【浅谈Proteus在单片机教学中的应用】单片机应用设计200例

【浅谈Proteus在单片机教学中的应用】单片机应用设计200例 【摘 要】将Proteus引入到单片机的教学中，不仅解决了理论教学过程中进行课堂演示难的问题，而且能使学生摆脱单片机硬件实验室，在课余时间有一个动手的平台进行单片机系统的软硬件设计，极大的提高了理论教学的效果和学生的动手能力。 【关键词】Proteus；单片机教学 自单片机问世以来，广泛地应用于工业检测、数据采集、自动控制等领域，如今单片机控制系统已经成为一种常规的控制工具，单片机应用这门课程也成为各大专院校机电类专业的重要的专业课程。本课程具有较强的实践性，而且高职高专学校又以培养技术应用能力为主，这就对高职高专学校的单片机教学提出了更高的要求。 一、目前单片机教学中存在的问题 （1）理论教学。教学过程中许多理论知识点难以用描述性的语言表达清楚，即使采用了多媒体教学也很难直观的反映实质性的教学内容。若做课堂演示实验，则需仅准备过程非常繁琐而且学生很难看清楚实验现象，教学效果不佳。（2）实践教学。仅仅利用实践课时间学好单片机是远远不够的，学生还应在课后花大量的实践去研究。但单片机实验所必需的设备PC机、仿真器、和配套实验箱等价格不菲，让学生都各自配备一套显然不现实。另外，有些学校基于单片机实验室建设成本高，所以配备的设备不足、落后现象时有存在。且由于单片机技术的不断更新和设备本身的不断老化及损坏，实验仪器也会很快落后。 二、Proteus仿真软件简介 Proteus软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的EDAI工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成。其中的ISIS是一款电子系统仿真平台软件，ARES则是一款高级的布线软件，它集成了高级原理图布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计。这款软件的特点如下：（1）软件能实现单片机仿真与SPICE 电路仿真相结合。Proteus 除了支持单片机及其外围电路的仿真外，还支持模拟电路仿真、数字电路仿真。同时还带有各种虚拟仪器，例如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。（2）软件支持主流的单片机仿真。Proteus 支持的单片机类型很多，包括68000 系列、8051系列、AVR 系列、PIC 系列以及各种外围芯片。相比之下， 通常用的单片机实验板只能支持51 系列和其它很少的一小部分芯片。（3）软件提供有调试功能。Proteus 的仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，而且还支持第三方软件编译和调试环境。如支持使用广泛的KEIL 编译器的联调。 三、Proteus在教学中的应用 （1）Proteus在理论教学中的应用。以往的单片机教学过程中，理论教学与实践教学是分开的。课堂上只讲授理论知识，而单片机的相关应用只能在实验室中才能得到验证。这样的课堂教学内容比较抽象，讲授的内容基本上是纸上谈兵，学生很不容易理解，也不易于激发学生的学习兴趣，教学效果不好。在引入Proteus仿真软件后，教师在备课时就可以针对本堂的授课内容，事先准备好相关的案例，并可以用Proteus完成电路绘制、程序编写及调试，然后在课堂上给学生进行仿真演示。单片机的案例形象化，使原来只能在实验室中才能看到的实验现象在课堂上就能直观地呈现在学生面前。（2）Proteus在实践教学中的应用。单片机系统的设计离不开硬件和软件两大模块的支持，其中硬件电路设计这部分既是我们实验教学的一个难点又是一个重点。传统的实验教学主要使用的是单片机实验箱，这些设备主要的外围电路都已经搭建完成，学生只需要做一些基本的线路连接就可以，不需要自己来进行电路的设计与调试，学生的创新能力和实践动手的能力得不到充分的锻炼。而把Proteus引入到实践教学当中形成虚拟实验室有着传统实验室无法比拟的优点。首先，虚拟实验室可以及时更新，这使得课程实验项目能够紧跟工程技术的发展，不断地进行调整和优化，使学生学到更多的实用技术。其次，采用虚拟实验环境进行实验，学生首先要在理解硬件模块设计原理的基础上进行电路原理图的绘制，而后编写属于自己的控制程序，加载、仿真运行，对电路和程序进行反复调试，才能完成一次完整的实验。这样的实验过程非常接近于实际系统的开发过程，因此更有利于学生掌握单片机系统设计的方法。再者，采用虚拟实验环境，还可以在没有实际电路的情况下，利用仿真环境和仿真仪器仪表进行电路和程序的调试，对设计的限制少，给学生的发挥空间大，易于在实践教学中采用。最后，虚拟实验环境的搭建只需要在一台计算机上安装Proteus软件即可，便于学生的课外自学提高，有效地解决实践教学学时有限的问题，为学生更多的实践锻炼和知识探索提供了有利的条件。 将Proteus软件引入到单片机的教学中，不仅解决了理论教学过程中进行课堂演示实验难的问题，而且使学生能够摆脱单片机硬件实验室，在课余时间有一个动手的平台