开放式PROTEUS仿真与创新实验室的建设方案

1、开放式开放式 ProteusProteus 仿真与创新实验室仿真与创新实验室 建设方案建设方案 广州市风标电子技术有限公司广州市风标电子技术有限公司 目目 录录 1.1.引言引言.3 2.2.现有实验室存在的问题现有实验室存在的问题.3 2.12.1不利于管理及维护不利于管理及维护.3 2.22.2不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资.3 2.32.3不利于提高实验效果不利于提高实验效果.3 2.42.4实验内容彼此孤立，不利于培养学生实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品从概念到产品“认识的形成认识的形成.3 2.52.5不

2、利于开展创新性研究不利于开展创新性研究.4 2.62.6不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力.4 3.3.PROTEUSPROTEUS 实验室建设的必要性实验室建设的必要性.4 3.13.1PROTEUSPROTEUS 实验室概念实验室概念.4 3.23.2PROTEUSPROTEUS 仿真软件简介仿真软件简介.4 3.33.3PROTEUSPROTEUS 实验室的优点实验室的优点.5 4.4.PROTEUSPROTEUS 实验室架构实验室架构.6 4.14.1平台架构平台架构.6 4.24.2资源架构资源架构.6 4.34.3实验内容架构实验内容架构.

3、7 4.44.4PROTEUSPROTEUS 实验室架构的优点实验室架构的优点.8 4.54.5基于基于 PROTEUSPROTEUS 实验室的实验实例实验室的实验实例.9 5.5.现有现有 PROTEUSPROTEUS 实验室使用效果分析实验室使用效果分析.13 6.6.实验室典型配置方案与价格实验室典型配置方案与价格.14 7.7.建成后本开放实验室特色建成后本开放实验室特色.14 7.17.1涵盖了整个电子信息工程的实验过程涵盖了整个电子信息工程的实验过程.14 7.27.2涵盖了从涵盖了从 8 8 位，位，1616 位到位到 3232 位的主流处理器的仿真与开发平台位的主流处理器的仿真

4、与开发平台.14 7.37.3网络化、虚拟化与开放性网络化、虚拟化与开放性.14 7.47.4实验教学以软件仿真为主，以硬件验证为辅实验教学以软件仿真为主，以硬件验证为辅.15 7.57.5实验室集经济性与先进性为一体实验室集经济性与先进性为一体.15 8.8.PROTEUSPROTEUS 大学计划服务大学计划服务.15 附录附录 1 1 PROTEUSPROTEUS DESIGNDESIGN SUITESUITE 介绍介绍.16 附录附录 2 2 PROTEUSPROTEUS 教学支持箱介绍教学支持箱介绍.17 附录附录 3 3 PROTEUSPROTEUS 软件与软件与 EDAEDA 的关

5、系的关系.22 附录附录 4 4 PROTEUSPROTEUS 实验室与现有各类实验箱的关系实验室与现有各类实验箱的关系.23 1.1. 引言引言 随着电子技术的不断发展, 电子类课程在高教中的地位日趋重要。而作为 该类课程教学重要组成部分的实验教学，也越来越受到了人们的重视。它对于 提高教学质量，培养学生的实际动手能力及创新思维能力具有无可比拟的作用。 长期以来，高教研究者、工作者一直为此探索，并希望找到一个行之有效的方 法。为此，人们借助现有的电子技术手段，建立了多种门类的实验平台（如电 路分析实验室、模拟电子线路实验室、数字电路实验室、信号与系统实验室等） ，并在此平台上开设了相应的实验

6、课程。尽管如此，这些措施并未达到预期的 效果。特别是在电子技术高速发展的今天，这些方法及手段已经显得不再适宜， 建立一套新的实验手段及方法已成为高教研究者、工作者的共识。 2.2. 现有实验室存在的问题现有实验室存在的问题 目前，现有的电子类实验室大多存在以下问题： 2.1不利于管理及维护 现有电子类实验室种类多、如电路实验室、电子线路实验室、数字电路实 验室、单片机实验室、微机原理实验室、ARM实验室（或嵌入式系统实验室）、 信号系统实验室、数字信号处理实验室等；在每一类实验室中，设备种类多、 数量大（如，各类信号源设备、各类测试仪器仪表、各种实验箱等）。种类繁 多的设备，加上分批进行的学生

