基于Proteus的單片機一體化思路

張　寧

（濟寧技師學院電氣工程系，山東濟寧 272000）

基于Proteus的單片機一體化思路

張寧

（濟寧技師學院電氣工程系，山東濟寧 272000）

單片機在集成度、功能、性能、體系結構方面都有了飛速發(fā)展，已能集成一個完整的功能強大、性能優(yōu)良的計算機應用系統(tǒng)。隨著經濟的發(fā)展，單片機的應用越來越廣泛了，并逐漸進入了各行各業(yè)。單片機課程是各類院校機械類、電氣與電子信息類、計算機類各專業(yè)的重要技術基礎課程。但在教學中由于受實驗條件和學時的限制，很難實現(xiàn)理論與實踐的一體化教學。本文詳細分析了單片機傳統(tǒng)理論和實訓教學存在的問題、PROTEUS軟件及其優(yōu)勢，并以流水燈控制為例介紹了運用PROTEUS軟件的單片機一體化教學過程。該方法可加深學生對單片機的理解，提高教學效果，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生軟硬件綜合開發(fā)能力。

單片機 Proteus 仿真

單片機課程是各類院校機械類、電氣與電子信息類、計算機類各專業(yè)的重要技術基礎課程［1］。但在教學中由于受實驗條件和學時的限制，很難實現(xiàn)理論與實踐的一體化，學生動手實踐的參與度較低，教學效果并不理想。為此，本文提出將國內外單片機開發(fā)者日漸廣泛使用的嵌入式單片機仿真軟件Proteus與單片機教學緊密結合，提出了單片機一體化思路。

1　單片機傳統(tǒng)教學存在的問題

1.1理論教學存在的問題

由于單片機課程本身比較抽象、較難理解，枯燥的理論知識很容易讓學生喪失學習興趣。所以在教學中往往采用實驗箱進行演示教學。但這種方法效果往往不是很好:（1）演示很浪費時間，影響教學效率和教學進度；（2）實驗箱內的元器件較小，演示起來很難讓所有學生都觀察到實驗效果；（3）學生無法了解硬件電路的實際情況。

1.2實訓存在的問題

目前實訓課大多使用集成度很高的實驗箱，學生通過下載相關程序和簡單地連接幾根導線就可以完成實訓任務。因此，該方法的弊端顯而易見:（1）實驗箱、仿真器價格昂貴、維護工作量較大；（2）實驗箱的資源有限；（3）由于實驗箱的高度集成學生搞不清楚硬件原理及設計步驟，硬件設計技能得不到鍛煉。

2　Proteus軟件及其優(yōu)勢

Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺是目前最先進、最完整的嵌入式系統(tǒng)設計與仿真平臺。它支持多種型號單片機，并且支持與當前流行的單片機開發(fā)環(huán)境連接調試的軟硬件仿真系統(tǒng)［2］。Proteus軟件真正實現(xiàn)了在沒有目標原型的情況下對系統(tǒng)進行設計、測試與驗證。

Proteus仿真軟件應用到單片機教學中，可將理論與實踐相結合實現(xiàn)單片機一體化教學，具有積極意義。

（1）促進了單片機一體化教學的實現(xiàn)。Proteus仿真軟件使單片機教學中理論與實踐的相結合成為可能。理論知識的講解結合仿真借助多媒體呈現(xiàn)給所有學生，使知識更易于理解與接受；學生可以運用Proteus進行單片機設計。

（2）能夠實現(xiàn)硬件、軟件、系統(tǒng)的一體化仿真。Proteus與Kiel相結合構建虛擬系統(tǒng)可實現(xiàn)仿真，并使軟硬件的仿真與調試脫離了實物。降低了設計難度、開發(fā)成本。

（3）豐富了教學內容。實訓內容克服了實驗箱內外圍電路的限制，使實訓內容與工程實際應用更貼近。

（4）增強了學生的自主參與性。學生親自參與硬件電路設計、元器件選型、軟件設計等工作，鍛煉了軟硬件開發(fā)能力。

（5）克服了時間和地域的限制，為學生自主學習、開發(fā)提供了平臺。學生可以根據(jù)自己的興趣愛好開展自己感興趣的設計項目。

3　采用Proteus的一體化思路

教學中應首先講解與課程相關的理論知識。然后，根據(jù)這些理論知識運用Proteus向學生演示軟硬件設計開發(fā)、調試、仿真的全過程。最后合理地布置實訓任務。下面以流水燈控制［3］為例介紹運用Proteus的一體化思路。

3.1理論知識介紹

首先向學生介紹MCS—51單片機外部總線的擴展、程序存儲器的擴展、存儲器的綜合擴展及相關指令，為流水燈控制設計做好理論鋪墊。然后提出流水燈控制的設計任務并對任務進行分析。

3.2硬件電路設計

打開PROTEUS軟件將出現(xiàn)ISIS窗口，該窗口可用于設計實現(xiàn)與仿真。在該窗口下按設計與實現(xiàn)需要從PROTEUS庫中提取設計與實現(xiàn)所需要的元器件:AT89C51單片機、74LS373、6264發(fā)光二級管、電阻、電容添加到元器件列表區(qū)，然后放置到ISIS編輯區(qū)中，設置好屬性及合理布局后進行電路連接就完成了硬件電路的繪制。

3.3軟件設計與實現(xiàn)

在Keil開發(fā)環(huán)境下，采用匯編語言編輯程序，并編譯生成流水燈控制的目標代碼文件（LSD.hex），供后續(xù)仿真使用。

3.4系統(tǒng)仿真分析

在ISIS原理圖中右鍵單擊 AT89C51將其選中，再左鍵單擊，則彈出“Edit Component”對話框，在“Program File”選項中輸入它的目標代碼文件“LSD.hex”，并在“Clock Frequency”框中輸入晶振頻率，單擊“OK”按鈕就完成了仿真設置。點擊ISIS下方的仿真運行按鈕即可實現(xiàn)流水燈的實時仿真。

3.5布置實訓任務

根據(jù)以上所學內容讓學生運用Proteus設計自定義控制規(guī)律的流水燈，并形成書面報告。

4　結語

本文以流水燈控制為例介紹了Proteus軟件在單片機一體化教學中的應用?？梢?，Proteus豐富了教學內容、改善了教學手段、提高了教學效果，可以有效地將理論與實踐相結合實現(xiàn)單片機課程的一體化教學，為單片機課程的理論與實訓教學、學生的自主學習開發(fā)提供新的平臺。使學生的獨立操作能力、主動性、積極性和創(chuàng)造性都得到發(fā)揮，從而提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力使其真正成為符合市場需求的一流技能人才。

［1］林立.單片機原理與應用M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009，07.

［2］朱清慧，張鳳蕊 等.Proteus教程—電子線路設計、制版與仿真［M］.北京：清華大學出版社，2011.

［3］朱春萍.MCS—51單片機應用技術［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2008，05.

［4］劉心紅，郭福田，孫振興，曾麗.Proteus仿真技術在單片機教學中的應用［J］.實驗技術與管理，2007，24（3）：96-98.

張寧（1985—），女，山東濟寧人，濟寧技師學院助理講師，碩士學歷。