余勝謝莉

（湖南人文科技學(xué)院物理與信息工程系 湖南 婁底 417000）

0 引言

單片機(jī)是電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門軟件和硬件相結(jié)合并以軟件為主的實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能起著重要作用。通過單片機(jī)來開發(fā)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行、造價(jià)較低、性能可靠，廣泛用于現(xiàn)實(shí)生活中的方方面面，應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛。但單片機(jī)這門課程涉及的知識(shí)點(diǎn)多，難度比較大，對(duì)大部分學(xué)生來說，學(xué)好單片機(jī)有很多困難[1]。

在傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)當(dāng)中還存在有如下問題。

（1）課堂教學(xué)中，由于單片機(jī)所涉及的硬件較多，特別是講解集成芯片時(shí)，需要記憶性的知識(shí)點(diǎn)比較多，而老師又不能通過實(shí)例來演示相關(guān)內(nèi)容的實(shí)用性，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的積極性不高，取得的教學(xué)效果不理想。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，許多高校的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室都是采用公司已經(jīng)做好的實(shí)驗(yàn)箱，然后根據(jù)試驗(yàn)箱所提供的資料完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。由于在實(shí)驗(yàn)過程中，大多數(shù)學(xué)生僅僅是根據(jù)電路圖完成連線和把提供的源代碼燒錄到芯片內(nèi)，導(dǎo)致這樣的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的鍛煉非常有限。

為此，針對(duì)上述問題，本文在單片機(jī)的教學(xué)過程中引入仿真軟件Proteus來輔助教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。

1 Proteus軟件在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

Proteus是由英國(guó)Labcenter公司研發(fā)的電路虛擬仿真軟件，可以在沒有實(shí)際硬件的條件下，利用計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)硬件和軟件同步仿真，并可將仿真結(jié)果用于真實(shí)設(shè)計(jì)[2]。這樣，不但簡(jiǎn)化了單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的過程和提高了設(shè)計(jì)效率，還大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。

Proteus提供了一個(gè)界面非常友好的人機(jī)交互式集成環(huán)境ISIS，設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大，Proteus的特點(diǎn)是[3]。

（1）具有很強(qiáng)的原理圖繪制功能和PCB板的制作。

（2）具有模擬電路和數(shù)字電路的仿真，單片機(jī)和其它外圍電路組成系統(tǒng)的仿真，SPI調(diào)試器，鍵盤和顯示系統(tǒng)仿真等功能。

（3）可以使用的虛擬儀器有:電流表、電壓表、邏輯分析儀、虛擬示波器、虛擬信號(hào)發(fā)生器、SPI調(diào)試器等。

（4）當(dāng)前支持的單片機(jī)型號(hào)有:8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列等以及各種外圍集成芯片。

（5）提供軟件調(diào)試功能，同時(shí)也支持Keil等第三方軟件的編譯和調(diào)試環(huán)境。

2 Proteus單片機(jī)教學(xué)實(shí)例

下面通過仿真實(shí)例“0-9數(shù)字顯示”講述Proteus軟件在單片機(jī)課程教學(xué)中的應(yīng)用。

2.1 原理圖繪制

首先啟動(dòng)Proteus ISIS Professional，在各元件庫中選取電阻R、電容C、晶振CRYSTAL、單片機(jī) AT89C51、總線驅(qū)動(dòng)器74LS245、8×8點(diǎn)陣顯示等元器件。然后在原理圖編輯窗口中畫出如圖1所以的電路原理圖，并修改相關(guān)元器件的參數(shù)值。

在圖1中，C1，C2和X1構(gòu)成時(shí)鐘振蕩電路，振蕩頻率為12Mhz，C3和R1組成上電復(fù)位電路，P0口、P3口和總線驅(qū)動(dòng)器一起控制8×8點(diǎn)陣的顯示。

圖1 簡(jiǎn)易數(shù)字顯示器設(shè)計(jì)

2.2 編譯，調(diào)試和仿真

用Proteus現(xiàn)實(shí)單片機(jī)仿真中，需要.Hex文件將硬件電路圖和軟件程序代碼結(jié)合起來，而.Hex文件的生成可以由Keil編譯器生成。生成.Hex文件后，在Proteus中加載.Hex文件即完成了Proteus和Keil的關(guān)聯(lián)。

點(diǎn)擊Proteus界面下方開始按鈕開始仿真，8×8點(diǎn)陣將從0到9循環(huán)顯示，點(diǎn)擊停止按鈕停止仿真。在仿真過程中，每個(gè)元件的管腳旁邊有一個(gè)小正方形，藍(lán)色表示低電平，紅色表示高電平，灰色表示懸空。可以根據(jù)各個(gè)管腳顏色的變化情況，對(duì)程序的運(yùn)行正確與否做出本的判斷。

3 結(jié)束語

利用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)單片機(jī)仿真教學(xué)，可以加深對(duì)基本原理、概念的理解和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能有效提高教學(xué)效果。但Proteus是一個(gè)虛擬開發(fā)軟件，對(duì)實(shí)際電路還不能做到完全百分之百的準(zhǔn)確性。因此，在教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中，要用Proteus仿真和實(shí)驗(yàn)裝置相結(jié)合，才能達(dá)到最佳效果。

［1］曾燕,賈振國(guó).Proteus仿真技術(shù)的單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版，2011,12(1):132-134.

［2］徐愛鈞.單片機(jī)原理實(shí)用教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011:253-265.

［3］方天鴻.Proteus在單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].孝感學(xué)院學(xué)報(bào)，2007,6:156-158.