【摘要】本文主要分析了單片機在傳統(tǒng)教育中的不足，總結Proteus在實踐教學中的優(yōu)點，利用以一個模擬交通燈案例來分析了Protues在理實一體化教學中的應用的，實踐證明，不僅能夠提高學生的興趣，而且提高了學生的動手能力和獨立思考問題的能力。

【關鍵詞】Protues仿真軟件;理實一體化;單片機

一、傳統(tǒng)單片機教學存在的問題

單片機作為一個計算機的分支，從20世紀70年代誕生以來，廣泛的應用于工業(yè)控制、智能儀表、家用電器等各個領域。目前單片機基礎這門課程在各個高職院校的信息、自動化、機電等開設，由于單片機是具有很強的理論性和實踐性，需要有高質量的實踐環(huán)節(jié)來配合教學，然而傳統(tǒng)的單片機教學普遍存在以下的問題，制約了單片機教學的發(fā)展。

1.硬件條件跟不上。通常學校需要投入一定錢來購買單片機試驗箱，但是在使用的過程中，經常出現(xiàn)元器件的損壞，損壞后沒有得到及時的維修，影響后續(xù)學生的使用。

2.注重理論教學，實踐跟不上。在筆者讀書時，一般單片機教學都是從指令教學開始，需要很多計算機方面的知識，學生在學習過程中不僅覺得這門課程難學，而且失去了興趣，進而對單片機產生了畏懼。

3.有很多學校購買了試驗箱，試驗箱主要是演示性和驗證性，學生在學習過程中缺乏動手能力，這樣就不能培養(yǎng)學生獨立思考問題能力和解決問題能力。

基于這些問題的存在，我們將Proteus軟件引入到單片機教學中，用以改善上述的問題。

二、Proteus軟件簡介

隨著計算機技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術已經成為我們工作設計的一個重要輔助工具，市場上也出現(xiàn)了多種單片機仿真軟件，其中最著名的是Proteus仿真軟件。Proteus軟件是英國Labcenter公司1989年開發(fā)的電路分析和仿真軟件。它集原理圖設計、電路分析、仿真和PCB設計一體，配有各種信號源和電路分析所需要的虛擬儀表;具有模擬電路、數(shù)字電路、單片機應用系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)設計與仿真功能?；赑roteus的電子電路設計從根本上克服了傳統(tǒng)電子產品沒有物理原型就無法對系統(tǒng)進行測試，沒有系統(tǒng)硬件就很難對軟件進行調試的缺點。

三、Proteus在理實一體化教學中的應用

現(xiàn)我院每年的第一學年開設單片機課程，并且設為必修課程，足可以見我院對單片機教學的重視，學院每一屆都將近一千人，受教學條件的影響，實驗設備，實驗場地很難滿足這么大規(guī)模的教學，而且實踐證明，光學習理論，面對一些指令、單片機結構，而沒有實踐， 不僅學生學習沒有興趣，老師教學也缺乏熱情，嚴重影響了單片機教學。目前采用Proteus軟件結合理論教學，是實現(xiàn)單片機理實一體化教學比較理想的模式。

為了激發(fā)學生興趣，培養(yǎng)學生動手能力和獨立思考問題的能力，采用任務驅動教學，從最簡單的點亮流水燈任務開始，一步步的將學生帶入單片機的世界。從而避開一上來就講單片機的硬件結構原理，一上來就講指令系統(tǒng)匯編程序，令人枯燥的教學模式下面以其中一項驅動任務為例。

1.任務要求

要求利用單片機作為核心控制器件，設計交通燈模擬任務，要求能夠顯示紅綠黃三種燈的顏色，當綠燈亮27秒后，黃燈亮，綠燈滅，黃燈亮3秒后紅燈亮，紅燈亮7秒后熄滅黃燈繼續(xù)亮3秒，接著黃燈熄滅繼續(xù)綠燈亮，以此循環(huán)來模擬交通燈，數(shù)碼管要求顯示倒計時的數(shù)碼。本實驗運用了單片機內部的IO口，定時器中斷，數(shù)碼管動態(tài)掃描等接口知識，是一個綜合性實驗。

