基于Proteus仿真實驗室的構建

【摘 要】本文分析了傳統單片機實驗室的利弊，闡述了建立虛擬仿真實驗室的原因，提出了虛擬仿真實驗室的框架和構建方案。通過本文的分析研究為以后的軟件仿真與實驗裝置的結合提供一些理論依據。

【關鍵詞】Proteus；仿真實驗室；構建

一、Proteus仿真實驗室概念

Proteus仿真實驗室就是把計算機當作實驗平臺和實驗中心，通過網絡進行電路分析、數字電路、嵌入式系統（單片機應用系統、ARM應用系統）、模擬電路、微機原理與接口技術等課程，在計算機軟件上進行電路設計、仿真和調試等通常在實驗室完成的實驗。Proteus仿真實驗室的實驗主要是電路分析、數字電路、模擬電路、嵌入式系統（單片機應用系統、ARM應用系統）等課程的實驗和研究。

二、Proteus虛擬仿真實驗室系統結構。

Proteus虛擬仿真實驗室系統結構如圖1所示，以建立在計算機網絡平臺上的Proteus軟件平臺為基礎，構建一個完整的Proteus實驗系統的綜合設計與創新實訓平臺。在Proteus實驗系統結構中，從原理圖設計、單片機編程、系統仿真到PCB設計一氣呵成，真正實現了從概念到產品的完整設計。

（1）計算機網絡平臺。從圖中可知，Proteus實驗系統是建立在計算機網絡平臺上的。為了使更多的模擬實驗者參與到仿真實驗中來，實現資源共享，要發揮Proteus實驗室的網絡資源開放的作用，實現多人參與實驗，以Proteus服務器為網絡中心，實現Proteus仿真實驗的全覆蓋。（2）Proteus軟件平臺。Proteus是一種強大的計算機自動化設計軟件，能夠提供智能原理圖設計系統，SPIC模擬電路、數字電路以及MCU器件混合仿真系統和PCB設計系統功能。（3）Proteus實驗系統。Proteus實驗系統是仿真實驗室的核心，其系統能夠在實驗中直觀的顯示實驗的過程，通過圖形顯現實驗的每個細節，使參與實驗操作的人員能夠對實驗的動態有個感官的過程。

三、單片機虛擬仿真實驗的內容構成

Proteus軟件具有動態的模仿優勢，在教學中可以通過《單片機原理與應用》這門課程的教學內容進行分析研究，對教學的知識點進行拆分和綜合，可將Proteus單片機仿真實驗分為基礎性試驗、綜合性試驗和創新性實驗。基礎性試驗是對單片機系統相關課程中的實驗進行模擬設計及設計驗證，實驗設計的目的將學生在課堂上所學的知識進行消化，同時學會用Pro

teus軟件系統解決課堂上出現的問題，使課堂教學與實驗相結合；綜合性實驗是在學生學習單片機系統模擬實驗的基礎上，增加實驗的內容，在實驗教師的指導下，運用MCU解決命題性實驗的題目，學生按照擬定的題目內容進行電路圖設計、仿真調試、代碼的編寫、PCB設計、制作PCB和驗證PCB設計等一系列過程。由于在Proteus軟件平臺上，一個產品項目可以做到從原理圖設計、單片機編程、系統仿真到PCB設計的完整過程，實現從概念到產品的完整設計。而完整的工作過程包括資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估6個環節，項目化實驗主要有四個步驟：（1）工作任務的描述。包括工作任務在整個工作體系中所表現的出的作用、所處的地位，完成工作任務需要的設備、工具和材料等等；（2）現場演示與理論講解。教師根據工作任務，進行現場作品演示，演示作品制作的過程，加深學生的感性認識，同時在演示文本的過程穿插理論的講解，引導學生在Proteus仿真實驗中構建理論知識；（3）項目的實施。根據老師的講解和工作任務對題目進行設計和制作，完成課題項目；（4）對仿真實驗進行總結。教師對學生完成的作品進行評價，包括作品的外觀、產品制作水平和質量等級等，在學生之間進行對比分析，找出優點和缺點。因此，引入Proteus虛擬仿真實驗系統后的單片機系統相關課程，非常適應于采用基于工作過程的項目式教學模式，利于單片機系統課程開展基于工作過程的項目化課程教學改革。

在教學實驗中，充分的利用學校現有的計算機設備，購置Proteus軟件，幫助學生消化教學中的難點，加強學生的理解能力，提高學生的動手能力和創新能力。引入Proteus虛擬仿真實驗，有利于促成課程和教學改革，更有利于具備工程實踐能力的應用性人才的培養。

參 考 文 獻

[1]岳東海.基于PROTEUS的虛擬實驗室在實踐性教學中的應用[J].常州信息職業技術學院學報.2007（3）：47～49

[2]楊立波.基于Proteus的單片機虛擬試驗平臺的開發[J].太原大學學報.2008（3）：107～109