基于Proteous的交通燈理實一體化教學項目的研究

劉力　林喆

摘 要：單片機原理與應用課程是實踐性較強的課程。本文針對單片機理實一體化教學中面臨的問題，提出一種新穎的教學形式，以設計交通燈的單片機理實一體化教學項目為例，對實現方法進行探索，闡述了采用Proteus仿真平臺的單片機系統設計、電路實現、程序編寫及調試的方法。驗證了系統的功能，做為單片機理實一體化教學項目的可行性。以Proteus進行虛擬實驗，可以在單片機理實一體化教學中靈活應用，并可作為學生課程設計的重要手段。

關鍵詞：Proteus 單片機 交通燈 理實一體化

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：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

當前，以單片機作為微控制系統的核心的技術應用廣泛。為滿足社會對該領域專業人才的需要，國內各院校都將單片機課程作為理工科電類學生的必修專業課程之一。該課程實踐性較強，普通的固定模塊實驗箱不能達到培養學生動手設計能力的理想授課效果。

該文以Proteus和KEIL軟件相結合，以交通燈實驗項目為例，對這種教學、實驗的方法進行了探索。

1 Proteus軟件和KEIL軟件簡介與聯調

1.1 Proteus軟件

Proteus軟件是英國 Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件[1-2]。它的主要功能是能夠實現目前主流單片機產品的系統仿真。另外，軟件支持wave及Keil等第三方的軟件編譯和調試環境，有著強大的原理圖的繪制功能，可以實現仿真的在線調試[3]。

1.2 Keil軟件

Kei1是美國Keil Software公司出品的MCS-51系列編譯軟件[4]。是目前國內外最流行的單片機開發軟件，能夠兼容單片機C語言的軟件開發系統。Keil提供了包括C編譯器、連接器、宏匯編、庫管理和一個功能強大的仿真調試器的整套完整的開發方案，通過集成開發環境（uVision）將這些部分組合[5]。

1.3 Proteus與KEIL的聯調

在KEIL項目和Proteus項目選擇相應的設置即可實現Proteus與KEIL的聯調[6][7]。在單片機的仿真調試中，Keil作為軟件編輯和編譯的工具[8-9]。Proteus作為硬件仿真和調試的工具。目前，也可應用Proteus和Keil的聯調工具vdmagdi實現聯調。

2 基于Proteus的交通燈實驗項目

2.1 控制要求

使用LED模擬交通燈信號，邏輯電平開關控制，設計交通燈控制系統。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。設計要求如下：

（1）正常時段

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

交通燈控制系統可使用手控開關人工改變信號燈的狀態。

①當南北方向車道放行時，若東西方向車道有車而南北方向車道無車，按下手控開關可使東西方向車道放行15 s。

②當東西方向車道放行時，若南北方向車道有車而東西方向車道無車，按下手控開關可使東西方向車道放行15 s。

（3）特殊情況

有緊急車輛通過時，按下開關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 硬件設計

本系統采用AT89C51單片機，系統電路設計原理圖如圖1所示。

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

2.3 軟件設計

系統的軟件設計包括主程序、中斷服務程序等部分，程序流程圖如圖2所示（東西方向為A，南北方向為B）。

2.4 仿真結果

系統上電后，仿真結果達到了設計要求，并且能夠通過變換程序，達到不同的交通燈變化效果。如圖3所示。

3 結語

采用基于Proteus的交通燈單片機教學利用了軟件平臺，搭建虛擬的實驗設備，即可授課演示，又可實驗使用，具備高職院校理實一體化課程教學要求，是教學方法和模式的變革。學生可以利用Proteus仿真平臺，按自己的設計興趣獨立設計電路、驗證設計要求，充分調動了學習積極性，培養創新能力。

參考文獻

[1] 張婧武，周靈彬.單片機系統的PROTEUS設計與仿真[M].北京：電子工業出版社，2007.

[2] 劉心紅，郭福田，孫振興，等.PROTEUS仿真技術在單片機教學中的應用[J].實驗技術與管理，2007，24（3）：96-98，102.

[3] 李紹靜，王承明.高校創新型MCS-51單片機虛擬實驗室的建設與應用[J].價值工程，2012，31（35）：241-243.

[4] 孫云龍.Proteus仿真軟件在DIY創新實踐教學中的應用[J].電子制作，2014（17）：88-89.