7、实验，对于有限的师资力量而言，有效的管理 及维护无疑成为十分艰巨的任务。 2.2不利于保持实验室的先进性，也不利于保护前期的投资 由于现代电子技术的飞速发展，各种新设备、新器件层出不穷，这就往往 造成这样一种现状，某一种实验设备可能刚到用户的手中就面临落后的，就更 不用说在2-3年后被淘汰是多么的正常。因此，基于硬件设备手段建立的实验室 面临着随时可能落后的现状，要想保护其前期投资更是难上加难。 2.3不利于提高实验效果 现有电子类实验室大多采取一种封闭式的实验教学模式，即在规定的课时 时间内，学生在规定的场地内，进行规定的实验内容（由于实验设备能力的限 制造成），这种封闭式的实验教学模式，一

8、方面由于时间及场地的限制，往往 造成学生不能有充够的时间深入了解及研究实验的内容，学生对实验的兴趣也 被这些限制所扼杀。另一方面，固定式的验证实验内容也限制了学生的思维空 间，扼杀了学生创新思维能力的培养。因此，其实验效果很难提高，这种做法 实际上背离了现代实验教学改革中提出的“优化课内，强化课外”的实验教学 意识。 2.4实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品“认识的形成 现有的各种电子类教学实验，基本是进行固定程式的验证式实验，实验所 用的元器件，线路板已选好，学生所做的工作仅是对实验箱连连线，使用一下 测试仪器、仪表，建立学生的相应概念而已。很难满足现代实验教学改革提出 的三个实

9、验层次即“基础性实验、综合性实验、创新性实验”的目标，目前的 实验平台不能满足这样的训练，即：学生从有一个概念（或想法）开始，然后 着手电路原理图的设计、编写程序代码、调试、PCB设计，最后形成产品的整个 开发过程的训练。学生通过传统实验手段所得到的训练是片面的、局部的，其 对产品开发过程的认识并不深刻，这也是导致学生所学不能所用的根本原因所 在。 2.5不利于开展创新性研究 开展创新性研究的前提是实验环境的丰富资源及其灵活可变性。但目前基 于硬件的实验平台往往采取一种定式的实验或研究环境，即教师只能在有限的 几种器件或线路实验板之上进行实验内容的设定或研究，学生也同样如此，这 对于开展创新性

10、研究极为不利。 2.6不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力 学生对某一课程实验的兴趣往往需要一段较长时间的培养才能产生，但现 有的课程实验由于场地不能随时、随地对学生开放，并且开放的时间也非常有 限，这就不能激发学生的实验兴趣，另外其创新思维能力的培养也受到同样的 限制。 3.3. PROTEUSPROTEUS 实验室建设的必要性实验室建设的必要性 3.1PROTEUS 实验室概念 利用计算机仿真技术，在计算机网络平台上，学习电路分析、模拟电路、 数字电路、嵌入式系统（单片机应用系统、ARM 应用系统）、微机原理与接口 技术等课程，并进行电路设计、仿真、调试等通常在相应实验室完成的实验。 一

11、个计算机网络硬件平台（或一台计算机）、一套电子仿真软件，再加上一本 虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，即 为虚拟实验室的本质。 Proteus 实验室采用 Proteus 仿真软件和相应的硬件平台构成一个从虚拟到 实际，从软件到硬件，从概念到产品的全过程设计的多功能实验平台。它主要 用于电路分析、模拟电路、数字电路、嵌入式系统（单片机应用系统、ARM 应 用系统）等课程的实验、研究等。 3.2PROTEUS 仿真软件简介 Proteus 是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计系统、 SPICE 模拟电路、数字电路及 MCU 器件混合仿真系统和 P

12、CB 设计系统功能。其 不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等，而 且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统（单片 机应用系统、ARM 应用系统）的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及 的。例如，其支持单片机和周边设备，可以仿真 51 系列、AVR、PIC、Motorola 的 68 系列等常用的 MCU，并提供周边设备的仿真，例如 373、led、示波器等。 Proteus 提供了大量的元件库，有 RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、 部分 SPI 器件、部分 IIC 器件等。在编译方面，它也支持 Keil 和 MPLA

13、B 等多种 编译器。 3.3PROTEUS 实验室的优点 Proteus 实验室的主要优点总结如下： 1）多功能型实验室 其不仅可以仿真电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验，而 且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统 （单片机应用系统、ARM 应用系统）的仿真实验，因此，它完全可以称之为 一个多功能的实验平台。 2）开放型实验室 由于其硬件是基于网络平台的，如一个单位内的局域网、或企业网、或 校园网（或单机板，基于一台 PC）或 Internet 用户。因此其实验用户可以 不受传统实验室的时间、空间、及实验内容的限制。用户可以跨越时间、 空间及实验内容的约束，尽

