中職電子教學中Proteus的應用

李先成LI Xian-cheng

（重慶市三峽水利電力學校，重慶 404100）

（Chongqing Three-gorges Water Conservancy and E1ectric Power Schoo1，Chongqing 404100，China）

0 引言

在中職電工基礎、電子線路和電子技能實訓等課程的教學中，往往需要學生搭制電路。傳統的方法是根據原理圖購買元器件，制板，焊接，調試，最后進行測試觀看實驗效果，如果元件參數選擇不當達不到實驗要求，就必須重新選擇元件，然后進行焊接，這個過程就要反復進行，這樣不僅費時、費力而且費用也高。而軟件就從根本上解決了這一難題，通過將Proteus仿真軟件引入到電子專業中，對一些電學定律，電路實驗進行仿真教學，幫助學生理解電學的有關原理，電路實驗現象，運用顏色、圖形、運動圖象、聲音等多種手段，將無法觸摸、難于理解的電學概念和電路實驗現象真實化和形象化，解決中職電子教學中存在的學生學習困難，學習積極性不高的問題，以提高學生學習的自覺性。根據多年從事電子教學的經驗：在教學中引入Proteus仿真軟件，通過其仿真功能，幫助學生理解電學中的有關定理，電路實驗現象從而提高學生學習積極性。

1 Proteus軟件簡介

Proteus軟件是由英國Labcentere1 ectronics公司開發的EDA工具軟件，它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件，是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus軟件包括原理圖編輯（SCH）、印制電路板（PCB）布線、電路仿真（VSM）等功能，而這里主要使用其仿真功能，在沒有實驗電路板的情況下可以代替實驗電路板，仿真效果與實際電路實驗效果基本一致，可以大大的節約辦學成本，提高辦學效率和教學質量。

2 直流電路的Proteus仿真教學

基爾霍夫節點電流定律是電工基礎很重要的一個知識點，現在通過Proteus仿真軟件來畫一個三條支路兩個網孔的直流電路來驗證基爾霍夫節點電流定律的正確性，為了便于學生理解在電路的三條支路中串入了三個直流電流表，通過直流電流表可以直觀的看到各個支路電流的關系，然后用Proteus軟件的仿真功能來對這個電路進行仿真。

2.1 電路原理圖(圖1)

2.2 電路圖的組成圖1中有三條支路對應有三條電流分別為I1、I2、I3，其中 I1、I2為流入節點A，I3為流出節點 A，根據基爾霍夫節點電流定律，流入節點的電流之和等于流出該節點的電流之和，那么應該有I1+I2=I3，下面通過閉合開關來看一下實驗效果。

2.3 電路仿真后的效果（圖 2）

2.4 仿真后的實驗總結 通過對該電路仿真我們看到 I1=9.94A，I2=-4.94A，I3=5.00A。不難看出：I1+I2=I3，即9.94A+(-4.94A)=5.00A。從而通過該電路驗證了基爾霍夫節點電流的正確性。

圖1 開關未閉合

圖2 開關閉合

3 單片機的仿真教學

如果只是在電工基礎、電子線路和電子技能實訓等課程中應用Proteus，那真是大材小用了，Proteus的應用還有單片機的仿真，它支持51系列，AVR，PIC等單片機的仿真，還提供了大量的測試儀器儀表，如邏輯分析儀，虛擬終端，SPI調試器，I2C調試器，多通道示波器，頻率計等。而在中職教學上現在很多中專學校都已經開設了單片機這門課程，所以下面以八路搶答器為例來進行單片機仿真教學。

3.1 八路搶答器設計說明 只要主持人按下復位按鈕，數碼管就顯示“0”表示可以開始搶答，一旦有搶答信號，就立即判斷出是哪一位選手最先搶答的，隨即把相應的位號送至數碼管顯示，并對其后的搶答信號不再響應，同時蜂鳴器持續間隔鳴響，給出聲音提示信號，當主持人按下復位按鈕發出復位信號后開始下一輪搶答。

3.2 在Proteus上畫出八路搶答器電路原理圖（圖3）

3.3 在Kei1 C中編寫八路搶答器程序，并生成八路搶答器.HEX文件，下載到芯片里。

圖3 八路搶答器電路原理圖

3.4 電路仿真后的效果 單擊開始仿真，其仿真結果如圖4所示。從圖4中學生可以看到當按下該按鈕后電路開始運行仿真，首先按下主持人復位按鈕，然后在按第6個按鈕，此時數碼管上會顯示“6”這個數字，其他按鈕按下電路不會響應，并且能聽到電腦所接的音響會發出持續間隔鳴響。在單片機教學中，由于單片機的軟硬件相關性，學生往往感到學起來很困難，軟件與硬件可能不配套，而應用Kei1與Proteus進行結合使用，這個問題就迎刃而解，大大提高了學習的速度。

圖4 第6位選手按下時的仿真效果

4 Proteus對教學以及設備設施提出了新的要求

一件創新的工具將會改變人的工作習慣，同樣一個好的軟件，也會改變人的學習習慣，在中職電子教學中引入Proteus后，對教學過程，設備設施提出了新的要求。

①全面解決中職電子各專業的實驗實習問題。Proteus可以應用在電工基礎，電子線路，電子技能實訓，單片機原理與接口電路，電子測量，電子電路設計等學科。對于每一個相關電路都可以搭建電路來仿真，仿真效果與實際效果一樣，克服教學中硬件電路固定，學生不能改，實驗內容固定的局限性，同時擴展學生思路，提高學生學習主動性。②硬件投入少，經濟。使用真實儀器，維護成本高，還怕學生搞壞。采用軟件方式進行教學更省時省力。③學生可自行實驗，鍛練解決實際工程的問題的能力。④應用Proteus教學最低要求要有投影儀，最好還有相配套的機房。

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