基于Proteus軟件的單片機系統(tǒng)的可視化設計

邱麗莉

(鄭州科技學院，河南 鄭州 450064)

1.引言

當前，隨著計算機的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于社會生活的諸多領域，因此單片機系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)、設計和調試顯得尤為重要。目前，全國工科類普通高校開設了不同類別的單片機教學和實驗、實訓，在這些專業(yè)的課程設計、畢業(yè)設計及大學生電子設計競賽中，單片機也是一個非常重要的研發(fā)工具。對于初學者來講，原理設計完成后，需要反復搭建電路或多次制作PCB板，這大大增加了設計成本，也可能為初學者學習單片機增加了難度。在單片機實驗教學改革中，使用Proteus軟件可以克服這個弊端，將Proteus軟件技術應用于單片機系統(tǒng)的設計中，描述了系統(tǒng)從設計到調試的過程[1]。這樣既能激發(fā)學生學習單片機的興趣，提高教學效果，又進一步縮短教學與工程實驗的距離。

2.Proteus軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司開發(fā)推出的EDA工具軟件[2]，在全球范圍內得到了廣泛應用。Proteus主要包括ARES和ISIS兩大模塊。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，成為各大高校電子技術實驗室和單片機應用實驗室有效的實驗工作平臺。其主要特點有：使單片機仿真和SPICE電路仿真相結合，具有數(shù)字電路仿真分析、模擬電路仿真分析、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真分析；目前支持的單片機類型有：8051系列、68000系列、ARM系列、AVR系列、PIC16系列、PIC12系列、HC11等系列以及各種外圍芯片[3]。

3.單片機仿真平臺的“交通燈控制實驗”

(1)實驗目的：A、學習交通燈的控制方法；B、掌握單片機位操作指令的用法。

(2)實驗內容：通過單片機的P1口控制實驗儀上6個LED按照交通燈的變化規(guī)律循環(huán)發(fā)光，模擬十字路口交通燈。

(3)實驗電路(圖 1)：L5、L4、L3模擬東西方向路燈；L2、L1、L0模擬南北方向路燈。

圖1 實驗電路

從電路結構圖看，該電路結構簡單，學生只要把電路的線連接好，燒制程序就完成了整個實驗的操作。使學生感覺枯燥無味，即看不到電路的結構，也不知道是怎么工作，不能使學生的動手能力真正得到提高，從而會降低學生對該課程的學習興趣。

4.Proteus軟件的介入

首先將利用WAVE軟件仿真生成的.hex文件作為備用文件，打開Proteus軟件，設計“交通燈實驗”的硬件電路圖(圖 2)[4]。

其次，把由WAVE軟件仿真生成的.hex文件添加到該電路中(圖3)，然后進行仿真實驗(圖4、圖5)

圖2 交通燈硬件電路圖

圖3 添加.hex文件

圖4 仿真電路圖

圖5 仿真電路圖

這樣可視化程度增強，使學生能夠認識到電路的工作原理及其工作過程[5]。從仿真圖可以看出，單片機的外圍引腳有色的小方塊表示其狀態(tài)，藍色表示邏輯0，紅色表示邏輯1，灰色表示懸空，這樣學生在識別起來就比較清晰，就能夠增強學生的理性認識。

5.結論

在使用Proteus軟件進行單片機系統(tǒng)可視化設計中，構建應用型的單片機系統(tǒng)，運行可靠穩(wěn)定，每個項目都有可視化的結果，將理論與實踐融為一體[6]，大大提高顯示界面效果，打破傳統(tǒng)的單片機課程以知識為序列組織課程實驗的方式，不僅有利于學生學習興趣的提高，也有利于學生專業(yè)能力的形成。明確了職業(yè)教育“以就業(yè)為導向，以能力為本位”的培養(yǎng)目標，體現(xiàn)了以職業(yè)實踐活動為主線的教學實驗過程。

[1]何用.Proteus在單片機接口設計中的應用[J]. 電腦與電信.2009(07)：21-22.

[2]陸中宏.基于Proteus軟件單片機控制系統(tǒng)設計與制作[J].工業(yè)技術與職業(yè)教育.2011，8(1)：78-79.

[3]葉建波.基于Proteus的單片機電路的虛擬仿真[J].電子工程師.2008，34(11)：24-25.

[4]陳輝.基于AT89C51單片機波形發(fā)生器的Proteus設計[J].自動化與儀器儀表.2012(03)：52-53.

[5]許青林.微機原理課程教學改革探索[J].教育與職業(yè).2011(09)：118-119.

[6]張靖武，周靈彬.單片機系統(tǒng)的PROTEUS設計與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.4.