Proteus仿真在微機原理及接口技術課程中的應用

宋公飛 孫寧 陳逸菲 楊樂

摘 要：針對高校的微機原理與接口技術課程，分析了在傳統(tǒng)教學模式中存在的問題；介紹了將Proteus軟件應用在微機原理與接口技術課程中進行仿真教學的觀點和方法。通過仿真實例表明利用Proteus軟件能改善教學效果，提高教學質(zhì)量。

關鍵詞：微機原理及接口技術；Proteus軟件；仿真教學

中圖分類號：G423 文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）06-0112-01

1.引言

在傳統(tǒng)的微機原理與接口技術課堂教學過程中，由于該課程所涉及的內(nèi)容具有一定難度、知識面比較廣泛、講解實例較為抽象，也沒有有效的演示方法，所以，大部分學生就不能很快的理解課程內(nèi)容。對于比較復雜的電路，僅僅通過板書畫圖的方法既耗時又費力；即使使用PPT進行課堂演示，也不能清晰的顯示電路功能效果， 所以這種教學方法的效率是比價低的[1]。主要體現(xiàn)在：（1） 實驗路線固化。（2） 實驗箱個數(shù)有限。（3） 實驗箱使用時間有限。（4） 因為電子元器件容易損耗，如果每次實驗課都讓學生直接使用電子元器件操作，不符合現(xiàn)在的提倡的節(jié)能、環(huán)保要求。

2.Proteus軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter electronics 公司出版的EDA工具軟件。和其它單片機仿真軟件不一樣的是，它不但能夠仿真單片機CPU的工作情況，還能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。所以，在仿真和程序調(diào)試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。在某種意義上說，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。Proteus軟件不但提供了豐富的虛擬儀器資源，也提供了一套仿真圖表顯示功能，可以把線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來[2]。因此，Proteus軟件在微機原理與接口技術課程的教學中具有重要的現(xiàn)實意義。

3.Proteus仿真在微機原理與接口技術教學中的應用

采用 Proteus仿真軟件，利用其動態(tài)仿真的優(yōu)勢，不僅可以在課堂上一邊講解一些必要的理論知識，一邊進行實例演示，并針對性地展示各基本模塊的硬件連線和軟件控制的方法，做到理論結(jié)合實踐，呈現(xiàn)給學生直觀、清晰的認知，激發(fā)學生學習興趣。在實驗過程中，Proteus 仿真軟件恰當?shù)目朔擞布嶒炏浣Y(jié)構(gòu)固定、資源有限等缺點，提供大學生更多實踐與鍛煉的機會，讓他們能夠在掌握各接口芯片使用方法的基礎上，設計開發(fā)各種應用系統(tǒng)，培養(yǎng)了整機概念、創(chuàng)新思維以及軟硬件開發(fā)的綜合能力[3]。其優(yōu)點主要體現(xiàn)在：

（1） 教學效率的顯著提高。 通過使用Proteus仿真軟件不僅能很好的提高教學效果而且增強了學生的實驗能力。在課堂上，通過仿真一些學生比較關心、關注的電子產(chǎn)品功能或者生活中比較常見的一些交通工具、電子顯示屏等比較有吸引力的產(chǎn)品，不僅能激發(fā)學生的學習欲望，激發(fā)學生的學習熱情，加深對課程知識點的理解而且切切實實的提高了學生的動手能力，還能容納一些新知識和內(nèi)容，給教學實踐帶來很多新思路和方法，大大提高了教學效果[4]。

（2） 學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在微機原理與接口技術的教學過程中引入Proteus 仿真技術，不僅克服了原有硬件實驗箱是成品，學生很難參與其中的細節(jié)設計和擴展設計的缺點，而且給學生提供了一個進行創(chuàng)新設計的開放平臺。學生可以在其他地方仿真學習，而不拘束于實驗室內(nèi)。

（3） Proteus仿真軟件在虛擬實驗網(wǎng)絡教學平臺設計中的應用。主要體現(xiàn)：圖文與聲像并茂的網(wǎng)絡學習環(huán)境。為了很好的提高學生的學習興趣與效果，虛擬實驗網(wǎng)絡教學平臺的構(gòu)建和仿真，不僅充分利用了Proteus自身的動態(tài)仿真特性，而且還可以充分利用 Flash 等多媒體模擬技術，從而可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡教學內(nèi)容的模擬化。便捷的網(wǎng)絡學習監(jiān)督和作業(yè)批改。學生通過登錄學校指定的網(wǎng)絡系統(tǒng)，在虛擬實驗中學習視頻和觀看動畫演示過程中，會穿插一些與其觀看內(nèi)容相關的測試題目，只要學生回答題目的問題就可以觀看下一步的學內(nèi)容，與此同時，對于這樣的答題和學習過程相互融合的教學方法，網(wǎng)絡系統(tǒng)就能記錄學生的學習過程，能夠?qū)W生的學習過程起到監(jiān)督管理的作用。此外，學生使用Proteus仿真軟件完成實驗作業(yè)可以把實驗設計圖和相關代碼在線提交給老師，老師就可以通過在線運行的方式檢查實驗作業(yè)并批改。良好的師生在線交互設計。提高教學效果、提升學習氛圍的關鍵是及時、友好的交互設計。虛擬實驗網(wǎng)絡教學平臺的設計對在線論壇模塊里設置討論組，老師和學生通過多人一組的形式在組內(nèi)在線討論交流[5]。

4.結(jié)束語

使用Proteus仿真軟件進行電路仿真，一方面學生只有清晰地理解接口芯片的工作原理和端口尋址，才能完成實驗所需的仿真電路設計，這樣就可以很好的教授給學生大量的教學信息，學生可以參與到實驗設計的細節(jié)，這樣就更能激發(fā)學生學習興趣；另一方面仿真實驗節(jié)約了很多高昂的實驗儀器費用，打破了實驗開設的時間和空間限制，給學生更多實踐和鍛煉的機會，為實踐性教學帶來了很大的靈活性。

（作者單位：南京信息工程大學信息與控制學院）

基金項目：南京信息工程大學教學改革研究課題項目（2015JY049，2015JY050）

參考文獻：

[1]張小紅.微機原理與接口技術實驗教學改革探討[J].中國教育技術裝備，2012（ 21） ：113 -115.

[2]李現(xiàn)國，張艷. Proteus 仿真在微機原理及接口技術教學中的應用[J].實驗技術與管理，2012，27（ 12） ：125 -127.

[3]李新光.微機原理與接口實驗教學改革與探索[J].實驗室科學，2009，4（4）：44-45

[4]曹會國.基于Proteus的實時動態(tài)仿真電子技術實踐教學研究[J].電子技術，2009，36（11）：4-5

[5]吉向東，李新鄂. 基于 Proteus 的微機原理實驗仿真[J]. 信息技術，2010（ 2） ：36 -39，44.