淺談Proteus在單片機(jī)項(xiàng)目教學(xué)法中的應(yīng)用

葛和平

Proteus 軟件是英國Labcenter electronics 公司研發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，具有近20 年的歷史。它具有一項(xiàng)獨(dú)特的功能：將電路仿真和微處理仿真協(xié)同進(jìn)行，直接在基于原理圖的虛擬原型上進(jìn)行處理器編程調(diào)試，并進(jìn)行功能驗(yàn)證，通過動(dòng)態(tài)器件如電機(jī)、LED、LCD、開關(guān)等，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，可實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入、輸出的效果。

一、Proteus 在單片機(jī)教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用

國家為了推廣單片機(jī)的教學(xué)，在中職學(xué)生中開展了“單片機(jī)控制裝置安裝與調(diào)試”的比賽項(xiàng)目，單片機(jī)的教學(xué)也成為很多職業(yè)學(xué)校教師探討的話題。傳統(tǒng)的課堂式教學(xué)內(nèi)容枯燥、專業(yè)性強(qiáng)，學(xué)生很難掌握，Proteus則解決了這個(gè)問題。它不僅將許多單片機(jī)功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。學(xué)生普遍反映，通過使用Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識(shí)更容易接受，更容易提高。

二、項(xiàng)目教學(xué)法的意義

項(xiàng)目教學(xué)法是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。項(xiàng)目指以生產(chǎn)一件具體的、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品為目的的任務(wù)，它應(yīng)該滿足以下條件：1.該工作過程用于學(xué)習(xí)一定的教學(xué)內(nèi)容，具有一定的應(yīng)用價(jià)值；2.能將某一教學(xué)課題的理論知識(shí)和實(shí)際技能結(jié)合起來；3.與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程或現(xiàn)實(shí)商業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)有直接的關(guān)系；4.學(xué)生有獨(dú)立制定計(jì)劃并實(shí)施的機(jī)會(huì)，在一定時(shí)間范圍內(nèi)可以自行組織、安排自己的學(xué)習(xí)行為；5.有明確而具體的成果展示；6.學(xué)生自己克服、處理在項(xiàng)目工作中出現(xiàn)的困難和問題；7.項(xiàng)目工作具有一定的難度，要求學(xué)生運(yùn)用新學(xué)習(xí)的知識(shí)、技能，解決過去從未遇到過的實(shí)際問題；8.學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)，師生共同評(píng)價(jià)項(xiàng)目工作成果。

三、Proteus 在項(xiàng)目教學(xué)法中的應(yīng)用

1. 項(xiàng)目的選取

在單片機(jī)課程中，項(xiàng)目的選取應(yīng)遵循幾點(diǎn)：（1）按照專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程的教學(xué)目標(biāo)選取；（2）結(jié)合學(xué)生的實(shí)際知識(shí)、能力選取；（3）所選項(xiàng)目應(yīng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生通過項(xiàng)目的完成不僅可以獲取新知識(shí)，而且可以感受到所學(xué)知識(shí)的實(shí)用價(jià)值。

2. 項(xiàng)目的實(shí)施

項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)盡可能模擬真實(shí)的工作情境，教師可先給學(xué)生演示項(xiàng)目完成之后的效果，使得學(xué)生能夠直觀地明確目標(biāo)任務(wù)；然后教師將項(xiàng)目分解成幾個(gè)小模塊，指出完成這個(gè)項(xiàng)目所需的知識(shí)和技能，對(duì)于項(xiàng)目中涉及的新知識(shí)點(diǎn)和技能進(jìn)行詳細(xì)的講解和指導(dǎo)。下面以“數(shù)字溫度顯示系統(tǒng)”為例，說明教學(xué)的實(shí)施過程。

（1）項(xiàng)目要求：以51 單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)智能數(shù)字溫度顯示系統(tǒng)，要求采用DALLAS 公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實(shí)現(xiàn)溫度采集。采用LCD1602A顯示DS18B20 所測(cè)量的外部溫度，保留一位小數(shù)，并設(shè)置溫度設(shè)定電路和報(bào)警提示電路。

（2）項(xiàng)目的硬件電路設(shè)計(jì)：學(xué)生可以利用仿真軟件Proteus 進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，包括溫度顯示模塊、溫度采集模塊、溫度設(shè)定模塊、溫度報(bào)警模塊四個(gè)部分，通過小模塊的電路設(shè)計(jì)使學(xué)生逐步掌握單片機(jī)系統(tǒng)外圍器件的電路設(shè)計(jì)。

（3）項(xiàng)目軟件設(shè)計(jì)：利用KeilC51 的編譯環(huán)境為硬件電路編寫程序，軟件的設(shè)計(jì)要注重培養(yǎng)學(xué)生模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，學(xué)生能夠畫出整個(gè)程序流程圖，鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題、邏輯思維的能力。

（4）軟硬件聯(lián)合調(diào)試：將寫好并通過調(diào)試的程序加載到Proteus 軟件中，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，直到滿足要求。

（5）硬件制作：當(dāng)仿真調(diào)試通過以后，學(xué)生利用實(shí)際器件搭接系統(tǒng)的真實(shí)硬件電路。學(xué)生在這里更能深刻體會(huì)到硬件電路設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的過程；對(duì)實(shí)際硬件電路的調(diào)試，鍛煉了學(xué)生對(duì)常用儀器儀表的使用。教師要注意引導(dǎo)學(xué)生探索電子電路及器件的測(cè)試方法和技巧。

3. 項(xiàng)目驗(yàn)收

學(xué)生在完成項(xiàng)目之后，要完成項(xiàng)目報(bào)告，內(nèi)容包括項(xiàng)目硬件電路原理圖、軟件設(shè)計(jì)流程圖，對(duì)于項(xiàng)目實(shí)施的過程分析，并附帶項(xiàng)目的程序代碼。

4. 項(xiàng)目考核

教師根據(jù)學(xué)生完成項(xiàng)目的難易程度、正確性、創(chuàng)新性以及項(xiàng)目報(bào)告等，對(duì)學(xué)生的成績(jī)給出評(píng)定。

實(shí)踐證明基于Proteus的項(xiàng)目教學(xué)法在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用有助于學(xué)生快速掌握所學(xué)知識(shí)，充分利用學(xué)校計(jì)算機(jī)機(jī)房的現(xiàn)有設(shè)備減少了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的硬件投入和維護(hù)工作，大大提高了教學(xué)效率對(duì)單片機(jī)教學(xué)具有指導(dǎo)意義。

責(zé)任編輯 錢昭君