Proteus在單片機教學中的應用初探

[摘要]本文分析了傳統的單片機教學中存在的問題，并通過一個實例介紹了Proteus仿真軟件在單片機教學中的應用，最后總結了利用Proteus來進行單片機教學的優點。

[關鍵詞]Proteus；單片機；仿真

單片機是電氣信息類專業一門重要的專業課，實踐性非常強，又非常抽象，學生普遍反映比較難學。對于這樣一門課程，教師采用傳統的授課模式，學生興趣不濃，教學效果不佳。伴隨著計算機軟件技術的飛速發展，出現了大量的軟件仿真工具，本文介紹的Proteus軟件可以在計算機上進行單片機及其外圍器件的模擬仿真。

一、傳統單片機教學中存在的問題

1.課堂教學中演示實驗困難

通常，要做一次課堂演示實驗要準備計算機、仿真器或編程器、電源和實驗電路板等設備。如果用仿真器做實驗，稍有不慎，仿真頭就可能從實驗電路板中脫落而造成錯誤，甚至損壞設備。如果用編程器寫芯片的方法來驗證實驗結果，那么就得多次在實驗板與編程器之間拔、插芯片，很麻煩，效率低。即使勉強做，由于實驗電路板上的器件較小，學生很難看清現象，教學效果不佳。

2.實驗教學中實驗內容固定，自主性差

目前大部分的學校單片機實驗都采用成套的實驗箱，學生實驗時實驗內容比較固定，特別是對于那些剛剛接觸單片機的人來說，還要讓他們熟悉單片機實驗箱的構成，更增加了難度，影響了他們實驗的信心和興趣。學生想自己設計實驗線路或改變外設的地址設置就受到實驗箱的限制。

3.實訓教學中器件損耗大，作品成功率不高

實訓教學一般是讓學生自己完成交通燈、電子鐘等作品，需要進行軟、硬設計，并完成調試。幾乎所有的人都不能一次成功，需要多次修改，因而總在實驗板上將元件焊來焊去，芯片拔來拔去，很容易損壞元件和芯片，作品的成功率也不高，效率低。

為了解決上述問題，可以在單片機教學中引入單片機仿真軟件：Proteus。

二、Proteus在單片機教學中的應用

Proteus軟件是英國Labcenter公司開發的電路分析與實物仿真軟件，它可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路。其革命性的功能是將電路仿真和微處理器仿真進行協同，直接基于原理圖的虛擬原型上進行處理器編程調試，并進行功能驗證，通過動態器件如電機、LED、LCD等，配合系統配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等可以實時看到運行后的效果，并且它可以支持許51系列、PIC系列等多型號的單片機仿真。下面通過一個仿真實例來介紹Proteus在單片機教學中的應用。

1.內容及要求

51系列單片機，驅動八個發光二極管，要求八個發光二極管閃爍10次后一直點亮，并同時發出報警聲。

2.繪制電路原理圖

啟動ISIS 7 Professional，在原理圖編輯窗口中繪出電路原理圖。AT89C52芯片的P1.0～P1.7驅動D1～D8為發光二極管，P3.2驅動報警電路，用一示波器測量輸出P3.2輸出波形。

3.程序設計

根據要求寫出其源程序，假設我們以“BJ.ASM”為文件名存盤。用編譯軟件對源程序進行編譯，得到“BJ.HEX”的目標代碼文件。

4.模擬仿真

運行Proteus模擬仿真軟件，打開已繪制好的仿真電路原理圖，選中單片機AT89C52，左鍵點擊出現對應的對話框，在Programe File這一欄中添加文件“BJ.HEX”的保存路徑，單擊“OK”就可以仿真了。點擊模擬調試按鈕的運行按鈕，進入調試狀態。此時，可以看到發光二極管D1-D8閃爍10次后，一直處于點亮狀態，喇叭發出報警聲，虛擬示波器則顯示P3.2輸出的方波。另外，若我們要修改程序，只要文件路徑和文件名不變，單片機仿真時就會執行新的目標代碼文件，而不需要重新添加路徑；若要修改硬件單片機外圍電路，只要的原理圖繪制窗口里修改即可，很方便。

三、結論

從以上實例我們可以看出，和傳統的教學模式相比，利用Proteus來進行教學具有許多優點：

1.應用于課堂教學方便、速度快、效果好

程序修改、編譯后馬上就可以看到效果，不需要拔片、寫片和插片，教師可以利用多媒體將仿真過程投影在大屏幕上，相當直觀，課堂上演示實驗方便、教學效果較好。

2.可重復實驗，自主性強，接近工程實踐

由于是純軟件，學生可以自己在仿真軟件里繪制電路原理圖、編制程序和調試。同樣，老師也可以根據需要來設計實驗，自主性很強。克服了實驗箱教學中實驗內容固定的局限性，不僅提高了學生的實驗興趣，還拓展了學生的思路、培養了學生分析解決問題的能力，并且和工程實踐較為接近。

3.硬件投入少，損耗小，經濟優勢明顯

在實訓教學時，學生可以先在軟件環境中仿真通過后再進行硬件投入，這樣不僅省時省力，還可以節省因方案不正確造成的硬件投入的浪費，減少器件的損耗。同時，該軟件提供豐富的虛擬儀表，不管在質量還是在數量上，都是經濟可靠的。