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        中職電子教學中Proteus的應(yīng)用

        2014-04-17 08:20:16李先成LIXiancheng
        價值工程 2014年14期
        關(guān)鍵詞:搶答器單片機電路

        李先成LI Xian-cheng

        (重慶市三峽水利電力學校,重慶 404100)

        (Chongqing Three-gorges Water Conservancy and E1ectric Power Schoo1,Chongqing 404100,China)

        0 引言

        在中職電工基礎(chǔ)、電子線路和電子技能實訓等課程的教學中,往往需要學生搭制電路。傳統(tǒng)的方法是根據(jù)原理圖購買元器件,制板,焊接,調(diào)試,最后進行測試觀看實驗效果,如果元件參數(shù)選擇不當達不到實驗要求,就必須重新選擇元件,然后進行焊接,這個過程就要反復進行,這樣不僅費時、費力而且費用也高。而軟件就從根本上解決了這一難題,通過將Proteus仿真軟件引入到電子專業(yè)中,對一些電學定律,電路實驗進行仿真教學,幫助學生理解電學的有關(guān)原理,電路實驗現(xiàn)象,運用顏色、圖形、運動圖象、聲音等多種手段,將無法觸摸、難于理解的電學概念和電路實驗現(xiàn)象真實化和形象化,解決中職電子教學中存在的學生學習困難,學習積極性不高的問題,以提高學生學習的自覺性。根據(jù)多年從事電子教學的經(jīng)驗:在教學中引入Proteus仿真軟件,通過其仿真功能,幫助學生理解電學中的有關(guān)定理,電路實驗現(xiàn)象從而提高學生學習積極性。

        1 Proteus軟件簡介

        Proteus軟件是由英國Labcentere1 ectronics公司開發(fā)的EDA工具軟件,它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及外圍器件,是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。Proteus軟件包括原理圖編輯(SCH)、印制電路板(PCB)布線、電路仿真(VSM)等功能,而這里主要使用其仿真功能,在沒有實驗電路板的情況下可以代替實驗電路板,仿真效果與實際電路實驗效果基本一致,可以大大的節(jié)約辦學成本,提高辦學效率和教學質(zhì)量。

        2 直流電路的Proteus仿真教學

        基爾霍夫節(jié)點電流定律是電工基礎(chǔ)很重要的一個知識點,現(xiàn)在通過Proteus仿真軟件來畫一個三條支路兩個網(wǎng)孔的直流電路來驗證基爾霍夫節(jié)點電流定律的正確性,為了便于學生理解在電路的三條支路中串入了三個直流電流表,通過直流電流表可以直觀的看到各個支路電流的關(guān)系,然后用Proteus軟件的仿真功能來對這個電路進行仿真。

        2.1 電路原理圖(圖1)

        2.2 電路圖的組成圖1中有三條支路對應(yīng)有三條電流分別為I1、I2、I3,其中 I1、I2為流入節(jié)點A,I3為流出節(jié)點 A,根據(jù)基爾霍夫節(jié)點電流定律,流入節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和,那么應(yīng)該有I1+I2=I3,下面通過閉合開關(guān)來看一下實驗效果。

        2.3 電路仿真后的效果(圖 2)

        2.4 仿真后的實驗總結(jié) 通過對該電路仿真我們看到 I1=9.94A,I2=-4.94A,I3=5.00A。不難看出:I1+I2=I3,即9.94A+(-4.94A)=5.00A。從而通過該電路驗證了基爾霍夫節(jié)點電流的正確性。

        圖1 開關(guān)未閉合

        圖2 開關(guān)閉合

        3 單片機的仿真教學

        如果只是在電工基礎(chǔ)、電子線路和電子技能實訓等課程中應(yīng)用Proteus,那真是大材小用了,Proteus的應(yīng)用還有單片機的仿真,它支持51系列,AVR,PIC等單片機的仿真,還提供了大量的測試儀器儀表,如邏輯分析儀,虛擬終端,SPI調(diào)試器,I2C調(diào)試器,多通道示波器,頻率計等。而在中職教學上現(xiàn)在很多中專學校都已經(jīng)開設(shè)了單片機這門課程,所以下面以八路搶答器為例來進行單片機仿真教學。

        3.1 八路搶答器設(shè)計說明 只要主持人按下復位按鈕,數(shù)碼管就顯示“0”表示可以開始搶答,一旦有搶答信號,就立即判斷出是哪一位選手最先搶答的,隨即把相應(yīng)的位號送至數(shù)碼管顯示,并對其后的搶答信號不再響應(yīng),同時蜂鳴器持續(xù)間隔鳴響,給出聲音提示信號,當主持人按下復位按鈕發(fā)出復位信號后開始下一輪搶答。

        3.2 在Proteus上畫出八路搶答器電路原理圖(圖3)

        3.3 在Kei1 C中編寫八路搶答器程序,并生成八路搶答器.HEX文件,下載到芯片里。

        圖3 八路搶答器電路原理圖

        3.4 電路仿真后的效果 單擊開始仿真,其仿真結(jié)果如圖4所示。從圖4中學生可以看到當按下該按鈕后電路開始運行仿真,首先按下主持人復位按鈕,然后在按第6個按鈕,此時數(shù)碼管上會顯示“6”這個數(shù)字,其他按鈕按下電路不會響應(yīng),并且能聽到電腦所接的音響會發(fā)出持續(xù)間隔鳴響。在單片機教學中,由于單片機的軟硬件相關(guān)性,學生往往感到學起來很困難,軟件與硬件可能不配套,而應(yīng)用Kei1與Proteus進行結(jié)合使用,這個問題就迎刃而解,大大提高了學習的速度。

        圖4 第6位選手按下時的仿真效果

        4 Proteus對教學以及設(shè)備設(shè)施提出了新的要求

        一件創(chuàng)新的工具將會改變?nèi)说墓ぷ髁晳T,同樣一個好的軟件,也會改變?nèi)说膶W習習慣,在中職電子教學中引入Proteus后,對教學過程,設(shè)備設(shè)施提出了新的要求。

        ①全面解決中職電子各專業(yè)的實驗實習問題。Proteus可以應(yīng)用在電工基礎(chǔ),電子線路,電子技能實訓,單片機原理與接口電路,電子測量,電子電路設(shè)計等學科。對于每一個相關(guān)電路都可以搭建電路來仿真,仿真效果與實際效果一樣,克服教學中硬件電路固定,學生不能改,實驗內(nèi)容固定的局限性,同時擴展學生思路,提高學生學習主動性。②硬件投入少,經(jīng)濟。使用真實儀器,維護成本高,還怕學生搞壞。采用軟件方式進行教學更省時省力。③學生可自行實驗,鍛練解決實際工程的問題的能力。④應(yīng)用Proteus教學最低要求要有投影儀,最好還有相配套的機房。

        [1]周潤景,張麗娜.基于Proteus的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006.

        [2]聶廣林,任德齊.電子技術(shù)基礎(chǔ)(第二版)[M].重慶:重慶大學出版社,2001.

        [3]曾祥富,蘭永安.電工基礎(chǔ)(第二版)[M].重慶:重慶大學出版社,2001.

        [4]朱國興.電子技能與訓練[M].北京:高等教育出版社,1996.

        [5]郭天祥.51單片機C語言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

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