Proteus仿真軟件在微機(jī)原理教學(xué)中的應(yīng)用

陳秀明

(青海大學(xué)，青海 西寧 810016)

由于微機(jī)原理的教學(xué)課程是在電氣自動(dòng)化專業(yè)當(dāng)中的一門基礎(chǔ)課程，所以在這門課程當(dāng)中，它的專業(yè)理論性要求是非常高的，并且它的應(yīng)用實(shí)踐性也很強(qiáng)。然而在當(dāng)前對于這門課程的教學(xué)當(dāng)中，一般是以講述理論為主，而把實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)方式，所以在學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)就會(huì)感覺到知識點(diǎn)的枯燥乏味，并且也很抽象，只是表面的理解，卻不能深入，對此，怎樣解決這一問題則是需要我們分析研究的。當(dāng)Proteus仿真軟件的出現(xiàn)，并結(jié)合應(yīng)用到教學(xué)理論當(dāng)中，卻得到了很好的效果。這種軟件是當(dāng)前最為完整、最先進(jìn)的微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和仿真平臺，所以，在教學(xué)當(dāng)中引入Proteus仿真軟件，可以建立學(xué)生的直觀仿真思維，并應(yīng)用這種仿真的生動(dòng)、形象等方面的特征，從而在教學(xué)當(dāng)中會(huì)對學(xué)生會(huì)起到一定的積極作用。

一、對于微機(jī)原理傳統(tǒng)的教學(xué)方法

在微機(jī)原理的課堂教學(xué)過程當(dāng)中，由于該課程所涉及的內(nèi)容具有一定的難度，并且知識面較為廣泛，在講解實(shí)例時(shí)也是較為抽象的，同時(shí)也不具備有效的演示方法，所以，對于學(xué)生就很難理解和接受所講的內(nèi)容。如果對于相對復(fù)雜的電路，只是通過板書畫圖的方法卻耗時(shí)費(fèi)力，或者是應(yīng)用PPT形式進(jìn)行演示，也無法清晰的顯示電路的整個(gè)概括，所以應(yīng)用這種教學(xué)方法的效率是非常低的。此外，應(yīng)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法在展示實(shí)例時(shí)，是比較枯燥乏味的，并在實(shí)踐的教學(xué)當(dāng)中主要是通過硬件實(shí)驗(yàn)箱的操作完成的，并存在一些不足的地方，所以學(xué)生對學(xué)習(xí)理念知識并不感興趣。這主要體現(xiàn)在幾方面，（1）把實(shí)驗(yàn)箱上的所有線路都做好連接，并固定好芯片，因此，對于這種實(shí)驗(yàn)一般都是以驗(yàn)證為主，而學(xué)生只要按照步驟進(jìn)行就可以，并不能靈活自由的對其設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，所以也就導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。（2）由于會(huì)受到實(shí)驗(yàn)箱的限制，所以實(shí)驗(yàn)的個(gè)數(shù)是有限的，其內(nèi)容是固定的，所以就很難跟隨技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行創(chuàng)新、更新，對此，學(xué)生也就得不到拓展應(yīng)用以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，從而缺乏這方面的培養(yǎng)能力。（3）由于實(shí)驗(yàn)箱的價(jià)格是非常昂貴的，并且極易受到損壞，因此，實(shí)驗(yàn)箱也只有在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室才會(huì)具備，而學(xué)生如果想通過課余時(shí)間來進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)或者是進(jìn)行設(shè)計(jì)則是非常困難的。

二、Proteus仿真軟件

Proteus仿真軟件是由英國進(jìn)行開發(fā)的一種以實(shí)物仿真與電路分析以及印制電路板的軟件設(shè)計(jì)。這種軟件它可以進(jìn)行分析以及仿真各種集成電路與模擬電路，而設(shè)計(jì)軟件又可以提供大量的數(shù)字元器件與外部設(shè)備，以及各種各樣的虛擬儀器，這主要包括了：電流表、信號發(fā)生器、電壓表、示波器以及邏輯分析儀等。而最為重要的是它可以對單片機(jī)以及它的外圍電路所共同組成的交互仿真功能。當(dāng)前，對于Proteus系統(tǒng)軟件提供支持的單片機(jī)包括了很多系列，并且也包含了功能較強(qiáng)的一些調(diào)試工具，并且可以對存儲(chǔ)器、寄存器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)也具有單步調(diào)試與斷點(diǎn)調(diào)試的一些功能，此外，它還可以對顯示器以及鍵盤、按鈕等一些外設(shè)做可視仿真處理。在Proteus軟件系統(tǒng)當(dāng)中，它一般是通過ARES與ISIS這兩部分共同組成的，而ISIS的應(yīng)用則是實(shí)現(xiàn)了混合式的電路仿真功能，它可以把虛擬的儀器、單片機(jī)的仿真、應(yīng)用高級圖表以及第三方程序的開發(fā)從而與調(diào)試環(huán)境相結(jié)合，同時(shí)，可以在搭建硬件的模型以前完成電路分析、原理圖的設(shè)計(jì)等方面的驗(yàn)證與測試。

