淺談Proteus在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

【摘 要】將Proteus引入到單片機(jī)的教學(xué)中，不僅解決了理論教學(xué)過程中進(jìn)行課堂演示難的問題，而且能使學(xué)生擺脫單片機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)室，在課余時(shí)間有一個(gè)動(dòng)手的平臺(tái)進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，極大的提高了理論教學(xué)的效果和學(xué)生的動(dòng)手能力。

【關(guān)鍵詞】Proteus；單片機(jī)教學(xué)

自單片機(jī)問世以來，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制等領(lǐng)域，如今單片機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一種常規(guī)的控制工具，單片機(jī)應(yīng)用這門課程也成為各大專院校機(jī)電類專業(yè)的重要的專業(yè)課程。本課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，而且高職高專學(xué)校又以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主，這就對(duì)高職高專學(xué)校的單片機(jī)教學(xué)提出了更高的要求。

一、目前單片機(jī)教學(xué)中存在的問題

（1）理論教學(xué)。教學(xué)過程中許多理論知識(shí)點(diǎn)難以用描述性的語言表達(dá)清楚，即使采用了多媒體教學(xué)也很難直觀的反映實(shí)質(zhì)性的教學(xué)內(nèi)容。若做課堂演示實(shí)驗(yàn)，則需僅準(zhǔn)備過程非常繁瑣而且學(xué)生很難看清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教學(xué)效果不佳。（2）實(shí)踐教學(xué)。僅僅利用實(shí)踐課時(shí)間學(xué)好單片機(jī)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，學(xué)生還應(yīng)在課后花大量的實(shí)踐去研究。但單片機(jī)實(shí)驗(yàn)所必需的設(shè)備——PC機(jī)、仿真器、和配套實(shí)驗(yàn)箱等價(jià)格不菲，讓學(xué)生都各自配備一套顯然不現(xiàn)實(shí)。另外，有些學(xué)?；趩纹瑱C(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本高，所以配備的設(shè)備不足、落后現(xiàn)象時(shí)有存在。且由于單片機(jī)技術(shù)的不斷更新和設(shè)備本身的不斷老化及損壞，實(shí)驗(yàn)儀器也會(huì)很快落后。

二、Proteus仿真軟件簡(jiǎn)介

Proteus軟件是由英國(guó)Labcenter Electronics公司開發(fā)的EDAI工具軟件，由ISIS和ARES兩個(gè)軟件構(gòu)成。其中的ISIS是一款電子系統(tǒng)仿真平臺(tái)軟件，ARES則是一款高級(jí)的布線編輯軟件，它集成了高級(jí)原理圖布線圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)。這款軟件的特點(diǎn)如下：（1）軟件能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)仿真與SPICE 電路仿真相結(jié)合。Proteus 除了支持單片機(jī)及其外圍電路的仿真外，還支持模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真。同時(shí)還帶有各種虛擬儀器，例如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。（2）軟件支持主流的單片機(jī)仿真。Proteus 支持的單片機(jī)類型很多，包括68000 系列、8051系列、AVR 系列、PIC 系列以及各種外圍芯片。相比之下， 通常用的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板只能支持51 系列和其它很少的一小部分芯片。（3）軟件提供有調(diào)試功能。Proteus 的仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，而且還支持第三方軟件編譯和調(diào)試環(huán)境。如支持使用廣泛的KEIL 編譯器的聯(lián)調(diào)。

三、Proteus在教學(xué)中的應(yīng)用

（1）Proteus在理論教學(xué)中的應(yīng)用。以往的單片機(jī)教學(xué)過程中，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)是分開的。課堂上只講授理論知識(shí)，而單片機(jī)的相關(guān)應(yīng)用只能在實(shí)驗(yàn)室中才能得到驗(yàn)證。這樣的課堂教學(xué)內(nèi)容比較抽象，講授的內(nèi)容基本上是紙上談兵，學(xué)生很不容易理解，也不易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不好。在引入Proteus仿真軟件后，教師在備課時(shí)就可以針對(duì)本堂的授課內(nèi)容，事先準(zhǔn)備好相關(guān)的案例，并可以用Proteus完成電路繪制、程序編寫及調(diào)試，然后在課堂上給學(xué)生進(jìn)行仿真演示。單片機(jī)的案例形象化，使原來只能在實(shí)驗(yàn)室中才能看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在課堂上就能直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前。（2）Proteus在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用。單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)離不開硬件和軟件兩大模塊的支持，其中硬件電路設(shè)計(jì)這部分既是我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)又是一個(gè)重點(diǎn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要使用的是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，這些設(shè)備主要的外圍電路都已經(jīng)搭建完成，學(xué)生只需要做一些基本的線路連接就可以，不需要自己來進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手的能力得不到充分的鍛煉。而把Proteus引入到實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中形成虛擬實(shí)驗(yàn)室有著傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。首先，虛擬實(shí)驗(yàn)室可以及時(shí)更新，這使得課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠緊跟工程技術(shù)的發(fā)展，不斷地進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使學(xué)生學(xué)到更多的實(shí)用技術(shù)。其次，采用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生首先要在理解硬件模塊設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行電路原理圖的繪制，而后編寫屬于自己的控制程序，加載、仿真運(yùn)行，對(duì)電路和程序進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，才能完成一次完整的實(shí)驗(yàn)。這樣的實(shí)驗(yàn)過程非常接近于實(shí)際系統(tǒng)的開發(fā)過程，因此更有利于學(xué)生掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。再者，采用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還可以在沒有實(shí)際電路的情況下，利用仿真環(huán)境和仿真儀器儀表進(jìn)行電路和程序的調(diào)試，對(duì)設(shè)計(jì)的限制少，給學(xué)生的發(fā)揮空間大，易于在實(shí)踐教學(xué)中采用。最后，虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建只需要在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝Proteus軟件即可，便于學(xué)生的課外自學(xué)提高，有效地解決實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)有限的問題，為學(xué)生更多的實(shí)踐鍛煉和知識(shí)探索提供了有利的條件。

將Proteus軟件引入到單片機(jī)的教學(xué)中，不僅解決了理論教學(xué)過程中進(jìn)行課堂演示實(shí)驗(yàn)難的問題，而且使學(xué)生能夠擺脫單片機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)室，在課余時(shí)間有一個(gè)動(dòng)手的平臺(tái)進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。從而極大的提高了理論教學(xué)的效果和學(xué)生的動(dòng)手能力，使教學(xué)工作真正做到了以學(xué)生為中心。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]岳紅．Proteus仿真在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用．2011