淺談Proteus在單片機教學中的應用

【摘 要】將Proteus引入到單片機的教學中，不僅解決了理論教學過程中進行課堂演示難的問題，而且能使學生擺脫單片機硬件實驗室，在課余時間有一個動手的平臺進行單片機系統的軟硬件設計，極大的提高了理論教學的效果和學生的動手能力。

【關鍵詞】Proteus；單片機教學

自單片機問世以來，廣泛地應用于工業檢測、數據采集、自動控制等領域，如今單片機控制系統已經成為一種常規的控制工具，單片機應用這門課程也成為各大專院校機電類專業的重要的專業課程。本課程具有較強的實踐性，而且高職高專學校又以培養技術應用能力為主，這就對高職高專學校的單片機教學提出了更高的要求。

一、目前單片機教學中存在的問題

（1）理論教學。教學過程中許多理論知識點難以用描述性的語言表達清楚，即使采用了多媒體教學也很難直觀的反映實質性的教學內容。若做課堂演示實驗，則需僅準備過程非常繁瑣而且學生很難看清楚實驗現象，教學效果不佳。（2）實踐教學。僅僅利用實踐課時間學好單片機是遠遠不夠的，學生還應在課后花大量的實踐去研究。但單片機實驗所必需的設備——PC機、仿真器、和配套實驗箱等價格不菲，讓學生都各自配備一套顯然不現實。另外，有些學校基于單片機實驗室建設成本高，所以配備的設備不足、落后現象時有存在。且由于單片機技術的不斷更新和設備本身的不斷老化及損壞，實驗儀器也會很快落后。

二、Proteus仿真軟件簡介

Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發的EDAI工具軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構成。其中的ISIS是一款電子系統仿真平臺軟件，ARES則是一款高級的布線編輯軟件，它集成了高級原理圖布線圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設計以及自動布線來實現一個完整的電子設計。這款軟件的特點如下：（1）軟件能實現單片機仿真與SPICE 電路仿真相結合。Proteus 除了支持單片機及其外圍電路的仿真外，還支持模擬電路仿真、數字電路仿真。同時還帶有各種虛擬儀器，例如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。（2）軟件支持主流的單片機仿真。Proteus 支持的單片機類型很多，包括68000 系列、8051系列、AVR 系列、PIC 系列以及各種外圍芯片。相比之下， 通常用的單片機實驗板只能支持51 系列和其它很少的一小部分芯片。（3）軟件提供有調試功能。Proteus 的仿真系統中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，而且還支持第三方軟件編譯和調試環境。如支持使用廣泛的KEIL 編譯器的聯調。

三、Proteus在教學中的應用

（1）Proteus在理論教學中的應用。以往的單片機教學過程中，理論教學與實踐教學是分開的。課堂上只講授理論知識，而單片機的相關應用只能在實驗室中才能得到驗證。這樣的課堂教學內容比較抽象，講授的內容基本上是紙上談兵，學生很不容易理解，也不易于激發學生的學習興趣，教學效果不好。在引入Proteus仿真軟件后，教師在備課時就可以針對本堂的授課內容，事先準備好相關的案例，并可以用Proteus完成電路繪制、程序編寫及調試，然后在課堂上給學生進行仿真演示。單片機的案例形象化，使原來只能在實驗室中才能看到的實驗現象在課堂上就能直觀地呈現在學生面前。（2）Proteus在實踐教學中的應用。單片機系統的設計離不開硬件和軟件兩大模塊的支持，其中硬件電路設計這部分既是我們實驗教學的一個難點又是一個重點。傳統的實驗教學主要使用的是單片機實驗箱，這些設備主要的外圍電路都已經搭建完成，學生只需要做一些基本的線路連接就可以，不需要自己來進行電路的設計與調試，學生的創新能力和實踐動手的能力得不到充分的鍛煉。而把Proteus引入到實踐教學當中形成虛擬實驗室有著傳統實驗室無法比擬的優點。首先，虛擬實驗室可以及時更新，這使得課程實驗項目能夠緊跟工程技術的發展，不斷地進行調整和優化，使學生學到更多的實用技術。其次，采用虛擬實驗環境進行實驗，學生首先要在理解硬件模塊設計原理的基礎上進行電路原理圖的繪制，而后編寫屬于自己的控制程序，加載、仿真運行，對電路和程序進行反復調試，才能完成一次完整的實驗。這樣的實驗過程非常接近于實際系統的開發過程，因此更有利于學生掌握單片機系統設計的方法。再者，采用虛擬實驗環境，還可以在沒有實際電路的情況下，利用仿真環境和仿真儀器儀表進行電路和程序的調試，對設計的限制少，給學生的發揮空間大，易于在實踐教學中采用。最后，虛擬實驗環境的搭建只需要在一臺計算機上安裝Proteus軟件即可，便于學生的課外自學提高，有效地解決實踐教學學時有限的問題，為學生更多的實踐鍛煉和知識探索提供了有利的條件。

將Proteus軟件引入到單片機的教學中，不僅解決了理論教學過程中進行課堂演示實驗難的問題，而且使學生能夠擺脫單片機硬件實驗室，在課余時間有一個動手的平臺進行單片機系統的軟硬件設計。從而極大的提高了理論教學的效果和學生的動手能力，使教學工作真正做到了以學生為中心。

參 考 文 獻

[1]岳紅．Proteus仿真在單片機教學中的應用[J]．計算機光盤軟件與應用．2011