14、情释放自己的实验兴趣及创新思维；此外，这 也使得设备的利用率得到最大的发挥。 3）先进型实验室 由于 Proteus 实验室主要由其 Proteus 仿真软件实现，其内置： 万种以上的元器件（数字的、模拟的、交流的和直流的）及多达 30 多个元件库； 多种现实存在的虚拟仪器仪表，如示波器、频谱分析仪，电压表、电 流表、图表分析、逻辑分析仪、虚拟终端等。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，可尽可能减少仪器 对测量结果的影响。 丰富的测试信号源用于电路的测试，这些测试信号包括模拟信号和数 字信号。 先进的混合仿真系统（SPICE 电路仿真器+数字仿真器+MCU

15、 仿真器）。 这是一个组合了 SPICE3F5 模拟仿真器核、基于快速事件驱动的数字仿真器 及 MCU 仿真器的混合仿真系统，SPICE 的使用使得您能够采用数目众多的制 造商提供的 SPICE 模型，目前该软件包含了 6000 多个模型。 这些先进的内置配备，使得其能够成为先进的实验室。 另外，软件还许可用户自己定制器件模型，英国 Labcenter 公司也能够 为用户制作，除此之外，软件的不断升级也可保证其器件模型同当今世界 的电子技术发展同步，以上所有这些均极大地保证了实验室的先进性，并 可在相当长的时间内保持其先进性。 4）创新型实验室 Proteus 仿真软件内置的丰富资源为进行创新

16、型实验研究奠定了基础。 其仪器仪表、信号源、元器件、器件模型一应俱全，教师可以在此开展创 新实验内容的研究，设计创新实验内容，学生也可以在这里开展除规定实 验内容之外的个性化实验研究、创新开发研究。在这里没有时间限制、没 有空间的限制、没有元器件及线路板的限制，人们可以展开自己想象的翅 膀，尽情飞翔在创新的空间之中。 5）易管理、维护型实验室 由于其核心为 Proteus 仿真软件，因此，其实验是无损耗的，其管理、 维护也就是用户帐户的管理、软件的安装及更新而已，这极大地降低了教 师的设备管理工作量，使得教师可以有更多的精力投入到实验内容的创新 研究之中出。 6）低投入、高回报型实验室 同传统

17、实验室建设相比，Proteus 实验室建设可以称之为低投入、高回 报型实验室。用户只需建立相应的计算机网络平台（也可使用已有的计算 机网络平台），外加购买一套 Proteus 网络板软件，少量的实验验证板即 可而已。实验室的维护费用几乎为零，同时，建立这样的实验室一个却可 以同时起到多个实验室的功效（如电路分析实验室、模拟电路实验室、数 字电路实验室、嵌入式系统实验室（单片机应用系统、ARM 应用系统）、微 机原理与接口技术实验室等）。 4.4. PROTEUSPROTEUS 实验室架构实验室架构 4.1平台架构 基于 Proteus 仿真软件的实验平台架构如下图所示： Proteus 客户1

18、Proteus 客户2 Proteus 客户n 1 2 3 4 5 6 7 8 91011 12 A B 12x 6x 8x 2x 9x 3x 10 x 4x 11x 5x 7x 1x Ethernet A 12x 6x 8x 2x 9x 3x 10 x 4x 11x 5x 7x 1x C PROTEUS 服务器 SWITCH OR HUB 校园网(或企业网) Proteus 实验室硬件平台 设计验证 实验箱 1 2 3 4 5 6 7 8 91011 12 A B 12x 6x 8x 2x 9x 3x 10 x 4x 11x 5x 7x 1x Ethernet A 12x 6x 8x 2x

19、9x 3x 10 x 4x 11x 5x 7x 1x C HUB Proteus 客户1Proteus 客户2Proteus 客户n 学生宿舍 Proteus 客户 教室 图-1 Proteus 实验室平台架构 在上图中，Proteus 实验室物理上位于其校园网内部的某一个局域网上，该 局域网上的服务器上安装 Proteus 服务器端软件，操作系统为 Windows2000 server 或 Windows2003 server，客户端 PC 上安装 Proteus 客户端软件，操作 系统为 Windows2000 professional 或 Windows2003 professional

