Protues 在DSP原理及應用課程教學中的應用*

甘 輝 王奎奎 呂美妮 詹麗萍

(梧州學院電子與信息工程 廣西 梧州 543002)

SP原理及應用課程是機電一體化專業的一門技術專業課，課程要求學生能夠掌握DSP芯片的原理以及能夠完成簡單的電路設計，從而進一步培養學生軟件編程及調試能力。但DSP芯片的原理內容比較抽象，學生了解困難，課程需要學生積極思考并結合大量的實驗實訓來幫助學生理解所要學習的知識。DSP實訓課上使用的實驗箱所設計的實驗內容固定且基本都是驗證性的。學生根據實驗指導手冊簡單的下載程序驗證現象，這種驗證性的實驗教學限制了學生思考，不利于綜合設計能力和創新能力的培養。針對這些問題，在實踐教學中引入Protues軟件進行仿真實驗，Protues是單片機系統仿真軟件，可以對單片機系統進行硬件設計和軟件仿真[1]。實驗過程中學生根據實驗原理在Protues軟件上親自搭建電路，根據需求修改電路，有助于學生理解電路原理。

圖一 定時器仿真電路圖

1.Protues 在DSP原理及應用課程中的應用

圖二 虛擬示波器觀察端口定時翻轉波形

定時器是DSP芯片學習過程中的重點和難點。首先通過講解工作任務：通過DSP定時器來獲取準確的定時。可以通過定時器定時溢出中斷反轉GPIO端口觀察實驗現象，當定時時間比較短人眼無法辨別時，采用Protues軟件中虛擬示波器[2]來觀察所設置的定時參數是否準確。學生通過Protues軟件設計該系統的硬件電路如圖1所示。然后講解DSP的定時器由一個16位的預分頻器和32位的遞減計數器組成。定時時間采用如下公式：定時時間T=(周期+1)*(預分頻+1)。以定時1毫秒為列：假設時基頻率為60MHz，要定時1ms，預分頻設置為59，那么定時器計數頻率將為1MHz,即定時器計數一個脈沖為1μs。通過以上公式確定定時器周期應該為999。啟發學生根據公式要定時1ms有很多種方法并可以通過按鍵靈活的設置定時器的分頻數值和周期來實現。最終通過Protues的虛擬示波器可以清楚觀察定時后GPIO端口反轉的波形從而驗證定時的時間。可視化觀察結果如圖二所示。

2.Protues 軟件在教學中的意義

DSP原理及應用是一門實踐性非常強的課程，實驗尤為重要。使用Protues軟件仿真[3]能自主完成原理設計到程序編程調試整個過程，借助Protues中的虛擬儀器將實驗現象可視化，打破了傳統試驗箱無法根據編程思路靈活修改電路的局限性。DSP仿真試驗箱價格較貴，尤其是仿真器，經常拔插和錯誤接線容易損壞試驗箱。利用軟件仿真不用擔心試驗器材的損壞，降低了實驗成本，同時打破了空間的限制，學生電腦裝有軟件，隨時隨地可以設計電路并編程調試驗證實驗想法，引導學生自主學習和創新能力。

3.總結

本文討論了DSP原理及應用課程在傳統教學遇到的困難以及使用Protues軟件方便高效的輔助實驗教學。通過DSP芯片定時器的配置作討論，展現了Protues在教學中的優勢：在課堂上可以根據編程思路靈活修改電路，快捷使用各種虛擬儀器，將實驗結果可視化，加深學生對實驗原理的理解，提高學生的學習興趣。