劉力　林喆

摘 要：單片機原理與應(yīng)用課程是實踐性較強的課程。本文針對單片機理實一體化教學(xué)中面臨的問題，提出一種新穎的教學(xué)形式，以設(shè)計交通燈的單片機理實一體化教學(xué)項目為例，對實現(xiàn)方法進行探索，闡述了采用Proteus仿真平臺的單片機系統(tǒng)設(shè)計、電路實現(xiàn)、程序編寫及調(diào)試的方法。驗證了系統(tǒng)的功能，做為單片機理實一體化教學(xué)項目的可行性。以Proteus進行虛擬實驗，可以在單片機理實一體化教學(xué)中靈活應(yīng)用，并可作為學(xué)生課程設(shè)計的重要手段。

關(guān)鍵詞：Proteus 單片機 交通燈 理實一體化

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0171-02

Abstract：Single chip microcomputer principle and application course is a practicalcourse. In this paper， aiming at facing SCM integration of theory and practice ，we propose a novel form of teaching.The design of traffic lights SCM integration of theory and practice of teaching project as an example of implementation method to explore ， elaborated using Proteus simulation platform SCM system design， circuit implementation ， programming and debugging methods. Verify the functionality of the system ， as the feasibility of single-chip integration of theory and practice of teaching projects.

Keywords：Proteus； SCM ； traffic lights

當(dāng)前，以單片機作為微控制系統(tǒng)的核心的技術(shù)應(yīng)用廣泛。為滿足社會對該領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需要，國內(nèi)各院校都將單片機課程作為理工科電類學(xué)生的必修專業(yè)課程之一。該課程實踐性較強，普通的固定模塊實驗箱不能達到培養(yǎng)學(xué)生動手設(shè)計能力的理想授課效果。

該文以Proteus和KEIL軟件相結(jié)合，以交通燈實驗項目為例，對這種教學(xué)、實驗的方法進行了探索。

1 Proteus軟件和KEIL軟件簡介與聯(lián)調(diào)

1.1 Proteus軟件

Proteus軟件是英國 Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件[1-2]。它的主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)目前主流單片機產(chǎn)品的系統(tǒng)仿真。另外，軟件支持wave及Keil等第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，有著強大的原理圖的繪制功能，可以實現(xiàn)仿真的在線調(diào)試[3]。

1.2 Keil軟件

Kei1是美國Keil Software公司出品的MCS-51系列編譯軟件[4]。是目前國內(nèi)外最流行的單片機開發(fā)軟件，能夠兼容單片機C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil提供了包括C編譯器、連接器、宏匯編、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器的整套完整的開發(fā)方案，通過集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合[5]。

1.3 Proteus與KEIL的聯(lián)調(diào)

在KEIL項目和Proteus項目選擇相應(yīng)的設(shè)置即可實現(xiàn)Proteus與KEIL的聯(lián)調(diào)[6][7]。在單片機的仿真調(diào)試中，Keil作為軟件編輯和編譯的工具[8-9]。Proteus作為硬件仿真和調(diào)試的工具。目前，也可應(yīng)用Proteus和Keil的聯(lián)調(diào)工具vdmagdi實現(xiàn)聯(lián)調(diào)。

2 基于Proteus的交通燈實驗項目

2.1 控制要求

使用LED模擬交通燈信號，邏輯電平開關(guān)控制，設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)。東西方向車道與南北方向車道交叉組成十字路口，東西方向是主道，南北方向是支道。設(shè)計要求如下：

（1）正常時段

①東西方向車道放行60 s，綠燈常亮54 s，綠燈閃爍3 s，黃燈常亮3 s。

②南北方向車道放行30 s，綠燈常亮24 s，綠燈閃爍3 s，黃燈常亮3 s。

（2）交通高峰期間

交通燈控制系統(tǒng)可使用手控開關(guān)人工改變信號燈的狀態(tài)。

①當(dāng)南北方向車道放行時，若東西方向車道有車而南北方向車道無車，按下手控開關(guān)可使東西方向車道放行15 s。

②當(dāng)東西方向車道放行時，若南北方向車道有車而東西方向車道無車，按下手控開關(guān)可使東西方向車道放行15 s。

（3）特殊情況

有緊急車輛通過時，按下開關(guān)可使東西方向車道和南北方向車道均為紅燈，禁行15 s。

2.2 硬件設(shè)計

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機，系統(tǒng)電路設(shè)計原理圖如圖1所示。

系統(tǒng)器件主要包括：AT89C51、CAP（22 pF）、CAP-ELEC（10μF）、CRYSTAL（12 MHz）、RES（10 kΨ）、電源、LED、RES。

2.3 軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括主程序、中斷服務(wù)程序等部分，程序流程圖如圖2所示（東西方向為A，南北方向為B）。

2.4 仿真結(jié)果

系統(tǒng)上電后，仿真結(jié)果達到了設(shè)計要求，并且能夠通過變換程序，達到不同的交通燈變化效果。如圖3所示。

3 結(jié)語

采用基于Proteus的交通燈單片機教學(xué)利用了軟件平臺，搭建虛擬的實驗設(shè)備，即可授課演示，又可實驗使用，具備高職院校理實一體化課程教學(xué)要求，是教學(xué)方法和模式的變革。學(xué)生可以利用Proteus仿真平臺，按自己的設(shè)計興趣獨立設(shè)計電路、驗證設(shè)計要求，充分調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

參考文獻

[1] 張婧武，周靈彬.單片機系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[2] 劉心紅，郭福田，孫振興，等.PROTEUS仿真技術(shù)在單片機教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2007，24（3）：96-98，102.

[3] 李紹靜，王承明.高校創(chuàng)新型MCS-51單片機虛擬實驗室的建設(shè)與應(yīng)用[J].價值工程，2012，31（35）：241-243.

[4] 孫云龍.Proteus仿真軟件在DIY創(chuàng)新實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子制作，2014（17）：88-89.