文/劉淑芬

傳統(tǒng)的單片機實驗教學模式是用仿真器加實驗板加編譯軟件的模式，在這種模式下學生做實驗硬件電路是事先固定好的，不能由學生來設計硬件電路，學生最多只能編程序，并調試程序，但是掌握單片機應該是一半電路設計，一半是編程序，所以傳統(tǒng)的實驗模式不能讓學生有全面的動手鍛煉的機會，尤其硬件的設計方面，而基于Proteus仿真軟件的實驗模式就能夠很好的解決這個問題。在課堂教學中和課程設計等環(huán)節(jié)引入Proteus仿真軟件同樣也能起到很好的作用。

1 Proteus仿真軟件簡介

PROTEUS 軟件是英國Labcenter Electronics 公司開發(fā)的一款仿真軟件?？梢栽O計電路原理圖，PCB版圖，還可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：

（1）可以對單片機進行完整的仿真。RS232動態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；

（2）可以對各種模擬電路、數(shù)字電路等各種外圍電路進行仿真，有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。

（3）支持各種單片機類型及各個廠家的單片機和DSP芯片。

（4）支持大量的存儲器芯片。總之，該軟件是一款集單片機和SPLCE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，是其他任何一款軟件都不能比的。

2 實驗教學模式介紹

在基于Proteus仿真軟件的實驗教學模式中，教師只要布置任務，硬件電路設計和軟件設計都由學生自主完成，這樣可以給學生很大的自主發(fā)揮的余地，有利于對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，例如在做數(shù)碼管顯示這個實驗時，教師可以讓學生自己根據(jù)自己所掌握的程度選擇用一個數(shù)碼管或多個數(shù)碼管，自己選擇用共陽數(shù)碼管或共陰數(shù)碼管，自主選擇靜態(tài)顯示模式或動態(tài)顯示模式，或者學生可以選擇由淺入深做多種嘗試，這樣學生的動手能力和創(chuàng)新能力會得到很大的發(fā)揮，因為是他自己設計的電路，在編制程序時他會思路更加清晰，因為軟件設計是建立在硬件設計基礎之上的，是相輔相成的。

以前基于硬件的實驗方式在做實驗之前要求學生預習，通常學生只能看看指導書，實驗的過程只能想象一下。而在引入PROTEUS軟件以后，學生就可以在宿舍里自己的電腦上用PROTEUS軟件進行仿真實訓，先設計硬件，再設計軟件，到軟硬件的聯(lián)合調試都可以親手提前做一遍，等到了實驗室，學生就可以通過實物電路進行電路的驗證。以此種方式進行實訓的話，學生對整個實訓的原理、過程和現(xiàn)象就有一個深刻的認識和理解，各種燈亮的效果，顯示器顯示數(shù)字等等，效果很好。在單片機綜合實訓和畢業(yè)設計中，要求學生根據(jù)自己的課題先在PROTEUS軟件上進行仿真設計，在運行正確無誤以后，再購買電子器件進行硬件的搭建、軟件編程和最后的調試，最后完成一件真實的作品。以此種方式可以節(jié)省因方案不正確改電路所造成的投入浪費，也可以大大縮短開發(fā)設計的時間，學習和工作效率大大提高。

3 基于Proteus仿真軟件的課堂教學模式

上課前，教師先根據(jù)教學內容準備好硬件和軟件的PROTEUS仿真模型，在課堂上，在大屏幕上運行出所需要產生的結果，比如數(shù)碼管的顯示，比如流水燈，比如交通燈，比如矩陣式鍵盤，使學生看到實實在在的運行現(xiàn)象或結果，讓學生產生一種好奇感。教師還要提出與課堂內容相關的幾個問題，讓學生帶著問題思考剛剛看到的結果是如何產生的；然后，學生帶著興趣和問題聽課，教師圍繞剛剛看到的效果以及知識點講解效果就比較好；理論知識點講完以后，再把硬件設計原理和軟件設計流程給學生講授清楚，這樣學生按照老師講授的知識點加以消化，在此基礎上再在PROTEUS中做出剛才的效果就比較容易理解和接受了。

比如在講授數(shù)碼管顯示內容時可以多做幾個仿真，有靜態(tài)顯示，有動態(tài)顯示，還有BCD碼顯示等。結合仿真效果給學生講解編程時的不同方法，這樣會使學生深刻理解數(shù)碼管使用的方法，如圖1、2分別是幾種不同數(shù)碼管仿真運行效果。

圖1：BCD數(shù)碼管靜態(tài)顯示仿真

圖2：多位數(shù)碼管動態(tài)顯示

4 結束語

單片機的教學中引入PROTEUS軟件是非常能夠提高教學效果的，另外在畢業(yè)設計、電子競賽中也有許多課題要使用單片機，單片機課堂上學生學會了使用PROTEUS軟件，在這些教學活動中學生就會自覺使用這個工具，這會起到事半功倍的效果。PROTEUS 軟件不僅可以用于單片機的教學，同樣可以用于數(shù)電、模電、電路分析、嵌入式系統(tǒng)等等課程的教學。