【摘 要】Proteus仿真軟件的應用，能以軟代硬逼真地模擬單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的全過程，利用Proteus進行51單片機及外圍器件的仿真，實訓系統(tǒng)搭建簡單容易，仿真過程形象直觀，為MCS-51單片機教學提供了一個很好的實訓手段。

【關鍵詞】仿真 單片機 Proteus 實訓教學

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）23-0167-02

現(xiàn)有單片機電子類實驗室大多采取一種封閉式的實驗教學模式，即在規(guī)定的課堂時間內(nèi)，學生在規(guī)定的場地內(nèi)，進行規(guī)定的實驗內(nèi)容（由于實驗設備能力的限制造成）。這種封閉式的實驗教學模式，一方面由于時間及場地的限制，往往造成學生不能有足夠的時間深入了解及研究實驗的內(nèi)容，學生對實驗的興趣也被這些限制所扼殺；另一方面，固定式的驗證實驗內(nèi)容也限制了學生的思維空間，扼殺了學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。因此，其實驗效果很難提高，這種做法實際上背離了現(xiàn)代實驗教學改革中“優(yōu)化課內(nèi)，強化課外”的實驗教學意識。如果將計算機軟件的虛擬現(xiàn)實技術應用于單片機的教學過程中，利用虛擬現(xiàn)實技術的形象、生動、實在等特性，一定會對教學產(chǎn)生積極的影響。

一 Proteus介紹

Proteus是一種功能強大的電子設計自動化軟件，提供智能原理圖設計系統(tǒng)、SPICE模擬電路、數(shù)字電路及MCU器件混合仿真系統(tǒng)和PCB設計系統(tǒng)功能。其不僅可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的電路分析實驗、模擬電子線路實驗、數(shù)字電路實驗等，而且可以仿真嵌入式系統(tǒng)的實驗，其最大的特色在于可以提供嵌入式系統(tǒng)（單片機應用系統(tǒng)、ARM應用系統(tǒng)）的仿真實驗，這也是其他任何仿真軟件所不能及的。其支持單片機和周邊設備，可以仿真51系列、AVR、PIC、Motorola的68系列等常用的MCU，并提供周邊設備的仿真，如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等。在編譯方面，它也支持Keil和MPLAB等多種編譯器。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾。

Proteus實現(xiàn)單片機虛擬實訓系統(tǒng)的優(yōu)點具有以下優(yōu)點：

（1）多功能型實驗室。其不僅可以仿真電路分析實驗、模擬電子線路實驗、數(shù)字電路實驗，而且可以仿真嵌入式系統(tǒng)的實驗，其最大的特色在于可以提供嵌入式系統(tǒng)（單片機應用系統(tǒng)、ARM應用系統(tǒng)）的仿真實驗，可以稱之為一個多功能的實驗平臺。（2）開放型實驗室。由于其硬件是基于網(wǎng)絡平臺的，如一個單位內(nèi)的局域網(wǎng)，或企業(yè)網(wǎng)，或校園網(wǎng)（或單機板，基于一臺PC）或Internet用戶。（3）先進型實驗室。多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表，如示波器、頻譜分析儀、電壓表、電流表、圖表分析、邏輯分析儀、虛擬終端等。（4）豐富的測試信號源用于電路的測試，這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。（5）先進的混合仿真系統(tǒng)（SPICE電路仿真器+數(shù)字仿真器+MCU仿真器）。（6）具有創(chuàng)新型。學生也可以在這里開展除規(guī)定實驗內(nèi)容之外的個性化實驗研究、創(chuàng)新開發(fā)研究。在這里沒有時間限制、沒有空間限制、沒有元器件及線路板的限制，人們可以展開想象的翅膀，盡情飛翔在創(chuàng)新的空間之中。（7）易管理維護。由于其核心為Proteus仿真軟件，因此，其實驗是無損耗的，其管理、維護也就是用戶帳戶的管理、軟件的安裝及更新而已。（8）低投入高回報。用戶只需建立相應的計算機網(wǎng)絡平臺（也可使用已有的計算機網(wǎng)絡平臺），外加購買一套Proteus網(wǎng)絡板軟件，少量的實驗驗證板即可，實驗室的維護費用幾乎為零。

二 Proteus工作過程

Proteus軟件與Keil單片機C語言編程軟件的結合與應用，操作如下：（1）分別安裝keil C51 v7.50軟件和proteus 7.1 SP3軟件。（2）把proteus安裝目錄下VDM5I.dl（＼Labeenter Eiectmnicsk Proteus 6Professionalh’MODELs）文件復制到Keil安裝目錄的＼C5I＼BIN目錄中。（3）編輯C51安裝目錄內(nèi)的tools.ini文件。（4）打開Proteus畫出相應的電路，在proteus菜單里DEBUG內(nèi)，選中use remote debug monitor。（5）在keil編寫MCU程序。（6）在keil中進行debug，同時在proteus中查看直觀的結果。

三 Proteus的單片機實訓教學實例

下面就以一個簡單數(shù)碼顯示程序?qū)嶒灋槔?，介紹基于Proteus的單片機實驗教學過程。

實驗任務是利用MCS-51單片機及數(shù)碼管等器件，構成一個數(shù)碼顯示系統(tǒng)。實驗要求是本實驗涉及到三個知識點：單片機最小系統(tǒng)的構成、單片機I/O口的使用以及軟件延時程序的編寫。（1）單片機最小系統(tǒng)由單片機芯片、時鐘電路以及復位電路構成。（2）I/O口使用：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，即當P1口用為輸入口時，必須先對它置“1”。若不先對它置“1”，讀入的數(shù)據(jù)可能是不正確的。

四 結論

實踐證明，Proteus是單片機應用產(chǎn)品靈活、高效、正確的設計與仿真平臺，改革了單片機應用產(chǎn)品的研發(fā)過程，為單片機應用產(chǎn)品研發(fā)提供了完整的虛擬實驗室；但因為該軟件只是比較適合在數(shù)字電路中使用，模擬電路的實訓仿真效果不是很理想，因此比較適合在單片機實訓教學普遍推廣使用。

參考文獻

[1]潘松、黃繼業(yè).EDA技術實用教程[M].北京：科學出版社，2007

[2]王金明、楊吉斌.數(shù)字系統(tǒng)設計與Verilog HDL[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002

[3]王金明.Verilog HDL程序設計教程[M].北京：人民郵電出版社，2004

[4]李俊一、牛萍娟.基于Verilog HDL設計的多功能數(shù)字鐘[J].微計算機信息，2006（4Z）

[5]方飛、謝麗春.EDA設計性實驗課教學研究——數(shù)字鐘的設計[J].曲靖師范學院學報，2005（6）

[6]趙維康、張子剛、那丹彤.基于硬件描述語言VHDL的電子時鐘設計[J].科技風，2008（7）

[7]宋翠翠、董永鑫、郭華帥等.電子時鐘仿真及其FPGA實現(xiàn)[J].中國傳媒大學學報（自然科學版），2009（1）

〔責任編輯：李錦雯〕