PROTEUS在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：該文結(jié)合實例，介紹了基于Proteus的單片機(jī)電路系統(tǒng)設(shè)計和仿真過程，論述了Proteus在單片機(jī)課程教學(xué)中的作用和實際價值。Proteus在教學(xué)中的使用明顯提高了教學(xué)質(zhì)量，促使單片機(jī)課程的教學(xué)改革走出了一條"仿真教學(xué)"的新路，同時Proteus顯著提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，在教學(xué)中收到了較好的效果。

關(guān)鍵詞：PROTEUS；單片機(jī)；仿真教學(xué)

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）18-4330-03

PROTEUS Application in the Teaching of SCM

YU Bei-min

（Anhui Technical Institute of Electronics & Information， Bengbu 233030， China）

Abstract： This article with examples， based on the Proteus of the MCU circuit design and simulation process， on the Proteus in SCM teaching and the role of real value. Proteus significantly improve the quality of teaching， teaching courses to SCM reform has created a "simulation teaching" the new road， while the Proteus significantly increased interest in independent study students， in teaching had received good results.

Key words： PROTEUS； SCM； simulation teaching

1 概述

單片機(jī)是電子類等相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，在實際工程中有著廣泛應(yīng)用。全國各大中專院校開設(shè)了不同類型的單片機(jī)課程及相關(guān)的實驗和綜合設(shè)計。在這些專業(yè)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及大學(xué)生電子競賽中，單片機(jī)也是一種非常重要的開發(fā)工具。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使用EDA軟件進(jìn)行電路仿真與設(shè)計已經(jīng)成為一種趨勢。該文介紹的一款EDA軟件——Proteus，它的最大特點就是不需要仿真儀就可以仿真單片機(jī)及其外圍器件的電路設(shè)計利器。在當(dāng)前的教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。

2 Proteus簡介

Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，已有近20年的歷史。該軟件集成了高級原理布圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。它是一種混合電路仿真工具，包括模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的仿真等。

Proteus軟件由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES是一款高級的布線編輯軟件。ISIS是一個操作簡便且功能強(qiáng)大的原理繪圖工具，它整合了SPICE的仿真模型，擁有超過8000個元件的龐大庫結(jié)構(gòu)。ARES則可將ISIS的仿真原理圖生成PCB版圖。該文主要介紹其單片機(jī)仿真在教學(xué)中的應(yīng)用。

3 原理圖的繪制

運(yùn)行Proteus VSM的ISIS后就可以出現(xiàn)程序主窗口界面，鼠標(biāo)左鍵單擊工具欄的按鈕后接著在點擊窗口左側(cè)的元器件選擇區(qū)的按鈕，會彈出Pick Devices窗口，輸入要查找的元器件名稱就可以找到需要的元器件并把其加入到當(dāng)前元器件列表中。該文以三路搶答器電路為例來進(jìn)行說明。有A、B、C三路選手按鈕和一個主持人清零按鈕SB共計四個按鈕。初始狀態(tài)主持人綠燈亮，表明可以搶答；此時當(dāng)A、B、C三路之中的任一路按鈕按下后，主持人綠燈將熄滅，同時主持人紅燈和對應(yīng)選手紅燈同時被點亮。此后再有選手去搶答則無效。下一輪搶答需要主持人按下其按鈕SB，紅燈熄滅、綠燈點亮，表示下一輪搶答可以開始。電路圖如 圖1 所示，在一般的模擬中，可以不接晶振等基本電路，同樣可以實現(xiàn)其功能模擬。本例中采用了兩個外部中斷，選手部分采用外部中斷1（擴(kuò)展），主持人部分采用外部中斷0來實現(xiàn)。

4 程序的編制

主要部分流程圖有，外部中斷1中斷服務(wù)程序流程圖如圖2 所示，外部中斷0服務(wù)程序流程圖如圖3 所示。其匯編語言源程序如下：

5 仿真

在源文件菜單欄中點擊添加原文件后，進(jìn)行編譯生成qiangdaqi.hex文件，確認(rèn)沒有錯誤后，雙擊AT80C51即可彈出如圖4 所示對話框，添加16進(jìn)制文件代碼qiangdaqi.hex并修改晶振頻率為6MHz后點擊OK按鈕即可。