20、.另外，需配 置少量的设计验证系统硬件，以增加学生的感官认知。 4.2资源架构 Proteus 实验室资源架构主要由：Proteus 仿真软件三大子系统+少量的设 计验证硬件组成，其构成如下图-2 所示 智能原理图 设计系统 （ISIS） 完善的 仿真系统 （VSM） PCB设计系统 （ARES） ProSPICE混混合合仿仿真真: : 基于工业标准SPICE3F5，实现数 字/模拟电路的混合仿真 超超过过000个个仿仿真真器器件件： 可以通过内部原型或使用厂家的 SPICE文件自行设计仿真器件， Labcenter也在不断地发布新的仿 真器件，还可导入第三方发布的 仿真器件； 多多样样的的激

21、激励励源源： 包括直流、正弦、脉 冲、分段线性脉冲、音 频（使用wav文件）、 指数信号、单频FM、 数字时钟和码流，还支 持文件形式的信号输 入； 丰丰富富的的虚虚拟拟仪仪器器： 13种虚拟仪器，面板操作逼 真，如示波器、逻辑分析 仪、信号发生器、直流电压 /电流表、交流电压/电流 表、数字图案发生器、频率 计/计数器、逻辑探头、虚 拟终端、SPI调试器、I2C调 试器等； 生生动动的的仿仿真真显显示示：用色点显示引脚的数字 电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结 合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用 可以使仿真更加直观、生动； 高高级级图图形形仿仿真真功功能能: :基于图标的分析

22、可 以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬 态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、 傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析； 独独特特的的M MC CU U协协同同仿仿真真功功能能： a a支持主流的MCU类型，如ARM7、8051/5、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、HC11、BasicStamp等，MCU类型随着版本升级还在继续增加； b b支持通用外设模型，如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度 计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC

23、机串口和外部电路实现双向异步串行通信； c c实时仿真支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真； d支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合， 进行高级语言的源码级仿真和调试； 原原理理图图到到PCB的的快快速速通通道道：原理图设 计完成后，一键便可进入ARES的PCB设计环 境，实现从概念到产品的完整设计； 先先进进的的自自动动布布局局/布布线线功功能能：支持器 件的自动/人工

24、布局；支持无网格自动布线或人 工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计 更为合理； 完完整整的的P PC CB B设设计计功功能能：最多可设计16个 铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边）， 灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检 查。 3D 可可视视化化预预览览 多多种种输输出出格格式式的的支支持持：可以输出多种 格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，便 利与其它PCB设计工具的互转（如protel）和 PCB板的设计和加工。 智智能能原原理理图图设设计计 丰丰富富的的器器件件库库：超过10000种元器件，可方便地创建新元件； 智智能能的的器器件件搜搜索索：通过模糊搜索可以快速

25、定位所需要的器件； 智智能能化化的的连连线线功功能能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间； 支支持持总总线线结结构构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰； 可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、 POWERPOINT等多种文档使用。 少量的 设计验 证硬件 图-2 Proteus 实验室资源架构示意图 在上图中，Proteus 仿真软件三大子系统分别为：智能原理图设计子系统 （ISIS：Intelligent Schematic Input System），混合式仿真子系统 （SPICE 电路仿真器+数字电路器+MCU 仿真器

26、），PCB 设计子系统 （ARES：Advanced Routing and Editing System）,其各个子系统中所包含的 模块见上图-2 所列，在此不再详述。 4.3实验内容架构 基于 Proteus 实验室的实验内容架构如下图-3 所示： 基 础 型 实 验 层 综合 型实 验层 创新 型实 验层 电路分析实验室模拟电路实验室数字电路实验室嵌入式系统实验室微机原理与接口技术实验室 叠 加 原 理 的 验 证 基 尔 霍 夫 定 律 的 实 验 戴 维 南 定 理 的 实 验 诺 顿 定 理 的 实 验 二 端 口 网 络 实 验 互 易 定 理 的 实 验 磁 滞 回 线 的 实

