基于Proteus的單片機一體化思路

張　寧

（濟寧技師學院電氣工程系，山東濟寧 272000）

基于Proteus的單片機一體化思路

張寧

（濟寧技師學院電氣工程系，山東濟寧 272000）

單片機在集成度、功能、性能、體系結構方面都有了飛速發展，已能集成一個完整的功能強大、性能優良的計算機應用系統。隨著經濟的發展，單片機的應用越來越廣泛了，并逐漸進入了各行各業。單片機課程是各類院校機械類、電氣與電子信息類、計算機類各專業的重要技術基礎課程。但在教學中由于受實驗條件和學時的限制，很難實現理論與實踐的一體化教學。本文詳細分析了單片機傳統理論和實訓教學存在的問題、PROTEUS軟件及其優勢，并以流水燈控制為例介紹了運用PROTEUS軟件的單片機一體化教學過程。該方法可加深學生對單片機的理解，提高教學效果，激發學生的學習興趣，培養學生軟硬件綜合開發能力。

單片機 Proteus 仿真

單片機課程是各類院校機械類、電氣與電子信息類、計算機類各專業的重要技術基礎課程［1］。但在教學中由于受實驗條件和學時的限制，很難實現理論與實踐的一體化，學生動手實踐的參與度較低，教學效果并不理想。為此，本文提出將國內外單片機開發者日漸廣泛使用的嵌入式單片機仿真軟件Proteus與單片機教學緊密結合，提出了單片機一體化思路。

1　單片機傳統教學存在的問題

1.1理論教學存在的問題

由于單片機課程本身比較抽象、較難理解，枯燥的理論知識很容易讓學生喪失學習興趣。所以在教學中往往采用實驗箱進行演示教學。但這種方法效果往往不是很好:（1）演示很浪費時間，影響教學效率和教學進度；（2）實驗箱內的元器件較小，演示起來很難讓所有學生都觀察到實驗效果；（3）學生無法了解硬件電路的實際情況。

1.2實訓存在的問題

目前實訓課大多使用集成度很高的實驗箱，學生通過下載相關程序和簡單地連接幾根導線就可以完成實訓任務。因此，該方法的弊端顯而易見:（1）實驗箱、仿真器價格昂貴、維護工作量較大；（2）實驗箱的資源有限；（3）由于實驗箱的高度集成學生搞不清楚硬件原理及設計步驟，硬件設計技能得不到鍛煉。

2　Proteus軟件及其優勢

Proteus嵌入式系統仿真與開發平臺是目前最先進、最完整的嵌入式系統設計與仿真平臺。它支持多種型號單片機，并且支持與當前流行的單片機開發環境連接調試的軟硬件仿真系統［2］。Proteus軟件真正實現了在沒有目標原型的情況下對系統進行設計、測試與驗證。

Proteus仿真軟件應用到單片機教學中，可將理論與實踐相結合實現單片機一體化教學，具有積極意義。

（1）促進了單片機一體化教學的實現。Proteus仿真軟件使單片機教學中理論與實踐的相結合成為可能。理論知識的講解結合仿真借助多媒體呈現給所有學生，使知識更易于理解與接受；學生可以運用Proteus進行單片機設計。

（2）能夠實現硬件、軟件、系統的一體化仿真。Proteus與Kiel相結合構建虛擬系統可實現仿真，并使軟硬件的仿真與調試脫離了實物。降低了設計難度、開發成本。

（3）豐富了教學內容。實訓內容克服了實驗箱內外圍電路的限制，使實訓內容與工程實際應用更貼近。

（4）增強了學生的自主參與性。學生親自參與硬件電路設計、元器件選型、軟件設計等工作，鍛煉了軟硬件開發能力。

（5）克服了時間和地域的限制，為學生自主學習、開發提供了平臺。學生可以根據自己的興趣愛好開展自己感興趣的設計項目。

3　采用Proteus的一體化思路

教學中應首先講解與課程相關的理論知識。然后，根據這些理論知識運用Proteus向學生演示軟硬件設計開發、調試、仿真的全過程。最后合理地布置實訓任務。下面以流水燈控制［3］為例介紹運用Proteus的一體化思路。

3.1理論知識介紹

首先向學生介紹MCS—51單片機外部總線的擴展、程序存儲器的擴展、存儲器的綜合擴展及相關指令，為流水燈控制設計做好理論鋪墊。然后提出流水燈控制的設計任務并對任務進行分析。

3.2硬件電路設計

打開PROTEUS軟件將出現ISIS窗口，該窗口可用于設計實現與仿真。在該窗口下按設計與實現需要從PROTEUS庫中提取設計與實現所需要的元器件:AT89C51單片機、74LS373、6264發光二級管、電阻、電容添加到元器件列表區，然后放置到ISIS編輯區中，設置好屬性及合理布局后進行電路連接就完成了硬件電路的繪制。

3.3軟件設計與實現

在Keil開發環境下，采用匯編語言編輯程序，并編譯生成流水燈控制的目標代碼文件（LSD.hex），供后續仿真使用。

3.4系統仿真分析

在ISIS原理圖中右鍵單擊 AT89C51將其選中，再左鍵單擊，則彈出“Edit Component”對話框，在“Program File”選項中輸入它的目標代碼文件“LSD.hex”，并在“Clock Frequency”框中輸入晶振頻率，單擊“OK”按鈕就完成了仿真設置。點擊ISIS下方的仿真運行按鈕即可實現流水燈的實時仿真。

3.5布置實訓任務

根據以上所學內容讓學生運用Proteus設計自定義控制規律的流水燈，并形成書面報告。

4　結語

本文以流水燈控制為例介紹了Proteus軟件在單片機一體化教學中的應用。可見，Proteus豐富了教學內容、改善了教學手段、提高了教學效果，可以有效地將理論與實踐相結合實現單片機課程的一體化教學，為單片機課程的理論與實訓教學、學生的自主學習開發提供新的平臺。使學生的獨立操作能力、主動性、積極性和創造性都得到發揮，從而提高學生的動手能力和創新能力使其真正成為符合市場需求的一流技能人才。

［1］林立.單片機原理與應用M］.北京：電子工業出版社，2009，07.

［2］朱清慧，張鳳蕊 等.Proteus教程—電子線路設計、制版與仿真［M］.北京：清華大學出版社，2011.

［3］朱春萍.MCS—51單片機應用技術［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2008，05.

［4］劉心紅，郭福田，孫振興，曾麗.Proteus仿真技術在單片機教學中的應用［J］.實驗技術與管理，2007，24（3）：96-98.

張寧（1985—），女，山東濟寧人，濟寧技師學院助理講師，碩士學歷。