6 結(jié)束語

從上面的例子中，可以看出，利用Proteus做單片機(jī)仿真教學(xué)有如下特點：

1）速度快，程序修改、編譯后立刻就能看到效果，效率比較高。

2）方便、直觀形象、交互性較強(qiáng)。硬件電路隨時可以進(jìn)行更改且修改非常方便。

3）可以自主設(shè)計和驗證方案，有利于系統(tǒng)、科學(xué)、有效地培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。

Proteus軟件功能非常強(qiáng)大，可以做很多的電子類仿真實驗，不僅彌補(bǔ)了實驗室硬件資源的不足，而且又克服了實驗箱教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的局限性；不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還在課程設(shè)計及畢業(yè)論文設(shè)計的應(yīng)用中收到了良好的效果。隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，基于軟件的電路仿真技術(shù)會發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何立民. 單片機(jī)高級教程[M]. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2000.

[2] 林志琦，郎建軍，等. 基于Proteus的單片機(jī)可視化軟硬件仿真[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3] 李海鯤. Proteus在單片機(jī)課程設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 電腦知識與技術(shù)，2006（12）：208.

[4] 汪寧. Proteus軟件的單片機(jī)仿真方法[J]. 山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007，21（1）：24-27.

[5] 張小華. EDA技術(shù)在現(xiàn)代電路與系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 自動化與儀器儀表，2004（4）：67-69.

摘要：該文結(jié)合實例，介紹了基于Proteus的單片機(jī)電路系統(tǒng)設(shè)計和仿真過程，論述了Proteus在單片機(jī)課程教學(xué)中的作用和實際價值。Proteus在教學(xué)中的使用明顯提高了教學(xué)質(zhì)量，促使單片機(jī)課程的教學(xué)改革走出了一條"仿真教學(xué)"的新路，同時Proteus顯著提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，在教學(xué)中收到了較好的效果。

關(guān)鍵詞：PROTEUS；單片機(jī)；仿真教學(xué)

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）18-4330-03

PROTEUS Application in the Teaching of SCM

YU Bei-min

（Anhui Technical Institute of Electronics & Information， Bengbu 233030， China）

Abstract： This article with examples， based on the Proteus of the MCU circuit design and simulation process， on the Proteus in SCM teaching and the role of real value. Proteus significantly improve the quality of teaching， teaching courses to SCM reform has created a "simulation teaching" the new road， while the Proteus significantly increased interest in independent study students， in teaching had received good results.

Key words： PROTEUS； SCM； simulation teaching

1 概述

單片機(jī)是電子類等相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，在實際工程中有著廣泛應(yīng)用。全國各大中專院校開設(shè)了不同類型的單片機(jī)課程及相關(guān)的實驗和綜合設(shè)計。在這些專業(yè)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及大學(xué)生電子競賽中，單片機(jī)也是一種非常重要的開發(fā)工具。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使用EDA軟件進(jìn)行電路仿真與設(shè)計已經(jīng)成為一種趨勢。該文介紹的一款EDA軟件——Proteus，它的最大特點就是不需要仿真儀就可以仿真單片機(jī)及其外圍器件的電路設(shè)計利器。在當(dāng)前的教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。

2 Proteus簡介

Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，已有近20年的歷史。該軟件集成了高級原理布圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。它是一種混合電路仿真工具，包括模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的仿真等。

Proteus軟件由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES是一款高級的布線編輯軟件。ISIS是一個操作簡便且功能強(qiáng)大的原理繪圖工具，它整合了SPICE的仿真模型，擁有超過8000個元件的龐大庫結(jié)構(gòu)。ARES則可將ISIS的仿真原理圖生成PCB版圖。該文主要介紹其單片機(jī)仿真在教學(xué)中的應(yīng)用。