27、 验 铁 芯 互 感 耦 合 电 路 R C 文 氏 桥 网 络 实 验 R C 双 T 选 频 网 络 实 验 受 控 源 实 验 R L C 串 联 谐 振 实 验 R C 一 阶 电 路 响 应 实 验 二 阶 动 态 电 路 响 应 实 验 二 阶 网 络 状 态 轨 迹 实 验 单 级 放 大 电 路 实 验 两 级 放 大 电 路 实 验 负 反 馈 放 大 电 路 实 验 射 极 跟 随 器 实 验 差 动 放 大 电 路 实 验 比 例 求 和 运 算 电 路 实 验 积 分 与 微 分 电 路 实 验 波 形 变 换 电 路 实 验 有 源 滤 波 器 实 验 电 压 比 较

28、 器 实 R C 正 弦 波 振 荡 器 实 验 集 成 功 率 放 大 器 实 验 集 成 稳 压 器 实 验 L C 振 荡 器 及 选 频 放 大 场 效 应 管 实 验 可 控 硅 实 验 电 流 电 压 转 换 电 路 实 验 电 路 分 析 实 验 室 电 压 频 率 转 换 电 路 实 验 其 它 电 路 实 验 D/ A 实 验 A / D 实 验 82 55 A 并 口 扩 展 定 时 器 计 数 器 实 验 82 59 中 断 控 制 器 实 验 2 3 2 / 4 8 5 串 口 通 信 82 51 通 信 接 口 实 验 82 57 D M A 传 送 实 验 82 5

29、0 异 步 通 信 接 口 实 验 82 79 键 盘 接 口 实 验 温 度 采 集 及 控 制 实 验 压 力 测 量 实 验 L C D 液 晶 显 示 实 验 打 印 机 接 口 实 验 显 示 实 验 其 它 实 验 课程设计内容1 课程内容设计2 课程内容设计 课程设计内容1 课程内容设计2 课程内容设计 课程设计内容1 课程内容设计2 课程内容设计 课程设计内容1 课程内容设计2 课程内容设计 课程设计内容1 课程内容设计2 课程内容设计 多门课程之间内容综合的课程设计 各种命题的电子设计竞赛 自主命题设计 毕业设计等 从 概 念 到 产 品 的 设 计 贯 穿 三 个 实 验

30、层 次 逻 辑 门 实 验 逻 辑 门 实 验 门 电 路 功 能 实 验 常 用 组 合 逻 辑 器 件 实 验 数 据 选 择 器 实 验 触 发 器 实 验 触 发 器 实 验 移 位 寄 存 器 实 验 L E D 流 水 灯 实 验 8 2 5 5 扩 展 实 验 七 段 数 码 管 显 示 实 验 液 晶 显 示 实 验 L E D 点 阵 显 示 实 验 矩 阵 键 盘 扫 描 实 验 定 时 器 中 断 实 验 单 个 外 部 中 断） 实 验 多 外 部 中 断 实 验 串 口 通 信 实 验 C 总 线 实 验 A D 转 换 实 验 D / A 转 换 实 验 直 流 电

31、 机 实 验 步 进 电 机 实 验 温 度 传 感 器 实 验 实 时 时 钟 实 验 其 它 实 验 其 它 实 验 十 进 制 记 数 实 验 异 步 记 数 器 实 验 同 步 记 数 器 实 验 记 数 译 码 显 示 实 验 定 时 器 实 验 时 序 电 路 实 验 数 字 钟 实 验 其 它 实 验 图-3 Proteus 实验室的实验内容架构 上图中，给出了 Proteus 实验室可以开展的实验层次以及每一实验层次可 以进行的实验内容。其实验层次可分为三个层次：1）基础实验层；2）综合实 验层；3）创新实验层。基础实验层的实验以培养学生操作能力为主；综合实验 层的实验以培养学

32、生综合性设计能力为主；创新实验层的实验以培养学生创新 思维设计能力为主。在每一层次，均可以开展电路分析课程、模拟电子线路课 程、数字电子课程、嵌入式系统课程及微机原理及接口技术课程的相应内容实 验。以嵌入式系统课程为例，在基础实验层，可以进行嵌入式系统课程中规定 的基本实验的仿真设计及设计验证；如仿真 51 系列、AVR、PIC、Motorola 的 68HC11 系列等常用的 MCU 应用系统的仿真设计及验证；在综合实验层，教师可 以针对某一类型的 MCU，如 51 系列 MCU，给定一个综合实验（课程设计、实验） 的题目，学生按照设定题目内容开展电路图设计、代码的编写、仿真调试、PCB 设

