Protues 在DSP原理及應(yīng)用課程教學(xué)中的應(yīng)用*

甘 輝 王奎奎 呂美妮 詹麗萍

(梧州學(xué)院電子與信息工程 廣西 梧州 543002)

SP原理及應(yīng)用課程是機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)技術(shù)專(zhuān)業(yè)課，課程要求學(xué)生能夠掌握DSP芯片的原理以及能夠完成簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生軟件編程及調(diào)試能力。但DSP芯片的原理內(nèi)容比較抽象，學(xué)生了解困難，課程需要學(xué)生積極思考并結(jié)合大量的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)來(lái)幫助學(xué)生理解所要學(xué)習(xí)的知識(shí)。DSP實(shí)訓(xùn)課上使用的實(shí)驗(yàn)箱所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定且基本都是驗(yàn)證性的。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)簡(jiǎn)單的下載程序驗(yàn)證現(xiàn)象，這種驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)限制了學(xué)生思考，不利于綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對(duì)這些問(wèn)題，在實(shí)踐教學(xué)中引入Protues軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，Protues是單片機(jī)系統(tǒng)仿真軟件，可以對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件仿真[1]。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理在Protues軟件上親自搭建電路，根據(jù)需求修改電路，有助于學(xué)生理解電路原理。

圖一 定時(shí)器仿真電路圖

1.Protues 在DSP原理及應(yīng)用課程中的應(yīng)用

圖二 虛擬示波器觀察端口定時(shí)翻轉(zhuǎn)波形

定時(shí)器是DSP芯片學(xué)習(xí)過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。首先通過(guò)講解工作任務(wù)：通過(guò)DSP定時(shí)器來(lái)獲取準(zhǔn)確的定時(shí)?？梢酝ㄟ^(guò)定時(shí)器定時(shí)溢出中斷反轉(zhuǎn)GPIO端口觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，當(dāng)定時(shí)時(shí)間比較短人眼無(wú)法辨別時(shí)，采用Protues軟件中虛擬示波器[2]來(lái)觀察所設(shè)置的定時(shí)參數(shù)是否準(zhǔn)確。學(xué)生通過(guò)Protues軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的硬件電路如圖1所示。然后講解DSP的定時(shí)器由一個(gè)16位的預(yù)分頻器和32位的遞減計(jì)數(shù)器組成。定時(shí)時(shí)間采用如下公式：定時(shí)時(shí)間T=(周期+1)*(預(yù)分頻+1)。以定時(shí)1毫秒為列：假設(shè)時(shí)基頻率為60MHz，要定時(shí)1ms，預(yù)分頻設(shè)置為59，那么定時(shí)器計(jì)數(shù)頻率將為1MHz,即定時(shí)器計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖為1μs。通過(guò)以上公式確定定時(shí)器周期應(yīng)該為999。啟發(fā)學(xué)生根據(jù)公式要定時(shí)1ms有很多種方法并可以通過(guò)按鍵靈活的設(shè)置定時(shí)器的分頻數(shù)值和周期來(lái)實(shí)現(xiàn)。最終通過(guò)Protues的虛擬示波器可以清楚觀察定時(shí)后GPIO端口反轉(zhuǎn)的波形從而驗(yàn)證定時(shí)的時(shí)間?？梢暬^察結(jié)果如圖二所示。

2.Protues 軟件在教學(xué)中的意義

DSP原理及應(yīng)用是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)尤為重要。使用Protues軟件仿真[3]能自主完成原理設(shè)計(jì)到程序編程調(diào)試整個(gè)過(guò)程，借助Protues中的虛擬儀器將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可視化，打破了傳統(tǒng)試驗(yàn)箱無(wú)法根據(jù)編程思路靈活修改電路的局限性。DSP仿真試驗(yàn)箱價(jià)格較貴，尤其是仿真器，經(jīng)常拔插和錯(cuò)誤接線容易損壞試驗(yàn)箱。利用軟件仿真不用擔(dān)心試驗(yàn)器材的損壞，降低了實(shí)驗(yàn)成本，同時(shí)打破了空間的限制，學(xué)生電腦裝有軟件，隨時(shí)隨地可以設(shè)計(jì)電路并編程調(diào)試驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)想法，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

3.總結(jié)

本文討論了DSP原理及應(yīng)用課程在傳統(tǒng)教學(xué)遇到的困難以及使用Protues軟件方便高效的輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)DSP芯片定時(shí)器的配置作討論，展現(xiàn)了Protues在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)：在課堂上可以根據(jù)編程思路靈活修改電路，快捷使用各種虛擬儀器，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果可視化，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。