彭莉++石紅

摘要：針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，提出Proteus仿真教學(xué)，并以電容充放電、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、基于AT89C51的動(dòng)態(tài)顯示電路為例，分別闡述了Proteus仿真軟件在計(jì)算機(jī)電路分析、計(jì)算機(jī)電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)課程改革中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Proteus仿真;電容充放電電路;六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器;基于AT89C51的動(dòng)態(tài)顯示電路

中圖分類號(hào)：G648 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2014）22-0005-02

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，而傳統(tǒng)的教學(xué)往往受到硬件資源、開發(fā)平臺(tái)等條件的限制，實(shí)驗(yàn)單一，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生沒有足夠的創(chuàng)新空間，很難達(dá)到所需的教學(xué)目的。Proteus軟件具有強(qiáng)大的功能，它集電路設(shè)計(jì)、制版及仿真等多種功能于一身，能對(duì)計(jì)算機(jī)電子技術(shù)涉及的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，還能對(duì)各種微處理器及接口電路進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試，節(jié)約了大量開發(fā)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)成本低廉。

1.Proteus在《計(jì)算機(jī)電路分析》課程中的運(yùn)用

以電容充放電電路入手，通過(guò)電路仿真觀察其電流流向和燈的亮滅。

1.1 電容充電的效果。單擊運(yùn)行按鈕，仿真開始，用鼠標(biāo)單擊圖中的開關(guān)，先把電容與電源接通，能清楚地看到電容充電的效果，如圖1所示。充電時(shí)間常數(shù)為1秒，在充電過(guò)程中，能直觀地觀察電流表與電壓表讀數(shù)的變化，電流的方向及電容充電過(guò)程中電荷的極性，經(jīng)過(guò)3～5秒，充電結(jié)束后，電容兩端的電壓為12V，相當(dāng)于一個(gè)12V的電源。

1.2 電容放電的效果。然后撥動(dòng)開關(guān)，將電容與燈接通，如圖1所示。由于放電時(shí)間常數(shù)為0.01秒，放電過(guò)程較短，所以觀察到的燈亮的時(shí)間很短，但如果增大放電時(shí)間常數(shù)，由于電阻的增加，不易觀察到燈亮的效果。

圖1 圖2

在運(yùn)行過(guò)程中可以很方便地來(lái)回?fù)軇?dòng)開關(guān)及修改電阻、電容的參數(shù)，很直觀地觀察充放電的時(shí)間及效果，免去了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)重新更換元件、重新接線的煩瑣。

2.Proteus在《計(jì)算機(jī)電子技術(shù)》課程中的運(yùn)用

以計(jì)算機(jī)電子技術(shù)中經(jīng)典的數(shù)字鐘的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器為例，學(xué)習(xí)74LS90芯片的應(yīng)用，說(shuō)明Proteus在計(jì)算機(jī)電子電路的分析和設(shè)計(jì)中的強(qiáng)有力的輔助作用。

電路如圖3所示， U2為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，作為六十進(jìn)制的個(gè)位，Q3端接到U1的時(shí)鐘端，U1的Q2、Q1端反饋回來(lái)接入R0（1）、R0（2）作為清零信號(hào)，使U1為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，作為六十進(jìn)制的十位，由U1、U2構(gòu)成六十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，由于U2外接1S的時(shí)鐘信號(hào)，所以該電路是數(shù)字鐘的計(jì)秒電路。

修改U2接1min的時(shí)鐘信號(hào)，很容易地將電路改為數(shù)字鐘的計(jì)分電路，同樣地用兩片74LS90可以接成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，也就是計(jì)時(shí)電路。

3.Proteus在《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)》課程中的運(yùn)用

在圖3中，采用LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，但每顯示一位數(shù)字都需要一個(gè)74LS47驅(qū)動(dòng)電路，在數(shù)字鐘電路中，時(shí)、分、秒共有六位，即需要六個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)顯示電路，使電路變得煩瑣，在單片機(jī)中可采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，利用人眼的視覺暫留，編寫相應(yīng)的控制程序，達(dá)到多位顯示的目的，使電路變得簡(jiǎn)單清晰。

3.1 四位的動(dòng)態(tài)顯示電路

3.2 程序設(shè)計(jì)

ORG 00h

SJMP START

ORG 30h

START： MOV P1，#0FFH

MOV P2，#0FFH

ST1 ： MOV R0，#1

MOV R1，#0FEH

ST2：MOV A，R0

LCALL SEG7

MOV P2，A

MOV A，R1

MOV P1，A

LCALL DLY

MOV P1，#0FFH

INC R0

INC R0

CJNE R0，#9H，ST3

SJMP ST1

ST3： MOV A，R1

RL A

MOV R1，A

SJMP ST2

DLY： MOV R7，#20

MOV R6，#0

DLY1： DJNZ R6，$

DJNZ R7，DLY1

RET

SEG7： INC A

MOVC A，@A+PC

RET

DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H

DB 99H，92H，82H，0F8H

DB 80H，90H，88H，83H

DB 0C6H，0A1H，86H，8EH

4.結(jié)束語(yǔ)

利用Proteus軟件參與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程的教學(xué)，使學(xué)生參與到電路仿真設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)中，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。并且，仿真使實(shí)驗(yàn)開設(shè)的時(shí)間和空間非常靈活，節(jié)約了大量的實(shí)驗(yàn)儀器。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周潤(rùn)景，張麗娜，基于Proteus 的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[2] 岳東海，基于Proteus的虛擬實(shí)驗(yàn)室在實(shí)踐性教學(xué)中的應(yīng)用[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，6（3）：47-49