33、计、制作 PCB、验证 PCB 设计等过程进行。在创新型实验或研究中，教师、 学生可以按照自己的想法或兴趣进行相应的设计或研究。 4.4Proteus 实验室架构的优点 通过以上架构，Proteus 实验室具有以下优点: 1）可以实现实验教学系统改革的目标 通过 Proteus 实验室的构建，使得电子类实验教学系统发生根本性的改变， 其具体变化如下： 综合型实验室目标 在 Proteus 实验室平台上，不仅可以仿真电路分析实验、模拟电子线路 实验、数字电路实验，而且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在 于可以提供嵌入式系统（单片机应用系统、ARM 应用系统等）的仿真实验， 因此，它完全可以

34、称之为一个多功能的实验平台。 开放型实验室目标 由于其硬件是基于网络平台的，如一个单位内的局域网、或企业网、或 校园网（或单机板，基于一台 PC）。因此其实验用户可以不受传统实验室 时间、空间、及实验内容的限制。用户可以跨越时间、空间及实验内容的 约束，尽情释放自己的实验兴趣及创新思维。 先进型实验室目标 Proteus 实验室内置的丰富、先进资源，使得其能够成为先进的实验室。 另外，软件还允许用户自己定制器件模型，英国 Labcenter 公司也能够为 用户制作，除此之外，软件的不断升级也可保证其器件模型同当今世界的 电子技术发展同步，以上所有这些均极大地保证了实验室的先进性，并可 在相当长

35、的时间内其先进性。 创新型实验室目标 Proteus 仿真软件内置的丰富资源为进行创新型实验研究奠定了基础。 其仪器仪表、信号源、器件模型一应俱全，教师可以在此开展创新实验内 容的研究，设计创新实验内容，学生也可以在这里开展除规定实验内容之 外的个性化实验研究、创新开发研究。在这里没有时间限制、没有空间的 限制、没有元器件及线路板的限制。 易管理、维护型实验室目标 由于其核心为 Proteus 仿真软件，因此，其实验是无损耗的，其管理、维 护也就是用户帐户的管理、软件的安装及更新而已，这极大地降低了管理教师 的工作量，使得教师可以有更多的精力投入到实验内容的创新研究之中。 2）实现实验教学内容

36、改革的目标 通过 Proteus 实验室的建设及配套措施的实现，可以实现实验教学内容改 革。其具体改革内容如下： 制定新的实验教学大纲； 编写新的实验教材和实验指导书； 更新传统的基础型实验； 开设综合型实验； 开设创新型实验。 3）实现个性化培养目标 由于本系统采用虚拟软件和实物验证相结合的实验室模式，实验内容更加 灵活，可根据不同系部专业的具体培养目标合理设置实验内容。 对于以培养学生操作能力的系部专业机构，实验内容的设置可侧重于第 一层次的实验即：基础性实验； 对于以培养学生综合性能力的系部专业机构，实验内容的设置可侧重于 第二层次的实验即：综合性实验； 对于以培养学生创新性能力的系部专

37、业机构，实验内容的设置则可侧重 于第三层次的实验即：创新性实验。 4.5基于 Proteus 实验室的实验实例 下面分别以电路分析、模拟电路、数字电路、嵌入式系统的基本型实验为 例，介绍基于 Proteus 实验室的实验实例。 A:电路分析实验实例 图-4 所示为基于 Proteus 实验室的一阶 RC 电路响应实验仿真界面。 图-4 电路分析实验一阶 RC 电路响应实验仿真界面 利用工具自带的示波器可以非常方便地观察电路的输出情况，如图-5 所示 图-5 电路分析实验一阶 RC 电路响应曲线 实验过程包括：实验电路图的创建、虚拟硬件电路的参数设置、仿真调试。 在调试完毕后，还可以基于电路图生

38、成 PCB 板，用户可以直接利用生成的 PCB 工艺文件制作 PCB 板。 B:模电实验实例 图-6 所示为基于 Proteus 实验室的 RC 振荡器仿真实验界面。 图-6 模电实验-RC 振荡器仿真实验实例 其 RC 振荡器输出波形可以通过工具提供的虚拟示波器查看，如下图-7 所示 图-7 模电实验-RC 振荡器仿真实验输出波形 实验过程包括：实验电路图的创建、虚拟硬件电路的参数设置、仿真调试。 在调试完毕后，还可以基于电路图生成 PCB 板，用户可以直接利用生成的 PCB 工艺文件制作 PCB 板。 C:数电实验实例： 图-8 所示为基于 Proteus 实验室的数字钟实验仿真界面。 图