2.仿真電路的設計

打開Proteus軟件，在原理圖編輯窗口中繪制圖1所示。

原理圖主要電子元器件包括AT89C52，74HC138譯碼器，兩個共陰極數(shù)碼管，三個LED發(fā)光二極管。數(shù)碼管以動態(tài)掃描的方式來驅動，位選信號通過譯碼管來選擇，單片機的P1口接數(shù)碼管的管腳，P2.0，P2.1接譯碼器的低兩位，用來做數(shù)碼管的位選信號，LED發(fā)光二級管經過限流電阻接到P2.2，P2.3，P2.4口，用來模擬紅綠黃三種顏色的交通燈。

3.軟件設計

本實驗程序主要兩大模塊程序組成。由主程序模塊，定時器T0的中斷服務程序模塊。

（1）主程序模塊，主要完成系統(tǒng)任務的初始化，比如定時器中斷的初始化任務，紅黃綠交通燈的初始化，數(shù)碼管顯示的初始化。部分主程序如下：

void main（）

{

init（）//初始化定時器中斷

GREENLED=0;//點亮綠燈

while（1）{

display（num）;//數(shù)碼管顯示

}

}

（2）定時器T0中斷服務模塊。本程序利用定時器T0產生一個50ms的中斷，在中斷服務程序中累計中斷的次數(shù)，若超過20次計數(shù)一次。這樣就相當于1秒鐘就計數(shù)。中斷程序要處理的是判斷是否倒計時到3秒和0秒，在最后3秒點亮黃燈，在最后1秒還要判斷接下來是點亮紅燈還是綠燈。中斷服務程序如下：

void timer0（） interrupt 1

{

TH0=（65536-50000）/256;

TL0=（65536-50000）%256;//重新裝載計數(shù)

Count++;

if（Count==20）{//20次中斷，即1秒

num++;

if（num==3）{//判斷是否還剩3秒

YELLOWLED=0;//黃燈亮;

if（tagGR==1）{//標志位用來判斷接下來點亮的是紅燈還是黃燈

tagGR=0;

}else{

tagGR=1;

}

}

if（num==0）{//倒計時最后

num=29;//讓計時器重新開始計時

if（tagGR==1）{

REDLED=0;//點亮紅燈

}else{

GREENLED=0;//點亮綠燈

}

}

}

}

4.軟硬件結合仿真聯(lián)調

本實驗編程主要用C語言編寫，C語言的集成開發(fā)環(huán)境主要采用的是keil編譯軟件，利用keil生成的hex文件，然后將hex文件裝載到Proteus當中即可。

1）keil軟件中的設置。打開菜單欄里的“Project”，選擇“Option for Target Target1”，在對話框里選擇“output”這一欄，然后在將“Create Hex Fi”選擇上。如圖2所示。

2）Proteus軟件的設置。雙擊仿真圖上的單片機，在彈出的對話框里選擇需要加載的hex文件，即你的程序生成的文件（如圖3所示）。

圖4

3）運行軟件。點擊Proteus左下角的運行軟件（如圖4所示）。

四、結束語

將仿真軟件Proteus用于課堂教學中，可有效的克服傳統(tǒng)教學的一些不足，提高單片機教學的質量，而且有利于理實一體化的教學的設計。如果要學生真正掌握單片機，除了仿真軟件的使用，更多的是要學生能夠將單片機技術與實際結合起來，運用到實際中去才會有價值。

參考文獻

[1]江世民，黃同成.單片機原理及應用[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[2]朱玉紅，林小軍.單片機原理與接口技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[3]柯艷明.Proteus仿真軟件在單片機實驗教學中的應用[J].實驗室科學，2014，17（3）：75-78.

[4]石英.仿真技術在單片機教學中的應用[J].黃山學院報，2012，14（3）：128-130.

[5]陳炳杰，余里超.基于Proteus與Keil的虛擬實驗室構建[J].茂名學院學報，2009，19（03）：65-68.

[6]王詠梅，王印松.單片機實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室科學，2012，15（4）：25-26.

作者簡介：何旭東（1983—），湖南邵陽人，畢業(yè)天津職業(yè)技術師范大學，現(xiàn)任教于貴陽職業(yè)技術學院軌道交通分院。