Proteus软件在“单片机原理及应用”课程中的作用分析

Proteus软件在“单片机原理及应用”课程中的作用分析

作者：郭宇

来源：《读写算》2011年第32期

【摘 要】“单片机原理及应用”课程是一门注重理论联系实践的课程，该课程传统的教学模式存在着许多不足，针对这些不足，本文分析了将Proteus软件引入该课程的理论和实验教学中的作用。

【关键词】单片机传统教学 proteus软件 实验教学

“单片机原理及应用”课程是一门理论联系实践的课程，注重培养学生利用知识解决实际问题的能力。该课程是高校工科类专业课程设置中较重要的专业课，一般教学大纲中安排的是60学时，其中根据该课程的知识点将其分为50学时的理论课和10学时的课内实验。另外根据该课程的特点和教学需求还设置了“单片机课程设计”。虽然针对该课程设置了如此多的理论学时和实验学时但学生仍然说该课程难理解、枯燥、不容易掌握。

Proteus软件在该课程实验环节的应用起到了重要作用，很好的提高了该课程的教学效果，发挥了重要作用。

1、“单片机原理及应用”课程传统教学方法中的不足 （1）理论教学部分的不足

该课程中需要理解的编程语句、各种芯片的工作原理、芯片的引脚功能、芯片间的电路搭建方法等理论知识占据了大部分课时。大量的课堂原理讲解往往已经使同学们应接不暇了，加之课堂理论知识的配套实验也是验证性的实验，许多同学还是没有掌握该课程的重要内容。在理论知识的讲解过程中虽然我们已经引入了多媒体课件的教学方法，但还是不能直观的展现单片机的实例，也只能是利用图片来展示，还是比较枯燥。 （2）实验教学部分的不足

“单片机原理及应用”课程应该是注重实践增强学生动手能力，所以需要安排充足的实验环节。但由于单片机实验室设备成本高，技术发展快，设备型号更新快等特点，学校也不可能做到及时的提升实验室层次。所以实验室保证正常教学质量已经存在一定的难度，更不用说对单片机教学的加深及拓展。

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另外目前市场上的单片机实验设备多为箱式的成品，学生在实验过程中也很难了解到设计的细节，因此不利于学生创新能力的发挥。 （3）“课程设计”教学环节中的不足

当“单片机原理及应用”课程教学任务完成之后，为了使同学们能够理论联系实际，增强动手能力，提高综合能力，我们还会开设基于单片机的“课程设计”。单片机系统设计包括硬件、软件、及综合调试三个步骤。在传统的的方法中，综合调试步骤需要在硬件制作完成的条件下才能进行。如果硬件在设计、制版、元件焊接过程中有错误或有更新，就需要重新再做，这样就在时间和经济投入上带来很多麻烦。 2、Proteus软件的特点

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Protues提供了丰富的资源：

(1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。

（2）Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

（4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

软件仿真：支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。 （1）提供软件调试功能

（2）提供丰富的外围接口器件及其仿真

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RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。这样很接近实际。在训练学生时，可以选择不同的方案，这样更利于培养学生。 （3）提供丰富的虚拟仪器

利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性，培养学生实际硬件的调试能力。（4）具有强大的原理图绘制功能电路功能仿真:

在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 3、将Proteus软件引入到“单片机原理及应用”课程中的作用

将Proteus仿真软件引入到“单片机原理及应用”课程教学，具有比较明显的优势，主要表现在以下两个方面：

（1）在理论教学环节。采用 Proteus 仿真软件进行理论教学，只需要将此软件安装到计算机上就可以在课堂上进行教学演示，实现可视化教学，提高学生的学习兴趣，使理论课程不再枯燥，易于学生掌握理论知识。

（2）在实验、实践教学环节。采用 Proteus 仿真软件进行实验教学，硬件投入减少，节约成本。在传统的单片机实验教学中，硬件电路将单片机的CPU和具体的接口电路固定起来。但在实际教学中，要改变设计要求就一定要更改硬件电路，这样就会造成较大的投入和器件储备。而采用 Proteus 仿真软件进行教学，突破了实验箱存在的硬件电路固定、更改不便的限制，学生可以根据不同的设计要求，在计算机proteus软件中任意修改硬件电路，设计开发过程实现零成本。 4、结束语

笔者将Proteus软件应用于“单片机原理及应用”课程教学，大大提高了学生的学习兴趣，收到了良好的教学效果。使学生不受实验设备和成本的限制，可以随时随地进行单片机的学习，Proteus软件发挥了重要作用，大大提高了学生的单片机开发能力。 参考文献

[1] 冯友谊·Proteus 软件仿真技术在单片机教学中的应用[J]. [2] 张建华,靳婷·Proteus软件在单片机教学中的应用.

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