三、應(yīng)用Proteus仿真軟件進(jìn)行微機(jī)原理的教學(xué)

目前，在微機(jī)原理的教學(xué)當(dāng)中，教師已經(jīng)逐漸的引入仿真軟件進(jìn)行教學(xué)課程。由于這種軟件的應(yīng)用可以提供對CPU以及一些接口芯片的支持，并且還可以提供信號發(fā)生器、示波器等一些虛擬的儀表，所以它屬于全開放性的一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)平臺，也等于是一個(gè)設(shè)備較為齊全的實(shí)驗(yàn)室。從而教師可以借助這種軟件進(jìn)行應(yīng)用教學(xué)課程，同時(shí)學(xué)生也可以在課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等方面都會(huì)有很大的幫助提高。

（一）、應(yīng)用在理論教學(xué)當(dāng)中

在微機(jī)原理的教學(xué)過程當(dāng)中，應(yīng)用該軟件進(jìn)行演示，會(huì)把乏味、抽象的理論知識變得更為生動(dòng)、直觀，從而便于學(xué)生的充分理解。而在這其中，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存存取方式、匯編語言程序以及調(diào)試等方面是作為學(xué)好微機(jī)原理非常重要的一部分，因此，應(yīng)用Proteus可以提供了一個(gè)良好的動(dòng)態(tài)演示過程，從而也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）、應(yīng)用在實(shí)踐的教學(xué)當(dāng)中

在教學(xué)的實(shí)踐當(dāng)中，如果應(yīng)用該軟件可以構(gòu)建一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)室，并進(jìn)行課程的設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)也具有以下特點(diǎn)：（1）它的操作較為簡單。應(yīng)用該軟件可以直觀實(shí)驗(yàn)平臺，并且操作簡單、方便，更不需要應(yīng)用實(shí)際的芯片、電路板以及線路焊接等設(shè)備，由于在調(diào)試時(shí)較為方便，所以學(xué)生可以一目了然實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。同時(shí)，學(xué)生也可以通過實(shí)驗(yàn)，從而提高對做實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生濃厚的興趣，并在其基礎(chǔ)上，還可以搭建硬件電路，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以及下載數(shù)據(jù)等。（2）它的開放性較好?？梢酝ㄟ^在軟件實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下，在安裝了該軟件的電腦，便可以應(yīng)用它的仿真功能從而完成教學(xué)當(dāng)中所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)課程，同時(shí)，學(xué)生也可以在進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)，并且做到每人一臺，單獨(dú)實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)過程當(dāng)中也就提高了學(xué)生的思維創(chuàng)新能力，也加深了掌握理解知識的過程。（3）它的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為豐富。由于仿真軟件所具有強(qiáng)大的應(yīng)用功能，所以作為教師可以布置較為豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其內(nèi)容則可以由淺入深，并且循序漸進(jìn)的一個(gè)過程，從而促使學(xué)生可以在課堂教學(xué)當(dāng)中所學(xué)到的理論知識充分的應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，并從中得到結(jié)果和驗(yàn)證。

結(jié)論

總之，在微機(jī)原理的教學(xué)過程當(dāng)中，從教學(xué)效果所得出來，在應(yīng)用了Proteus仿真軟件以后，不僅提高了學(xué)生對微機(jī)的學(xué)習(xí)興趣，而且也提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，在學(xué)習(xí)微機(jī)原理的過程當(dāng)中從而也加深了對課程的理解并獲得了良好的教學(xué)成果。與此同時(shí)，對于傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)操作因其內(nèi)容較為固定并且繁瑣，也容易損壞器件等相關(guān)問題都得到了一定的解決。所以，在應(yīng)用了Proteus仿真軟件以后大大提高了學(xué)生的綜合開發(fā)能力以及動(dòng)手能力，在教學(xué)當(dāng)中取得了預(yù)期的效果。

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