39、-8 数电实验-数字钟实验仿真界面 实验过程包括：全数字器件实验电路图的创建、仿真调试。在调试完毕后， 还可以基于电路图生成 PCB 板，用户可以直接利用生成的 PCB 工艺文件制作 PCB 板。 D:嵌入式系统实验实例 图-9 所示为基于 Proteus 实验室的 MCS-51 应用系统仿真实验界面 图-9 一个 MCS-51 应用系统综合实验设计示意 在上述实验中，它实际上是一个简单 8051 单片机应用系统的设计，这样的 实验可以认为是单片机课程实验的一个综合实验。在这一实验过程中，学生一 方面需掌握 8051 单片机的内部、外部资源情况，利用其外部总线实现对显示器 件 LCD 的数据写

40、入；另一方面还需掌握外部器件 LCD、373 锁存器、与非门等的 使用方法；另外，学生还需熟悉 8051 单片机的指令系统及编程方法。此外，通 过电路原理图的设计、编程、调试、PCB 设计及软硬件的设计验证，可以加深 学生从概念到产品的设计全过程的认知。 5.5. 现有现有 PROTEUSPROTEUS 实验室使用效果分析实验室使用效果分析 Proteus 实验室起步于 90 年代初期，在短短十几年的时间内，就得到了快 速的发展。目前其用户已遍布世界各地，这其中既有国际知名的企业，如 ST、 Motorola、Sony、Philips 等，也有国际知名的大学，如 Cambridge、Stanf

41、ord 、Oxford、California 等。 Proteus 实验室于 20 世纪初期引入我国，目前已 在国内的 100 多所大专院校及一些企业获得使用，国内著名大学如清华大学、 上海交大、中山大学、华南理工等。通过对我国企业及大专院校用户的使用情 况调查分析可知，企业用户普遍反映 Proteus 实验室能够非常明显降低产品的 开发时间并降低开发成本；大专院校用户普遍反映 Proteus 实验室能够明显提 高学生的综合设计能力及创新开发能力，同时也极大地提高了毕业学生适应工 作岗位的能力。值得一提的是，已经建立 Proteus 实验室的学校，其学生在全 国大学生电子设计竞赛中成绩明显，这

42、也从一个方面反映了 Proteus 实验室的 建设对于提高学生的实际动手能力、综合设计能力、创新能力具有非常明显的 作用。 6.6. 实验室典型配置方案与价格实验室典型配置方案与价格 序号序号货物名称货物名称参数参数 数量数量 （套）（套） 商业商业 价格价格 大学大学 优惠价优惠价 一、一、ProteusProteus VSMVSM 软件软件 1Proteus VSM 大学包 100 用户网络版 Proteus VSM For 8051/8052；ASF（高级仿真模块）； 1 2附加处理器模块 100 用户网络版 Proteus VSM For AVR; 1 30253 3附加处理器模块 1

43、00 用户网络版 Proteus VSM For PIC bundle(PIC10/12/16/18/24/33) 1 90759 4附加处理器模块 100 用户网络版 Proteus VSM For ARM7; 1 39203 5附加 USB 分析器 100 用户网络版 Proteus USB Analyser 1 18868 二、二、ProteusProteus PCBPCB DesignDesign 软件软件 5Proteus PCB Design 大学包 100 用户网络版 Proteus PCB Design For Level2 1 59968 三、配套实验箱三、配套实验箱 6基于

44、 Proteus 软件的 LPC2114 的 ARM7 教学 支持实验箱（FB-EDU- PARM） 铝合金手提箱，内配的基于 LPC2114 的 ARM 电路板； 集成了串口、SPI 和 SSP 硬件接口、I2C 硬件接口、 8 路 10 位 AD、实时时钟、看门狗、4 个定时器、 LCD 模块、网络模块、电机模块；Jtag 下载模块； 实验指导书：所有实验的 Proteus 设计文档资料 包括原理图、PCB、原代码等； 50 7基于 Proteus 软件的 MCS-51 教学支持实验 箱（FB-EDU-P51A） 铝合金手提箱，内配的包括 MCS51 单片机的 9 块电 路板，可采用组合方