3 原理圖的繪制

運(yùn)行Proteus VSM的ISIS后就可以出現(xiàn)程序主窗口界面，鼠標(biāo)左鍵單擊工具欄的按鈕后接著在點擊窗口左側(cè)的元器件選擇區(qū)的按鈕，會彈出Pick Devices窗口，輸入要查找的元器件名稱就可以找到需要的元器件并把其加入到當(dāng)前元器件列表中。該文以三路搶答器電路為例來進(jìn)行說明。有A、B、C三路選手按鈕和一個主持人清零按鈕SB共計四個按鈕。初始狀態(tài)主持人綠燈亮，表明可以搶答；此時當(dāng)A、B、C三路之中的任一路按鈕按下后，主持人綠燈將熄滅，同時主持人紅燈和對應(yīng)選手紅燈同時被點亮。此后再有選手去搶答則無效。下一輪搶答需要主持人按下其按鈕SB，紅燈熄滅、綠燈點亮，表示下一輪搶答可以開始。電路圖如 圖1 所示，在一般的模擬中，可以不接晶振等基本電路，同樣可以實現(xiàn)其功能模擬。本例中采用了兩個外部中斷，選手部分采用外部中斷1（擴(kuò)展），主持人部分采用外部中斷0來實現(xiàn)。

4 程序的編制

主要部分流程圖有，外部中斷1中斷服務(wù)程序流程圖如圖2 所示，外部中斷0服務(wù)程序流程圖如圖3 所示。其匯編語言源程序如下：

5 仿真

在源文件菜單欄中點擊添加原文件后，進(jìn)行編譯生成qiangdaqi.hex文件，確認(rèn)沒有錯誤后，雙擊AT80C51即可彈出如圖4 所示對話框，添加16進(jìn)制文件代碼qiangdaqi.hex并修改晶振頻率為6MHz后點擊OK按鈕即可。

6 結(jié)束語

從上面的例子中，可以看出，利用Proteus做單片機(jī)仿真教學(xué)有如下特點：

1）速度快，程序修改、編譯后立刻就能看到效果，效率比較高。

2）方便、直觀形象、交互性較強(qiáng)。硬件電路隨時可以進(jìn)行更改且修改非常方便。

3）可以自主設(shè)計和驗證方案，有利于系統(tǒng)、科學(xué)、有效地培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。

Proteus軟件功能非常強(qiáng)大，可以做很多的電子類仿真實驗，不僅彌補(bǔ)了實驗室硬件資源的不足，而且又克服了實驗箱教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的局限性；不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還在課程設(shè)計及畢業(yè)論文設(shè)計的應(yīng)用中收到了良好的效果。隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，基于軟件的電路仿真技術(shù)會發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何立民. 單片機(jī)高級教程[M]. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2000.

[2] 林志琦，郎建軍，等. 基于Proteus的單片機(jī)可視化軟硬件仿真[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3] 李海鯤. Proteus在單片機(jī)課程設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 電腦知識與技術(shù)，2006（12）：208.

[4] 汪寧. Proteus軟件的單片機(jī)仿真方法[J]. 山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007，21（1）：24-27.

[5] 張小華. EDA技術(shù)在現(xiàn)代電路與系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 自動化與儀器儀表，2004（4）：67-69.

摘要：該文結(jié)合實例，介紹了基于Proteus的單片機(jī)電路系統(tǒng)設(shè)計和仿真過程，論述了Proteus在單片機(jī)課程教學(xué)中的作用和實際價值。Proteus在教學(xué)中的使用明顯提高了教學(xué)質(zhì)量，促使單片機(jī)課程的教學(xué)改革走出了一條"仿真教學(xué)"的新路，同時Proteus顯著提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，在教學(xué)中收到了較好的效果。

關(guān)鍵詞：PROTEUS；單片機(jī)；仿真教學(xué)

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）18-4330-03

PROTEUS Application in the Teaching of SCM

YU Bei-min

（Anhui Technical Institute of Electronics & Information， Bengbu 233030， China）

Abstract： This article with examples， based on the Proteus of the MCU circuit design and simulation process， on the Proteus in SCM teaching and the role of real value. Proteus significantly improve the quality of teaching， teaching courses to SCM reform has created a "simulation teaching" the new road， while the Proteus significantly increased interest in independent study students， in teaching had received good results.

