Proteus仿真在微機(jī)原理及接口技術(shù)課程中的應(yīng)用

宋公飛 孫寧 陳逸菲 楊樂

摘 要：針對(duì)高校的微機(jī)原理與接口技術(shù)課程，分析了在傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題；介紹了將Proteus軟件應(yīng)用在微機(jī)原理與接口技術(shù)課程中進(jìn)行仿真教學(xué)的觀點(diǎn)和方法。通過仿真實(shí)例表明利用Proteus軟件能改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：微機(jī)原理及接口技術(shù)；Proteus軟件；仿真教學(xué)

中圖分類號(hào)：G423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-9214（2016）06-0112-01

1.引言

在傳統(tǒng)的微機(jī)原理與接口技術(shù)課堂教學(xué)過程中，由于該課程所涉及的內(nèi)容具有一定難度、知識(shí)面比較廣泛、講解實(shí)例較為抽象，也沒有有效的演示方法，所以，大部分學(xué)生就不能很快的理解課程內(nèi)容。對(duì)于比較復(fù)雜的電路，僅僅通過板書畫圖的方法既耗時(shí)又費(fèi)力；即使使用PPT進(jìn)行課堂演示，也不能清晰的顯示電路功能效果， 所以這種教學(xué)方法的效率是比價(jià)低的[1]。主要體現(xiàn)在：（1） 實(shí)驗(yàn)路線固化。（2） 實(shí)驗(yàn)箱個(gè)數(shù)有限。（3） 實(shí)驗(yàn)箱使用時(shí)間有限。（4） 因?yàn)殡娮釉骷菀讚p耗，如果每次實(shí)驗(yàn)課都讓學(xué)生直接使用電子元器件操作，不符合現(xiàn)在的提倡的節(jié)能、環(huán)保要求。

2.Proteus軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter electronics 公司出版的EDA工具軟件。和其它單片機(jī)仿真軟件不一樣的是，它不但能夠仿真單片機(jī)CPU的工作情況，還能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。所以，在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。在某種意義上說，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。Proteus軟件不但提供了豐富的虛擬儀器資源，也提供了一套仿真圖表顯示功能，可以把線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來[2]。因此，Proteus軟件在微機(jī)原理與接口技術(shù)課程的教學(xué)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3.Proteus仿真在微機(jī)原理與接口技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

采用 Proteus仿真軟件，利用其動(dòng)態(tài)仿真的優(yōu)勢(shì)，不僅可以在課堂上一邊講解一些必要的理論知識(shí)，一邊進(jìn)行實(shí)例演示，并針對(duì)性地展示各基本模塊的硬件連線和軟件控制的方法，做到理論結(jié)合實(shí)踐，呈現(xiàn)給學(xué)生直觀、清晰的認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)過程中，Proteus 仿真軟件恰當(dāng)?shù)目朔擞布?shí)驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)固定、資源有限等缺點(diǎn)，提供大學(xué)生更多實(shí)踐與鍛煉的機(jī)會(huì)，讓他們能夠在掌握各接口芯片使用方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)，培養(yǎng)了整機(jī)概念、創(chuàng)新思維以及軟硬件開發(fā)的綜合能力[3]。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

（1） 教學(xué)效率的顯著提高。 通過使用Proteus仿真軟件不僅能很好的提高教學(xué)效果而且增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。在課堂上，通過仿真一些學(xué)生比較關(guān)心、關(guān)注的電子產(chǎn)品功能或者生活中比較常見的一些交通工具、電子顯示屏等比較有吸引力的產(chǎn)品，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的理解而且切切實(shí)實(shí)的提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，還能容納一些新知識(shí)和內(nèi)容，給教學(xué)實(shí)踐帶來很多新思路和方法，大大提高了教學(xué)效果[4]。

（2） 學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在微機(jī)原理與接口技術(shù)的教學(xué)過程中引入Proteus 仿真技術(shù)，不僅克服了原有硬件實(shí)驗(yàn)箱是成品，學(xué)生很難參與其中的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和擴(kuò)展設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，而且給學(xué)生提供了一個(gè)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的開放平臺(tái)。學(xué)生可以在其他地方仿真學(xué)習(xí)，而不拘束于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。

（3） Proteus仿真軟件在虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。主要體現(xiàn)：圖文與聲像并茂的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。為了很好的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與效果，虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建和仿真，不僅充分利用了Proteus自身的動(dòng)態(tài)仿真特性，而且還可以充分利用 Flash 等多媒體模擬技術(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容的模擬化。便捷的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)監(jiān)督和作業(yè)批改。學(xué)生通過登錄學(xué)校指定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在虛擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)視頻和觀看動(dòng)畫演示過程中，會(huì)穿插一些與其觀看內(nèi)容相關(guān)的測(cè)試題目，只要學(xué)生回答題目的問題就可以觀看下一步的學(xué)內(nèi)容，與此同時(shí)，對(duì)于這樣的答題和學(xué)習(xí)過程相互融合的教學(xué)方法，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就能記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)過程起到監(jiān)督管理的作用。此外，學(xué)生使用Proteus仿真軟件完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)可以把實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖和相關(guān)代碼在線提交給老師，老師就可以通過在線運(yùn)行的方式檢查實(shí)驗(yàn)作業(yè)并批改。良好的師生在線交互設(shè)計(jì)。提高教學(xué)效果、提升學(xué)習(xí)氛圍的關(guān)鍵是及時(shí)、友好的交互設(shè)計(jì)。虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)對(duì)在線論壇模塊里設(shè)置討論組，老師和學(xué)生通過多人一組的形式在組內(nèi)在線討論交流[5]。

4.結(jié)束語

使用Proteus仿真軟件進(jìn)行電路仿真，一方面學(xué)生只有清晰地理解接口芯片的工作原理和端口尋址，才能完成實(shí)驗(yàn)所需的仿真電路設(shè)計(jì)，這樣就可以很好的教授給學(xué)生大量的教學(xué)信息，學(xué)生可以參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，這樣就更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；另一方面仿真實(shí)驗(yàn)節(jié)約了很多高昂的實(shí)驗(yàn)儀器費(fèi)用，打破了實(shí)驗(yàn)開設(shè)的時(shí)間和空間限制，給學(xué)生更多實(shí)踐和鍛煉的機(jī)會(huì)，為實(shí)踐性教學(xué)帶來了很大的靈活性。

（作者單位：南京信息工程大學(xué)信息與控制學(xué)院）

基金項(xiàng)目：南京信息工程大學(xué)教學(xué)改革研究課題項(xiàng)目（2015JY049，2015JY050）

參考文獻(xiàn)：

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[2]李現(xiàn)國，張艷. Proteus 仿真在微機(jī)原理及接口技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，27（ 12） ：125 -127.

[3]李新光.微機(jī)原理與接口實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2009，4（4）：44-45

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[5]吉向東，李新鄂. 基于 Proteus 的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)仿真[J]. 信息技術(shù)，2010（ 2） ：36 -39，44.