基于Proteus的MCS—51單片機實訓教學研究

【摘 要】Proteus仿真軟件的應用，能以軟代硬逼真地模擬單片機應用系統開發的全過程，利用Proteus進行51單片機及外圍器件的仿真，實訓系統搭建簡單容易，仿真過程形象直觀，為MCS-51單片機教學提供了一個很好的實訓手段。

【關鍵詞】仿真 單片機 Proteus 實訓教學

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）23-0167-02

現有單片機電子類實驗室大多采取一種封閉式的實驗教學模式，即在規定的課堂時間內，學生在規定的場地內，進行規定的實驗內容（由于實驗設備能力的限制造成）。這種封閉式的實驗教學模式，一方面由于時間及場地的限制，往往造成學生不能有足夠的時間深入了解及研究實驗的內容，學生對實驗的興趣也被這些限制所扼殺；另一方面，固定式的驗證實驗內容也限制了學生的思維空間，扼殺了學生創新思維能力的培養。因此，其實驗效果很難提高，這種做法實際上背離了現代實驗教學改革中“優化課內，強化課外”的實驗教學意識。如果將計算機軟件的虛擬現實技術應用于單片機的教學過程中，利用虛擬現實技術的形象、生動、實在等特性，一定會對教學產生積極的影響。

一 Proteus介紹

Proteus是一種功能強大的電子設計自動化軟件，提供智能原理圖設計系統、SPICE模擬電路、數字電路及MCU器件混合仿真系統和PCB設計系統功能。其不僅可以仿真傳統的電路分析實驗、模擬電子線路實驗、數字電路實驗等，而且可以仿真嵌入式系統的實驗，其最大的特色在于可以提供嵌入式系統（單片機應用系統、ARM應用系統）的仿真實驗，這也是其他任何仿真軟件所不能及的。其支持單片機和周邊設備，可以仿真51系列、AVR、PIC、Motorola的68系列等常用的MCU，并提供周邊設備的仿真，如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等。在編譯方面，它也支持Keil和MPLAB等多種編譯器。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節的矛盾。

Proteus實現單片機虛擬實訓系統的優點具有以下優點：

（1）多功能型實驗室。其不僅可以仿真電路分析實驗、模擬電子線路實驗、數字電路實驗，而且可以仿真嵌入式系統的實驗，其最大的特色在于可以提供嵌入式系統（單片機應用系統、ARM應用系統）的仿真實驗，可以稱之為一個多功能的實驗平臺。（2）開放型實驗室。由于其硬件是基于網絡平臺的，如一個單位內的局域網，或企業網，或校園網（或單機板，基于一臺PC）或Internet用戶。（3）先進型實驗室。多種現實存在的虛擬儀器儀表，如示波器、頻譜分析儀、電壓表、電流表、圖表分析、邏輯分析儀、虛擬終端等。（4）豐富的測試信號源用于電路的測試，這些測試信號包括模擬信號和數字信號。（5）先進的混合仿真系統（SPICE電路仿真器+數字仿真器+MCU仿真器）。（6）具有創新型。學生也可以在這里開展除規定實驗內容之外的個性化實驗研究、創新開發研究。在這里沒有時間限制、沒有空間限制、沒有元器件及線路板的限制，人們可以展開想象的翅膀，盡情飛翔在創新的空間之中。（7）易管理維護。由于其核心為Proteus仿真軟件，因此，其實驗是無損耗的，其管理、維護也就是用戶帳戶的管理、軟件的安裝及更新而已。（8）低投入高回報。用戶只需建立相應的計算機網絡平臺（也可使用已有的計算機網絡平臺），外加購買一套Proteus網絡板軟件，少量的實驗驗證板即可，實驗室的維護費用幾乎為零。

二 Proteus工作過程

Proteus軟件與Keil單片機C語言編程軟件的結合與應用，操作如下：（1）分別安裝keil C51 v7.50軟件和proteus 7.1 SP3軟件。（2）把proteus安裝目錄下VDM5I.dl（＼Labeenter Eiectmnicsk Proteus 6Professionalh’MODELs）文件復制到Keil安裝目錄的＼C5I＼BIN目錄中。（3）編輯C51安裝目錄內的tools.ini文件。（4）打開Proteus畫出相應的電路，在proteus菜單里DEBUG內，選中use remote debug monitor。（5）在keil編寫MCU程序。（6）在keil中進行debug，同時在proteus中查看直觀的結果。

三 Proteus的單片機實訓教學實例

下面就以一個簡單數碼顯示程序實驗為例，介紹基于Proteus的單片機實驗教學過程。

實驗任務是利用MCS-51單片機及數碼管等器件，構成一個數碼顯示系統。實驗要求是本實驗涉及到三個知識點：單片機最小系統的構成、單片機I/O口的使用以及軟件延時程序的編寫。（1）單片機最小系統由單片機芯片、時鐘電路以及復位電路構成。（2）I/O口使用：P1口是準雙向口。它作為輸出口時與一般的雙向口使用方法相同，即當P1口用為輸入口時，必須先對它置“1”。若不先對它置“1”，讀入的數據可能是不正確的。

四 結論

實踐證明，Proteus是單片機應用產品靈活、高效、正確的設計與仿真平臺，改革了單片機應用產品的研發過程，為單片機應用產品研發提供了完整的虛擬實驗室；但因為該軟件只是比較適合在數字電路中使用，模擬電路的實訓仿真效果不是很理想，因此比較適合在單片機實訓教學普遍推廣使用。

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〔責任編輯：李錦雯〕