Key words： PROTEUS； SCM； simulation teaching

1 概述

單片機(jī)是電子類等相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，在實際工程中有著廣泛應(yīng)用。全國各大中專院校開設(shè)了不同類型的單片機(jī)課程及相關(guān)的實驗和綜合設(shè)計。在這些專業(yè)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及大學(xué)生電子競賽中，單片機(jī)也是一種非常重要的開發(fā)工具。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使用EDA軟件進(jìn)行電路仿真與設(shè)計已經(jīng)成為一種趨勢。該文介紹的一款EDA軟件——Proteus，它的最大特點就是不需要仿真儀就可以仿真單片機(jī)及其外圍器件的電路設(shè)計利器。在當(dāng)前的教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。

2 Proteus簡介

Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，已有近20年的歷史。該軟件集成了高級原理布圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。它是一種混合電路仿真工具，包括模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的仿真等。

Proteus軟件由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES是一款高級的布線編輯軟件。ISIS是一個操作簡便且功能強(qiáng)大的原理繪圖工具，它整合了SPICE的仿真模型，擁有超過8000個元件的龐大庫結(jié)構(gòu)。ARES則可將ISIS的仿真原理圖生成PCB版圖。該文主要介紹其單片機(jī)仿真在教學(xué)中的應(yīng)用。

3 原理圖的繪制

運(yùn)行Proteus VSM的ISIS后就可以出現(xiàn)程序主窗口界面，鼠標(biāo)左鍵單擊工具欄的按鈕后接著在點擊窗口左側(cè)的元器件選擇區(qū)的按鈕，會彈出Pick Devices窗口，輸入要查找的元器件名稱就可以找到需要的元器件并把其加入到當(dāng)前元器件列表中。該文以三路搶答器電路為例來進(jìn)行說明。有A、B、C三路選手按鈕和一個主持人清零按鈕SB共計四個按鈕。初始狀態(tài)主持人綠燈亮，表明可以搶答；此時當(dāng)A、B、C三路之中的任一路按鈕按下后，主持人綠燈將熄滅，同時主持人紅燈和對應(yīng)選手紅燈同時被點亮。此后再有選手去搶答則無效。下一輪搶答需要主持人按下其按鈕SB，紅燈熄滅、綠燈點亮，表示下一輪搶答可以開始。電路圖如 圖1 所示，在一般的模擬中，可以不接晶振等基本電路，同樣可以實現(xiàn)其功能模擬。本例中采用了兩個外部中斷，選手部分采用外部中斷1（擴(kuò)展），主持人部分采用外部中斷0來實現(xiàn)。

4 程序的編制

主要部分流程圖有，外部中斷1中斷服務(wù)程序流程圖如圖2 所示，外部中斷0服務(wù)程序流程圖如圖3 所示。其匯編語言源程序如下：

5 仿真

在源文件菜單欄中點擊添加原文件后，進(jìn)行編譯生成qiangdaqi.hex文件，確認(rèn)沒有錯誤后，雙擊AT80C51即可彈出如圖4 所示對話框，添加16進(jìn)制文件代碼qiangdaqi.hex并修改晶振頻率為6MHz后點擊OK按鈕即可。

6 結(jié)束語

從上面的例子中，可以看出，利用Proteus做單片機(jī)仿真教學(xué)有如下特點：

1）速度快，程序修改、編譯后立刻就能看到效果，效率比較高。

2）方便、直觀形象、交互性較強(qiáng)。硬件電路隨時可以進(jìn)行更改且修改非常方便。

3）可以自主設(shè)計和驗證方案，有利于系統(tǒng)、科學(xué)、有效地培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。

Proteus軟件功能非常強(qiáng)大，可以做很多的電子類仿真實驗，不僅彌補(bǔ)了實驗室硬件資源的不足，而且又克服了實驗箱教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容的局限性；不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還在課程設(shè)計及畢業(yè)論文設(shè)計的應(yīng)用中收到了良好的效果。隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，基于軟件的電路仿真技術(shù)會發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何立民. 單片機(jī)高級教程[M]. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2000.

[2] 林志琦，郎建軍，等. 基于Proteus的單片機(jī)可視化軟硬件仿真[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3] 李海鯤. Proteus在單片機(jī)課程設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 電腦知識與技術(shù)，2006（12）：208.

[4] 汪寧. Proteus軟件的單片機(jī)仿真方法[J]. 山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007，21（1）：24-27.

[5] 張小華. EDA技術(shù)在現(xiàn)代電路與系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 自動化與儀器儀表，2004（4）：67-69.