的接口電路用不同的硬件來搭建實現(xiàn)。從而克服了單片機實踐教學(xué)中不能改變硬件電路，實驗內(nèi)容固定等局限性；（3）硬件投入少，無元器件損耗，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，Proteus 所提供的元件庫和虛擬儀器儀表，很容易就能實現(xiàn)常用硬件電路的設(shè)計，而無須投入真實的儀器儀表，從而有效節(jié)約經(jīng)費和減少儀器設(shè)備的維護工作量；（4）與工程實踐最為接近，有效鍛煉學(xué)生的綜合分析能力和開發(fā)創(chuàng)新能力。學(xué)生可自己進行硬件電路的設(shè)計，充分發(fā)揮自己的想象力，當(dāng)不滿足要求時，可反復(fù)修改，直到在軟件環(huán)境中模擬通過，再進行硬件的投入，這樣處理，不僅省時省力，也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費。

2 Proteus應(yīng)用實例

下面以一個簡單的步進電機控制為例，來說明Proteus在單片機系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。

步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。通過單片機按順序給繞組施加有序的脈沖電流，就可以控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)數(shù)字—角度的轉(zhuǎn)換。電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)。

2.1 硬件電路設(shè)計

打開Proteus軟件，通過對象選擇按鈕P選擇所需元器件，放置元器件并調(diào)整其相對位置，對元器件參數(shù)進行設(shè)置，再進行元器件間的連線，添加標(biāo)識，完成步進電機控制的硬件原理圖繪制。其硬件電路圖如圖1所示。

2.2 軟件設(shè)計

用KeilC51 編寫相應(yīng)源程序，對源程序進行匯編，匯編成功后生成HEX文件，將生成的HEX文件加載到單片機中進行仿真，就可以看到仿真結(jié)果。

3 小結(jié)

將Proteus軟件引入單片機實踐教學(xué)中，克服了傳統(tǒng)教學(xué)實驗內(nèi)容固定、實驗經(jīng)費高、與工程實踐相脫離等弊端，使教學(xué)變得直觀、生動，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。Proteus軟件在單片機教學(xué)中的應(yīng)用，有利于促進課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)，對提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力具有現(xiàn)實意義。

參考文獻

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