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
1.1 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)。
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。
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。