Proteus仿真在微機原理及接口技術課程中的應用

宋公飛 孫寧 陳逸菲 楊樂

摘 要：針對高校的微機原理與接口技術課程，分析了在傳統教學模式中存在的問題；介紹了將Proteus軟件應用在微機原理與接口技術課程中進行仿真教學的觀點和方法。通過仿真實例表明利用Proteus軟件能改善教學效果，提高教學質量。

關鍵詞：微機原理及接口技術；Proteus軟件；仿真教學

中圖分類號：G423 文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）06-0112-01

1.引言

在傳統的微機原理與接口技術課堂教學過程中，由于該課程所涉及的內容具有一定難度、知識面比較廣泛、講解實例較為抽象，也沒有有效的演示方法，所以，大部分學生就不能很快的理解課程內容。對于比較復雜的電路，僅僅通過板書畫圖的方法既耗時又費力；即使使用PPT進行課堂演示，也不能清晰的顯示電路功能效果， 所以這種教學方法的效率是比價低的[1]。主要體現在：（1） 實驗路線固化。（2） 實驗箱個數有限。（3） 實驗箱使用時間有限。（4） 因為電子元器件容易損耗，如果每次實驗課都讓學生直接使用電子元器件操作，不符合現在的提倡的節能、環保要求。

2.Proteus軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter electronics 公司出版的EDA工具軟件。和其它單片機仿真軟件不一樣的是，它不但能夠仿真單片機CPU的工作情況，還能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。所以，在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。在某種意義上說，是彌補了實驗和工程應用間脫節的矛盾和現象。Proteus軟件不但提供了豐富的虛擬儀器資源，也提供了一套仿真圖表顯示功能，可以把線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來[2]。因此，Proteus軟件在微機原理與接口技術課程的教學中具有重要的現實意義。

3.Proteus仿真在微機原理與接口技術教學中的應用

采用 Proteus仿真軟件，利用其動態仿真的優勢，不僅可以在課堂上一邊講解一些必要的理論知識，一邊進行實例演示，并針對性地展示各基本模塊的硬件連線和軟件控制的方法，做到理論結合實踐，呈現給學生直觀、清晰的認知，激發學生學習興趣。在實驗過程中，Proteus 仿真軟件恰當的克服了硬件實驗箱結構固定、資源有限等缺點，提供大學生更多實踐與鍛煉的機會，讓他們能夠在掌握各接口芯片使用方法的基礎上，設計開發各種應用系統，培養了整機概念、創新思維以及軟硬件開發的綜合能力[3]。其優點主要體現在：

（1） 教學效率的顯著提高。 通過使用Proteus仿真軟件不僅能很好的提高教學效果而且增強了學生的實驗能力。在課堂上，通過仿真一些學生比較關心、關注的電子產品功能或者生活中比較常見的一些交通工具、電子顯示屏等比較有吸引力的產品，不僅能激發學生的學習欲望，激發學生的學習熱情，加深對課程知識點的理解而且切切實實的提高了學生的動手能力，還能容納一些新知識和內容，給教學實踐帶來很多新思路和方法，大大提高了教學效果[4]。

（2） 學生創新思維的培養。在微機原理與接口技術的教學過程中引入Proteus 仿真技術，不僅克服了原有硬件實驗箱是成品，學生很難參與其中的細節設計和擴展設計的缺點，而且給學生提供了一個進行創新設計的開放平臺。學生可以在其他地方仿真學習，而不拘束于實驗室內。

（3） Proteus仿真軟件在虛擬實驗網絡教學平臺設計中的應用。主要體現：圖文與聲像并茂的網絡學習環境。為了很好的提高學生的學習興趣與效果，虛擬實驗網絡教學平臺的構建和仿真，不僅充分利用了Proteus自身的動態仿真特性，而且還可以充分利用 Flash 等多媒體模擬技術，從而可以實現對網絡教學內容的模擬化。便捷的網絡學習監督和作業批改。學生通過登錄學校指定的網絡系統，在虛擬實驗中學習視頻和觀看動畫演示過程中，會穿插一些與其觀看內容相關的測試題目，只要學生回答題目的問題就可以觀看下一步的學內容，與此同時，對于這樣的答題和學習過程相互融合的教學方法，網絡系統就能記錄學生的學習過程，能夠對學生的學習過程起到監督管理的作用。此外，學生使用Proteus仿真軟件完成實驗作業可以把實驗設計圖和相關代碼在線提交給老師，老師就可以通過在線運行的方式檢查實驗作業并批改。良好的師生在線交互設計。提高教學效果、提升學習氛圍的關鍵是及時、友好的交互設計。虛擬實驗網絡教學平臺的設計對在線論壇模塊里設置討論組，老師和學生通過多人一組的形式在組內在線討論交流[5]。

4.結束語

使用Proteus仿真軟件進行電路仿真，一方面學生只有清晰地理解接口芯片的工作原理和端口尋址，才能完成實驗所需的仿真電路設計，這樣就可以很好的教授給學生大量的教學信息，學生可以參與到實驗設計的細節，這樣就更能激發學生學習興趣；另一方面仿真實驗節約了很多高昂的實驗儀器費用，打破了實驗開設的時間和空間限制，給學生更多實踐和鍛煉的機會，為實踐性教學帶來了很大的靈活性。

（作者單位：南京信息工程大學信息與控制學院）

基金項目：南京信息工程大學教學改革研究課題項目（2015JY049，2015JY050）

參考文獻：

[1]張小紅.微機原理與接口技術實驗教學改革探討[J].中國教育技術裝備，2012（ 21） ：113 -115.

[2]李現國，張艷. Proteus 仿真在微機原理及接口技術教學中的應用[J].實驗技術與管理，2012，27（ 12） ：125 -127.

[3]李新光.微機原理與接口實驗教學改革與探索[J].實驗室科學，2009，4（4）：44-45

[4]曹會國.基于Proteus的實時動態仿真電子技術實踐教學研究[J].電子技術，2009，36（11）：4-5

[5]吉向東，李新鄂. 基于 Proteus 的微機原理實驗仿真[J]. 信息技術，2010（ 2） ：36 -39，44.