甘 輝 王奎奎 呂美妮 詹麗萍

(梧州學(xué)院電子與信息工程 廣西 梧州 543002)

SP原理及應(yīng)用課程是機電一體化專業(yè)的一門技術(shù)專業(yè)課，課程要求學(xué)生能夠掌握DSP芯片的原理以及能夠完成簡單的電路設(shè)計，從而進一步培養(yǎng)學(xué)生軟件編程及調(diào)試能力。但DSP芯片的原理內(nèi)容比較抽象，學(xué)生了解困難，課程需要學(xué)生積極思考并結(jié)合大量的實驗實訓(xùn)來幫助學(xué)生理解所要學(xué)習(xí)的知識。DSP實訓(xùn)課上使用的實驗箱所設(shè)計的實驗內(nèi)容固定且基本都是驗證性的。學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)手冊簡單的下載程序驗證現(xiàn)象，這種驗證性的實驗教學(xué)限制了學(xué)生思考，不利于綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對這些問題，在實踐教學(xué)中引入Protues軟件進行仿真實驗，Protues是單片機系統(tǒng)仿真軟件，可以對單片機系統(tǒng)進行硬件設(shè)計和軟件仿真[1]。實驗過程中學(xué)生根據(jù)實驗原理在Protues軟件上親自搭建電路，根據(jù)需求修改電路，有助于學(xué)生理解電路原理。

圖一 定時器仿真電路圖

1.Protues 在DSP原理及應(yīng)用課程中的應(yīng)用

圖二 虛擬示波器觀察端口定時翻轉(zhuǎn)波形

定時器是DSP芯片學(xué)習(xí)過程中的重點和難點。首先通過講解工作任務(wù)：通過DSP定時器來獲取準(zhǔn)確的定時?？梢酝ㄟ^定時器定時溢出中斷反轉(zhuǎn)GPIO端口觀察實驗現(xiàn)象，當(dāng)定時時間比較短人眼無法辨別時，采用Protues軟件中虛擬示波器[2]來觀察所設(shè)置的定時參數(shù)是否準(zhǔn)確。學(xué)生通過Protues軟件設(shè)計該系統(tǒng)的硬件電路如圖1所示。然后講解DSP的定時器由一個16位的預(yù)分頻器和32位的遞減計數(shù)器組成。定時時間采用如下公式：定時時間T=(周期+1)*(預(yù)分頻+1)。以定時1毫秒為列：假設(shè)時基頻率為60MHz，要定時1ms，預(yù)分頻設(shè)置為59，那么定時器計數(shù)頻率將為1MHz,即定時器計數(shù)一個脈沖為1μs。通過以上公式確定定時器周期應(yīng)該為999。啟發(fā)學(xué)生根據(jù)公式要定時1ms有很多種方法并可以通過按鍵靈活的設(shè)置定時器的分頻數(shù)值和周期來實現(xiàn)。最終通過Protues的虛擬示波器可以清楚觀察定時后GPIO端口反轉(zhuǎn)的波形從而驗證定時的時間?？梢暬^察結(jié)果如圖二所示。

2.Protues 軟件在教學(xué)中的意義

DSP原理及應(yīng)用是一門實踐性非常強的課程，實驗尤為重要。使用Protues軟件仿真[3]能自主完成原理設(shè)計到程序編程調(diào)試整個過程，借助Protues中的虛擬儀器將實驗現(xiàn)象可視化，打破了傳統(tǒng)試驗箱無法根據(jù)編程思路靈活修改電路的局限性。DSP仿真試驗箱價格較貴，尤其是仿真器，經(jīng)常拔插和錯誤接線容易損壞試驗箱。利用軟件仿真不用擔(dān)心試驗器材的損壞，降低了實驗成本，同時打破了空間的限制，學(xué)生電腦裝有軟件，隨時隨地可以設(shè)計電路并編程調(diào)試驗證實驗想法，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

3.總結(jié)

本文討論了DSP原理及應(yīng)用課程在傳統(tǒng)教學(xué)遇到的困難以及使用Protues軟件方便高效的輔助實驗教學(xué)。通過DSP芯片定時器的配置作討論，展現(xiàn)了Protues在教學(xué)中的優(yōu)勢：在課堂上可以根據(jù)編程思路靈活修改電路，快捷使用各種虛擬儀器，將實驗結(jié)果可視化，加深學(xué)生對實驗原理的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。