Proteus軟件在單片機實踐教學中的應用

摘 要 本文針對傳統單片機實踐教學存在的諸多問題，提出了利用Proteus軟件來進行單片機仿真實驗教學，分析了利用Proteus軟件進行單片機實驗的優勢，并用具體的實例介紹了Proteus在單片機系統設計中的應用。

關鍵詞 單片機 Proteus 實踐教學

中圖分類號：G712文獻標識碼：A

0 引言

單片機技術是電子工程領域必不可少的一門技術，廣泛應用于嵌入式系統中。掌握單片機技術已成為高職院校電子信息類專業學生就業的一個基本條件。為了適應社會對應用型人才的需求，各高職院校都開設了該課程，并建立了相應的單片機實訓室。

由于單片機是一門多基礎、多理論的實踐性學科，通過實踐環節來培養學生的實踐動手能力就顯得尤為重要。而傳統的實踐教學卻存在著諸多問題：（1）單片機實驗室由于存在場地和時間等問題，學生除了上課時間外，平時很難有機會實踐，如讓學生個人配備單片機實驗開發系統，因成本較高，很多學生無法承受；（2）傳統的實踐教學多采用單片機實驗箱或硬件仿真器配目標實驗板來進行，由于硬件電路已經固定，學生無法了解內部的連接情況，也很難參與其中的細節設計，只能做一些驗證性實驗，獲得一些感性認識，而無法培養學生的實驗能力和實驗設計能力，學生的動手能力也很難得到提高；（3）由于單片機技術的不斷更新，實驗設備的不斷老化以及學生在實驗過程中由于操作不當造成的元器件的損耗，學校需投入大量的經費來進行設備的維護和更新。針對以上問題，筆者采用Proteus軟件作為單片機教學的平臺，取得了較好的教學效果。

1 Proteus簡介

Proteus是英國Labcenter公司開發的實物仿真軟件。 Proteus軟件組合了高級原理布圖、混合模式SPICE 仿真、PCB設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計系統。該軟件的主要特點是：（1）實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合，具有模擬電路仿真、數字電路仿真、各種單片機（8051系列、AVR系列、PIC系列等）及其外圍電路（如LCD、鍵盤、LED、A/D、D/A等）組成的系統仿真；（2）提供了多種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等，調試非常方便；（3）提供軟件調試功能，同時支持第三方的軟件編譯和調試環境，如Keil等軟件；（4）具有強大的原理圖繪制功能。

采用Proteus 仿真軟件進行虛擬單片機實驗，具有比較明顯的優勢：（1）不受時間和空間的限制，學生只要有一臺裝上Proteus軟件和Keil軟件的電腦就可以自行進行實驗；（2）實驗內容全面，既可以進行軟件部分的用匯編、C51等語言編寫的程序的調試過程，也可以進行硬件部分的對同一類功能的接口電路用不同的硬件來搭建實現。從而克服了單片機實踐教學中不能改變硬件電路，實驗內容固定等局限性；（3）硬件投入少，無元器件損耗，經濟優勢明顯，Proteus 所提供的元件庫和虛擬儀器儀表，很容易就能實現常用硬件電路的設計，而無須投入真實的儀器儀表，從而有效節約經費和減少儀器設備的維護工作量；（4）與工程實踐最為接近，有效鍛煉學生的綜合分析能力和開發創新能力。學生可自己進行硬件電路的設計，充分發揮自己的想象力，當不滿足要求時，可反復修改，直到在軟件環境中模擬通過，再進行硬件的投入，這樣處理，不僅省時省力，也可以節省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費。

2 Proteus應用實例

下面以一個簡單的步進電機控制為例，來說明Proteus在單片機系統設計中的應用。

步進電機是將電脈沖信號轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度。通過單片機按順序給繞組施加有序的脈沖電流，就可以控制電機的轉動，從而實現數字—角度的轉換。電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數。

2.1 硬件電路設計

打開Proteus軟件，通過對象選擇按鈕P選擇所需元器件，放置元器件并調整其相對位置，對元器件參數進行設置，再進行元器件間的連線，添加標識，完成步進電機控制的硬件原理圖繪制。其硬件電路圖如圖1所示。

2.2 軟件設計

用KeilC51 編寫相應源程序，對源程序進行匯編，匯編成功后生成HEX文件，將生成的HEX文件加載到單片機中進行仿真，就可以看到仿真結果。

3 小結

將Proteus軟件引入單片機實踐教學中，克服了傳統教學實驗內容固定、實驗經費高、與工程實踐相脫離等弊端，使教學變得直觀、生動，大大提高了學生學習的興趣。Proteus軟件在單片機教學中的應用，有利于促進課程和教學改革，更有利于人才的培養，對提高學生的創新能力和實踐能力具有現實意義。

參考文獻

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