基于Proteus的單片機(jī)仿真教學(xué)研究

毛麗鳳

（廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528041）

基于Proteus的單片機(jī)仿真教學(xué)研究

毛麗鳳

（廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528041）

文章以8路搶答器設(shè)計(jì)為例，總結(jié)Proteus仿真軟件在單片機(jī)教學(xué)中的運(yùn)用，讓其脫離了設(shè)備和場地的要求和限制，增強(qiáng)課堂的立體感與課程的應(yīng)用性、實(shí)踐性。

單片機(jī)；8路搶答器；Proteus仿真軟件

1 Proteus仿真軟件在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

1.1 傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)存在的問題

①單片機(jī)課程知識(shí)面廣、理論知識(shí)枯燥難懂；②實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足。學(xué)生人手一套單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板比較困難，往往幾個(gè)學(xué)生共用一套，只有個(gè)別同學(xué)動(dòng)手做，部分學(xué)生產(chǎn)生依賴心理，實(shí)驗(yàn)效果差；③采用實(shí)驗(yàn)箱根本搞不清硬件原理。

1.2 Proteus仿真軟件的概述

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，更是世界上最先進(jìn)、最完整的多種型號(hào)單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。

Proteus包括的功能模塊：① 智能原理圖設(shè)計(jì)：可在對(duì)象選擇器窗口直接搜索元器件，選擇好元器件后，放在編輯窗口，可自動(dòng)連線，簡單快捷。② 完善的電路仿真功能：超過27 000種仿真器件，能夠達(dá)到真實(shí)仿真效果。③ 單片機(jī)協(xié)同仿真功能：可與Keil C51進(jìn)行仿真和聯(lián)調(diào)。④ 實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。

2 單片機(jī)系統(tǒng)的Proteus設(shè)計(jì)與仿真流程

單片機(jī)系統(tǒng)的Proteus設(shè)計(jì)與仿真流程如圖1所示。

圖1 Proteus設(shè)計(jì)與仿真流程

下面以AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的8路搶答器為例，介紹如何通過Proteus與Keil C51的結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)電路的仿真。

2.1 Proteus設(shè)計(jì)電路原理圖

在Proteus中繪制電路原理圖，如圖2所示。

2.2 Keil C51加載源程序文件

在 Keil μVision4中編寫程序：首先在Keil μVision4中新建一個(gè)項(xiàng)目，命名為“8路搶答器設(shè)計(jì).uvproj”，在Select Device for Target中選擇目標(biāo)CPU為Atmel公司的AT89C51，注意一定要與Proteus中單片機(jī)選擇的型號(hào)一致。接著新建一個(gè)源文件“8路搶答器設(shè)計(jì).c”，并將其添加到剛剛新建的工程中。

圖2 8路搶答器設(shè)計(jì)原理圖

2.3 生成目標(biāo)代碼文件

在Option for Target選項(xiàng)“Output”中，勾選“Create HEX File”選項(xiàng)，如圖3所示。

圖3 “Output” 選項(xiàng)設(shè)置

接著在“Debug”選項(xiàng)中，選擇“Use”，在下拉框中選“Proteus VSM Monitor-51 Driver”，如圖4所示。

圖4 “Debug”選項(xiàng)設(shè)置

2.4 Proteus與Keil C51聯(lián)調(diào)

進(jìn)入Proteus的ISIS，點(diǎn)擊菜單“調(diào)試”，選擇“使用遠(yuǎn)程調(diào)試監(jiān)控”下拉菜單。此后，便可實(shí)現(xiàn)KeilC與Proteus連接調(diào)試。

在Proteus中加載可執(zhí)行文件。在圖2中雙擊元器件AT89C51，將彈出圖5所示窗口，在“Program File”中，選擇Keil中生成的可執(zhí)行文件“8路搶答器設(shè)計(jì).hex”，如圖5所示。

圖5 仿真文件添加窗口

2.5 Proteus仿真

在Proteus中進(jìn)行仿真并觀察仿真結(jié)果。在Proteus中單擊左下角開始按鈕進(jìn)行仿真，按下S0按鍵，LED數(shù)碼管顯示“0”，結(jié)果如圖6所示；按下S1按鍵，LED數(shù)碼管顯示“1”，結(jié)果如圖7所示。以此類推，按下相應(yīng)的按鍵，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字，符合8路搶答器設(shè)計(jì)原理。

3 結(jié)語

通過8路搶答器設(shè)計(jì)的實(shí)例，總結(jié)Proteus仿真軟件在單片機(jī)教學(xué)中所顯示的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）將單片機(jī)實(shí)例的功能及運(yùn)行過程形象化，達(dá)到真實(shí)仿真的目的。教師可在多媒體教室給學(xué)生演示單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，包括硬件電路的設(shè)計(jì)思路、程序的設(shè)計(jì)思想、最終的調(diào)試和仿真過程，從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程形象化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）降低開發(fā)成本，提高開發(fā)效率。采用仿真軟件后，Proteus所提供的元器件庫中，大部分可以直接用于接口電路的搭建，學(xué)習(xí)的投入變得比較小，而實(shí)際工程問題的研究，也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過，再進(jìn)行硬件的投入，這樣處理，不僅省時(shí)省力，也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費(fèi)。

（3）提高學(xué)生的動(dòng)手能力，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。將Proteus仿真軟件運(yùn)用到單片機(jī)教學(xué)中，可通過Proteus設(shè)計(jì)硬件電路，克服了傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)呢中硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖6 按下S0數(shù)碼管顯示“0”

圖7 按下S1數(shù)碼管顯示“1”

[1]王海華.基于Proteus和Keil的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[J].科技信息，2009（3）:35-36.

[2]張靖武，周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

Simulation teaching and research of MCU based on Proteus

Mao Lifeng
（Guangdong Vocational and Technical College, Foshan 528041, China）

This article takes 8 responder design as a case to summarize the application of Proteus simulation software in MCU teaching, which lets it out of the equipment and site requirements and restrictions, enhanced the three-dimensional sense of the classroom and the application and practical characteristics of the curriculum.

MCU; 8 roads responder; Proteus simulation software

毛麗鳳（1988— ），女，黑龍江同江，碩士；研究方向：機(jī)電一體化。