45、式实验不同的实验内容，并配 有下载线，实验指导书，和光盘（配合 Proteus 实 验用原理图、工程文件、源代码等）。 50 7.7. 建成后本开放实验室特色建成后本开放实验室特色 7.17.1涵盖了整个电子信息工程的实验过程涵盖了整个电子信息工程的实验过程 在本实验室平台上可以进行电路、电子线路、数字电路、模拟电路、信号与系统、单 片机等相关实验。 7.27.2涵盖了从涵盖了从 8 8 位，位，1616 位到位到 3232 位的主流处理器的仿真与开发平台位的主流处理器的仿真与开发平台 本实验室配置选择了 8051 系列、AVR 系列、PIC10、12、16、18 系列 8 位单片机的 仿真平

46、台；同时还选择了 PIC24，dsPIC33 系列的 16 位处理器的仿真平台；还选择了 ARM 系列的 32 位的开发平台，涵盖了当今主流的从 8 位到 32 位的处理器应用环境。 7.37.3网络化、虚拟化与开放性网络化、虚拟化与开放性 网络化和虚拟仿真是本实验室的重要特色，Proteus 的虚拟网络平台使用户可不受时空 的限制，充分使用本实验室的资源，实现实验室的共享与开放。 7.47.4实验教学以软件仿真为主，以硬件验证为辅实验教学以软件仿真为主，以硬件验证为辅 实验教学肯定离不开硬件，我们的理念是大量引入仿真平台，结合硬件实验的验证， 使学生从虚拟到实际，从理性到感性，从概念到产品对

47、系统有全面深入的理解和掌握。 本实验室配备的教学实验箱是风标公司和相关高校合作开发的配合 Proteus 的仿真实验 的实际验证实验平台。 7.57.5实验室集经济性与先进性为一体实验室集经济性与先进性为一体 由于实验室以软件为主，硬件为辅，而软件采用的是大学计划价格，整体实验造价非 常经济； Proteus 是一款先进的紧跟电子技术潮流的仿真软件，几乎每两个月都有一次的升级， 这样本实验室可不断保持实验室的先进性。 8.8. ProteusProteus 大学计划服务大学计划服务 ProteusProteus 大学计划用户除享受大学计划优惠价格外，还可得到如下服务：大学计划用户除享受大学计划

48、优惠价格外，还可得到如下服务： 8.1 写作出版支持计划写作出版支持计划 风标公司鼓励和支持 Proteus 软件正式用户写著和发表有关 Proteus 的教科书，实验指 导书和学术论文，并对公开发行的书籍作者提供赞助。 8.28.2 联合开发教学支持包和课件计划联合开发教学支持包和课件计划 Proteus 是一个仿真与设计平台，用于课程教学与实验时，还需教师创造性劳动。 Proteus 教学支持包就是基于 Proteus 的对某科目的实验指导书、课件和实验板以及有关的 培训与升级支持。风标公司鼓励并资助示范科目教师开发相应教学支持包，并由风标公司 负责推广与销售。 8.38.3 大学生毕业设

49、计奖励计划大学生毕业设计奖励计划 针对已经建立 Proteus 挂牌实验室的学校，该校毕业班学生采用 Proteus 软件为辅助手 段完成毕业论文，并被评为优秀的，可由该校老师推荐，向风标公司提交奖励申请，风标 公司每年选出部分优秀作品并给予奖励。 8.48.4 电子竞赛支持计划电子竞赛支持计划 针对已经建立 Proteus 挂牌实验室的学校，该校学生采用 Proteus 软件为辅助手段参加 省级以上电子设计竞赛并获得名次的，可由该校老师推荐，向风标公司提交奖励申请，风 标公司按照所获成绩的等级给予奖励。 8.58.5 ProteusProteus 认证培训服务体系认证培训服务体系 Labce

50、nter 认证证书认证证书 1、 Proteus 资深培训讲师证书（PSTL：Proteus Senior Training Luctuer） 2、 Proteus 培训讲师证书（PTL：Proteus Training Luctuer） 3、 Proteus 应用工程师证书（PAEE：Proteus Application Electronics Engineer） 证书颁发程序：证书颁发程序： 1、PSTL 由风标公司推荐，Labcenter 评估； 2、PTL 由认证培训中心培训并由 PTSL 评估； 3、PAEE 在相应挂牌实验室完成培训并由 PTL 评估。 证书颁发机构：证书颁发机构：由 Labcenter 与风标公司联合颁发 Proteus 认证培训中心认证培训中心 资质：具有评估 PTL 认证证书资格； 功能：承担 Proteus 挂牌实验室的 Proteus 培训讲师（PTL）的培训考核，考核合格后上报 风