基于Proteus的單片機實驗教學的研究

鄭曉霞+曹劍英

摘 要 本文分析了目前單片機實驗教學中存在的主要問題，闡述了使用Proteus軟件和編譯軟件Keil聯調的方式實現單片機系統的設計與仿真，該方法所涉及的單片機及外圍電路可以在沒有硬件的情況下進行仿真，從而能極大地方便教師的教學和增強學生的學習興趣。采用Proteus軟件進行虛擬單片機實驗，硬件投入少、實驗過程中損耗小，并且學生可以在課外自行的進行實驗，具有明顯的優勢，具有推廣價值。

關鍵詞 Proteus軟件 單片機 仿真 Keil軟件

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

傳統的單片機教學實驗中，采用硬件仿真器、實驗箱或實驗板，實驗箱上的電路已經固定了，只能起驗證實驗的作用，實驗教學一般是做驗證性實驗；學生除了上實驗課外，平時很難有做實驗的機會。單片機技術在不斷更新，設備也在不斷老化，設備維護工作量大。如果不斷的重建單片機實驗室，必將帶來資金耗費等問題。

1 Proteus軟件

Proteus軟件由Labcenter公司開發的電路仿真軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構成。前者主要采用原理布圖的方法繪制電路并進行相應的仿真，后者主要用于PCB人工或自動布線及其電路仿真。Proteus提供數千種元器件和各種虛擬儀器儀表。只需在電腦上裝上Proteus軟件，就相當于有了一個設備齊全的實驗室，可以在計算機上進行電路設計、仿真、調試。

在單片機實驗教學中引入Proteus仿真，可以使實驗內容更全面。單片機實驗包括硬件電路仿真、單片機程序編寫、實際硬件電路的搭建，對于一個實驗，學生可以使用不同的方法搭建電路，在仿真軟件上修改比較容易，可以節省大量時間，這對于擴展學生的思路和提高學習興趣有幫助，同時也可以提高學生的設計和創新能力。實驗能力的培養，是工科學生解決實際工程問題能力的重要方面，因此，Proteus仿真可以提供給學生一個自行設計和創新性設計平臺。同時引入Proteus仿真還可以降低了實驗室建設和運行成本。

利用Proteus仿真也可以培養學生的協作能力。在Proteus中進行仿真實驗時，如果所涉及到的內容比較多，幾個同學可以分工合作，各自完成其中的某一部分，因此對于鍛煉學生的團結協作能力是有好處的。這樣可以讓學生明白一個比較大的工程設計是由一個開發小組協作完成的。

2 Proteus的單片機系統及仿真

以流水燈為例介紹，使用Protues和Keil聯調方式設計與仿真過程。

2.1硬件電路設計

用8只發光二極管模擬燈，以80C51單片機的P1口控制這8只發光二極管，用單片機P1來點亮一個發光二極管。P1輸出低電平時，使發光二極管LED正向偏置，就會點亮LED燈；P1輸出高電平時，使發光二極管LED反向偏置，就會使LED燈熄滅，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。由準雙向口結構可知當P1口用作輸入口時，必須先對口的鎖存器寫“1”，若不先對它寫“1”，讀入的數據是不正確的。當P3.0=1時，發光二極管從P1.0到P1.7依次輪流點亮；當P3.0=0時，則按相反方向移動輪流點亮。 在軟件設計中應判斷P3.0位的狀態。根據不同的狀態，執行程序的不同部分，控制流水燈的顯示。

2.2用Proteus軟件仿真

經過Keil軟件編譯通過后，在ProteusISIS編輯環境中繪制仿真電路圖，將編譯好的“XM1.hex”文件分別加載到80C51里，然后啟動仿真，就可以看到交通燈，效果圖如圖2所示。

3結束語

通過以上基于Proteus軟件的流水燈仿真實驗教學，可以使學生很直觀地理解軟硬件結合的思想，有利于增強學生的感性認識，在實驗教學過程中學生普遍反映在單片機實驗中引入Proteus仿真，對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受。實踐證明，在使用Proteus進行系統仿真開發成功之后再進行事物的制作，能培養學生的學習興趣，增強學生的創新意識，提高學生的實際應用能力。

基金項目：集寧師范學院教改課題《基于Proteus的單片機實驗教學的研究》編號：JGKT2015040。

參考文獻

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