Proteus在《單片機原理與應(yīng)用》跨校修讀課程中的應(yīng)用

魏偉　任艷　趙育霆

課題來源：2018年遼寧省教育改革項目-優(yōu)質(zhì)教學資源建設(shè)與共享項目《<單片機原理與應(yīng)用>跨校修讀課程教學模式研究與實踐》，項目編號48;2018年遼寧省教育改革項目-一般項目《虛擬仿真技術(shù)在電子類課程教學中的應(yīng)用與實踐》，項目編號882。

摘要：跨校修讀作為一種“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的新型教學模式，能夠加強區(qū)域各高校間的資源互補，促進教育質(zhì)量提升。由于近期疫情的原因，各高校普遍采用網(wǎng)絡(luò)授課的模式，對實踐教學產(chǎn)生較大影響。因此，本文介紹了虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，將Proteus仿真軟件融入到《單片機原理與應(yīng)用》跨校修讀課程的在線理論與實踐教學環(huán)節(jié)中，有效提高教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：跨校修讀;單片機;虛擬仿真;Proteus

中圖分類號：TP368.1-4;G434文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）07-0118-01

Abstract：As a new teaching mode of "Internet + education"， inter-school study can strengthen the resource complementation among regional colleges and universities and promote the improvement of education quality. Due to the recent epidemic， online teaching has been widely adopted in colleges and universities， which has a great impact on practical teaching. Therefore， this paper introduces the advantages of virtual simulation technology and integrates the Proteus simulation software into the online theoretical and practical teaching of the cross-school courses of "Principles and Applications of Single Chip Microcomputer" to effectively improve the teaching quality.

Key words：inter-school study;Single chip microcomputer;Virtual simulation;Proteus

引言：跨校選課，是近幾年對于教學改革模式的深入研究與探討，可以有效整合區(qū)域內(nèi)優(yōu)質(zhì)的教育教學資源，滿足高校學生多樣化學習和發(fā)展的需要，讓更多的學生能夠享受到更優(yōu)質(zhì)的教育資源和教學服務(wù)。由課程主講教師與選用課程學校的任課教師組建教學團隊，探索數(shù)字化教學資源共享框架下的智慧學習，基于傳統(tǒng)教學課堂探索合理開展在線教學[1]。

隨著虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)的不斷成熟，其在教學應(yīng)用過程的作用備受關(guān)注[2]。尤其是電子信息類專業(yè)，課程龐雜，各科所需理論知識關(guān)聯(lián)性、銜接性、實踐性較強，再加上科學技術(shù)發(fā)展日新月異，實驗設(shè)備推陳出新，周期較短，高校的實驗室建設(shè)往往更新?lián)Q代不夠及時，影響教學質(zhì)量。

《單片機原理與應(yīng)用》是一門實踐性較強的專業(yè)課程，涉及到的實驗設(shè)計環(huán)節(jié)相對較多，并且尤為重要。本文結(jié)合Keil C51和Proteus軟件，提出將虛擬仿真技術(shù)的教學方法應(yīng)用于跨校修讀課程的在線教學——以電子打鈴器的設(shè)計為例，推動跨校選課線上線下“混合式”教學模式改革，激發(fā)學生學習的積極性、主動性，從而不斷提升教學水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1Proteus簡介

Proteus是著名的EDA軟件，其最大特點是對單片機及其外圍器件進行仿真，包括LCD液晶屏，數(shù)碼管，矩陣鍵盤等。其功能還包括原理圖的繪制，代碼調(diào)試，外圍電路協(xié)同仿真等，可以一鍵切換PCB，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計，是世界上唯一將電路仿真軟件，PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三者合一的設(shè)計平臺。

2Proteus在單片機仿真中的應(yīng)用實例

對于剛接觸單片機課程的學生來說，由于缺乏相關(guān)實踐經(jīng)驗，不能很好地將理論與實驗設(shè)計相融合，實驗比較枯燥，難以理解。利用Proteus仿真軟件，可以由教師實時對單片機進行仿真演示。學生方便靈活地利用仿真軟件來設(shè)計單片機系統(tǒng)，對電路設(shè)計的合理性進行理論驗證，節(jié)省制板過程，高效修改電路的設(shè)計，同時不會產(chǎn)生元器件的損耗[3]。本文通過電子打鈴器的實例對Proteus的仿真效果進行介紹。

2.1電子打鈴器程序設(shè)計。本實例設(shè)計通過LCD1602液晶顯示當前的時間和選擇的模式，通過六個按鍵調(diào)節(jié)當前的時間和定時打鈴的時間，當達到設(shè)定值時單片機會控制蜂鳴器發(fā)出響鈴聲音。通過Keil軟件對單片機的源程序進行編輯，并編譯生成.Hex文件。

2.2電子打鈴器硬件系統(tǒng)設(shè)計。當編譯完成后，在Proteus中繪制硬件電路圖，首先運行Proteus軟件，新建一個文件，并在右上角的窗口中選擇所需的元器件，電子打鈴器是以AT89C51單片機為主控芯片，通過LCD1602液晶屏顯示當前數(shù)據(jù)信息，通過按鍵對數(shù)據(jù)信息進行修改，將時間數(shù)據(jù)存儲到DS1302時鐘芯片中，實現(xiàn)掉電走時功能。將編譯好的源程序加載到Proteus軟件的虛擬單片機中，設(shè)置參數(shù)后運行。

2.3實驗結(jié)果。在program file中添加編譯好的.hex文件，并在Clock Frequency中設(shè)置晶振頻率為11.0592MHz，單機OK即可。回到Proteus界面后再單擊運行按鈕，可以看到以下仿真結(jié)果：

可以看到，每個管腳旁都有一個顯示框，紅色代表該管腳輸出為高電平，藍色方框代表該管腳輸出為低電平，直觀顯示出單片機引腳的輸出狀態(tài)，方便后續(xù)對單片機的運行情況進行分析，并且可以在液晶屏上顯示當前的運行結(jié)果。在其界面上顯示有當前的日期和時間以及星期等信息，在屏幕的右下方有模式設(shè)置，在實際硬件制作中只需按此電路設(shè)計連接即可。

3結(jié)語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，建立網(wǎng)絡(luò)平臺，使教育教學管理日漸程序化、規(guī)范化是大勢所趨[4]，跨校修讀也正是基于此而不斷日益發(fā)展與完善。通過跨校修讀也加強了區(qū)域內(nèi)院校的合作與互通，促進各學校資源的有效共享。本文將Proteus仿真軟件應(yīng)用于《單片機原理與應(yīng)用》的跨校修讀課程中，完成單片機系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計、源代碼調(diào)試與仿真，為在線課程中單片機電路設(shè)計提供方便、快捷的新思路，能有效解決理論課程與實踐環(huán)節(jié)相脫離的問題，提高在線授課的效率。

參考文獻：

[1]叢俏.基于高校教育資源共享的跨校修讀研究[J].淮陰師范學院學報（自然科學版），2020，19（02）：167-169+177.

[2]朱文博，陳龍，崔怡，戚麗杰.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的機械制圖教學[J].教育教學論壇，2014（09）：57-58.

[3]高志遠.虛擬仿真技術(shù)在單片機原理及其應(yīng)用教學中的應(yīng)用分析[J].中國教育技術(shù)裝備，2019（12）：31-33.

[4]譚冬平.高職跨校選修網(wǎng)絡(luò)平臺學分互認體制的建設(shè)研究[J].課程教育研究，2016（11）：42-43.

作者簡介：魏偉（1986-），男，漢族，遼寧沈陽人，講師，研究方向：教學模式研究。